Alternativas da Ciência para um Criador inteligente: A Teoria do Multiverso
Nosso universo é perfeitamente adaptado para a vida. Isso pode
ser a obra de Deus ou o resultado do nosso universo ser um de
muitos.
por Tim Folger
As propriedades básicas do universo são estranhamente
adequadas para a vida. Se forçar as leis da física em
praticamente qualquer maneira e, neste universo, qualquer forma de vida
como a conhecemos não existiria.
Consideremos apenas duas alterações possíveis. Os
átomos consistem de prótons, nêutrons e
elétrons. Se os prótons eram apenas 0,2 por cento mais
pesado do que realmente são, seriam instáveis e se
decompõem em partículas mais simples. Átomos
não existiriam, nem nós também. Se a gravidade
fosse um pouco mais poderosa, as consequências seriam
graves. Uma força de reforçar a sua gravitacional poderia
comprimir estrelas com mais força, tornando-as mais pequenas,
mais quente e denso. Ao invés de sobreviver por bilhões
de anos, estrelas que queimam seu combustível através de
alguns milhões de anos, da pulverização catódica muitos antes de que vida teve a
chance de evoluir. Há muitos exemplos de propriedades
amigáveis de vida do universo, tantos, na verdade, que os
físicos não pode demiti-los todos como meros acidentes.
O físico Andrei Lindre diz: "Temos um monte de verdades,
coincidências muito estranhas, e todas essas coincidências
são tais que tornam a vida possível".
Os físicos não gostam de coincidências. Eles não gostam
menos ainda a noção de que a vida é algo central
para o universo, e ainda as recentes descobertas estão
obrigando-os a confrontar essa idéia. A vida, ao que parece,
não é um componente acidental do universo, expelida para
fora de uma poção química aleatória em um
planeta solitário para durar alguns carrapatos passageiros do
relógio cósmico. Em certo sentido estranho, parece que
não estão adaptadas para o universo, o universo é
adaptado para nós.
Pode chamá-la de um acaso, um mistério, um milagre. Ou
chamá-lo o maior problema em física. Para não
invocar um criador benevolente, muitos físicos vêem apenas
uma explicação possível: o nosso universo pode ser
apenas um dos universos talvez infinitamente muitos em um multiverso
inconcebivelmente vasto. A maioria desses universos são
estéreis, mas alguns, como o nosso, ter condições
adequadas para a vida.
A idéia é controversa. Os críticos dizem que eles
nem sequer a qualificam como uma teoria científica porque a
existência de outros universos não pode ser provada ou
refutada. Os defensores argumentam que, gostemos ou não, o
multiverso pode muito bem ser a única explicação
viável não religiosa para o que é muitas vezes
chamado de "problema de sintonia fina", a observação
desconcertante que as leis do universo parece sob medida para favorecer
o surgimento de a vida.
As leis da física clamam para a vida:. O Universo sabia que
estávamos chegando "Para mim, a realidade de muitos universos
é uma possibilidade lógica", diz Linde. "Você pode
dizer: 'Talvez isso seja alguma coincidência misteriosa. Talvez
Deus criou o universo para o nosso benefício.' Bem, eu
não sei sobre Deus, mas o próprio universo pode
reproduzir-se eternamente em todas as suas possíveis
manifestações''
Levando em conta Copérnico
Linde diz que se a massa do elétron fose dobrada, a vida como a
conhecemos desapareceria. Se mudarmos a força da
interação entre prótons e elétrons, a vida
vai desaparecer. Por que há três dimensões
espaciais e uma dimensão de tempo? Se tivéssemos quatro
dimensões espaciais e uma dimensão de tempo, então
os sistemas planetários seria instável e nossa
versão de vida seria impossível. Se tivermos duas
dimensões espaciais e uma dimensão de tempo, nós
não existiríamos ", diz ele.
A idéia de que o universo foi feito apenas para nós,
conhecido como o Princípio Antrópico, estreou em 1973,
quando Brandon Carter, em seguida, um físico da Universidade de
Cambridge, falou em uma conferência na Polônia de
Copérnico, o astrônomo do século 16 que disse que o
sol , e não a Terra, era o centro do universo. Carter
propôs que uma variedade de leis puramente aleatórias teria
deixado o universo morto e escuro, e que a vida limita os valores que
as constantes físicas podem ter. Ao colocar a vida sem
holofotes cósmicos em uma reunião dedicada a
Copérnico, não menos, Carter estava voando na cara de uma
visão científica do mundo, que começou há
quase 500 anos a Terra, quando o astrônomo polonês
desalojou e humanidade do centro do palco no grande esquema das as
coisas.
Carter propõe duas interpretações do
princípio antrópico. O princípio antrópico
''fraco'' simplesmente diz que nós estamos vivendo um momento
especial e lugar no universo onde a vida é possível. A
vida não poderia ter sobrevivido no início do Universo
antes de estrelas formadas, de modo que o universo tinha de ter
atingido uma certa idade e estágio de evolução
antes que a vida poderia surgir.
O princípio antrópico ''forte'' faz uma
declaração muito mais ousada. Afirma que as leis da
física em si são tendência para a vida. Para citar
Freeman Dyson, um físico de renome no Instituto de Estudos
Avançados de Princeton, o princípio antrópico
forte implica que "o universo sabia que estávamos chegando".
Uma profusão selvagem
O princípio antrópico definhava à margem da
ciência por muitos anos. Físicos consideravam ela como uma
idéia interessante, mas a ação real no campo em
outro lugar. E no final de 1970, Linde, então professor na
prestigiada Lebedev Physical Institute, em Moscou, foi no meio dessa
ação. Na época, ele não estava interessado
no princípio antrópico a todos, ele foi tentar
compreender a física do Big Bang. Linde e outros pesquisadores
sabiam que algo estava faltando na teoria convencional do Big Bang,
porque não poderia explicar um fato importante intrigantes sobre
o universo: a sua notável uniformidade.
Surpreendentemente, a temperatura do espaço é igual em
todo lugar, apenas 2,7 graus Celsius acima do zero absoluto. Como
poderia diferentes regiões do universo, separados por
distâncias tão grandes, todos têm a mesma
temperatura?
Na versão padrão do Big Bang, eles não podiam. O
universo como um todo foi de arrefecimento desde que surgiu a partir da
bola de fogo do Big Bang. Mas há um problema: Por tudo isso para
chegar à mesma temperatura, diferentes regiões do
universo teria de troca de calor, tal como cubos de gelo e chá
quente têm de preencher para atingir a temperatura uniforme de
chá gelado. Mas, como Einstein provou, nada, inclusive de calor
pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. Na teoria
tradicional do Big Bang, simplesmente não houve tempo suficiente
desde que o universo nasceu para todas as partes do cosmos ter
conectado com todas as outras e levadas a mesma temperatura.
O físico do MIT, Alan Guth encontrou uma solução
viável, mas imperfeito, para o quebra-cabeça em 1981.
Linde escorado no trabalho logo em seguida, fazendo melhorias para
superar essas falhas. Em poucas palavras, Guth e Linde propôs que
o universo teve um espasmo de crescimento colossal nos primeiros
instantes de sua existência, um fenômeno chamado
inflação. Hoje amplamente aceita como a versão
padrão da teoria do Big Bang, a inflação diz que
tem regiões do universo que estão separados por
bilhões de anos-luz que já foram suficientemente perto
uns dos outros que poderiam fazer troca de calor e atinjam a mesma
temperatura antes de foram selvagemente super-dimensionados. Problema
resolvido.
Em meados da década de 1980, Linde e o físico da
Universidade Tufts Alex Vilenkin tinha vindo acima com uma
torção nova e dramática que permanece quase
tão controverso agora como era então. Eles argumentaram
que a inflação não foi um evento isolado, mas um
processo contínuo ao longo do universo, onde ainda hoje
diferentes regiões do cosmos estão brotando fora,
passando a inflação, e evoluindo em universos
essencialmente distintos. O mesmo processo ocorrerá em cada um
desses novos universos, por sua vez, um processo que Linde chama
inflação caótica eterna.
Linde passou boa parte do passado de refino de 20 anos nessa
idéia, mostrando que cada novo universo, é
provável que tenha leis da física que são
completamente diferentes das nossas. A mais recente
iteração da sua teoria fornece uma
explicação natural para o princípio
antrópico. Se houver um grande número de outros
universos, todos com propriedades diferentes, por puro acaso, pelo
menos, um deles deveria ter a combinação certa de
condições para trazer as estrelas, planetas e seres
vivos.
"Em algum outro universo, as pessoas poderão ver diferentes leis
da física", diz Linde. "Eles não vão ver o nosso
universo. Eles vão ver só o deles. Eles vão olhar
ao redor e dizer: 'Aqui é o nosso universo, e temos de construir
uma teoria que prevê que exclusivamente nosso universo deve ser a
nossa forma de vê-lo, porque senão não é uma
física completa.' Bem, isso seria um erro faixa porque eles
são nesse universo por acaso. "
A maioria dos físicos duvidaram. Não houve nenhuma boa
razão para acreditar na realidade de outros universos, pelo
menos não até perto do início do novo
milênio, quando os astrônomos fizeram uma das descobertas mais
notáveisna história da ciência.
O universo em aceleração
Em 1998, duas equipes de pesquisadores observaram distantes supernovas,
estrelas que explodem-se que diz que a expansão do Universo
está acelerando. A descoberta foi desconcertante. Apenas todos
esperavam que a expansão cósmica, que começou com
o Big Bang, deve ser gradualmente desacelerando, travada pela
atração gravitacional coletivo de todas as
galáxias e outras matérias por aí. Mas, embutido
no próprio tecido do espaço, ao que parece, é uma
forma desconhecida de energia, os físicos chamam simplesmente de
''energia escura'' que está empurrando tudo distante. Muitos
cosmólogos se mostraram céticos no começo, mas o
seguimento observações com o telescópio espacial
Hubble, juntamente com estudos independentes de radiação
remanescente do tempo do Big Bang, tem poderosamente confirmou a
realidade da energia escura.
A energia escura parece calibrada para as estrelas, galáxias e
para nós. A idéia de que o espaço vazio pode
conter energia não foi a parte que deixaram os físicos
surpresos. Desde o nascimento da mecânica quântica na
década de 1920, eles têm conhecimento de que
inúmeras partículas virtuais "pulando de dentro e fora'' da
existência à nossa volta, uma espécie de
ruído quântico branco, sempre presente, mas sempre sob
nossa observação. O que surpreendeu-los foi a
especificidade peculiar do montante: exatamente o suficiente para
acelerar a expansão, ainda não tanto que o universo teria
rapidamente rasgar-se distante. A quantidade observável de
energia escura parece ser mais uma daquelas estranhas propriedades
antrópica, calibrado para permitir os planetas, estrelas e
nós.
"Se [a energia escura] tinha sido ainda maior, não teria sido
suficiente para a repulsão que trata de superar a gravidade que
atraiu as galáxias juntas, chamou as estrelas em conjunto, e
chamou a terra em conjunto", o físico de Stanford, Leonard
Susskind di:. "É um dos maiores mistérios da
física. Tudo que sabemos é que, se fosse muito maior,
não estaríamos aqui para perguntar sobre isso. "
O ganhador do Prêmio Nobel Steven Weinberg, um físico da Universidade
do Texas, concorda. "Esta é a sintonia fina que parece ser
extremo, muito além do que você poderia imaginar a ter de
aceitar como um mero acidente", diz ele.
O Multiverso em uma Corda
A energia escura faz com que seja impossível de ignorar a teoria
do multiverso. Outro ramo da Teoria das Cordas da Física
dá apoio também. Embora a evidência experimental
para a teoria das cordas ainda esteja faltando, muitos físicos
acreditam que ele seja seu melhor candidato para uma Teoria do tudo,
uma descrição abrangente do universo, a partir de quarks
para quasares. De acordo com a teoria das cordas, os constituintes
últimos da realidade física, não são
partículas minúsculas, mas cordas vibrantes, onde as
diferentes oscilações dão origem a todas as
partículas e forças do universo. Embora a teoria das
cordas é extremamente complexa, exigindo um total de 11
dimensões para funcionar corretamente, é uma maneira
matematicamente convincente de unir todas as leis conhecidas da
física.
Em 2000, no entanto, novos estudos teóricos ameaçou
revelar a teoria das cordas. Joe Polchinski da Universidade da
Califórnia em Santa Barbara e Raphael Bousso da Universidade da
Califórnia em Berkeley, calculou que as equações
básicas da teoria das cordas têm um número
astronómico de diversas soluções possíveis,
talvez até 101 mil *. Cada solução representa uma
forma única para descrever o universo. Isto significa que quase
qualquer resultado experimental seria compatível com a teoria
das cordas, a teoria nunca pode ser provado certo ou errado.
Alguns críticos dizem que esta realização condena
a teoria das cordas como uma empresa científica. Outros insistem
que essa é mais uma pista de que o multiverso é real.
Susskind, um dos principais proponentes dessa
interpretação, acha que as várias versões
da teoria das cordas pode descrever universos diferentes que são
todos reais. Ele acredita que o princípio antrópico, o
multiverso, e teoria das cordas estão convergindo para a
produção de uma forma coerente, se muito estranho ver,
novo, em que nosso universo é apenas um de uma multidão,
que aconteceu de nascer com o tipo certo de Física para o nosso
tipo de vida.
"Algumas pessoas chamam isso o grande desastre da teoria das cordas,
que, em vez de dar lugar a uma única teoria, deu origem a algo
que é tão diverso que nunca pode fazer algum sentido fora
dele," Susskind diz. "Outros diziam:" Ah, isso é exatamente o
que precisamos para a inflação eterna, pois o multiverso,
para pensar antrópica, e assim por diante. "
* Correção: Devido a um erro de formatação,
este número foi originalmente apresentado como "101000".
Retornar para a frase corrigida.
Pesquisas recentes de Linde ajudou a solidificar a
relação entre a teoria das cordas e do multiverso. Alguns
físicos há muito tempo abraçara, a idéia de
que a dimensão extra da teoria das cordas desempenham um papel
fundamental na definição das propriedades de novos
universos gerados durante a inflação caótica
eterna. Quando um novo universo brotos de seu pai, o conceito vai,
apenas três das dimensões do espaço previsto pela
teoria das cordas, vai inflar em grande, full-blown, espaços
habitáveis. As outras dimensões do espaço
continuará a ser essencialmente invisível, mas mesmo
assim vai influenciar a forma que o universo tem. Linde e seus colegas
descobriram como as dimensões invisíveis ficou compacto e
passou a propor bilhões de permutações, cada um
dando origem a um universo único.
Linde idéias pode fazer a noção de multiverso mais
plausível, mas não provam que os outros universos
são realmente lá fora. O desafio assustador é
pensar em uma maneira de confirmar a existência de outros
universos em que cada experimento concebível ou
observação deve limitar-se à nossa. Será
que faz sentido falar de outros universos que eles nunca podem ser
detectados?
Eu fiz essa pergunta ao astrofísico martin Rees da Universidade
de Cambridge, astrônomo do Reino Unido Royal. Encontramo-nos em
sua
residência no Trinity College, em salas no lado oeste do
pátio meticulosamente preparado, diretamente através de
um escritório, uma vez ocupada por Isaac Newton.
Rees, um dos primeiros incentivadores das idéias da Linde,
concorda que nunca possa ser possível observar outros universos
diretamente, mas ele argumenta que os cientistas ainda podem ser capaz
de fazer um argumento convincente para a sua existência. Para
fazer isso, diz ele, os físicos terão uma teoria do
multiverso que faz novas previsões testáveis, mas sobre
as propriedades do nosso próprio universo. Se experiências
confirmaram essas previsões de uma teoria sobre o Universo que
podemos ver, Rees acredita, eles também fazerem um forte
argumento para a realidade daqueles que não podemos. A teoria
das cordas é ainda muito trabalho pela frente, mas pode servir
de base para o tipo de teoria que Rees tem em mente.
"Para uma teoria ganhar credibilidade, explicando previamente
características inexplicáveis do mundo físico,
então devemos levar a sério as suas previsões
mais, mesmo que essas previsões não são
diretamente testáveis", diz ele. "Cinquenta anos todos
nós pensamos no Big Bang como muito especulativo. Agora o Big
Bang de um milésimo de segundo em diante é tão bem
estabelecida como algo sobre o início da história da
Terra. "
A credibilidade da teoria das cordas e do multiverso pode receber um
impulso no próximo ano ou dois, uma vez que os físicos
começaram a analisar os resultados do Large Hadron Collider (LHC) , o
novo acelerador de partículas construído por 8 bilhões de dólares na fronteira
suíço-francesa. Se a teoria das cordas estiver certa, o
colisor deve produzir uma série de novas partículas.
Existe ainda uma pequena chance de que ele pode encontrar
evidências das dimensões extra misteriosas da teoria das
cordas. "Se você medir algo que confirma algumas
elaborações da teoria das cordas, então você
tem evidências indiretas para o multiverso", diz Bernard Carr, um
cosmólogo da Queen Mary University of London.
Suporte para o multiverso poderia vir também de algumas
missões espaciais futuras. Susskind diz que há uma chance
de que o satélite da Agência Espacial Europeia Planck, com
lançamento previsto para início do próximo ano,
poderia dar uma mão. Alguns modelos do multiverso prevê
que nosso universo deve ter uma geometria específica que iria
dobrar o caminho dos raios de luz de maneiras específicas que
podem ser detectados por Planck, que vai analisar a
radiação deixada pelo Big Bang. Se as
observações Planck corresponder as previsões,
seria sugerir a existência do universo.
Quando eu perguntei a Linde se físicos nunca vão ser
capazes de provar que o multiverso é real, ele tem uma resposta
simples. "Nada mais se ajusta aos dados", diz ele. "Nós
não temos nenhuma explicação alternativa para a
energia escura, não temos qualquer explicação
alternativa para a pequenez da massa do elétron, nós
não temos nenhuma explicação alternativa para
muitas propriedades das partículas.
"O que eu estou dizendo é, olhar para ela com os olhos abertos.
Estes são fatos experimentais, e esses fatos se encaixam uma
teoria: a teoria do multiverso. Eles não se encaixam em nenhuma
outra teoria tão longe. Eu não estou dizendo que essas
propriedades implica, necessariamente, que a teoria do multiverso
está certo, mas você me perguntou se há alguma
evidência experimental, e a resposta é sim. Foi Arthur
Conan Doyle, que disse: 'Quando você tiver eliminado o
impossível, aquilo que permanece, ainda que improvável,
deve ser a verdade. "
E Deus?
Para muitos físicos, o multiverso continua a ser uma medida
desesperada, decidida pela impossibilidade de
confirmação. Os críticos vêem no
princípio antrópico como um retrocesso, um retorno a uma
forma humana centrada de olhar para o universo que Copérnico
desacreditou há cinco séculos. Eles se queixam de que a
utilização do princípio antrópico para
explicar as propriedades do universo é como dizer que os navios
foram criados para que cracas poderia ficar com eles.
"Se você permitir-se a hipótese de um arquivo quase
ilimitado de mundos diferentes, você pode não explicar nada", diz
John Polkinghorne, um ex-físico de partículas
teórica na Universidade de Cambridge e, nos últimos 26
anos, um ordenado sacerdote anglicano. Se uma teoria permite que nada
seja possível, ele não explica nada, uma teoria de tudo
não é o mesmo que uma teoria de tudo, acrescenta.
Se o satélite Planck detecta a deflexão da luz,
então seria uma evidência para o multiverso. Adeptos da
teoria do multiverso dizem que os críticos estão no lado
errado da história. "Ao longo da história da
ciência, o universo tem sempre ficado cada vez maior", diz Carr.
"Passamos de geocêntrica para a heliocêntrica
galáxia. Então, na década de 1920 houve essa
grande mudança quando percebemos que a nossa galáxia
não era o universo. Eu só vejo isso como mais um passo na
evolução. Toda vez que essa expansão ocorreu, os
cientistas mais conservadores disseram: 'Isso não é
ciência. "Isto é apenas o mesmo processo que se repete."
Se o multiverso é o estágio final da
revolução copernicana, com o nosso universo, mas um
pontinho em um megacosmos infinito, onde se encaixa a humanidade? Se a
vida de afinação fácil do nosso universo é
apenas uma ocorrência, algo que surge inevitavelmente em uma
infindável variedade de universos, há alguma necessidade
de uma sintonia fina de um Deus?
"Eu não acho que a idéia do multiverso destrói a
possibilidade de um Criador inteligente e benevolente", diz Weinberg.
"O que ele faz é eliminar um dos argumentos para isso, tal como
a teoria da evolução de Darwin tornou
desnecessário o recurso a um projetista benevolente para
entender como a vida se desenvolveu com essa notável capacidade
de sobreviver e procriar".
Por outro lado, se não houver multiverso, como fica os
físicos? "Se há apenas um universo", diz Carr, "talvez
você precise ter um sintonizador fino. Se você não
quer Deus, é melhor você ter um multiverso ".
Quanto à Linde, ele é especialmente interessado no
mistério da consciência e especulou que a
consciência pode ser um componente fundamental do universo, bem
como espaço e tempo. Ele se pergunta se o universo
físico, suas leis, e observadores conscientes podem formar um
todo integrado. Uma descrição completa da realidade, diz
ele, poderia exigir todos esses três componentes, que ele postula
surgiram simultaneamente. "Sem alguém observar o universo", diz
ele, "o universo é realmente morto".
No entanto, para todos os de sua ousadia, Linde hesita quando eu
pergunto se ele realmente acredita que a idéia do multiverso um
dia vai ser bem estabelecida como a lei da gravitação de
Newton e do Big Bang. "Eu não quero prever o futuro", ele
responde. "Certa vez, previu o meu próprio futuro. Eu tinha uma
previsão muito firme. Eu sabia que ia morrer no hospital na
Academia de Ciências de Moscou, perto de onde eu trabalhava. Eu
ia lá todos os meus exames físicos. Certa vez, quando eu
tive uma úlcera, eu estava deitado na cama, pensando que eu
sabia que este era o lugar onde eu estava indo morrer. Por quê?
Porque eu sabia que seria sempre vivendo na Rússia. Moscou foi o
único lugar na Rússia, onde eu podia fazer física.
Este foi o único hospital da Academia das Ciências, e
assim por diante. Foi bastante completamente previsível.
"Então eu acabei nos Estados Unidos. Em uma de meus retornos
para Moscou, eu olhei para este hospital, na Academia das
Ciências, e ele estava em ruínas. Havia uma árvore
que cresce a partir do telhado. E eu olhei para ele e pensei: O que
você pode prever? O que você pode saber sobre o futuro? "
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Coincidências Cósmicas
Se esses traços cósmicos foram ligeiramente alterados, a
vida como conhecemos seria impossível. Alguns exemplos:
• Estrelas como o Sol produz energia por fusão de dois
átomos de hidrogênio em um único átomo de
hélio. Durante essa reação, de 0,007 por cento da
massa dos átomos de hidrogênio é convertida em
energia, via e famoso Einstein E = mc2. Mas se esse percentual fosse,
digamos, 0.006 ou 0.008, o Universo seria muito mais hostil à
vida. Quanto menor o número resultaria em um universo cheio
apenas com o hidrogênio, o maior número deixaria um
universo sem hidrogênio (e, portanto, nenhuma água) e
não estrelas como o sol.
• O universo primitivo era delicadamente equilibrado entre a
expansão descontrolada e colapso terminal. Tinha o universo
contido assunto muito mais, a gravidade adicional teria feito implodir.
Se ele continha menos, o universo teria se expandido tão
rapidamente que as galáxias se formam.
• Se a matéria no universo foi mais repartido, não
teria aglutinado para formar galáxias. Tivesse sido clumpier
matéria, teria condensadas em buracos negros.
• Núcleos atômicos estão unidos pela
força chamada forte. Se essa força foi um pouco mais
poderoso, todos os prótons no universo primitivo teria
emparelhado fora e não haveria de hidrogênio, que alimenta
as estrelas de vida longa. A água não existiria, nem
teria qualquer forma de vida conhecidas.
Fonte: Discovey Maganize