Teoria dos universos infinitos. Multiverso versus monoverso. Como a ciência separa hipóteses “razoavelmente científicas” de hipóteses “não científicas”. Seleção natural cósmica

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Se o conceito de multiverso parece estranho, é porque precisamos mudar nossa compreensão de tempo e espaço.

O nome da imagem, Flammarion Engraving, pode ser desconhecido para você, mas provavelmente já a viu muitas vezes. Retrata um peregrino de manto e com um cajado. Atrás dele está uma paisagem de cidades e árvores. É cercado por uma concha de cristal, pontilhada com inúmeras estrelas. Ele alcançou a borda do mundo, penetrou no outro lado dele, e olha com espanto para um novo mundo de luz, arco-íris e fogo.

A imagem foi publicada pela primeira vez no livro de 1888 Atmosphere: A Popular Meteorology pelo astrônomo francês do século XIX Camille Flammarion. Inicialmente era preto e branco, embora agora você também possa encontrar versões coloridas. Ele observa que os céus realmente se parecem com uma cúpula na qual os corpos celestes são fixados, mas as impressões são enganosas. “Nossos ancestrais”, escreve Flammarion, “imaginaram que essa abóbada azul era a maneira como seus olhos a viam. Mas, como escreveu Voltaire, é tão significativo quanto um bicho-da-seda tecendo sua teia até os confins do universo”.

A gravura é vista como um símbolo da busca da humanidade pelo conhecimento, mas prefiro vê-la como um significado mais literal como descrito por Flammarion. Muitas vezes na história da ciência, encontramos uma lacuna no conhecimento marginal e a atravessamos. O universo não termina além da órbita de Saturno, ou além das estrelas mais distantes da Via Láctea, ou além das galáxias mais distantes que podemos ver. Hoje, os cosmólogos acreditam que universos completamente diferentes podem existir.

Mas comparado às descobertas da física quântica, isso é quase banal. Este não é apenas um novo buraco na cúpula, mas um novo tipo de buraco. Físicos e filósofos há muito discutem sobre o significado da teoria quântica, mas de uma forma ou de outra, eles concordam que ela abre um vasto mundo além de nossos sentidos. Talvez o resultado mais simples desse princípio seja a leitura mais direta das equações da teoria quântica - a interpretação dos Muitos Mundos feita por Hugh Everett na década de 1950. Do seu ponto de vista, tudo o que pode acontecer acontece em algum lugar em um conjunto ilimitado de universos, e as probabilidades da teoria quântica representam o número relativo de universos em que um ou outro cenário ocorre. Como David Wallace, filósofo da física da Universidade do Sul da Califórnia, escreveu em seu livro de 2012, The Manifesting Multiverse, quando a mecânica quântica é tomada literalmente, “o mundo acaba sendo muito maior do que esperávamos: na verdade, nosso clássico 'mundo' acaba sendo uma pequena parte de uma realidade muito maior."

Esse conjunto de universos, à primeira vista, parece muito diferente daquele de que falam os cosmólogos. O multiverso cosmológico surgiu de modelos que tentam explicar a homogeneidade do universo em escalas maiores que as galácticas. Os supostos universos paralelos são regiões distantes e separadas do espaço-tempo, criadas por seus próprios big bangs, evoluindo a partir de suas bolhas de espuma quântica (ou de qualquer outro universo). Eles existem da mesma forma que as galáxias - você pode imaginar como nós entramos em uma nave espacial e vamos até elas.

Mas, ao contrário dessa abordagem, a interpretação de muitos mundos de Everett não nos leva tão longe. O conceito surgiu através de tentativas de entender o processo de medições em laboratório. Partículas deixando vestígios em uma câmara de nuvens, átomos refletidos por ímãs, objetos quentes emitindo luz: foram experimentos práticos que levaram à criação da teoria quântica e à busca de uma interpretação logicamente consistente. A ramificação quântica que ocorre no processo de medição cria novos mundos que se sobrepõem ao mesmo espaço em que existimos.

No entanto, esses dois tipos de multiversos têm muito em comum. Só podemos ser transferidos para qualquer um dos tipos mentalmente. Não será possível voar para outro universo bolha em uma nave espacial, porque o espaço se expandirá mais rápido. Portanto, essas bolhas são separadas umas das outras. Também estamos inerentemente separados de outros universos no multiverso quântico. Esses mundos, embora sejam reais, permanecerão para sempre fora do nosso campo de visão.

Além disso, embora o multiverso quântico não tenha sido projetado para cosmologia, ele se adapta notavelmente bem. Na mecânica quântica convencional - na interpretação de Copenhague adotada por Nielsbohr e seus companheiros - deve-se distinguir entre o observador e o que ele observa. Para a física comum em laboratórios, tudo está em ordem. Você é o observador e está assistindo ao experimento. Mas e se o objeto de observação for o universo inteiro? Você não pode ir além dele para medi-lo. A Interpretação de Muitos Mundos não faz tais divisões artificiais. Em um novo artigo, o físico do Caltech Sean Carroll, juntamente com os estudantes de pós-graduação Jason Pollack e Kimberly Boddy, aplicam diretamente a interpretação de muitos mundos à criação de universos no multiverso cosmológico. “Tudo o que não era peixe nem carne na mecânica quântica comum torna-se, em princípio, contável do ponto de vista de Everett”, diz Carroll.

Finalmente, os dois tipos de multiversos fornecem as mesmas previsões observacionais. A diferença é que eles colocam os resultados possíveis em lugares diferentes. Carroll considera semelhante "um multiverso cosmológico, no qual diferentes estados estão em regiões separadas do espaço-tempo, e um multiverso localizado, onde diferentes estados estão bem aqui, apenas em diferentes ramos da função de onda".

O cosmólogo do MIT Max Tegmark delineou essa ideia durante uma palestra de 2002 que evoluiu para seu livro de 2014, Our Mathematical Universe. Ele descreve vários níveis do multiverso. Nível I - regiões extremamente remotas do nosso próprio universo. O nível III é sua designação do conjunto quântico de mundos (ele também tem os níveis II e IV, mas não estamos falando deles agora). Para ver a semelhança entre os níveis I e III, você precisa pensar sobre a natureza da probabilidade. Se algo pode ter dois resultados, você vê um deles, mas pode ter certeza de que o outro também aconteceu - em outra parte do universo gigante, ou aqui mesmo em um mundo paralelo. Se o cosmos for grande o suficiente e cheio de matéria, os eventos que acontecem aqui na Terra também acontecerão em outro lugar, assim como as possíveis variações desses eventos.

Por exemplo, você está fazendo um experimento no qual aponta um átomo para um par de ímãs. Você verá como ele corre para o ímã inferior ou superior, com uma probabilidade de 50%. Na interpretação de muitos mundos, há dois mundos que se cruzam em seu laboratório. Em um átomo sobe, no outro desce. No multiverso cosmológico, existem outros universos (ou partes do nosso universo) com um gêmeo idêntico da Terra, no qual um humanóide realiza exatamente o mesmo experimento, mas com um resultado diferente. Matematicamente, essas situações são idênticas.

Nem todo mundo gosta do multiverso, especialmente versões semelhantes do multiverso. Mas dada a natureza provisória dessas hipóteses, vamos ver onde elas nos levam. Eles oferecem uma ideia radical: que os dois multiversos não precisam ser separados – que a interpretação do multimundo não é diferente do conceito cosmológico do multiverso. Se parecem diferentes, é porque entendemos mal a realidade.

O físico de Stanford Leonard Suskind propôs que eles fossem iguais em seu livro de 2005 Cosmic Landscape. "A interpretação multi-mundo de Everett, à primeira vista, parece muito diferente do megaverso sempre inflado", ele escreve (usando seu próprio termo para o multiverso). "No entanto, acho que as duas interpretações podem estar falando sobre a mesma coisa." Em 2011, ele e Raphael Busso, físico de Berkeley, escreveram um artigo juntos no qual afirmam que as duas ideias são idênticas. Eles dizem que a única maneira de entender as probabilidades associadas à mecânica quântica e ao fenômeno da decoerência - que dá origem às nossas categorias clássicas de posições e velocidades - é aplicar a interpretação de muitos mundos à cosmologia. O resultado deve ser naturalmente um multiverso cosmológico. No mesmo ano, Yasunori Nomura, da Universidade da Califórnia em Berkeley, argumentou uma ideia semelhante em seu artigo, onde ele "garante a unificação dos processos de medição quântica e do multiverso". Tegmark usa a mesma linha de raciocínio em um artigo de 2012 escrito com Anthony Aguire da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

Deste ponto de vista, muitos mundos quânticos não estão diretamente ao nosso lado, mas longe de nós. A função de onda, escreve Tegmark, não descreve “algum conjunto imaginário obscuro de possibilidades do que um objeto pode fazer, mas uma coleção espacial real de cópias idênticas de um objeto que existe no espaço infinito”.

A linha inferior é que você precisa pensar cuidadosamente sobre o seu ponto de vista. Imagine que você está olhando para o multiverso da posição de Deus, de onde você pode ver todas as possibilidades que estão sendo realizadas. Não há chances. Tudo acontece com certeza em um dos lugares. Da perspectiva limitada do nosso mundo, ligada ao planeta Terra, diferentes eventos se desenrolam com diferentes probabilidades. “Estamos mudando o quadro global, em que absolutamente tudo acontece em algum lugar, mas ninguém pode ver tudo de uma vez, para um local, no qual você tem uma área, em princípio, conhecível”, diz Busso.


Muitos cosmólogos encontram na imagem da CMB evidências da existência de um espaço muito maior do que podemos observar diretamente.

Para passar do global para o local, precisamos cortar o universo para separar o mensurável do imensurável. A medida é o nosso "sítio causal", como Busso o chama. Esta é a soma de tudo o que pode nos afetar - não apenas o universo observável, mas também a região do espaço que estará disponível para nossos descendentes distantes. Ao cortar nossa seção do resto do espaço-tempo, podemos imaginar quais observações podemos fazer e, como resultado, obtemos a mecânica quântica de estilo antigo.

Deste ponto de vista, a razão para a incerteza dos eventos quânticos é que não sabemos onde estamos no multiverso. No espaço infinito, há um número infinito de criaturas que se parecem e se comportam exatamente como você em tudo. O mistério principal é iluminado por um desenho clássico da New Yorker. Em um pedaço de gelo há uma multidão de pinguins idênticos. Um deles pergunta: "E qual de nós sou eu?"

Ainda é possível que o pobre pinguim se localize triangulando o gelo flutuante próximo, mas tais pontos de referência não existem no multiverso, então nunca seremos capazes de separar nossas múltiplas cópias. David Deutsch, físico de Oxford e, como Carroll e Tegmark, um acérrimo defensor da interpretação de muitos mundos, escreve em seu livro The Fabric of Reality: outside of the multiverse, em relação ao qual se pode responder a esta pergunta: "Eu" m terceiro da esquerda." Mas o que é essa “esquerda” e o que é essa “terceira”? Não há 'ponto de vista fora do multiverso'."

Tegmark diz que, em essência, o conceito de probabilidade na mecânica quântica reflete "sua incapacidade de se encontrar no multiverso de Nível I, ou seja, saber qual do número infinito de suas cópias no espaço tem sua experiência subjetiva". Em outras palavras, os eventos parecem probabilísticos porque você nunca sabe qual de vocês é você. Em vez de não ter certeza de qual caminho o experimento irá seguir, ele vai até o fim; você simplesmente não tem certeza de qual "você" está observando quais de seus resultados.

Para Busso, o sucesso matemático dessa abordagem é suficiente, e ele não sofrerá insônia sobre como alguém determinará o significado mais profundo dos multiversos mesclados. “Basicamente, o que importa são as previsões que sua teoria faz e como elas se comparam com as observações”, diz ele. – Regiões além do nosso horizonte cosmológico não podem ser observadas, bem como ramificações da função de onda, na qual não aparecimos. Eles são apenas as ferramentas que usamos para calcular.”

Mas essa abordagem instrumental da teoria física não satisfaz a muitos. Queremos saber o que tudo isso significa - como a leitura das leituras do dispositivo pode trair a existência de bolhas infinitas no espaço-tempo. Massimo Pigliucci, filósofo científico da Universidade da Cidade de Nova York, diz: "Se você está falando sobre uma divisão real do universo, explique-me exatamente como isso acontece e exatamente onde estão esses outros mundos".

Talvez para dar sentido à conexão entre as variantes do multiverso, seja necessário atualizar nossa compreensão de espaço e tempo. Se o multiverso está longe e aqui ao mesmo tempo, talvez isso seja um sinal de que nossas categorias de "lá fora" e "aqui" estão falhando conosco.

Quase duas décadas atrás, Deutsch argumentou em The Fabric of Reality que o multiverso está inventando um novo conceito de tempo. Como na vida cotidiana, também na física, assumimos a existência de algo como o tempo newtoniano eternamente atual. O multiverso é geralmente descrito como uma estrutura que se desdobra ao longo do tempo. Na verdade, o tempo não flui e passa, e nós não nos movemos através dele de uma maneira misteriosa. O tempo é a forma como definimos o movimento. Ele não pode se mover. Portanto, o multiverso não evolui. Ela simplesmente existe. Deutsch escreve: “O multiverso não 'apareceu' e 'desapareceu'; esses termos sugerem a passagem do tempo”.

Em vez de imaginar como o multiverso se desenrola no tempo, Deutsch acredita que devemos imaginar como o tempo se desenrola no multiverso. Outras vezes são apenas casos especiais de outros universos. Independentemente, o físico Julian Barbour também brincou com a ideia em seu livro de 1999, The End of Time. Alguns desses outros universos, escreve Deutsch, se assemelham ao nosso - nosso "agora" tão fortemente - que os interpretamos como partes da história de nosso universo, e não como universos separados. Para nós, eles não estão em algum lugar no espaço, mas em nossa linha do tempo. Assim como não podemos perceber o universo inteiro de uma só vez, não podemos perceber uma série infinita de momentos de uma só vez. Em vez disso, nossa percepção reflete nossa perspectiva de observadores incorporados vivendo em momentos únicos. Passando de um ponto de vista global para um ponto de vista local, restauramos os sinais familiares do tempo.

O multiverso também pode corrigir nossa compreensão do espaço. "Por que o mundo parece clássico?" pergunta Carroll. “Por que o espaço-tempo existe em quatro dimensões?” Carroll, que escreveu em um blog sobre a unificação do multiverso, admite que Everett não responde a essas perguntas, “mas oferece uma plataforma para fazê-las”.

Ele acredita que o espaço não é fundamental, mas é o resultado de algum fenômeno. Mas de onde vem? O que realmente existe? Para Carroll, a imagem de Everett fornece uma resposta simples a essa pergunta. “O mundo é uma função de onda”, diz Carroll. – Este é um elemento do espaço de Hilbert. Isso é tudo".

O espaço de Hilbert é o espaço matemático associado à função de onda quântica. É uma representação abstrata de todos os estados possíveis do sistema. É um pouco como o euclidiano, mas o número de dimensões varia e depende do número de estados permitidos do sistema. O qubit, a unidade fundamental de dados em computadores quânticos que podem assumir o valor de 0, 1 ou estar em sua superposição, possui um espaço de Hilbert bidimensional. Uma quantidade contínua, como posição ou velocidade, corresponde a um espaço de Hilbert de dimensão infinita.

Normalmente, os físicos começam com um sistema que existe no espaço real e derivam dele o espaço de Hilbert, mas Carroll acha que esse processo pode ser revertido. Imagine todos os estados possíveis do universo e descubra em qual dos espaços o sistema deveria existir - se é que existe em algum espaço. Um sistema pode existir não em um, mas em vários espaços ao mesmo tempo, e então o chamaremos de multiverso. Tal visão “cai naturalmente na ideia do espaço-tempo emergente”, diz Carroll.

Algumas pessoas - especialmente filósofos - recusam essa abordagem. O espaço de Hilbert pode ser uma ferramenta matemática válida, mas isso não significa que vivemos nele. Wallace, que apóia a interpretação de muitos mundos, diz que o espaço de Hilbert não é literalmente uma estrutura existente, mas uma maneira de descrever coisas reais - cordas, partículas, campos ou qualquer outra coisa de que o universo seja feito. “Em um sentido metafórico, vivemos no espaço de Hilbert, mas não literalmente”, diz ele.

Hugh Everett não viveu para ver o renascimento do interesse em sua versão da mecânica quântica. Ele morreu de ataque cardíaco em 1982, aos 51 anos. Ele era um ateu inabalável e tinha certeza de que este era o fim; sua esposa, seguindo suas instruções, jogou as cinzas no lixo. Mas sua mensagem pode estar começando a criar raízes. Pode ser resumido brevemente: leve a mecânica quântica a sério. Neste caso, descobrimos que o mundo é uma surpresa! – ficando mais rico e maior do que imaginávamos. Assim como em Voltaire o bicho-da-seda só viu sua teia, nós vemos apenas uma pequena fatia do multiverso, mas graças a Everett e seus seguidores, ainda podemos nos espremer pela fenda na concha de cristal "onde a terra encontra o céu" e dar uma rápida olhar para o que se estende além deles.

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Com que frequência você pensa em como seria nosso mundo hoje se o resultado de alguns eventos históricos importantes fosse diferente? Como seria nosso planeta se os dinossauros, por exemplo, não tivessem morrido? Cada uma de nossas ações, decisões automaticamente se torna parte do passado. Na verdade, não há presente: tudo o que fazemos neste momento não pode ser mudado, está registrado na memória do Universo. No entanto, existe uma teoria segundo a qual existem muitos universos onde vivemos uma vida completamente diferente: cada uma de nossas ações está associada a uma determinada escolha e, fazendo essa escolha em nosso Universo, em paralelo, o “outro eu” toma a decisão oposta. Quão justificada é tal teoria do ponto de vista científico? Por que os cientistas recorreram a ele? Vamos tentar entender nosso artigo.

Conceito multi-mundo do universo

Pela primeira vez, a teoria de um provável conjunto de mundos foi mencionada pelo físico americano Hugh Everett. Ele ofereceu sua solução para um dos principais mistérios quânticos da física. Antes de passar diretamente para a teoria de Hugh Everett, é preciso entender o que é esse mistério das partículas quânticas, que assombra físicos de todo o mundo há mais de uma dezena de anos.

Imagine um elétron comum. Acontece que, como um objeto quântico, pode estar em dois lugares ao mesmo tempo. Essa propriedade é chamada de superposição de dois estados. Mas a magia não termina aí. Assim que queremos especificar de alguma forma a localização de um elétron, por exemplo, tentamos derrubá-lo com outro elétron, então de um quântico ele se tornará comum. Como isso é possível: o elétron estava tanto no ponto A quanto no ponto B, e de repente saltou para B em um determinado momento?

Hugh Everett ofereceu sua interpretação desse enigma quântico. De acordo com sua teoria de muitos mundos, o elétron continua a existir em dois estados ao mesmo tempo. É tudo sobre o próprio observador: agora ele se transforma em um objeto quântico e é dividido em dois estados. Em um deles, ele vê um elétron no ponto A, no outro - em B. Existem duas realidades paralelas, e não se sabe em qual delas o observador se encontrará. A divisão em realidade não se limita a duas: sua ramificação depende apenas da variação dos acontecimentos. No entanto, todas essas realidades existem independentemente umas das outras. Nós, como observadores, caímos em um, é impossível sair do qual, bem como passar para um paralelo.

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Do ponto de vista desse conceito, o experimento com o gato mais científico da história da física, o gato de Schrödinger, também é facilmente explicado. De acordo com a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica, o infeliz gato na câmara de aço está vivo e morto ao mesmo tempo. Quando abrimos esta câmara, parecemos nos fundir com o gato e formar dois estados - vivo e morto, que não se cruzam. Dois universos diferentes são formados: em um, um observador com um gato morto, no outro, com um vivo.

Deve-se notar imediatamente que o conceito de multimundo não implica a presença de muitos universos: é um, apenas multicamadas, e cada objeto nele pode estar em diferentes estados. Tal conceito não pode ser considerado uma teoria experimentalmente confirmada. Até agora, esta é apenas uma descrição matemática do quebra-cabeça quântico.

A teoria de Hugh Everett é apoiada por Howard Wiseman, físico da Griffith University na Austrália, Dr. Michael Hall do Griffith University Center for Quantum Dynamics, e Dr. Dirk-Andre Deckert da University of California. Na opinião deles, realmente existem mundos paralelos e dotados de características diferentes. Quaisquer enigmas e padrões quânticos são uma consequência da “repulsão” de mundos vizinhos uns dos outros. Esses fenômenos quânticos surgem para que cada mundo não seja igual ao outro.

O conceito de universos paralelos e a teoria das cordas

Lembramos bem das lições da escola que existem duas teorias principais na física: a teoria geral da relatividade e a teoria quântica de campos. O primeiro explica os processos físicos no macrocosmo, o segundo - no micro. Se ambas as teorias forem usadas na mesma escala, elas se contradizem. Parece lógico que deveria haver alguma teoria geral aplicável a todas as distâncias e escalas. Como tal, os físicos apresentaram a teoria das cordas.

O fato é que em escalas muito pequenas existem algumas vibrações semelhantes às vibrações de uma corda comum. Essas cordas são carregadas de energia. "Strings" não são strings no sentido mais verdadeiro. Esta é uma abstração que explica a interação das partículas, constantes físicas, suas características. Na década de 1970, quando a teoria nasceu, os cientistas acreditavam que ela se tornaria universal para descrever todo o nosso mundo. No entanto, descobriu-se que essa teoria só funciona no espaço de 10 dimensões (e vivemos no espaço de 4 dimensões). As outras seis dimensões do espaço simplesmente colapsam. Mas, como se viu, eles não são dobrados de maneira fácil.

Em 2003, os cientistas descobriram que podem incluir um grande número de métodos, e cada novo método produz seu próprio universo com diferentes constantes físicas.

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Tal como acontece com o conceito de muitos mundos, a teoria das cordas é difícil de provar experimentalmente. Além disso, o aparato matemático da teoria é tão difícil que, para cada nova ideia, uma explicação matemática deve ser buscada literalmente do zero.

Hipótese do universo matemático

O cosmólogo, professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Max Tegmark, apresentou sua "teoria de tudo" em 1998 e a chamou de hipótese do universo matemático. Ele resolveu o problema da existência de um grande número de leis físicas à sua maneira. Em sua opinião, cada conjunto dessas leis, que são consistentes do ponto de vista da matemática, corresponde a um universo independente. A universalidade da teoria é que ela pode ser usada para explicar toda a variedade de leis físicas e os valores das constantes físicas.

Tegmark propôs dividir todos os mundos de acordo com seu conceito em quatro grupos. A primeira inclui mundos que estão fora do nosso horizonte cósmico, os chamados objetos extra-metagalácticos. O segundo grupo inclui mundos com outras constantes físicas, diferentes das constantes do nosso Universo. No terceiro - os mundos que aparecem como resultado da interpretação das leis da mecânica quântica. O quarto grupo é um certo conjunto de todos os universos nos quais certas estruturas matemáticas se manifestam.

Como observa o pesquisador, nosso Universo não é o único, pois o espaço é ilimitado. Nosso mundo, onde vivemos, é limitado pelo espaço, cuja luz chegou até nós 13,8 bilhões de anos após o Big Bang. Seremos capazes de saber com certeza sobre outros universos em pelo menos mais um bilhão de anos, até que a luz deles chegue até nós.

Stephen Hawking: Buracos negros são o caminho para outro universo

Stephen Hawking também é um defensor da teoria do universo múltiplo. Um dos cientistas mais famosos do nosso tempo em 1988 apresentou pela primeira vez seu ensaio "Buracos Negros e Universos Jovens". O pesquisador sugere que os buracos negros são o caminho para mundos alternativos.

Graças a Stephen Hawking, sabemos que os buracos negros tendem a perder energia e evaporar, liberando radiação Hawking, que recebeu o nome do pesquisador. Antes que o grande cientista fizesse essa descoberta, a comunidade científica acreditava que tudo o que de alguma forma caía em um buraco negro desaparecia. A teoria de Hawking refuta essa suposição. Segundo o físico, hipoteticamente, qualquer coisa, objeto, objeto que caia em um buraco negro sai voando dele e entra em outro universo. No entanto, tal jornada é um movimento de mão única: não há como voltar.

O multiverso é um conceito científico que sugere a existência de muitos universos paralelos. Há uma série de hipóteses que descrevem a diversidade desses mundos, suas propriedades e interações.

O sucesso da teoria quântica é inegável. Afinal, ele junto com representa todas as leis fundamentais da física conhecidas pelo mundo moderno. Apesar disso, a teoria quântica ainda levanta uma série de questões para as quais ainda não há respostas definitivas. Um deles é o conhecido "problema do gato de Schrödinger", que demonstra claramente a base instável da teoria quântica, que é formada em previsões e na probabilidade de um evento. A questão é que a característica de uma partícula, de acordo com a teoria quântica, é sua existência em um estado igual à soma de todos os seus estados possíveis. Neste caso, se aplicarmos esta lei ao mundo quântico, verifica-se que o gato é a soma do estado de um gato vivo e de um gato morto!

E embora as leis da teoria quântica sejam usadas com sucesso na aplicação de tecnologias como radar, rádio, telefones celulares e Internet, é preciso tolerar o paradoxo acima.

Na tentativa de resolver o problema quântico, formou-se a chamada “teoria de Copenhague”, segundo a qual o estado do gato se torna certo quando abrimos a caixa e observamos seu estado, e antes disso era indeterminado. No entanto, a aplicação da teoria de Copenhague, digamos, significa que Plutão existe apenas desde o momento em que foi descoberto pelo astrônomo americano Clyde Tombaugh em 18 de fevereiro de 1930. Somente neste dia, a função de onda (estado) de Plutão foi corrigida, e o resto entrou em colapso. Mas Plutão é conhecido por ter muito mais de 3,5 bilhões de anos, apontando para problemas com a interpretação de Copenhague.

Pluralidade de mundos

Outra solução para o problema quântico foi proposta pelo físico americano Hugh Everett em 1957. Ele formulou a chamada "interpretação de muitos mundos de mundos quânticos". De acordo com ele, toda vez que um objeto passa de um estado indefinido para um determinado, esse objeto é dividido no número de estados possíveis. Usando o gato de Schrödinger como exemplo, quando abrimos a caixa, aparece um universo com um cenário onde o gato está morto e aparece um universo onde ele permanece vivo. Assim, ele está em dois estados, mas já em mundos paralelos, ou seja, todas as funções de onda do gato permanecem válidas e nenhuma delas colapsa.

É esta hipótese que muitos escritores de ficção científica têm usado em suas obras de ficção científica. A multiplicidade de mundos paralelos sugere a presença de uma série de eventos alternativos, devido aos quais a história tomou um rumo diferente. Por exemplo, em algum mundo, a invencível Armada Espanhola não foi derrotada ou o Terceiro Reich venceu a Segunda Guerra Mundial.

Uma interpretação mais moderna desse modelo explica a impossibilidade de interação com outros mundos pela falta de coerência das funções de onda. Grosso modo, em algum momento nossa função de onda parou de flutuar no tempo com as funções de mundos paralelos. Então é bem possível que possamos coexistir em um apartamento com "colegas de quarto" de outros universos, sem interagir com eles de forma alguma, e, como eles, estar convencidos de que é o nosso Universo que é real.

De fato, o termo “multimundo” não é totalmente apropriado para essa teoria, pois assume um mundo com muitas opções para eventos ocorrendo simultaneamente.

A maioria dos físicos teóricos concorda que essa hipótese é incrivelmente fantástica, mas explica os problemas da teoria quântica. No entanto, vários cientistas não consideram a interpretação de muitos mundos científica, uma vez que não pode ser confirmada ou refutada usando o método científico.

Na cosmologia quântica

Hoje, a hipótese de uma pluralidade de mundos volta mais uma vez ao cenário científico, pois os cientistas pretendem usar a teoria quântica não para quaisquer objetos, mas para aplicá-la a todo o Universo. Estamos falando da chamada “cosmologia quântica”, que, como pode parecer à primeira vista, é absurda até em sua formulação. As questões deste campo científico estão ligadas ao Universo. As escassas dimensões do Universo nos primeiros estágios de sua formação são bastante consistentes com a escala da teoria quântica.

Nesse caso, se as dimensões do Universo fossem da ordem de , então, aplicando a teoria quântica a ele, também podemos obter um estado indefinido do Universo. Este último implica a presença de outros universos que estão em diferentes estados com diferentes probabilidades. Então os estados de todos os mundos paralelos no total dão uma única "função de onda do Universo". Ao contrário da interpretação de muitos mundos, os universos quânticos existem separadamente.

Como você sabe, há um problema de ajuste fino do Universo, que chama a atenção para o fato de que as constantes físicas fundamentais que definem as leis básicas da natureza no mundo são idealmente compatíveis para a existência de vida. Se a massa do próton fosse um pouco menor, a formação de elementos mais pesados ​​que o hidrogênio seria impossível. Este problema pode ser resolvido usando o modelo multiverso, que implementa muitos universos paralelos com diferentes fundamentos. Então a probabilidade da existência de alguns desses mundos é pequena e eles "morrem" logo após seu nascimento, por exemplo, encolhem ou se separam. Outros, cujas constantes formam leis consistentes da física, permanecem estáveis ​​com alta probabilidade. De acordo com essa hipótese, o multiverso inclui um grande número de mundos paralelos, a maioria dos quais estão "mortos", e apenas um pequeno número de universos paralelos permite que eles existam por muito tempo, e ainda dá o direito de ter vida inteligente.

Na teoria das cordas

Uma das áreas mais promissoras da física teórica é. Ela trata da descrição de cordas quânticas - objetos unidimensionais estendidos, cuja vibração nos é apresentada na forma de partículas. A vocação original desta teoria é combinar duas teorias fundamentais: a teoria geral da relatividade e a teoria quântica. Como se viu mais tarde, existem várias maneiras de fazer isso, resultando em várias teorias das cordas. Em meados da década de 1990, vários físicos teóricos descobriram que essas teorias eram casos diferentes da mesma construção, mais tarde chamada de "teoria-M".

Sua peculiaridade reside na existência de uma certa membrana de 11 dimensões, cujos fios permeiam nosso Universo. No entanto, vivemos em um mundo com quatro dimensões (três coordenadas de espaço e uma de tempo), para onde vão as outras dimensões? Os cientistas sugerem que eles se fechem na menor escala que ainda não foi observada, devido ao desenvolvimento insuficiente da tecnologia. Outro problema puramente matemático decorre dessa afirmação - surge um grande número de "falsos vácuos".

A explicação mais simples para essa convolução de espaços que não observamos, assim como a presença de falsos vácuos, é o multiverso. Os teóricos das cordas se baseiam na afirmação de que há um grande número de outros universos que não apenas têm leis físicas diferentes, mas também um número diferente de dimensões. Assim, a membrana do nosso Universo de forma simplificada pode ser representada como uma esfera, uma bolha, na superfície da qual vivemos, e 7 dimensões das quais estão em estado de "colapso". Então nosso mundo, junto com outros universos de membrana, é algo como um monte de bolhas de sabão que flutuam no hiperespaço de 11 dimensões. Mas nós, existindo no espaço tridimensional, não podemos sair de seus limites e, portanto, não temos a oportunidade de interagir com outros universos.

Como mencionado anteriormente, a maioria dos mundos paralelos, universos estão mortos. Ou seja, devido a leis físicas instáveis ​​ou inadequadas para a vida, sua substância pode ser representada, por exemplo, apenas na forma de um acúmulo de elétrons e sem estrutura. A razão para isso é a variedade de possíveis estados quânticos de partículas, outros valores de constantes fundamentais e um número diferente de dimensões. Vale ressaltar que tal suposição não contraria o princípio copernicano, que afirma que nosso mundo não é único. Uma vez que, embora em pequeno número, podem existir mundos cujas leis físicas, apesar de serem diferentes das nossas, ainda permitem a formação de estruturas complexas e o surgimento de vida inteligente.

Consistência da teoria

Embora a hipótese do multiverso pareça um cenário para um livro de ficção científica, ela tem apenas uma desvantagem - não é possível que os cientistas a provem ou refutem usando o método científico. Mas há uma matemática complexa por trás disso e várias teorias físicas significativas e promissoras são baseadas nela. Argumentos a favor do multiverso são representados pela seguinte lista:

• É a base para a existência de uma interpretação de muitos mundos da mecânica quântica. Uma das duas teorias avançadas (juntamente com a interpretação de Copenhague) que resolvem o problema da incerteza na mecânica quântica.
• Explica as razões para a existência de sintonia fina do Universo. No caso do multiverso, os parâmetros do nosso mundo são apenas uma das muitas opções possíveis.
• É a chamada “paisagem da teoria das cordas”, pois resolve o problema dos falsos vácuos e nos permite descrever a razão pela qual um certo número de dimensões do nosso Universo são dobrados.

• Suportado o que melhor explica sua extensão. Nos estágios iniciais da formação do Universo, provavelmente ele poderia ser dividido em dois ou mais universos, cada um dos quais evoluindo independentemente do outro. O modelo cosmológico padrão moderno do Universo – Lambda-CDM – é construído sobre a teoria da inflação.

O cosmólogo sueco Max Tegmark propôs uma classificação de vários mundos alternativos:

1. Universos além do nosso universo visível.
2. Universos com outras constantes fundamentais e números de dimensões, que, por exemplo, podem estar localizados em outras membranas, de acordo com a teoria M.
3. Universos paralelos surgindo de acordo com a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica.
4. O conjunto final são todos os universos possíveis.

Não há nada a dizer sobre o futuro destino da teoria do multiverso, mas hoje ocupa um lugar de honra na cosmologia e na física teórica, e é apoiada por vários físicos proeminentes de nosso tempo: Stephen Hawking, Brian Green, Max Tegmark, Michio Kaku, Alan Gut, Neil Tyson e outros.

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O que você acha do multiverso? A pergunta não foi totalmente inesperada para nossa palestra improvisada na mesa de jantar, mas me pegou de surpresa. Não é que eu nunca tenha sido perguntado sobre o multiverso antes, mas explicar uma construção teórica é uma coisa, mas explicar como você se sente sobre isso é outra bem diferente. Posso expressar todos os argumentos padrão e as principais perguntas sobre o multiverso, posso navegar pelos fatos e detalhes técnicos, mas me perco nos resultados.

Os físicos não estão acostumados a falar sobre como se sentem sobre algo. Somos pelo conhecimento sólido, avaliações quantitativas e experimentos. Mas mesmo a melhor das análises imparciais só começa depois de decidirmos qual caminho seguir. Em um campo nascente, geralmente há uma escolha de possibilidades, cada uma com seus próprios méritos, e muitas vezes escolhemos uma delas instintivamente. Essa escolha é determinada pelo raciocínio emocional, acima da lógica. A posição à qual você se associa é, como diz o físico da Universidade de Stanford Leonard Susskind, “mais do que apenas fatos científicos e princípios filosóficos. Isso é uma questão de bom gosto na ciência. E, como toda disputa de gostos, envolve sentimentos estéticos.

Eu mesmo faço teoria das cordas, e uma de suas características é a possibilidade da existência de muitas versões logicamente consistentes de universos diferentes do nosso. O processo que criou nosso universo pode criar ambos, levando a um número infinito de universos onde tudo o que pode acontecer acontece. A sequência de raciocínio começa em um lugar familiar, e posso seguir as espirais que as equações dançam na página até essa conclusão, mas embora eu imagine o multiverso como uma construção matemática, não posso acreditar que de repente sairia do reino das teorias e se manifesta na realidade. Como posso fingir que não tenho problemas com cópias infinitas de mim mesmo vagando por mundos paralelos tomando decisões semelhantes e diferentes das minhas?

Eu não sou o único que é ambivalente. O debate sobre o multiverso tem sido acalorado e continua sendo uma fonte de controvérsia entre os cientistas mais proeminentes do nosso tempo. O debate do multiverso não é apenas uma discussão das particularidades de uma teoria. É uma luta sobre identidade e resultados, sobre em que se baseia uma explicação, de que evidências são feitas, como definimos ciência e se tudo faz sentido.

Sempre que falo sobre o multiverso, tenho uma resposta para uma das perguntas inevitáveis. Quer vivamos em um universo ou em um multiverso, essas classificações se referem a escalas além da imaginação. Independentemente do resultado, a vida ao nosso redor não mudará. Então qual é a diferença?

Há uma diferença porque onde estamos afeta quem somos. Diferentes lugares levam a diferentes reações, das quais surgem diferentes possibilidades. Um objeto pode parecer diferente em fundos diferentes. Somos definidos pelo espaço que habitamos de mais maneiras do que percebemos. O universo é o limite da expansão. Ele contém todos os lugares de ação, todos os contextos em que podemos representar o ser. Representa a soma total de possibilidades, a totalidade de tudo o que podemos ser.

A medição só faz sentido em um sistema de referência. Os números são obviamente abstratos até que sejam atribuídos unidades, mas mesmo definições vagas como "muito longe", "muito pequeno", "muito estranho" implicam algum tipo de sistema de coordenadas. Muito longe implica um ponto de referência. Muito pequeno refere-se à escala. Muito estranho implica contexto. Ao contrário das unidades de medida sempre declaradas, o quadro de referência para suposições raramente é definido, mas os valores atribuídos às coisas – objetos, fenômenos, experiências – são calibrados ao longo desses eixos invisíveis.

Se descobrirmos que tudo o que sabemos e podemos aprender está em apenas um dos bolsos do multiverso, toda a base sobre a qual colocamos nossa grade mudará. As observações não mudarão, mas as conclusões sim. A existência de outros universos de bolhas é possível e não afetará as medições que fazemos, mas pode afetar a forma como as interpretamos.

A primeira coisa que chama a atenção sobre o multiverso é sua imensidão. Ela é mais do que qualquer coisa com que a humanidade lidou - tal exaltação está implícita no próprio nome. Seria compreensível se a reação emocional ao multiverso viesse de um sentimento de auto-estima. Mas o tamanho do multiverso é talvez a menos controversa de suas propriedades.

Gian Judis, chefe dos teóricos do CERN, fala pelos físicos quando afirma que apenas olhar para o céu limpa nossos cérebros. Já imaginamos nosso escopo. Se o multiverso existe, então, como ele diz, “o problema de me colocar contra a imensidão do universo não mudará”. Muitos são até tranquilizados por tal perspectiva cósmica. Em comparação com o universo, todos os nossos problemas e dramas da vida são tão reduzidos que “o que quer que aconteça aqui não importa”, diz o físico e autor Lawrence Krauss. "É muito reconfortante para mim."

De fotografias impressionantes tiradas pelo telescópio. Hubble, antes dos poemas da "vast night" de Octavio Paz e da "canção galáctica" de Monty Python, há um romantismo associado à nossa escala liliputiana. Em algum momento de nossa história, chegamos a um acordo com nossa infinita pequenez.

É por causa do nosso medo de escala que estamos tão relutantes em aceitar o conceito de um multiverso, incluindo mundos que estão fora do nosso campo de visão e estão destinados a existir? Esta é, naturalmente, uma reclamação muito comum que ouço dos meus colegas. O físico sul-africano George Ellis, que se opõe fortemente ao multiverso, e o cosmólogo britânico Bernard Carr, que é igualmente fortemente pró-multiverso, discutiram essas questões em várias conversas encantadoras. Carr acredita que seu ponto de divergência está relacionado a "quais propriedades da ciência devem ser consideradas invioláveis". Experimentos são um indicador comum. Observações comparativas são um substituto válido. Os astrônomos não são capazes de controlar galáxias, mas pesquisá-las aos milhões, em várias formas e estados. Nenhum dos métodos se encaixa no multiverso. Fica, então, fora do campo científico?

Susskind, um dos pais da teoria das cordas, nos dá esperança. Na ciência empírica, há uma terceira abordagem: tirar conclusões sobre objetos e fenômenos invisíveis a partir do que somos capazes de ver. Por exemplo, será suficiente tomar partículas subatômicas. Os quarks estão para sempre ligados a prótons, nêutrons e outras partículas compostas. “Eles estão, por assim dizer, escondidos atrás de um véu”, diz Susskind, “mas agora, embora não tenhamos visto um único quark isolado, ninguém questionará seriamente a correção da teoria dos quarks. É parte da fundação da física moderna."

À medida que o universo se expande a uma taxa acelerada, as galáxias atualmente no horizonte do campo de visão logo desaparecerão atrás dele. Não acreditamos que eles vão cair no esquecimento, assim como não acreditamos que o navio se desintegrará, escondendo-se atrás do horizonte. Se as galáxias conhecidas por nós podem existir em regiões remotas além do campo de visão, quem pode dizer que algo mais não pode estar lá? Coisas que nunca vimos e nunca veremos? Assim que reconhecemos a possibilidade da existência de regiões fora do nosso horizonte, as consequências crescem exponencialmente. O astrônomo britânico Royal Martin Rees compara essa linha de raciocínio à terapia do nojo. Quando você reconhece a presença de galáxias além do nosso horizonte atual, você "começa com uma pequena aranha muito distante", mas antes que perceba, você desencadeia a possibilidade de um multiverso habitado por mundos infinitos, talvez muito diferentes do seu - que é, "encontre uma tarântula rastejando sobre você."

A incapacidade de controlar diretamente os objetos nunca foi meu critério pessoal para determinar a adequação de uma teoria física. Se há algo que me preocupa no multiverso, tenho certeza que não tem nada a ver com isso.

O multiverso está desafiando outro conceito que prezamos: singularidade. Isso pode estar causando problemas? Como explica o cosmólogo Alexander Vilenkin, não importa quão grande seja a região observada, desde que seja finita, ela pode estar em um número finito de estados quânticos. E a descrição desses estados determina exclusivamente o conteúdo da região. Se houver infinitas dessas regiões, o mesmo estado será necessariamente reproduzido em outro lugar. Até nossas palavras serão reproduzidas com precisão. Como o processo continua indefinidamente, também haverá um número infinito de nossas cópias.

“Ter essas cópias me deixa deprimido”, diz Vilenkin. – Nossa civilização tem muitas características negativas, mas pelo menos poderíamos declarar sua singularidade – como uma obra de arte. E agora não podemos nem dizer isso." Eu entendo o que ele quer dizer. Isso também me preocupa, mas não tenho certeza de que seja esse pensamento que subjaz à minha insatisfação. Como Vilenkin diz melancolicamente: "Não sou arrogante o suficiente para dizer à realidade o que ela deveria ser".

O principal enigma do debate está na estranha ironia. Embora o multiverso amplie nosso conceito de realidade física para um tamanho quase inimaginável, é claustrofóbico na medida em que traça a linha entre nosso conhecimento e nossa capacidade de adquirir conhecimento. Os teóricos sonham com um mundo sem vontade própria, descrito por equações auto-suficientes. Nosso objetivo é encontrar uma teoria logicamente completa, severamente limitada pela auto-suficiência, e assumindo apenas uma forma. Então, para nós, que nem sabemos de onde ou por que surgiu essa teoria, sua estrutura não parecerá aleatória. Todas as constantes fundamentais da natureza virão "da matemática, o número pi e dois", diz o físico de Berkeley Raphael Busso.

Esta é a atração da Teoria Geral da Relatividade de Einstein - a razão pela qual os físicos de todo o mundo exclamam por sua beleza imortal incomum. As considerações de simetria ditam as equações tão claramente que a teoria parece inevitável. Isso é o que queríamos repetir em outras áreas da física. E até agora não conseguimos.

Durante décadas, os cientistas procuraram razões físicas pelas quais as constantes fundamentais devem ter exatamente os valores que elas têm, mas até agora nenhuma razão foi encontrada. E, em geral, se usarmos as teorias disponíveis para calcular os valores possíveis de alguns dos parâmetros conhecidos, os resultados ficam ridiculamente distantes dos valores medidos. Mas como explicar esses parâmetros? Se existe apenas um único universo, então os parâmetros que o governam devem ser revestidos com um significado especial. Ou o processo que governa a escolha dos parâmetros é aleatório, ou há algum tipo de lógica nele, ou até mesmo um propósito ponderado.

Nenhuma das opções parece atraente. Nós, cientistas, passamos a vida procurando leis porque acreditamos que tudo acontece por um motivo, mesmo que seja desconhecido para nós. Procuramos padrões porque acreditamos em alguma ordem no universo, mesmo que não possamos vê-la. O puro acaso não se encaixa nessa visão de mundo.

Mas também não quero falar de um plano razoável, porque isso implica a existência de uma certa força que precedeu as leis da natureza. Esta força deve escolher e julgar o que, na ausência de uma estrutura tão clara, equilibrada e severamente limitada como, por exemplo, GR, implica arbitrariedade. Há algo francamente insatisfatório na ideia de que pode haver vários universos logicamente consistentes, dos quais apenas um foi escolhido. Se fosse esse o caso, então, como diz o cosmólogo Dennis Scyama, seria preciso pensar que "há alguém que estuda tal lista e diz: 'Não, não teremos tal universo, e não teremos tal universo. Só haverá este'" .

Pessoalmente, esta opção, com todas as suas implicações sobre o que poderia ser, me incomoda. Várias cenas vêm à mente: crianças abandonadas em um orfanato de algum filme esquecido, quando uma delas é adotada; rostos de pessoas que lutam febrilmente por um sonho, mas não o alcançam; abortos no primeiro trimestre. Essas coisas que quase nasceram, mas não puderam, me atormentam. A menos que haja uma restrição teórica que exclua todas as possibilidades, exceto uma, tal escolha parece cruel e injusta.

Em uma criação tão cuidadosamente elaborada, como explicar o sofrimento desnecessário? Como essas questões filosóficas, éticas e morais não pertencem ao domínio da física, a maioria dos cientistas evita discuti-las. Mas o prêmio Nobel Steven Weinberg falou em seu nome: “Existem vestígios de um criador generoso em nossa vida - todos responderão a essa pergunta por si mesmos. Minha vida tem sido incrivelmente feliz. Mas ainda assim, vi como minha mãe morreu dolorosamente de câncer, como a doença de Alzheimer destruiu a personalidade de meu pai e quantos primos e primos de segundo grau foram mortos no Holocausto. Os sinais da presença de um criador benevolente estão muito bem escondidos.

Diante da dor, é muito mais fácil aceitar a aleatoriedade do que a ignorância insensível ou a atrocidade deliberada que está presente em um universo meticulosamente projetado.

O multiverso prometia nos distrair desses pensamentos terríveis, nos dar uma terceira opção que superaria o dilema da explicação.

Claro, os físicos não inventaram o multiverso para isso. Ela veio de outras considerações. A teoria da inflação cósmica deveria explicar a ampla suavidade e a falta de curvatura do universo. “Estávamos procurando uma explicação simples de por que o universo é como uma grande bola”, diz o físico de Stanford Andrei Linde. “Não sabíamos que algo iria para essa ideia na carga.” O fardo era perceber que nosso Big Bang não era único, e que, de fato, deve haver um número infinito de tais explosões, cada uma das quais cria um espaço-tempo que não está conectado ao nosso.

Então veio a teoria das cordas. Até agora, é o melhor candidato para uma teoria unificada de tudo. Ela não apenas alcança o impossível — a reconciliação da gravidade e da mecânica quântica —, mas simplesmente insiste nisso. Mas para um esquema que reduz a incrível diversidade do universo a um conjunto mínimo de blocos de construção, a teoria das cordas sofre de um problema humilhante: não sabemos como determinar os valores exatos das constantes fundamentais. De acordo com as estimativas atuais, existem oportunidades potenciais - um número imensamente grande, para o qual nem temos um nome. A teoria das cordas enumera todas as formas que as leis da física podem assumir, e a inflação oferece uma oportunidade para sua implementação. Com o nascimento de cada novo universo, um baralho de cartas imaginário é embaralhado. A mão dada determina as leis que governam o universo.

O multiverso explica como as constantes das equações assumiram seus valores inerentes sem envolver aleatoriedade ou escolha razoável. Se existem muitos universos nos quais todas as leis possíveis da física são implementadas, obtemos exatamente esses valores ao medir, porque nosso universo está localizado exatamente neste local da paisagem. Não há explicação mais profunda. Tudo. Esta é a resposta.

Mas ao nos libertar da velha dicotomia, o multiverso nos deixa em um estado desconfortável. A pergunta com a qual lutamos há tanto tempo pode não ter uma resposta mais profunda do que "é assim que funciona". Talvez este seja o melhor que podemos fazer, mas não estamos acostumados a essas respostas. Ele não tira os véus nem explica como as coisas funcionam. Além disso, ele destrói o sonho dos teóricos ao argumentar que uma solução única não pode ser encontrada, uma vez que não existe.

Algumas pessoas não gostam dessa resposta, outras acham que nem pode ser chamada de resposta e outras simplesmente aceitam.

Parece ao ganhador do Prêmio Nobel David Gross que o multiverso "cheira a anjos". Ele diz que aceitar o multiverso é como desistir, aceitar que você nunca vai entender nada, pois tudo observável pode ser reduzido a "acidente histórico". O também ganhador do Prêmio Nobel, Gerard 't Hooft, lamenta não poder aceitar o cenário de "tentar todas as soluções até encontrar uma que se ajuste ao nosso mundo". Ele diz: “Os físicos não trabalharam dessa maneira no passado, e ainda podemos esperar que teremos melhores evidências no futuro”.

O cosmólogo de Princeton, Paul Steinhardt, chama o multiverso de "teoria de qualquer coisa" porque admite tudo e não explica nada. “A teoria científica tem que ser seletiva”, diz ele. “Sua força está no grande número de possibilidades. Se inclui todas as possibilidades, então não exclui nada e seu poder é zero. Steinhardt foi um dos primeiros defensores da inflação, até perceber que ela leva a um multiverso e cria um espaço de possibilidades, em vez de fazer previsões específicas. Desde então, ele se tornou um dos maiores críticos da inflação. Em um episódio recente do Star Talk, ele se apresentou como um campeão das alternativas do multiverso. “O que há no multiverso que te incomoda tanto? - brincou o anfitrião. “Ela destruiu uma das minhas ideias favoritas”, respondeu Steinhardt.

Os físicos tiveram que lidar com a verdade, conceitos absolutos, previsões. Ou as coisas são assim ou não são. As teorias não devem ser flexíveis ou inclusivas, devem ser restritivas, rigorosas, excludentes de opções. Para qualquer situação, você quer ser capaz de prever o resultado provável - e idealmente, o único e inevitável. O multiverso não faz nada por nós.

O debate sobre o multiverso muitas vezes se transforma em um debate barulhento, onde os céticos acusam os proponentes da ideia de trair a ciência. Mas é importante perceber que ninguém escolheu esse estado de coisas. Todo mundo quer um universo que surge organicamente de belos princípios profundos. Mas pelo que sabemos, não existe tal coisa em nosso universo. Ela é quem ela é.

É necessário argumentar contra a ideia de um multiverso? Ela deve ficar à margem? Muitos dos meus colegas estão tentando apresentá-lo sob uma luz mais favorável. Logicamente falando, é mais fácil trabalhar com um número infinito de universos do que apenas um – há menos coisas para explicar. Nas palavras de Scyama, o multiverso "satisfaça a navalha de Occam de certa forma, porque você quer minimizar o número de restrições aleatórias que você coloca no universo". Weinberg diz que uma teoria livre de suposições arbitrárias e não sujeita a "ajustes cuidadosos para se adequar às observações" é bela em si mesma. Pode acontecer que essa beleza seja semelhante à beleza da termodinâmica, com a beleza estatística que explica o estado de um sistema macroscópico, mas não cada um de seus componentes individuais. “Ao procurar beleza, você não pode ter certeza de onde a encontrará ou que tipo de beleza encontrará”, diz Weisenberg.

Muitas vezes, ao ponderar sobre esses complexos problemas intelectuais, meu pensamento voltou-se para a sabedoria simples e bela do Pequeno Príncipe da obra de Antoine de Saint-Exupery, que, considerando sua rosa favorita a única de todos os mundos, encontrou ele mesmo em um jardim de rosas. Perplexo com essa traição e angustiado com a perda de importância - sua rosa e ele mesmo - ele chora. No final, ele percebe que sua rosa é "mais importante que centenas de outras" porque ela é dele.

Pode não haver nada de especial em nosso universo além do fato de ser nosso. Isso não é suficiente? Mesmo que todas as nossas vidas e tudo o que podemos conhecer sejam insignificantes na escala do cosmos, eles ainda são nossos. Há algo especial sobre o aqui e agora, esse algo é meu.

Várias vezes nos últimos meses repassei em minha mente minha conversa com Gian Giudis. Encontrei confiança em quão relaxado ele estava sobre o grande número de universos possíveis e as escolhas aparentemente aleatórias feitas pelo nosso. Talvez o multiverso esteja apenas nos deixando saber que estamos trabalhando nas coisas erradas, diz ele. Talvez, como Kepler com as órbitas dos planetas, estejamos tentando encontrar um significado mais profundo nos números do que existe.

Como Kepler sabia apenas da existência do sistema solar, ele acreditava que algumas informações importantes estavam escondidas na forma das órbitas dos planetas e nas distâncias entre eles, mas descobriu-se que não era assim. Esses valores não eram fundamentais, eram simplesmente dados ambientais. Na época, isso pode ter parecido lamentável, mas do ponto de vista da relatividade geral, não sentimos mais a sensação de perda. Temos uma ótima explicação para a gravidade. É que nesta explicação, os valores associados às órbitas dos planetas não são constantes fundamentais.

Talvez, diz Judis, o multiverso implique algo semelhante. Talvez precisemos deixar de lado o que estamos agarrados. Talvez precisemos pensar mais amplo, reagrupar, mudar as perguntas que fazemos à natureza. Segundo ele, o multiverso pode abrir "possibilidades extremamente satisfatórias, agradáveis ​​e expansivas".

De todos os argumentos para o multiverso, este é o meu favorito. Em qualquer cenário, em qualquer sistema físico, existem infinitas perguntas que podem ser feitas. Tentamos desvendar o problema até seus alicerces e fazer as perguntas mais básicas, mas nossa intuição é construída sobre o que aconteceu antes, e é possível que estejamos baseados em paradigmas não mais relevantes para as novas áreas que estamos tentando explorar .

O multiverso é mais como uma chave do que uma porta fechada. Do meu ponto de vista, o mundo está tingido de esperança e cheio de oportunidades. Ele não é mais esbanjador do que um caramanchão cheio de rosas.

Universos paralelos - é teoria ou realidade? Muitos físicos têm lutado para resolver esse problema por mais de um ano.

Existem universos paralelos?

Nosso universo é um entre muitos? A ideia de universos paralelos, antes atribuída exclusivamente à ficção científica, agora está se tornando cada vez mais respeitada entre os cientistas - pelo menos entre os físicos, que geralmente levam qualquer ideia aos limites do que pode ser assumido. De fato, há um grande número de universos paralelos em potencial. Os físicos propuseram várias formas possíveis do "multiverso", cada uma das quais é possível de acordo com algum aspecto das leis da física. O problema, que decorre diretamente da própria definição, é que os humanos nunca poderão visitar esses universos para verificar se eles existem. Assim, a questão é como verificar a existência de universos paralelos que não podem ser vistos ou tocados por outros métodos?

O nascimento de uma ideia

Supõe-se que pelo menos alguns desses universos são habitados por contrapartes humanas que vivem vidas semelhantes ou até idênticas às pessoas do nosso mundo. Tal ideia toca seu ego e desperta fantasias - e é por isso que os multiversos, por mais distantes e improváveis, sempre receberam uma popularidade tão ampla. Você viu a ideia do multiverso mais vividamente em livros como The Man in the High Castle, de Philip K. Dick, e filmes como Beware the Doors Are Closing. De fato, não há nada de novo na ideia de multiversos - isso é claramente demonstrado pela filósofa religiosa Mary-Jane Rubenstein em seu livro Worlds Without End. Em meados do século XVI, Copérnico argumentou que a Terra não era o centro do universo. Décadas depois, o telescópio de Galileu mostrou-lhe as estrelas fora de alcance, dando assim à humanidade o primeiro vislumbre da vastidão do cosmos. Assim, no final do século XVI, o filósofo italiano Giordano Bruno argumentou que o universo poderia ser infinito e conter um número infinito de mundos habitados.

universo matrioska

A ideia de que o universo contém muitos sistemas solares tornou-se bastante comum no século XVIII. No início do século XX, o físico irlandês Edmund Fournier D'Alba chegou a sugerir que poderia haver uma regressão infinita de universos "aninhados" de vários tamanhos, grandes e pequenos. Deste ponto de vista, um único átomo pode ser considerado como um sistema solar habitado real. Os cientistas modernos negam a existência de um multiverso matryoshka, mas propuseram várias outras opções nas quais os multiversos podem existir. Aqui estão os mais populares entre eles.

universo de retalhos

A mais simples dessas teorias decorre da ideia do infinito do universo. É impossível saber com certeza se é infinito, mas também é impossível negá-lo. Se ainda for infinito, deve ser dividido em "patches" - regiões que não são visíveis umas às outras. Por quê? O fato é que essas regiões estão tão distantes que a luz não consegue superar tal distância. O universo tem apenas 13,8 bilhões de anos, então quaisquer regiões que estejam separadas por 13,8 bilhões de anos-luz estão completamente separadas umas das outras. Por todas as contas, essas regiões podem ser consideradas universos separados. Mas eles não ficam assim para sempre - eventualmente a luz cruza a fronteira entre eles e eles se expandem. E se o universo realmente consiste em um número infinito de "universos-ilhas" contendo matéria, estrelas e planetas, então em algum lugar deve haver mundos idênticos à Terra.

Multiverso inflacionário

A segunda teoria surge de ideias sobre como o universo começou. De acordo com a versão dominante do Big Bang, ele começou como um ponto infinitesimal que se expandiu incrivelmente rápido em uma bola de fogo quente. Uma fração de segundo após o início da expansão, a aceleração já havia atingido uma velocidade tão tremenda que excedeu em muito a velocidade da luz. E esse processo é chamado de inflação. A teoria inflacionária explica por que o universo é relativamente homogêneo em qualquer ponto dele. A inflação expandiu essa bola de fogo para proporções cósmicas. No entanto, o estado inicial também apresentava um grande número de diferentes variações aleatórias, que também estavam sujeitas à inflação. E agora eles são armazenados como radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o fraco brilho residual do Big Bang. E essa radiação permeia todo o Universo, tornando-o não tão uniforme.

Seleção natural cósmica

Esta teoria foi formulada por Lee Smolin do Canadá. Em 1992, ele sugeriu que os universos poderiam evoluir e se reproduzir como seres vivos. Na Terra, a seleção natural favorece características "úteis", como velocidades de corrida mais rápidas ou uma posição específica do polegar. Também deve haver uma certa pressão no multiverso que torna alguns universos melhores que outros. Smolin chamou essa teoria de "seleção natural cósmica". A ideia de Smolin é que o universo "mãe" pode dar vida aos universos "filhos" que se formam dentro dele. O universo mãe só pode fazer isso se tiver buracos negros. Um buraco negro é formado quando uma grande estrela colapsa sob sua própria gravidade, empurrando todos os átomos juntos até atingirem densidade infinita.

brana multiverso

Quando a teoria geral da relatividade de Albert Einstein começou a ganhar popularidade nos anos 20, muitas pessoas discutiram a "quarta dimensão". O que poderia estar lá? Talvez um universo oculto? Era um absurdo, Einstein não assumiu a existência de um novo universo. Tudo o que ele disse foi que o tempo é a mesma dimensão, que é como as três dimensões do espaço. Todos os quatro estão entrelaçados, formando um continuum espaço-tempo, cuja matéria é distorcida - e a gravidade é obtida. Apesar disso, outros cientistas começaram a discutir a possibilidade da existência de outras dimensões no espaço. Os primeiros indícios de dimensões ocultas apareceram nas obras do físico teórico Theodor Kaluza. Em 1921, ele demonstrou que, adicionando novas dimensões à equação da relatividade geral de Einstein, uma equação adicional poderia ser obtida para prever a existência da luz.

Interpretação multi-mundo (multiverso quântico)

A teoria da mecânica quântica é uma das mais bem-sucedidas de toda a ciência. Discute o comportamento dos menores objetos, como átomos e suas partículas elementares constituintes. Ele pode prever tudo, desde a forma das moléculas até como a luz e a matéria interagem, tudo com uma precisão incrível. A mecânica quântica considera as partículas na forma de ondas e as descreve com uma expressão matemática chamada função de onda. Talvez a característica mais estranha da função de onda seja que ela permite que uma partícula exista em vários estados ao mesmo tempo. Isso é chamado de superposição. Mas as superposições se desfazem assim que um objeto é medido de alguma forma, pois as medições forçam o objeto a escolher uma posição específica. Em 1957, o físico americano Hugh Everett sugeriu que parássemos de reclamar sobre a natureza estranha dessa abordagem e apenas vivêssemos com ela. Ele também sugeriu que os objetos não mudam para uma posição específica quando são medidos - em vez disso, ele acreditava que todas as posições possíveis dadas à função de onda são igualmente reais. Portanto, quando um objeto é medido, uma pessoa vê apenas uma das muitas realidades, mas todas as outras realidades também existem.