O mundo pode fazer mais sentido se tivesse existido outros universos?
A nossa visão de universo, desde os gregos até os dias atuais, foi se expandindo. Antes pensávamos que a Terra e os cinco planetas constituíam o Universo, hoje, sabemos que ele vai muito além e nos perguntamos se o nosso próprio Universo é o único, com a criação da Teoria do Multiverso. Um físico da Massachusetts Institute of Technology hipotetizou que existem não só um, mas quatro tipos de multiverso, cada um com suas leis da física diferentes, e que podem ser explicados pela mecânica quântica.
A expansão do Universo, começando com o Big Bang, é um fenômeno físico bem atestado. Mas nos últimos 400 anos, o Universo também sofreu um tipo diferente de expansão — uma mental. Tudo começou com um big bang, a quebra das esferas de cristal, conceitos desenvolvidos no início do século XVII pelos astrônomos como Galileo Galilei e Johannes Kepler que até então supostamente seria a explicação para que os corpos celestes (planetas) ficassem em seus rumos corretos no firmamento.
Isso levou pessoas a perceberem que as chamadas estrelas fixas, o cenário celestial, em que o movimento dos planetas é jogado para fora, são vastamente mais distantes do que imaginava antes. Isso conduziu, por sua vez, um entendimento de que a Via Láctea, a faixa branca que pode ser vista no céu noturno, é na verdade a vista da Terra de um sistema gigantesco de estrelas, do qual o Sol é um único membro humilde.
Por um tempo, acreditou-se que a galáxia, que ficou conhecida mais tarde como Via Láctea (do grego, caminho de leite), seria todo o Universo. Então, cerca de 100 anos atrás, a medida que os telescópios cresceram em tamanho e poder, os astrônomos perceberam que é a galáxia era apenas um de muitos outros grupos de estrelas, e a imagem mental expandiu-se novamente, para onde é hoje — ou seja, uma galáxia cheia espaço que remonta a 13,8 bilhões de anos, e cuja evolução através desse período é compreendida agora, com algum detalhe.
Mas a questão do que constitui a universalidade não descansou. Alguns físicos suspeitam que, assim como a galáxia — no qual uma vez pensava-se ser a única — é apenas um exemplo de um fenômeno geral, então, da mesma forma, o Universo também não pode ser a fronteira final da realidade. A ideia deles é que não há só um Universo tanto quanto não há só um multiverso. Na verdade, pode haver mais de um tipo de multiverso. Estas são ideias grandes e difíceis de testar. Mas, se forem verdade, elas podem resolver algumas das perguntas mais intrigantes da existência.
Um dos principais proponentes do multiverso é Max Tegmark do Massachusetts Institute of Technology. Dr Tegmark sugere uma classificação quádrupla de tipos possíveis de Multiverso. Tem que ser dito que apenas três desses quatro parecem compreensíveis para meros mortais. Mas eles são um bom lugar para começar.
Mundos dentro de mundos
O Multiverso de Tegmark mais simples é uma extensão infinita do familiar. Os telescópios modernos podem ver um longo caminho, mas a velocidade finita da luz e a idade finita do universo fazem com que eles possam perscrutar apenas as coisas dentro de um raio limitado. O espaço estático, neste horizonte, conhecido como o raio de Hubble, seria de 13,8 bilhões anos-luz de distância. Na verdade, por causa da expansão do espaço após o Big Bang, o raio de Hubble hoje é de 42 bilhões de anos-luz.
Ninguém sabe o que há além do raio de Hubble. Mas algumas teorias sugerem que ele se estica até o infinito. Se isso fosse verdade, então todos os arranjos de matéria poderão existir em algum lugar. Eles até podem existir em números infinitos. Pode haver um número infinito de Terras, assim como os leitores que estão lendo esse artigo, sobre elas. Com efeito, estes lugares, delimitados uns dos outros por seus próprios raios de Hubble, seriam universos isolados, termo compreendido atualmente pela ciência.
Isso pode parecer incompreensível, mas é trivial em comparação com o segundo tipo de Tegmark Multiverso. O primeiro tipo pressupõe que as leis da física são as mesmas em todos os lugares. O segunda sugere que elas [as leis da física] podem variar de um universo para outro. Mexer com as leis da física iria mudar a natureza da realidade, então estes universos seriam diferentes — Talvez muito diferentes — um do outro.
O terceiro tipo de Multiverso Tegmark, assim como o primeiro, diz que as leis da física são as mesmos de um para outro. Neste tipo, porém, os universos que o compõem são continuamente separados uns dos outros a medida que o tempo passa. A cada momento dentro de tal multiverso, todos os futuros possíveis permitidos pelas incertezas da mecânica quântica realmente acontecem em algum lugar, e esse lugar constitui um novo universo.
O tipo final do Multiverso que Dr Tegmark propõe que todos e quaisquer sistemas coerentes da matemática descrevem uma realidade física de algum tipo. O que isso se traduz na prática é difícil de conceber. É mais uma província de metafísica do que física. Mas os outros três tipos de multiverso, embora empurrem os limites da teoria física, não ultrapassam-as. Além disso, se o segundo e terceiro tipo se tornarem verdade, cada um iria resolver um problema profundo da realidade que é difícil de lidar: se o nosso Universo é o ser todo poderoso e único do cosmos, ou seja, se existem ou não outros universos por aí.
Em um Multiverso de tipo 2, cada um dos universos dentro dele começaram com algo parecido com o Big Bang que deu origem ao universo familiar aos seres humanos. A característica definidora do Big Bang foi um fenômeno chamado inflação. Pouco tempo depois que o universo veio à existência, ele foi submetido a uma expansão muito grande em um tempo muito curto (cerca de um trilionésimo de um trilionésimo de um trilionésimo de segundo).
A idéia de inflação foi proposta em 1979 por Alan Guth. Nos anos após Dr Guth publicar sua ideia, Andrei Linde a estendeu para sugerir que o Universo emergiu o que ele chamou de um campo inflacionário. Mas se este campo pôde gerar os seres humanos do Universo, não há razão porque ele não pudesse gerar outros. Não há, também, nenhuma razão para os universos gerados terem as mesmas leis da física. Na verdade, há uma boa razão para eles não terem.
Esta razão foi trabalhada uma década ou mais atrás por vários físicos, incluindo Leonard Susskind, da Universidade de Stanford e Martin Rees, astrônomo real britânico da Grã-Bretanha. Eles observaram que as equações da teoria das cordas, o tipo mais profundo de explicação no qual a matéria e energia são organizadas em partículas e campos, e que possui uma vasta gama de soluções possíveis. Alguns correspondem ao que a realidade observável tem para oferecer. A maioria não o faz. Mas Dr Susskind e Lord Rees sugerem que essas outras soluções descrevem a realidade em outros universos.
Esta ideia é intelectualmente agradável porque tem um problema intrigante: por que as condições no universo observável finalmente se ajustaram com as necessidades da humanidade? Mexa apenas ligeiramente com algumas constantes da física, tais como a força do eletromagnetismo ou a potência da força que vincula núcleos atômicos, e o universo resultante seria incapaz de sustentar os seres humanos, ou qualquer coisa parecida com eles (ver gráfico).
A zona de cachinhos dourados. Região no qual a vida pode se originar dentro de uma gama de possibilidades físicas.
O problema de ajuste fino, nome no qual este quebra-cabeça é conhecido, é resolvido por alguns pela invocação de um criador que fez coisas apenas coisas certas para que as pessoas evoluem (o velho argumento do deus das lacunas). Se universos são comuns, embora, e as regras que governam eles variam, então o problema de regularização — e, portanto, a necessidade de um criador de amigável — desaparece. Não é mais um golpe de sorte que pelo menos um universo tenha as condições para vida inteligente surgir, uma vez que também existem zilhões que não podem. E é inevitável que qualquer vida inteligente que evoluir, observaria que viveu em um universo cujas leis físicas estavam ajustadas para apoiar a sua existência.
Multiversos do tipo 2, no entanto, oferecem uma resposta para o problema de ajuste fino. Tipo três multiversos da mesma forma lidam com um dos problemas da física século 20, a chamada interpretação de Copenhague da teoria quântica. Na verdade, eles foram criados precisamente para este fim.
Antes de 1900, os físicos tinham amplamente dividido o universo em partículas e ondas. Esta divisão era aplicada particularmente a coisas fundamentais como luz (ondas) e átomos (partículas). Em meados do século XX, porém, tornou-se aparente que as ondas de luz, às vezes, se comportam como partículas e partículas às vezes se comportam como ondas. Esta “dualidade onda – partícula” é uma das bases da mecânica quântica e é descrita, matematicamente, pelo que é conhecido como uma função de onda.
Como Werner Heisenberg mostrou na década de 1920, em seu conhecido princípio de incerteza, que uma função de onda está ajustada com possibilidade de onde a partícula realmente está, e, portanto, o que ela pode fazer em seguida. Alguns resultados são mais prováveis do que outros. Mas a observação mostra, claro, acontece que existe apenas um resultado. Em colaboração com Niels Bohr, Erwin Schrödinger, sugeriu que o que ela está, de alguma forma, fixada pela observação. No jargão, o ato de observação “colapsa” a função de onda para um único resultado.
Embora o comportamento quântico fosse descoberto através do estudo individual de partículas elementares e luz, ele aplica-se a todos os objetos, por mais que sejam. Schrödinger ilustrou isso com um experimento de pensamento famoso em que um gato é colocado em uma caixa contendo um dispositivo letal, desencadeado com um decaimento de um único átomo radioativo. O decaimento radioativo sendo um fenômeno governado-pela-função-de-onda, isso transforma o gato, também, em uma criatura regulada pela mecânica quântica. Sua função de onda faz com que o gato esteja em um estado de vivo e morto até a caixa ser aberta, o gato observado, e a função de onda colapsa de uma maneira ou de outra. Bohr e Schrödinger trabalharam em Copenhagem, na época, e a cidade tornou-se homônimo para suas idéias.
Na década de 1950, no entanto, um americano chamado Hugh Everett ofereceu que uma interpretação diferente do que está acontecendo. O próprio universo, observado por Everett, pode ser descrito por uma função de onda. Ele raciocinou que, em vez da função de onda — seja ele de uma partícula, de um gato em uma caixa ou mesmo de todo o universo — entrando em colapso, todos os resultados que estas funções de onda permitem realmente irão ocorrer. Como conseqüência, o universo está constantemente passando por fissão múltipla em universos-filhos, cada um com sua própria realidade (o gato está morto; o gato está vivo). Qualquer observador, embora (ou, pelo contrário, qualquer versão futura do mesmo observador em um destes universos) verá apenas um resultado. Do seu ponto de vista, a função de onda aparecerá desmoronada. Mas não é o que realmente aconteceu.
Aposta a sua vida?
Intelectualmente, isto é uma explicação mais satisfatória do que a interpretação de Copenhague, porque ninguém foi capaz de explicar claramente apenas como o ato de observação faz com que uma função de onda se colapse. Mas isso é verdade?
Isso, claro, é a pergunta crucial para todas as versões da teoria multiversal. E há algumas idéias sobre como isso pode ocorrer. Stephen Feeney do Imperial College, em Londres, por exemplo, questiona se universos em um multiverso de tipo 2 podem bater uns contra os outros, deixando marcas no espaço do outro, como adjacentes bolhas de sabão. Tais impressões, argumenta ele, apareceria na radiação cósmica de fundo criada logo após o Big Bang (ver diagrama) — embora nenhuma ainda foi encontrada.
Se ocorresse uma colisão dentre dois universos, uma “ferida” iria se originar no outro universo, podendo ser captada facilmente pela radiação cósmica de fundo.
Há também uma experiência que, embora não prove a realidade de um multiverso de tipo três, certamente iria testar a crença do experimentador nele. Esta experiência é uma roleta russa quântica, uma versão do gato de Schrödinger, no qual o experimentador fica no lugar do infeliz animal. Em alguns futuros, ele será morto. Em alguns, ele permanecerá vivo. Mas uma vez que, do ponto de vista dele, ele vai estar ciente apenas deste último, ele sempre irá perceber que ele está vivo, evidentemente. Algum voluntário?
Traduzido e adaptado deThe Economist