As 3 maneiras que universos paralelos podem ser reais
Um grande número de regiões separadas onde ocorrem os Big Bangs são separados pela inflação contínua do espaço em inflação eterna. Mas, a menos que haja uma quantidade verdadeiramente infinita de espaço lá fora, o número de resultados possíveis cresce mais rápido do que o número de universos possíveis como o nosso. Crédito da imagem: Karen46 de http://www.freeimages.com/profile/karen46 .
Quando uma interação quântica acontece, uma interpretação leva a um número infinito de Universos paralelos. Veja como isso pode ser verdade.
Como analogia, pode-se imaginar uma ameba inteligente com boa memória. À medida que o tempo avança, a ameba está constantemente se dividindo, cada vez que as amebas resultantes têm as mesmas memórias que o pai. Nossa ameba, portanto, não tem uma linha de vida, mas uma árvore de vida. – Hugh Everett
A ideia de que as coisas existem em um estado particular e bem definido em todos os momentos em que suas propriedades podem ser determinadas desde que você possa medi-las bem o suficiente foi fundamental para a forma como concebíamos o Universo. Quando a física quântica surgiu, essa ideia saiu pela janela, para nunca mais voltar. O Universo, em um nível fundamental, é indeterminado. Uma interpretação possível – a de universos paralelos infinitos – sustenta que toda vez que ocorre uma interação quântica, todos os resultados possíveis realmente ocorrem em algum lugar, com apenas um deles refletindo o que acontece em nosso universo observável. Mas se existirem as condições certas, esses Universos paralelos serão realmente reais.
Um padrão de interferência ocorre se você passar elétrons, fótons ou qualquer outra partícula através de uma fenda dupla. Mas só se você não verificar por qual fenda eles passaram! Crédito da imagem: carga indutiva do usuário do Wikimedia Commons.
O indeterminismo quântico é um fato fundamental do Universo, mas como o interpretamos depende de nós. Se você disparar um único elétron através de uma fenda dupla, gostaria que ele passasse por uma ou outra fenda, mas não é assim que o Universo funciona. Em vez disso, o elétron age como uma onda, passando por ambas as fendas simultaneamente e interferindo em si mesmo. Há uma distribuição de probabilidade que descreve onde cada elétron individual vai acabar, mas cada um só fará um único golpe em uma tela de fundo. Se você pegar milhares desses elétrons em sequência, o padrão de interferência surgirá.
O padrão de onda para elétrons passando por uma fenda dupla, um de cada vez. Se você medir por qual fenda o elétron passa, você destrói o padrão de interferência quântica mostrado aqui. Observe que mais de um elétron é necessário para revelar o padrão de interferência. Crédito da imagem: Dr. Tonomura e Belsazar do Wikimedia Commons.
Existem muitos processos que são inerentemente indeterminados exatamente dessa maneira. Algumas são discretas: quando você colide uma partícula e uma antipartícula para criar dois fótons, um dos fótons terá spin +1 e o outro terá spin -1, mas qual tem um disparo de 50:50. Outros processos indeterminados são contínuos: colidir uma partícula e uma antipartícula cria dois fótons, e esses dois fótons serão criados em direções opostas (orientados a 180 graus) um em relação ao outro no quadro do centro de massa da partícula/antipartícula. Mas que direção esses fótons escolherão? Norte Sul? Leste Oeste? Cima baixo? Qualquer coisa no meio? É totalmente aleatório.
A aniquilação partícula-antipartícula produzirá dois fótons de energia igual em direções opostas. Mas qual direção será é completamente aleatória. Crédito da imagem: Andrew Deniszczyc, 2017.
Toda interação entre duas partículas no Universo tem esse indeterminismo quântico, em algum nível, inerente a ela. Cada partícula tem uma incerteza inerente à sua posição e momento, e quando dois deles interagem, essa incerteza se propaga para a posição final e momento também. Temos muitas maneiras diferentes de tentar entender esse indeterminismo, muitas das quais são igualmente válidas.
A ideia de universos paralelos, aplicada ao gato de Schrödinger. Crédito da imagem: Christian Schirm.
Essas interpretações da mecânica quântica não podem ser distinguidas umas das outras e incluem ideias como colapso da função de onda (onde uma observação desencadeia o colapso da função de onda), uma abordagem de conjunto para resultados possíveis (onde todos os resultados são possíveis, e o Universo seleciona um quando um observação é feita), e a abordagem de muitos mundos, onde todos os resultados possíveis ocorrem em algum Universo, mas só temos um Universo para observar.
A ideia do multiverso afirma que existem infinitos universos como o nosso e infinitos com diferenças. Crédito da imagem: Lee Davy do flickr.
Este último tem uma consequência fantástica, se for verdade: deve existir um número de Universos paralelos tão grande que se aproxima do infinito com o passar do tempo. Existem cerca de 10⁹⁰ partículas no Universo observável, que existe há 13,8 bilhões de anos desde o Big Bang, e cada partícula passou por milhões de interações a muitos quatrilhões (ou mais) ao longo desse tempo. O número de resultados possíveis é ridiculamente enorme - um número maior do que (10⁹⁰)! – mas isso não significa que a abordagem de muitos mundos seja ridícula. Na verdade, existem várias maneiras pelas quais isso pode ser exatamente verdade.
O Universo observável pode ter 46 bilhões de anos-luz em todas as direções do nosso ponto de vista, mas certamente há mais, Universo inobservável, talvez até uma quantidade infinita, assim como o nosso além disso. Crédito da imagem: Frédéric MICHEL e Andrew Z. Colvin, anotado por E. Siegel.
1.) O Universo, do qual nosso Universo observável é uma pequena parte, nasceu infinito . Não importa quantas partículas tenhamos em nosso Universo, não importa quão arbitrárias sejam suas configurações iniciais e não importa quantos resultados possíveis suas interações possam ter dado origem, esse número ainda será finito. Mas o Universo poderia ter nascido infinito! Além das estrelas, galáxias, matéria e energia que podemos ver, temos todos os motivos para acreditar que há mais Universo como o nosso, e que simplesmente não é observável para nós devido ao fato de que a velocidade da luz e a idade do Universo (desde o Big Bang) são ambos finitos. Se há uma quantidade infinita de Universo como este, então a configuração exata que inicia nosso Universo ocorreu uma quantidade infinita de vezes, e tudo o que era possível aconteceu em algum lugar.
A inflação criou o Big Bang quente e deu origem ao Universo observável ao qual temos acesso, mas só podemos medir a última fração de segundo do impacto da inflação em nosso Universo. Crédito da imagem: Bock et al. (2006, astro-ph/0604101); modificações por E. Siegel.
2.) Nosso Universo nasceu finito, mas havia um número infinito deles nascido . O Big Bang não foi o começo de tudo, como uma vez pensamos , mas foi apenas o nascimento do nosso Universo observável. Foi o primeiro momento em que nosso Universo pôde ser descrito como quente, denso, cheio de matéria/antimatéria/radiação, e simultaneamente em expansão e resfriamento. Isso aconteceu há um tempo finito – 13,8 bilhões de anos – e foi precedido por um período de inflação cósmica. A inflação cria um espaço-tempo em crescimento exponencial, o que significa que, se ocorresse por uma quantidade infinita de tempo no passado, poderia ter criado um número infinito de Universos finitos, um dos quais contém o nosso.
Mesmo que a inflação possa terminar em mais de 50% de qualquer uma das regiões em um determinado momento (indicado por Xs vermelhos), regiões suficientes continuam a se expandir para sempre para que a inflação continue por uma eternidade, sem dois Universos colidindo. Crédito da imagem: E. Siegel.
3.) Nosso Universo nasceu finito, há um número finito de Universos, mas há o suficiente deles ao redor para que todos os resultados possíveis ainda ocorram . Este é o caso mais complicado de todos, porque nada – nem mesmo o espaço-tempo que cresce exponencialmente e inflaciona – cresce tão rápido quanto o número de possíveis resultados quânticos para o Universo. Mas um multiverso grande o suficiente e rico em possibilidades terá criado um Universo com condições iniciais idênticas aos nossos tempos suficientes para que todos os resultados possíveis até hoje tenham sido realizados em algum lugar. Isso mudará, com tempo suficiente; à medida que as interações continuam e os sistemas quânticos evoluem, veremos eventualmente o número de possibilidades ultrapassar o número de Universos disponíveis para realizar todas elas.
Uma representação dos diferentes mundos paralelos que podem existir em outros bolsões do multiverso. Crédito da imagem: Domínio público.
Em algum lugar, os nazistas venceram a Segunda Guerra Mundial; em algum lugar, Hillary Clinton é presidente; em algum lugar, os humanos foram levados à extinção; em algum lugar, alcançamos a paz mundial. No entanto, ainda temos apenas um Universo e ainda não temos perspectivas de coletar informações fora do que é observável para nós. Mas se o Universo nasceu infinito, se o estado que deu origem a ele existiu por uma quantidade infinita de tempo, ou simplesmente criamos Universos de bolso suficientes para que esses Universos paralelos existam hoje, então eles são reais. E eles podem ser reais se qualquer uma dessas três possibilidades for verdadeira; existem três caminhos diferentes para o sucesso. Mas até que tenhamos alguma maneira de testá-lo, não temos como saber qual é a verdade última da questão e se os universos paralelos são realmente reais.
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