Pergunte a Ethan No. 45: Até que ponto o multiverso se estende?
O leitor pergunta:Você poderia explicar a teoria do multiverso com mais detalhes? Haverá leis diferentes em diferentes universos? Ou todos terão algumas leis fundamentais? Ou será tudo ao mesmo tempo? Eles vêm do centro do nosso universo, ou cada um deles tem seu próprio ponto de grande impacto?
Muitas perguntas foram feitas ao mesmo tempo, então vamos começar com o básico - com o Universo, que conhecemos e amamos.Cada ponto deste vídeo é uma galáxia que contém de milhões a trilhões de estrelas. Os maiores têm uma massa milhares de vezes maior que a da Via Láctea. E por tudo isso, esse "voo" mostra apenas 0,0002% de todas as galáxias que são visíveis para nós.
Selecionando uma parte não-notável do céu e apontando o Telescópio Espacial Hubble para ele por 23 dias, conseguimos detectar 5.000 galáxias de uma parte remota do universo. Cobrir todo o céu de tais locais exigiria 32 milhões - isso significa que no universo existem pelo menos cem bilhões de galáxias.Na maior escala, nossa visão cósmica se estende por 46 bilhões de anos-luz em qualquer direção. E então sabemos apenas que o universo tem uma idade finita e que a velocidade da luz também é finita.
Mas, tanto quanto sabemos, o Universo continua mais. Nosso canto do cosmos parece não ser diferente dos outros - em uma aproximação aproximada, o Universo é aproximadamente homogêneo em estrutura e propriedades.Podemos até estudar a radiação cósmica de microondas, radiação residual da época em que o Universo estava tão quente que não podia formar átomos neutros - eles foram imediatamente quebrados em pedaços.
Este é um instantâneo da radiação do universo a uma distância de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções. Foi emitido apenas 380.000 anos após o Big Bang. Tudo indica não apenas que o Universo é quase o mesmo em todo lugar em termos de densidade e propriedades, mas também que as leis da física são as mesmas em todo lugar, e também que o Universo não se fecha como uma superfície fechada.Isso nos diz que o universo que vemos é apenas parte de todo o universo. Todas as estrelas, galáxias e radiação que chegaram à Via Láctea durante a existência do Universo são apenas parte do que foi criado durante o Big Bang.
E, apesar do fato de que a escala do Universo é desconhecida para nós, todas as observações sugerem que em cada uma de suas partes:- as mesmas leis da física funcionam, a qualquer hora e em qualquer lugar- cada região tem sua própria história e não está unida relações causais com os outros (não troca informações com eles)- todos eles vieram de um Big BangEm outras palavras, mesmo além dos limites do universo observável, existe simplesmente um espaço adicional do mesmo universo - o que chamamos de nível zero do multiverso, que não é essencialmente um multiverso.Mas acreditamos que o multiverso existe - e não apenas o nosso universo. Tudo vem de nossas idéias sobre como o universo nasceu.Atualmente, o universo está se expandindo (e se expandindo desde o Big Bang), proporcionalmente à quantidade de matéria e energia nele. Quando era mais jovem, mais quente, mais densa e com mais energia, sua taxa de expansão era maior. Hoje, a densidade de energia é menor e continua a diminuir, tendendo assintoticamente a um pequeno valor diferente de zero.Esse valor diferente de zero é conhecido como energia escura inerente ao próprio espaço. Seu valor é pequeno, mas a matéria e a radiação continuam a se dissipar no Universo em expansão, e a energia escura permanece constante. Como resultado, a energia escura já está contribuindo mais do que o resto para a expansão do Universo.O mais surpreendente é que o Universo fez a mesma coisa antes do Big Bang, apenas com muito mais energia e velocidade. Esse período foi chamado de inflação cósmica.
A inflação faz com que o espaço-tempo se expanda exponencialmente, e se isso acontecesse no passado com muita energia, essa expansão exponencial seria irrealisticamente rápida. Por apenas 10 a 32segundos, uma região do tamanho de uma partícula subatômica seria expandida para tamanhos maiores do que a parte observável de hoje do universo.Devido às propriedades da teoria quântica de campos, não importa como a inflação começou - a maior parte do cosmos se expandiria exponencialmente e até o infinito. Mas isso claramente não aconteceu em nossa parte do Universo - em algum momento, a inflação terminou e gerou o Universo de hoje. E o mecanismo que acabou com a inflação para nós deveria acabar com ela no resto do universo.Embora as áreas do Universo em que a inflação continue a crescer mais rapidamente do que aquelas em que terminou, deve haver um grande número de áreas desconectadas do espaço-tempo em que a inflação terminou - na figura abaixo, estão marcadas X:
Essas regiões separadas do Universo, não conectadas, experimentam o Big Bang com o fim da inflação - independentemente uma da outra. Isso é o que chamamos de multiverso de primeiro nível. Normalmente, delineamos quatro níveis diferentes do multiverso, e é mais provável que o primeiro, no contexto da inflação cósmica.Esta é a resposta para a pergunta final do leitor - existem diferentes Universos, separados um do outro, cada um com um Big Bang independente, que ocorreu como resultado da explosão que deu origem ao Universo conhecido por nós.
E quanto a outros universos? Eles precisam ter um conjunto idêntico de leis da física?A hipótese do multiverso de segundo nível diz que as constantes físicas de outros universos serão diferentes das nossas. Isso se baseia em um conjunto de suposições que normalmente não são expressas:- existe um tipo de simetria que se recupera durante a inflação
- no final da inflação, a simetria é quebrada
- em diferentes universos, a simetria é quebrada de maneiras diferentes
- é a simetria quebrada que determina as constantes fundamentais do universo
Vamos ver o que sabemos sobre a inflação e o que acontece quando acaba.
Acredita-se que a inflação cósmica é um campo quântico que possui algum valor de desequilíbrio durante a inflação, mas que no final tende a se equilibrar. A partir de medições da radiação cósmica de microondas, sabe-se que no final da inflação o valor de sua energia era muito menor que o valor na escala de Planck. Isso geralmente é considerado a energia na qual as constantes de simetria são violadas. Somente no caso da curva laranja na figura, e somente no caso em que seus mínimos tenham valores diferentes, e somente nos casos em que o campo de inflação interaja com diferentes constantes fundamentais, o outro Universo terá outras constantes.Isso dá motivos para acreditar que outras variantes de quebra de simetria (eletro-fraca ou simetria de Higgs, por exemplo) não levam a uma mudança nas constantes de interação fundamentais. Em outras regiões do nosso universo, isso aconteceu e não levou a uma mudança nas constantes.
Portanto, embora a idéia da presença de outro multiverso de primeiro nível com outras constantes pareça atraente, temos todos os motivos para acreditar que isso é quase impossível e não há motivos para acreditar que a probabilidade de sua presença seja grande.E os níveis mais altos do multiverso?Eles podem ser alcançados apenas interpretando mal deliberadamente a interpretação multidimensional da mecânica quântica.
Algumas pessoas afirmam erroneamente que cada vez que você toma uma "decisão" quântica, você se encontra em um dos dois Universos possíveis que já haviam coincidido antes.Por mais romântico e atraente que seja, não é disso que a física está falando! Muitos elementos dão uma contribuição diferente de zero à função de onda do Universo, e não há muitos Universos, e quando você faz medições, você se coloca em um Universo, e não em outro. Em outras palavras, a física da interpretação de vários mundos diz que a função de onda quântica do Universo pode ser representada como uma superposição de estados - e não é que todas as possibilidades sejam realizadas em algum lugar do Universo. Uma interpretação multi-mundo é completamente aceitável, mas isso não significa que existam universos paralelos idênticos aos nossos.
E o multiverso do 4º nível está tão longe no campo de suposições e hipóteses que não faz sentido se espalhar por um longo tempo. Ela afirma que existem todos os Universos possíveis correspondentes a todas as construções matemáticas possíveis que podem controlar o Universo.Então, respondendo à pergunta do leitor:- nosso Universo se estende além da parte observada, e foi criado durante o Big Bang, e todos têm as mesmas leis da física e das constantes- devido à inflação, existem outros Universos, com outros Big Bangs, mas muito provavelmente, suas leis e constantes coincidem com as nossas- todas elas não estão unidas por relações causais conosco e não podem nos afetar, assim como fazemos com elas- cada um tem sua própria história e muitos podem ter observadores razoáveis procurando respostas para essas perguntas Source: https://habr.com/ru/post/pt393741/
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