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O que é universo paralelo e multiverso? O que a ciência diz sobre isso?

Em um multiverso, as “Terras” seriam semelhantes ou completamente diferentes entre si? (Imagem: Reprodução/geralt/Pixabay)

Se você gosta de séries, histórias em quadrinhos ou livros de ficção científica e fantasia, é quase certo que já viu alguns enredos que envolvem universos paralelos, outras dimensões e multiversos. O conceito está tão difundido na cultura popular que, talvez, qualquer pessoa sem nenhum contato com as mídias clássicas que abordam o tema — como HQs e livros de sci-fi — já deve ter alguma noção sobre o assunto, já que existem até músicas com fantasias sobre um mundo onde nossas decisões diferiram das que tivemos aqui, em nossa realidade.

A ideia é realmente fascinante e tentadora, tão tentadora que nem mesmo alguns dos cientistas mais sérios conseguem evitar ao encanto: em algum lugar, em outro universo semelhante ao nosso, uma versão de nós mesmos vive uma vida diferente da nossa. Essa versão conseguiu o emprego dos sonhos (que infelizmente não pudemos obter aqui), tem outra família, adotou um gato gente boa ou um cachorro comportado, torce para um time que vence mais campeonatos do que o time que torcemos aqui… e as possibilidades são infinitas!

É justamente disso que se trata parte da ciência séria por trás das teorias de universos paralelos — as possibilidades. É que, de acordo com algumas hipóteses sobre a matemática do universo, se existe a possibilidade de alguma coisa acontecer, como, por exemplo, uma determinada configuração de partículas, ela vai acontecer. Se extrapolarmos esse conceito, significa que cada possibilidade de decisões na nossa vida também deve se tornar real. O problema é que, na maioria das vezes, só podemos escolher uma das opções que a vida oferece o tempo todo.

Bem, para que todas as infinitas possibilidades aconteçam, infinitos universos precisam existir. E temos um bocado de hipóteses diferentes que tratam do assunto, com base nessa ou em outras premissas. Mas, antes de tratar disso em maiores detalhes, precisamos nos atentar a alguns conceitos. O universo que conhecemos contém tudo o que podemos observar — da poeira que está acumulando sobre seus móveis às estrelas, galáxias e buracos negros ao longo de todo o espaço-tempo. Até aqui tudo bem, certo?

Esse universo também é gigantesco, com cerca de 93 bilhões de anos-luz de diâmetro, de acordo com estimativas dos astrônomos. É impossível explorar toda essa imensidão, até porque ele continua se expandindo. Mas se ele tem esse tamanho hoje, quer dizer que ele é finito? Se for, será que não existe mais nada além? Será que ele se repete? Bem, pode ser que exista algo lá fora, como universos paralelos, universos em bolhas, universos filhos, entre outros conceitos. Os cosmologistas chamam essa ideia de multiverso — a soma de todos os universos que possam existir.

Mas nem todas as hipóteses são parecidas. Nem todas as ideias de outros universos sugerem que existam outras versões de nós mesmos. Além disso, as propostas surgem de diferentes correntes científicas, como a teoria das cordas e a mecânica quântica, ou a teoria da inflação cósmica, que atualmente é amplamente aceita como uma das principais hipóteses sobre a evolução do nosso universo. Todas essas teorias prevê a existência de um multiverso. Talvez isso seja um forte indício de que ele realmente exista — mas isso é extremamente difícil de levar para uma etapa importante de qualquer ciência: a observação.

O que é universo paralelo

(Imagem: Reprodução/Karen46/FREEIMAGES)

Na cultura popular, chamamos de “universos paralelos” quaisquer mundos que existam além do universo convencional. Mas, para a ciência, existem terminologias bem específicas para cada explicação e conceito sobre como e porque tais “universos” poderiam se formar. Cada uma dessas hipóteses têm suas próprias explicações e argumentos que quase nos convencem de que, sim, há mais motivos para acreditar que exista algo além do nosso cosmos do que o contrário.

Especificamente, o termo “universos paralelos” costuma ser usado pelos pesquisadores da Teoria das Cordas. De acordo com a ideia das cordas, que visa conciliar a física quântica com a Teoria da Relatividade Geral, vivemos em uma realidade onde tudo é formado por cordas muito pequenas, imperceptíveis. Cada corda vibra de determinado modo, e juntas elas formam as partículas. Uma variante da Teoria das Cordas, chamada teoria M, sugere que cada partícula é, na verdade, um minúsculo laço de corda cujo padrão de vibração determina que tipo de partícula será.

No entanto, a teoria M requer que o universo tenha 11 dimensões, sendo que até agora, só podemos detectar quatro: três no espaço e referente ao tempo. Os proponentes da teoria M dizem que podem haver outras dimensões, mas assim como um ser que talvez viva apenas em duas dimensões seria incapaz de enxergar a terceira, também seríamos incapazes de enxergar a quinta, e adiante. Bem, na teoria M, as quatro dimensões em que vivemos são chamadas de “brana”, e talvez existam outras branas, formadas por determinadas dimensões, formadas pelas mesmas cordas.

Parece confuso? Pense em uma pilha de panquecas recheadas com mel. É como se nosso universo existisse em uma dessas panquecas, e as demais estão “por cima” da nossa. O mel impede que saibamos da existência das outras panquecas, mas isso não significa que elas não estejam lá. Os cientistas sugerem que outras branas quadridimensionais existiriam dentro de um espaço de 11 dimensões, e a melhor parte é que, talvez, uma brana em dimensões superiores se mova e se choque contra nossa própria brana. Os defensores da ideia dizem que ela oferece uma maneira interessante de explicar o que motivou o Big Bang.

Por outro lado, algumas ideias de universos paralelos não envolvem a Teoria das Cordas, e implicam em algumas coisas, como a impossibilidade de que essas realidades se encontrem — até porque são paralelos, como o próprio nome sugere. Duas linhas paralelas, por definição, não podem se encontrar jamais. Bem, a menos que você torça a superfície onde elas estão, o que resultaria em algumas colisões, mesmo que matematicamente as linhas continuem paralelas. Você pode experimentar isso desenhando linhas paralelas em uma folha e torcê-las. Essa torção é algo que os cientistas podem procurar para tentar provar a existência de outros universos, e definitivamente é algo que é proposto para argumentar sobre a existência de outras dimensões.

Mas a tarefa de se observar outros universos não é fácil, em parte porque as possibilidades são muitas. Para procurar alguma coisa, é preciso saber como ela é, onde está, como funciona, mas existem muitas hipóteses diferentes para universos paralelos. Felizmente, existem também muitos cientistas tentando encontrar alguma evidência de algumas delas. O matemático e cosmólogo do MIT Max Tegmark, por exemplo, categorizou as possibilidades em quatro:

  • Um universo paralelo não poderia ter nada qualitativamente novo e diferente do que nosso próprio universo
  • Um universo paralelo poderia ter leis fundamentais da física totalmente diferentes
  • Um universo paralelo poderia ter as mesmas leis fundamentais da física, mas começou com diferentes condições iniciais
  • Um universo paralelo poderia ter as mesmas leis fundamentais da física, mas diferentes estatutos eficazes

Além de uma boa ferramenta para autores de ficção científica criarem enredos mais inovadores, as quatro possibilidades também dão aos cientistas alguma base para trabalhar em suas próprias pesquisas. E por falar em possibilidades, vamos entender como elas trabalham a favor da ideia de outras realidades.

Muitos mundos

Diagrama da caixa de Schrödinger, todas as possibilidades estão sobrepostas até que o observador verifique o resultado (Imagem: Reprodução/Christian Schirm)

Com origem na década de 1950, a teoria dos muitos mundos postula que mundos paralelos constantemente se ramificam uns dos outros, momento a momento. O nome correto dessa ideia é Interpretação de muitos mundos (ou IMM), e trata-se de uma interpretação da mecânica quântica. Foi inicialmente formulada por Hugh Everett para explicar alguns processos não determinísticos, e muitas versões diferentes dessa hipótese surgiram depois, mas com os mesmos conceitos-chave.

Em seu livro “Something Deeply Hidden”, Sean Carroll usa a fábula da raposa que tenta pegar as uvas. Faminta, tenta alcançar o cacho pendurado em uma videira, porém, sem sucesso. Recusando-se a admitir o fracasso, a raposa se vira e diz que as uvas não pareciam tão saborosas e se afasta. Carroll afirma que essa atitude resume como os físicos tratam as implicações desconfortáveis da mecânica quântica. E vai além: a raposa pode pegar as uvas em outros mundos. Na verdade, há uma série de possibilidades para o final da história, e cada possibilidade gera um mundo totalmente separado do nosso, oculto e inacessível.

A ideia cai como luva na mecânica quântica, e é tentadora para explicar alguns mistérios que, de fato, cientistas observam e tentam desvendar — e o melhor, não é preciso recorrer a outras ideias excêntricas para explicar esses mistérios, pois a hipótese dos muitos mundos recorre tão somente às leis da física que já conhecemos. A mecânica quântica é a estrutura básica da física subatômica moderna e já se estabeleceu firmemente após quase um século de testes. Na mecânica quântica, o mundo se desenvolve por meio de uma combinação de dois ingredientes básicos: a função de onda e a realização de uma possibilidade.

Hugh Everett (segundo da direita) foi o primeiro a apresentar a teoria dos muitos mundos (Imagem: Reprodução/Alan Richards/AIP Emilio Segre Visual Archives)

A função de onda, além de ser totalmente determinística, é uma das principais fórmulas matemáticas da mecânica quântica. Dita que uma expressão matemática que transmite informações sobre uma partícula (que também pode se comportar como uma onda, e cada tipo de partícula se comporta como uma onda diferente) na forma de inúmeras possibilidades para sua localização e características. Já o ingrediente da realização de possibilidades é simplesmente quando uma das inúmeras possibilidades daquela onda se concretiza. Nesse momento, todas as outras possibilidades são eliminadas.

Talvez você tenha se lembrado do gato de Schrödinger. O problema do gato na caixa não diz somente respeito à chance do animal estar morto ou não — é sobre as inúmeras possibilidades e o fato de que só podemos inferir qual delas se concretizou por meio de observação. Ao abrir a caixa, certamente saberemos se o gato sobreviveu, mas até lá, as incontáveis possibilidades estão, digamos, em suspensão. Não sabemos, portanto, tudo pode ser real, ao mesmo tempo. Na mecânica quântica, isso nos abre as portas para vários mundos, cada qual com um gato dentro de sua caixa. Em cada um dos mundos, aconteceu algo diferente com o animal, e esses mundos foram gerados até que se esgotassem as possibilidades. Isso implica que na verdade nenhuma delas foi eliminada, como a mecânica quântica originalmente diria.

Cabe mencionar que há diferentes pensamentos sobre a função de onda. Albert Einstein, por exemplo, defendia que a função de onda é apenas uma correção temporária e que os físicos irão eventualmente substituí-la. Christopher Fuchs considera a função de onda como essencialmente subjetiva, então é algo que os físicos devem usar apenas como um guia, em vez de um nome para uma característica real do mundo subatômico. Carroll diz que a teoria dos muitos mundos é a abordagem mais direta para a compreensão da mecânica quântica. Ele diz que existe uma função de onda, e apenas uma, para todo o universo. Quando um evento ocorre em nosso mundo, as outras possibilidades contidas na função de onda não desaparecem, mas novos mundos são criados, nos quais cada possibilidade é uma realidade.

Diagrama da caixa de Schrödinger (Imagem: Reprodução/Dhatfield/Wikimedia)

Outra forma de encarar essa abordagem é através da observação de um fóton (partícula de luz). Teóricos propõem que se duas pessoas observarem o mesmo fóton, elas podem chegar a conclusões diferentes sobre o estado dele, e ainda assim ambas as observações estariam corretas. Essa ideia foi apresentada por Eugene Wigner, em 1961. Ele diz que um fóton quando observado em um laboratório isolado pode ser medido para se descobrir se a polarização — o eixo no qual a partícula gira — é vertical ou horizontal. Acontece que antes de o fóton ser medido, ele exibe ambas as polarizações ao mesmo tempo, ou seja, o fóton existe em uma “sobreposição” de dois estados possíveis.

Depois que a pessoa no laboratório mede o fóton, a partícula assume uma polarização fixa, o que é equivalente a abrir a caixa de Schrödinger. Mas para alguém fora daquele laboratório fechado que não conhece o resultado das medições, o fóton ainda está em um estado de sobreposição. Esquisito, né? Pois este é o mundo da mecânica quântica, e talvez seja esse um dos motivos pelos quais a explicação dos muitos muitos seja tão tentadora, até mesmo para cientistas: ela oferece incontáveis possibilidades de se conviver com essa maluquice do mundo quântico.

Claro que aceitar essas observações da mecânica quântica é muito diferente de acreditar que existam outros mundos, com outras versões de nós mesmos, tomando decisões diferentes. A ideia dos mundos-filhos é uma grande extrapolação da realidade que os cientistas perceberam. Por outro lado, se voltarmos no tempo até o Big Bang, vamos perceber que tudo é, de fato, viável. Se em nosso universo o Big Bang aconteceu a partir de uma singularidade (um ponto infinitesimal onde toda a energia do universo estava contida) e as partículas se comportaram de tal modo que o cosmos se formou do jeitinho que vemos hoje, pode ser que o Big Bang aconteceu seguindo outras possibilidades, gerando outros universos.

O que é multiverso

(Imagem: Reprodução/Silver Spoon/Wikimedia)

Com tantas possibilidades, os cientistas especulam que o conjunto infinito de universos paralelos ou de mundos-filhos resulte em algo chamado de “multiverso”. Universos infinitos são uma consequência das teorias científicas relatadas acima, então pode ser que mais de uma proposta para esses universos estejam corretas. Então, o conjunto desses universos, seja quantos forem, pode ser chamado de multiverso. Enquanto alguns universos no multiverso podem ser como o nosso, outros podem ter leis da física totalmente diferentes, como já vimos antes.

Outras propostas menos conhecidas podem ser tão interessantes quanto as descritas acima. Talvez o multiverso seja uma soma de todas essas sugestões ousadas.

Universos infinitos

Os cientistas não podem dizer ao certo qual é a forma do espaço-tempo, a “malha” que compõe nosso cosmos, mas muito provavelmente é plana. Isso não quer dizer que seja achatada, mas implica que não haja curvas (além das pequenas curvas impostas pela gravidade de objetos massivos, como buracos negros, mas no geral o universo é plano). Além disso, pode ser que o cosmos se estende infinitamente. Mas se ele é infinito, pode ser que ele comece a se repetir em algum ponto, porque há um número finito de maneiras pelas quais as partículas podem ser organizadas no espaço e no tempo.

Assim, se você olhar bem longe, encontrará outra versão da nossa galáxia, outra versão da Terra, outra versão sua — ou infinitas de você. Alguns desses “clones” farão exatamente o que você está fazendo agora, enquanto outros estarão curtindo umas férias em Dubai. Ficou com inveja? Bem, pense que outra versão sua está em uma situação muito pior que a sua, talvez já esteja morta. Se o espaço-tempo é infinito, as possibilidades também são (ao contrário das possibilidades quânticas, que tendem a ser limitadas, assim como os “muitos mundos” descritos anteriormente).

Como o universo observável se estende apenas até onde a luz teve a chance de chegar nos 13,7 bilhões de anos desde o Big Bang (o mesmo que 13,7 bilhões de anos-luz), não podemos ver além disso, e o espaço-tempo além dessa distância pode ser considerado um universo separado. Dessa forma, uma infinidade de universos existe, um ao lado do outro, como uma colcha de retalhos gigante de universos.

Contrapontos

(Imagem: Reprodução/Jaime Salcido/EAGLE COLLABORATION)

Embora algumas teorias científicas já comprovadas possam, de alguma forma, nos levar à possibilidade de universos paralelos e multiversos, os cientistas precisam de uma boa dose de ceticismo. Afinal, é bastante tentador recorrer a essas hipóteses para se livrar de problemas incômodos como a função de onda da mecânica quântica, ou mesmo a incompatibilidade entre a mecânica quântica e a relatividade geral. Para validar o multiverso, é preciso um número absurdamente ridículo de coisas acontecendo, e talvez a realidade não permita algo assim.

Considere o Big Bang e a inflação cósmica, que é uma hipótese bem aceita pelos cientistas de que o universo se expandiu exponencialmente, de modo incrivelmente rápido. Essa inflação, que ocorreu antes do Big Bang em si, foi uma espécie de configuração do cosmos antes do surgimento da matéria — quando tudo era apenas uma energia inerente ao próprio espaço. Foi uma expansão em taxa descomunal, sem diminuir em nada, em nenhum canto do espaço, e aumentando conforme o tempo passava — ficando duas vezes maior e mais longe, e depois quatro vezes, oito, dezesseis, trinta e dois, etc. O número resultante da taxa de expansão antes do Big Bang seria o maior número que você já conseguiu imaginar. Isso é, provavelmente, a maior velocidade que se pode obter no nascimento de qualquer universo. Parece grande, certo?

Agora, voltemos a uma das hipóteses mais populares de outros universos, a dos muitos mundos (aquela da mecânica quântica). O número de resultados possíveis para qualquer interação entre partículas em qualquer lugar do universo tende ao infinito. Não só isso, mas essa infinitude de possibilidades surge instantaneamente, assim que a interação acontece. Isso significa que (se essas possibilidades, de fato, geram novos universos, ou seja, novas singularidades, novos Big Bangs, novas inflações cósmicas) isso acontece mais rápido do que o crescimento daquela taxa de expansão da inflação cósmica.

Em outras palavras, o número de resultados possíveis aumenta tão rapidamente — muito mais rápido do que um aumento exponencial, que é o da inflação cósmica — que, a menos que a inflação do universo antes do Big Bang tenha ocorrido por um período de tempo infinito, não há chances de haver universos paralelos idênticos ao nosso. Bom, esse é apenas um dos contrapontos possíveis a se considerar. Há muitos outros, assim como haverá muitas outras propostas para argumentar a favor do multiverso.

Apenas um gato importa

(Imagem: Reprodução/E. Siegel/Ævar Arnfjörð Bjarmason)

Talvez jamais saibamos se existem outros universos, ou quantos deles são possíveis. Na verdade, a própria mecânica quântica, base para se justificar a existência dos muitos mundos, impede que saibamos se há outras versões de nós mesmos. Pense novamente no gato de Schrödinger — quando abrimos a caixa, todas as possibilidades se desfazem para nós, exceto uma. O gato estará vivo ou morto no momento em que fazemos a observação, assim como o fóton estará configurado em uma orientação assim que o observarmos.

Assim, para nós, que estamos neste universo, não importa as outras possibilidades. Pode ser que elas tenham se tornado reais em outras realidades, mas isso em nada nos afeta. Os muitos outros mundos podem ser paralelos ao nosso, mas são tão ocultos quanto os resultados das escolhas que não fizemos em nossas vidas. Por isso, escolha sempre as melhores opções, seja a melhor versão de si mesmo, ainda que possam existir outras lá fora e, se possível, continue tentando pegar o cacho de uvas na videira.

Fonte: AstronomyNatureSpace.comStarts With a Bang

Canaltech. 26.2.2021.

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