Começa Com Um Estrondo

O Multiverso não é a resposta

Crédito da imagem: Moonrunner Design, via http://news.nationalgeographic.com/news/2014/03/140318-multiverse-inflation-big-bang-science-space/.

A inflação nos diz que provavelmente é real, mas pode ser a resposta para qualquer uma de nossas perguntas científicas? Provavelmente não.

A realidade física não exige que estejamos satisfeitos com seu mecanismo; devemos ver as implicações de uma teoria pelo que elas são e não pelo que gostaríamos que fossem. -Kevin Michael

Uma das perguntas mais fundamentais que podemos fazer – cientificamente – é de onde vem tudo isso? E quando perguntamos isso, é importante definir exatamente o que queremos dizer quando dizemos tudo isso.

Crédito da imagem: Richard Helmich, de sua viagem (comigo) ao Parque Nacional Glacier em 2012. Ei amigo!

Sim, claro que tudo isso inclui todos os átomos, moléculas, células e criaturas que existem em nosso mundo, mas também inclui muito mais.

Crédito da imagem: NASA, ESA e a equipe Hubble SM4 ERO.

Estamos falando de cada partícula no Universo observável, se essa partícula em particular é observável por nós ou não. Estamos falando de todos os fótons e neutrinos, mas também estamos falando de todas as estrelas, galáxias e aglomerados que existem por aí.

Mas mesmo isso não cobre todo que este consiste.

Crédito da imagem: partículas na primeira Câmara de Bolhas de Hidrogênio Líquido do CERN.

Porque tudo isso não seria muito interessante se todas as partículas que compõem tudo no Universo não interagir uns com os outros. Um dos avanços mais impressionantes da ciência moderna foi a capacidade de entender e quantificar exatamente como essas interações parecem funcionar.

Crédito de imagem: Mattson Rosenbaum dehttp://mindblowingphysics.pbworks.com/w/page/52043997/The%20Four%20Forces%202012.

Então, quando falamos sobre tudo isso, estamos falando sobre:

tudo no Universo,
todas as propriedades físicas de todas as coisas,
todas as interações físicas que eles experimentam, consigo mesmos e uns com os outros,
e como ficou assim .

Essa última é, pessoalmente, minha parte favorita da história.

Crédito da imagem: Bock et al. (2006, astro-ph/0604101); modificações por mim.

Podemos traçar a história de volta, usando as leis conhecidas e aceitas da física, química e biologia:

para uma época em que não havia vida no Universo,
para um tempo antes de quaisquer planetas existirem,
a um tempo antes de haver quaisquer elementos mais pesados do que os primeiros na tabela periódica,
para um tempo antes das primeiras estrelas se formarem,
a uma época em que o Universo era muito quente para formar átomos neutros,
a uma época em que nem mesmo os núcleos atômicos podiam permanecer unidos,
a uma época em que o Universo não passava de um plasma quente e denso de matéria, antimatéria e radiação,
a um tempo mesmo antes disso quando o universo estava inflando , passando por um período de expansão exponencial. Durante esses estágios iniciais, toda a energia que se tornaria matéria, antimatéria e radiação foi trancada em uma forma inerente ao próprio espaço.

Crédito da imagem: ESA and the Planck Collaboration, modificado por mim para correção.

Essa é a história cósmica do nosso Universo, com o melhor de nosso conhecimento científico, e a história de onde tudo isso veio.

Mas mesmo essa história incrível não responde tudo . Claro, ele nos diz de onde veio toda a matéria e energia do Universo, nos diz como evoluiu de um estado inicial quente, denso e não estruturado para a teia cósmica ordenada de galáxias que vemos hoje. Ele nos diz como a matéria interage e forma sistemas vinculados e explica fenômenos desde pequenas escalas subatômicas até escalas que abrangem todo o Universo observável.

Tudo isso - acredite - não é pouca coisa! Mas ainda não entendemos Por quê as constantes fundamentais do Universo têm os valores que têm. Por que as forças fundamentais têm as forças que têm neste Universo? Por que as massas ou cargas das partículas têm os valores que têm? Por que a gravitação é muito mais fraca do que todas as outras forças?

Atualmente, podemos medir o que são essas coisas, que valores têm e como se comportam em diferentes energias, como parecem ser constantes em todo o Universo em locais a bilhões de anos-luz de distância (e no passado), bem como sob uma grande variedade de condições físicas.

Crédito da imagem: US DOE, NSF, CPEP e LBNL, via http://wanda.uef.fi/fysiikka/hiukkasseikkailu/frameless/chart_print.html .

Mas de onde vêm os valores dessas propriedades fundamentais?

Por que nosso Universo tem partículas e interações com as propriedades que as observamos terem, ao invés de alguma outra possibilidade?

Estes são questões científicas legítimas , e há muitas pessoas trabalhando para descobrir respostas teóricas legítimas para elas. A escola geral de pensamento de que essas perguntas podem ter respostas que são conhecidas por alguém neste Universo é conhecida como dinâmica , ou a noção de que existe uma resposta física para essa pergunta. A alternativa é que o Universo meio que é assim e não há nenhuma razão conhecível.

Crédito da imagem: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/Universidade do Arizona, via http://skycenter.arizona.edu/gallery/Galaxies/NGC70 .

Então, como cientistas, ficamos com duas opções:

Trabalhe o máximo que puder para encontrar a dinâmica que leva nosso Universo a ser do jeito que é.
Desista da dinâmica, e apresente argumentos para justificar nossa ignorância.

E há muitos cientistas – surpreendente e frustrantemente – que escolheram o segundo caminho.

Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle; Telescópio Espacial Spitzer.

Em um artigo recente para Scientific American , Clara Moskowitz articula a segunda opção:

Se isso for verdade, pode ajudar a explicar por que nosso universo parece tão especial. A massa do elétron, por exemplo, parece ser completamente aleatória – esse valor não é previsto por nenhuma física conhecida. E, no entanto, se o elétron fosse mais pesado ou mais leve do que é, os átomos não poderiam se formar, as galáxias seriam impossíveis e a vida não existiria. O mesmo vale para muitas outras constantes da natureza, especialmente a constante cosmológica – a fonte teorizada, mas não verificada, da chamada energia escura que está impulsionando a aceleração da expansão do universo. Se a constante cosmológica fosse diferente e a energia escura fosse mais ou menos poderosa, o universo seria drasticamente alterado. e a vida como a conhecemos não seria possível.
Se o nosso universo é o único que existe, então precisamos de alguma explicação sobre por que parece tão bem ajustado para nós existirmos. Se for apenas um entre muitos, no entanto, talvez cada um tenha parâmetros diferentes, constantes diferentes, e um universo acabou de chegar aos valores que permitiram a vida.

Essa linha de pensamento é exatamente por isso que chamo de Princípio Antrópico o princípio mais abusado em toda a ciência .

Crédito da imagem: Chris Cook de http://www.abmedia.com/astro/ .

Simplesmente falando, o princípio antrópico é a ideia de que o Universo é do jeito que é para nós porque precisava ser assim, ou não haveria observadores aqui para observá-lo. O fato de estarmos aqui, observando isso agora, nos diz que o Universo não podia existiram de uma forma inconsistente com a existência potencial de observadores inteligentes.

Isso é verdade, claro, mas isso é tudo que podemos aprender a partir dele. A pergunta que queremos responder é quão : como o Universo veio a ser assim, a ter essas propriedades? E dizer o princípio antrópico ou (pior ainda) o multiverso simplesmente não vai funcionar.

Crédito da imagem: Mario Livio, via http://www.huffingtonpost.com/mario-livio/how-can-we-tell-if-a-multiverse-exists_b_2285406.html .

O Multiverso pode existir para o melhor de nosso conhecimento; temos muito boas razões para pensar provavelmente sim . Mas isso faz não quer dizer - não por qualquer trecho - que existem Universos paralelos por aí com constantes físicas, interações ou propriedades em geral muito diferentes.

Uma declaração ou admissão de nossa própria ignorância, que não entendemos a dinâmica que deu origem às constantes do nosso Universo , faz não significa que não há nenhum, que todos os valores são assumidos em algum lugar em algum Universo, e que o nosso simplesmente tem os valores que tem, que são fortuitos para nossa existência.

Essa linha de pensamento não só não é nem ciência , é uma desculpa e uma distração daqueles que estão realmente buscando respostas científicas para os problemas científicos mais difíceis que existem.

Crédito da imagem: Max Tegmark / Scientific American, por Alfred T. Kamajian.

O multiverso pode ser real, mas não contém a resposta para a questão de por que as constantes fundamentais têm os valores que têm. Pode restringir o que eles devem ser, mas isso é tudo que o princípio antrópico pode fazer. Para chegar até lá – para entender por que nosso Universo tem as propriedades que tem – exige que procuremos por dinâmica. Elas pode não existir de forma acessível em nosso Universo, mas temos que tentar, temos que olhar e temos que pedir.

O custo de desistir, de não procurar uma resposta que o Universo poderia realmente revelar se o fizéssemos, é muito alto.

Leitura complementar recomendada (em ordem):

Tem um comentário? Pesar em o fórum Starts With A Bang em Scienceblogs !