Geekly articles weekly

Pergunte a Ethan # 73: O Multiverso e você

Algum outro universo tem uma versão diferente de você?



Parta, além deste mundo, há outros.
- Stephen King, A Torre Negra


Um dos tópicos mais interessantes e sedutores para discussão é a ideia de que nossa realidade, isto é, o Universo percebido por nós, pode não ser a única versão dos eventos que estão ocorrendo. Talvez existam outros Universos, talvez até com versões diferentes de nós e de você, histórias diferentes e finais diferentes, não como o nosso: um certo Multiverso. Para a coluna diária de respostas às perguntas, os leitores, como sempre, enviaram suas perguntas e sugestões, mas nesta semana a honra é dada a uma colega, astrofísica Amanda Mashburn, que pergunta:
Estou interessado em sua opinião sobre a teoria de múltiplos universos. No plenário da AAS, houve uma discussão sobre mundos paralelos e um debate sobre se eles são teoria ou ficção científica. O que você acha disso?


O AAS é uma comunidade astronômica americana, e nos conhecemos há algumas semanas. O relatório sobre mundos paralelos foi feito por Max Tegmark, e a ciência aqui é a seguinte.



O universo, tanto quanto se pode ver no mais poderoso dos telescópios, é extenso, enorme e maciço. Contando fótons e neutrinos, contém cerca de 10 90 partículas reunidas e formou centenas de bilhões ou trilhões de galáxias. Cada uma delas contém uma média de um trilhão de estrelas e está espalhada no espaço com um diâmetro de cerca de 92 bilhões de anos-luz - do nosso ponto de vista.

Mas, contrariamente à nossa intuição, isso não significa que estamos no centro do universo finito. Todos os fatos apontam para o oposto.



O Universo parece-nos finito - não podemos ver objetos que estão mais distantes de nós do que uma certa distância - não porque é finito, mas porque, na sua forma atual, existia por um tempo limitado. Mesmo que você se lembre de apenas um fato sobre o Big Bang, deve ser o fato de que o Universo não era constante no espaço e no tempo, mas evoluiu de um estado mais uniforme, quente e denso para um mais irregular, frio e disperso.

Como resultado, um Universo rico foi formado, saturado com muitas gerações de estrelas, com um fundo super-frio de radiação residual, em que as galáxias se afastam de nós com maior velocidade, quanto mais longe estão de nós, e há um limite de quão longe podemos olhar para o passado. O limite é dado pela distância que a luz pode percorrer a partir do momento do Big Bang.



Isso não significa que, além dos limites da parte acessível do Universo, não haja mais nada. Do ponto de vista da teoria e de acordo com os resultados das observações, temos todos os motivos para acreditar que existem, em grande número, e talvez até no infinito.

Usando observações, podemos medir várias qualidades diferentes, incluindo a curvatura espacial do Universo, sua uniformidade e suavidade em temperatura e densidade e sua evolução no tempo.



Descobriremos que o Universo é plano e uniforme em escalas muito maiores que o tamanho do Universo observado e possivelmente contém ainda mais do Universo, semelhante ao nosso, estendendo-se por centenas de bilhões de anos-luz em todas as direções, além de nossas capacidades visuais.

Mas teoricamente aprendemos coisas ainda mais sedutoras. Podemos extrapolar o Big Bang na direção oposta, para um estado com temperatura e densidade arbitrárias, e descobrir que, nos estágios iniciais, ele não se torna infinitamente quente e denso. Em energias superiores a um determinado valor e com o tempo, antes de um determinado momento, houve uma fase que precede o Big Bang e assegura sua ocorrência.



Nesta fase, ou durante o período de inflação cosmológica, o Universo foi preenchido não com matéria e radiação, mas com a energia inerente ao próprio espaço. E esse estado fez com que o universo se expandisse a uma taxa exponencial. Isso significa que, em vez de expansão sem pressa, ou em vez de mover os pontos remotos de nós a uma velocidade cada vez mais lenta, a velocidade de expansão não diminui e os locais remotos, com o tempo, primeiro se tornam duas vezes mais, depois quatro, oito dezesseis, trinta e dois, etc.

Como a expansão não apenas cresce exponencialmente, mas também é muito rápida, a duplicação ocorre em cerca de 10 a 35 segundos. Ou seja, quando 10 a 34 segundos se passaram , o Universo era 1000 maior que o tamanho original. Quando 10 passaram-33 segundos, o Universo era 10 30 (ou 1000 10 ) vezes o tamanho original; no período de 10 a 32, o Universo aumentou em 10 a 300 em relação ao tamanho original, etc. O expositor é tão poderoso não porque cresce rápido, mas porque cresce cada vez mais rápido.



Obviamente, a tal velocidade, o Universo não se expandia o tempo todo, já que você e eu estamos aqui, o que significa que a inflação teve que terminar para que o Big Bang viesse. Você pode imaginar a inflação como uma bola rolando no topo de uma colina plana. Enquanto a bola fica perto do topo, ela rola lentamente, a inflação continua e o universo se expande exponencialmente. Quando a bola começa a rolar para a planície, a inflação termina e a bola rola para a dissipação de energia, a transformação da energia inerente ao espaço em matéria e radiação, que nos transfere do estado de inflação para o quente Big Bang.


Acima: a inflação termina quando a bola rola para baixo;
meio: mas o campo inflacionário é quântico e manchado no tempo;
embaixo: muitas regiões do espaço (roxo, vermelho, azul) verão o fim da inflação; outros (verde, azul) observarão sua continuação, possivelmente ad infinitum.

Antes de listar o que não sabemos sobre inflação, listamos os pontos significativos que conhecemos.
  1. Inflação não é uma bola. Este não é um campo clássico, mas uma onda que se propaga com o tempo, como um campo quântico.
  2. Isso significa que, com o tempo, quando mais e mais espaço é criado devido à inflação, algumas regiões provavelmente atingem o fim da inflação, enquanto outras observam sua continuação.
  3. Nas regiões onde a inflação terminou, haverá um Big Bang e um universo como o nosso surgirá, e em outras regiões onde não terminou, ocorrerá expansão.
  4. Com o tempo, devido à dinâmica da expansão, várias regiões com o fim da inflação não irão interagir e colidir; as regiões nas quais a inflação não terminou serão ampliadas e pressionadas.



Embora a inflação possa terminar em mais de 50% das regiões a qualquer momento (cruzes vermelhas), um número suficiente de regiões continuará a se expandir indefinidamente e dois universos diferentes nunca colidirão.

É o que esperamos, com base nas conhecidas leis da física e nos fenômenos observados no Universo que nos dão informações sobre o estado da inflação. Agora, pode-se notar que não sabemos muito sobre inflação, e isso leva ao aparecimento de um grande número de ambiguidades e oportunidades:
  • , , . , , .
  • , , , . , , , , , , , . , , , , .
  • , , , , , , , ?


Em outras palavras, é possível que o Universo exista, onde tudo aconteceu exatamente como no nosso, apenas você fez uma coisa diferente e sua vida mudou drasticamente como resultado?



Onde você escolheu trabalhar em outro país, mas não ficou sozinho?

Onde você se opôs ao agressor e não se permitiu ser usado?

Onde você beijou a pessoa que fugiu de você à noite e não a deixou ir?

E onde está a situação vital que você ou seu ente querido enfrentou que terminou de maneira diferente?



Uma ideia incrível: existe um universo em que qualquer desenvolvimento de eventos é possível. Tudo, cuja probabilidade está acima de zero, poderia acontecer em um dos universos.

Mas, para concretizar essa idéia, muitos "ses" precisam ser justificados. Por exemplo, o estado da inflação deve durar não apenas muito - não apenas 13,8 bilhões de anos durante os quais nosso Universo existe - mas infinitamente longo.



Porque Obviamente, se o Universo se expandisse exponencialmente - não apenas dentro de uma pequena fração de segundo, mas dentro de 13,8 bilhões de anos, ou cerca de 4 x 10 17 segundos - teríamos uma enorme quantidade de espaço! Mesmo que a inflação termine em algumas regiões, as regiões com inflação contínua predominam na maior parte do universo.

Se você realmente contar, teremos pelo menos 10 50 50 Universos que iniciaram seu desenvolvimento com condições muito próximas às nossas. São
101000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Universos - dificilmente você jamais imaginou um número mais do que isso. No entanto, existem números e mais que descrevem o número de probabilidades do resultado de colisões de partículas.



Existem 10 90 partículas em cada universo , e precisamos que todas essas partículas tenham a mesma história de todas as interações por 13,8 bilhões de anos para serem idênticas ao nosso universo - de modo que, ao escolher um dos vários caminhos, os dois universos existiria. Essa é uma solicitação muito grande para um universo com 10 90 partículas quânticas, pois deve haver menos de 10 50 50colisões de partículas ao longo de 13,8 bilhões de anos. O número na imagem é de apenas 1000!, Ou (10 3 !), Ou 1000 fatorial, que descreve o número de permutações de 1000 partículas diferentes. Imagine quanto é o número 10 3 ! mais de 10 1000 . 10 3 ! - isto é aproximadamente 10 2477 .

Mas no Universo, não 1000 partículas, mas 10 90 . E cada vez que dois deles interagem, não há dois cenários, mas todo um espectro quântico. Portanto, existem muito mais opções do que 10 90 !! E esse número é muitas vezes mais complexo do que absurdos como 10 50 50 .



Em outras palavras, o número de colisões possíveis de partículas em qualquer universo se aproxima do infinito mais rapidamente do que o número de universos devido à inflação.

Mesmo se rejeitarmos a suposição de que pode haver uma variedade infinita de valores de constantes fundamentais e até mesmo deixar de lado problemas como se o Multiverso descreve o estado real das coisas, faz sentido que o número de possíveis resultados de interação esteja crescendo tão rápido - muito mais rápido que o expoente - que, a menos que a inflação continue indefinidamente, não existem universos paralelos idênticos aos nossos.



O teorema da singularidade afirma que o estado inflacionário possui linhas mundiais incompletas de espaço-tempo e, portanto, é improvável que a inflação dure uma quantidade infinita de tempo, mas provavelmente começou em um ponto distante, mas final do passado. Agora, existe um grande número de Universos - talvez com leis diferentes das nossas, mas talvez não - mas elas não são suficientes para diferentes versões de nós e você aparecer lá; o número de opções para os resultados da interação está crescendo muito rápido em comparação com o aumento no número de universos possíveis.

E o que isso significa para nós?

Isso significa que você precisa ter certeza de que o nosso universo importa. Faça escolhas das quais não se arrependerá: escolha um emprego dos sonhos, seja capaz de se defender, resolva os problemas da melhor maneira possível e dê o melhor de si todos os dias. Não existe outro Universo com a mesma versão de você, e para você não há outro futuro além do que você constrói para si mesmo.

Faça deste futuro o melhor possível.



Obrigado pela maravilhosa pergunta, Amanda, na interseção da física, da filosofia e das fronteiras do conhecimento científico. E embora os Universos paralelos continuem sendo um terreno fértil para explorar todas as possibilidades, nosso conhecimento atual deixa poucas chances - pelo menos em questões da existência de versões alternativas de nós.

Espero que a explicação tenha sido esclarecida para você e para o resto. Envie-me suas perguntas e sugestões para os seguintes artigos.

Source: https://habr.com/ru/post/pt396003/

More articles:


All Articles