O Multiverso: É improvável que nosso universo exista - a menos que seja um de muitos

É fácil imaginar outros universos, regidos por leis da física ligeiramente diferentes, nos quais nenhuma vida inteligente, nem mesmo qualquer tipo de sistema complexo organizado, poderia surgir. Devemos, portanto, nos surpreender que exista um universo no qual fomos capazes de emergir?

Essa é uma questão física, incluindo eu tentei responder por décadas. Mas está sendo difícil. Embora possamos rastrear com confiança a história cósmica até um segundo após o Big Bang, o que aconteceu antes é mais difícil de avaliar. Nossos aceleradores simplesmente não conseguem produzir energia suficiente para replicar as condições extremas que prevaleceram no primeiro nanossegundo.

Mas esperamos que seja nessa primeira minúscula fração de segundo que as principais características do nosso universo foram impressas.

As condições do universo podem ser descritas através de sua “constantes fundamentais”—quantidades fixas na natureza, como a constante gravitacional (chamada G) ou a velocidade da luz (chamada C). Existem cerca de 30 deles representando os tamanhos e intensidades de parâmetros como massas de partículas, forças ou expansão do universo. Mas nossas teorias não explicam quais valores essas constantes deveriam ter. Em vez disso, temos que medi-los e inserir seus valores em nossas equações para descrever a natureza com precisão.

Os valores das constantes estão na faixa que permite a evolução de sistemas complexos como estrelas, planetas, carbono e, finalmente, humanos. físicos descobriram que se ajustarmos alguns desses parâmetros em apenas alguns por cento, isso tornaria nosso universo sem vida. O fato de que a vida existe, portanto, requer alguma explicação.

Alguns argumentam que é apenas uma feliz coincidência. Uma explicação alternativa, no entanto, é que vivemos em um multiverso, contendo domínios com diferentes leis físicas e valores de constantes fundamentais. A maioria pode ser totalmente inadequada para a vida. Mas alguns deveriam, estatisticamente falando, ser amigos da vida.

Revolução iminente?

Qual é a extensão da realidade física? Estamos confiantes de que é mais extenso do que o domínio que os astrônomos podem observar, mesmo em princípio. Esse domínio é definitivamente finito. Isso ocorre essencialmente porque, como no oceano, há um horizonte que não podemos ver além. E assim como não pensamos que o oceano pare logo além do nosso horizonte, esperamos galáxias além do limite do nosso universo observável. Em nosso universo acelerado, nossos descendentes remotos também nunca serão capazes de observá-los.

A maioria dos físicos concordaria que existem galáxias que nunca podemos ver, e que elas superam as que podemos observar. Se eles se estendessem o suficiente, então tudo o que poderíamos imaginar acontecendo pode ser repetido indefinidamente. Muito além do horizonte, todos nós poderíamos ter avatares.

Este vasto (e principalmente inobservável) domínio seria o resultado do “nosso” Big Bang – e provavelmente seria governado pelas mesmas leis físicas que prevalecem nas partes do universo que podemos observar. Mas nosso Big Bang foi o único?

A teoria da inflação, o que sugere que o universo primitivo passou por um período em que dobrou de tamanho a cada trilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo. suporte observacional. Isso explica por que o universo é tão grande e suave, exceto pelas flutuações e ondulações que são as “sementes” para a formação de galáxias.

Mas físicos, incluindo Andrei Linde tem mostrado que, sob algumas suposições específicas, mas plausíveis, sobre a física incerta nesta era antiga, haveria uma produção “eterna” de Big Bangs – cada um dando origem a um novo universo.

Teoria das cordas, que é uma tentativa de unificar a gravidade com as leis da microfísica, conjectura que tudo no universo é feito de minúsculas cordas vibrantes. Mas assume que existem mais dimensões do que as que experimentamos. Essas dimensões extras, ele sugere, são tão compactadas que não percebemos todas elas. E cada tipo de compactação pode criar um universo com diferentes microfísicas – então outros Big Bangs, quando esfriam, podem ser regidos por leis diferentes.

As “leis da natureza” podem, portanto, nesta perspectiva ainda mais ampla, ser estatutos locais governando nosso próprio pedaço cósmico.

Se a realidade física é assim, então há uma motivação real para explorar universos “contrafactuais” – lugares com gravidade diferente, física diferente e assim por diante – para explorar que gama de parâmetros permitiria o surgimento da complexidade e o que levaria a “ natimorto” cosmos. Curiosamente, isso está em andamento, com pesquisas recentes sugerindo que você poderia imaginar universos que são ainda mais amigáveis ​​à vida do que o nosso. A maioria dos “ajustes” das constantes físicas, no entanto, resultaria em um universo natimorto.

Dito isso, alguns não gosto do conceito do multiverso. Eles temem que isso torne a esperança de uma teoria fundamental para explicar as constantes tão vã quanto A busca numerológica de Kepler relacionar órbitas planetárias com sólidos platônicos aninhados.

Mas nossas preferências são irrelevantes para o modo como a realidade física realmente é - portanto, certamente devemos ter a mente aberta para a possibilidade de uma grande revolução cosmológica iminente. Primeiro tivemos a percepção copernicana de que a Terra não era o centro do sistema solar — ela gira em torno do sol. Então percebemos que existem zilhões de sistemas planetários em nossa galáxia e que existem zilhões de galáxias em nosso universo observável.

Então, será que nosso domínio observável – na verdade, nosso Big Bang – é uma pequena parte de um conjunto muito maior e possivelmente diverso?

Física ou Metafísica?

Como sabemos o quão atípico é o nosso universo? Para responder, precisamos calcular as probabilidades de cada combinação de constantes. E isso é uma lata de minhocas que ainda não podemos abrir - terá que esperar grandes avanços teóricos.

Em última análise, não sabemos se existem outros Big Bangs. Mas eles não são apenas metafísica. Podemos um dia ter motivos para acreditar que eles existem.

Especificamente, se tivéssemos uma teoria que descrevesse a física sob as condições extremas do ultra-inicial Big Bang - e se essa teoria tivesse sido corroborada de outras maneiras, por exemplo, derivando alguns parâmetros inexplicados no modelo padrão da física de partículas - então se previu vários Big Bangs, devemos levar isso a sério.

Os críticos às vezes argumentam que o multiverso não é científico porque nunca podemos observar outros universos. Mas eu discordo. Não podemos observar o interior dos buracos negros, mas acreditamos no que o físico Roger Penrose diz sobre o que acontece lá - sua teoria ganhou credibilidade por concordar com muitas coisas que podemos observar.

Cerca de 15 anos atrás, eu estava em um painel em Stanford onde nos perguntaram com que seriedade levamos o conceito de multiverso - na escala "você apostaria seu peixinho dourado, seu cachorro ou sua vida" nele. Eu disse que estava quase no nível do cachorro. Linde disse que quase apostaria sua vida. Mais tarde, ao saber disso, o físico Steven Weinberg disse que “apostaria alegremente o cachorro de Martin Rees e a vida de Andrei Linde”.

Infelizmente, suspeito que Linde, meu cachorro, e eu estaremos todos mortos antes de termos uma resposta.

Na verdade, não podemos nem ter certeza de que entenderíamos a resposta - assim como a teoria quântica é muito difícil para os macacos. É concebível que a inteligência da máquina possa explorar as complexidades geométricas de algumas teorias das cordas e revelar, por exemplo, algumas características genéricas do modelo padrão. Teríamos então confiança na teoria e levaríamos a sério suas outras previsões.

Mas nunca teríamos o momento de insight “aha” que é a maior satisfação para um teórico. A realidade física em seu nível mais profundo poderia ser tão profunda que sua elucidação teria de esperar por espécies pós-humanas — por mais deprimente ou estimulante que isso possa ser, de acordo com o gosto. Mas não há razão para descartar o multiverso como não científico.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito de imagem: Fotografia de Lanju / Unsplash 

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• Fonte: https://singularityhub.com/2023/04/09/the-multiverse-our-universe-is-suspiciously-unlikely-to-exist-unless-it-is-one-of-many/