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 notáveis​na 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