Sou cosmologista e, depois das palestras, ouço muitas perguntas: O que há fora do universo? Em que nosso universo está se expandindo? Será que vai se expandir para sempre? Essas são perguntas naturais. Mas há uma questão mais profunda. De fato, queremos saber o seguinte: existem limites para o nosso conhecimento? Existem limites da ciência?A resposta, é claro - não sabemos com antecedência. Não saberemos se os limites do conhecimento existem, a menos que tentemos superá-los. Até agora, seus sinais não são observados. Existem obstáculos, mas todos são temporários. Alguns me dizem: “Nunca saberemos como o universo começou. Nunca saberemos o que aconteceu antes do Big Bang. Essas declarações demonstram um conceito notável que podemos conhecer antecipadamente uma lista de tudo o que não podemos descobrir. Isso não é apenas irracional, mas também não confirmado por toda a história da ciência, que ainda não cumpriu essas restrições. No caso da cosmologia, nosso conhecimento aumentou como ninguém poderia imaginar há 50 anos.
Não podemos ver o infinito, nosso campo de visão é limitado a 45,3 bilhões de anos-luz. Mas isso não nos impede de entender as leis da natureza.E não se pode dizer que a natureza não imponha restrições ao que é observado e como podemos observar qualquer coisa. Por exemplo, o princípio da incerteza de Heisenberg limita nosso conhecimento do movimento das partículas, e a velocidade da luz limita o alcance do nosso campo de visão ou o comprimento do caminho que pode percorrer em um determinado tempo. Mas essas restrições falam apenas daquilo que não podemos ver, e não daquilo que não podemos reconhecer. O princípio da incerteza não impediu a compreensão da mecânica quântica, o comportamento dos átomos ou das partículas virtuais que, embora não sejam visíveis, ainda existem.A observação da expansão do Universo implica que houve algum começo, porque se você extrapolar de volta, em algum momento no passado, tudo no Universo observável se concentrará em um ponto. Neste momento, conhecido como Big Bang, as leis da física conhecidas por nós deixam de funcionar, uma vez que GR, que descreve a gravidade, não pode ser integrado à mecânica quântica, que descreve a física em escala microscópica. Mas a maioria dos cientistas não considera isso uma barreira fundamental ao conhecimento, uma vez que a relatividade geral provavelmente se tornará parte de uma teoria quântica consistente. A teoria das cordas é um dos esforços contínuos nessa direção.Com essa teoria, podemos responder à pergunta do que aconteceu antes do Big Bang. A resposta mais simples é a menos satisfatória. SRT e GRT conectam espaço e tempo em uma entidade: espaço-tempo. Se o espaço foi criado durante o Big Bang, talvez também o tempo. Nesse caso, não havia "antes". A pergunta está incorreta. Obviamente, essa não é a única resposta possível, e precisamos aguardar a teoria quântica da gravidade e sua confirmação experimental antes de ganharmos confiança em nossa resposta.Outra questão é se podemos saber o que está além do nosso Universo no sentido do espaço. Quais são os limites do nosso universo? Podemos tentar adivinhar a resposta. Se nosso espaço-tempo apareceu espontaneamente - o que, como argumentei em meu último livro, “O Universo do Nada” parece provável -, sua energia total é zero. A energia representada pela matéria é compensada pela energia representada pelos campos gravitacionais. Em outras palavras, algo pode vir do nadase algo é igual a nada. No momento, acredita-se que o universo, cuja energia total pode ser zero, esteja fechado. Tal universo é finito, mas não tem limites. Assim como você pode viajar pela superfície de uma esfera para sempre sem encontrar limites, provavelmente pode se mover pelo universo. Se você olhar o suficiente em uma direção, poderá ver nossa nuca.Na prática, isso é impossível, uma vez que o Universo observável é apenas parte de um volume muito maior. Isto é devido ao fenômeno da inflação. A maioria dos universos de tamanho microscópico que aparecem espontaneamente se recuperará no tempo microscópico e não existirá por bilhões de anos. Mas, em alguns, o espaço vazio será dotado de energia, e isso fará com que o universo se expanda a uma taxa exponencial, pelo menos por um tempo. Acredita-se que o período de inflação tenha ocorrido nos primeiros momentos da expansão do Big Bang e impediu o colapso do universo. Nesse processo, o Universo cresceu tanto que, em termos práticos, agora parece plano e sem fim - assim como o campo de milho no Kansas parece sem fim, embora esteja localizado em uma enorme esfera chamada Terra. Portanto, não vemos nossas costas, olhando para o espaço,embora nosso universo possa estar fechado na maior escala. Em princípio, depois de esperarmos o suficiente, poderíamos ver tudo juntos, a menos que a inflação continue em nosso Universo observável e não vá a algum lugar em outras regiões do cosmos, inacessíveis aos nossos olhos., ( ) , . « » , , - , . , , , , . , . – , .
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Se existem outros universos, eles são separados de nós por grandes distâncias, afastam-se a grandes velocidades e, portanto, não podem ser detectados diretamente. Isso significa que o multiverso é apenas metafísica? A confirmação da existência do multiverso é a fronteira fundamental do nosso conhecimento? Não necessariamente. Embora não possamos ver outro universo, podemos testar a teoria que levou à sua aparência - por exemplo, observando ondas gravitacionais geradas pela inflação. Isso nos permitirá testar a natureza da inflação, o que levou ao surgimento de nosso universo. Essas ondas são semelhantes às detectadas recentemente pelo detector LIGO, mas têm uma fonte diferente. Eles não vêm de cataclismos, como colisões de buracos negros em galáxias distantes, mas dos primeiros momentos do Big Bang, no suposto período de inflação.Se eles puderem ser detectados diretamente - o que é possível em diferentes experimentos que procuram traços dessas ondas na radiação relíquia que sobra do Big Bang - podemos estudar a física da inflação e determinar se a inflação infinita é uma conseqüência dessa física. Portanto, não diretamente, podemos verificar a existência de outros universos, mesmo sem observá-los diretamente.Em geral, descobrimos que mesmo as questões metafísicas mais profundas, incluindo a existência de outros universos - que antes não eram empiricamente possíveis - poderiam ser verificadas se as abordássemos com sabedoria. Até agora, os limites do que podemos descobrir combinando lógica e observações experimentais são desconhecidos.Um universo sem fronteiras nos atrai e nos encoraja a continuar nossa busca. Mas podemos ter certeza de que nunca encontraremos limites de conhecimento? Na verdade não.
A inflação impõe uma limitação fundamental à cognição - especificamente, à cognição do passado. Ele anula o universo, destruindo todas as informações sobre os processos dinâmicos anteriores. A rápida expansão do espaço durante a inflação dilui bastante o conteúdo de qualquer região. Então ela, por exemplo, poderia apagar vestígios de monopólos magnéticos, partículas que, segundo a teoria, no início do Universo deveriam aparecer em grande número. Essa foi uma das primeiras vantagens da inflação - a reconciliação da teoria, que implica uma abundância dessas partículas, com o fato de elas estarem ausentes hoje. Mas, ao se livrar das inconsistências, a inflação apaga partes do nosso passado.Pior, esse apagamento ainda pode desaparecer. Obviamente, agora estamos vivendo um período diferente de inflação. Medições descontroladas de galáxias distantes mostram que a expansão do nosso universo está acelerando e não diminuindo, o que seria observado se a energia gravitacional prevalecesse na matéria ou na radiação, e não no espaço vazio. Até agora, não entendemos a origem dessa energia. Qualquer uma das possíveis explicações impõe restrições ao progresso do conhecimento e até à nossa existência.A energia do espaço vazio pode desaparecer subitamente se o Universo experimentar repentinamente algum tipo de transição de fase, a versão cósmica da condensação do vapor na água líquida. Se isso acontecer, a natureza das forças fundamentais pode mudar e todas as estruturas visíveis para nós, começando pelos átomos, podem se tornar instáveis ou desaparecer. E nós desapareceremos junto com todo o resto.Mas mesmo com a expansão contínua, nosso futuro é bastante monótono. Dentro de 2 trilhões de anos - pelos padrões das pessoas, é longo, mas não pelos padrões do espaço - o resto do universo desaparecerá do nosso campo de visão. Qualquer observador que apareça nos planetas ao redor das estrelas neste futuro distante decidirá que eles vivem em uma única galáxia cercada por infinitos espaços vazios, sem nenhum sinal de aceleração e até evidência do Big Bang. Assim como perdemos os monopólios, eles não serão capazes de ver a história que conhecemos (é claro, eles podem ter acesso a fenômenos observáveis que não vemos até agora, por isso não devemos ser convencidos por enquanto).De qualquer forma, você deve aproveitar nosso pouco tempo ao sol e estudar o que podemos enquanto podemos. Aprenda com mais diligência, graduados!