Uma ponte do nada: é possível obter algo do nada?

"A questão do ser é a mais sombria de toda a filosofia." Então William James concluiu , refletindo sobre o mais básico dos quebra-cabeças: como algo surgiu do nada? Esta questão é irritante, decidiu James, porque requer uma explicação, negando a possibilidade de sua presença. "Não existe uma ponte lógica para a transição do nada para o ser", escreveu ele.

Na ciência, explicações são construídas sobre causas e efeitos. Mas se nada é realmente nada, ele não tem como se tornar uma causa. O ponto não é que não possamos encontrar a explicação correta - apenas diante do “nada” a explicação não funciona.

Esta falha atinge o ponto dolorido. Somos criaturas que amam narrativas. Nossos conceitos mais simples surgem de histórias, e como algo surgiu do nada é a história mais importante, uma história pré-histórica mais fundamental do que "a jornada de um herói" ou "um cara conhece uma garota". Mas essa história mina a essência da história. Esta história é tecida de autodestruição e paradoxo.

E como ela não podia ser assim? Seu personagem principal é o nada. Uma palavra paradoxal devido à sua própria existência na forma de uma palavra. É um substantivo, uma coisa e, no entanto, não é uma coisa. Assim que imaginarmos ou chamarmos, destruiremos o seu vazio, manchado pelo seu significado. Resta surpreender: este é um problema com “nada” ou é o nosso problema? Cósmica ou linguística? Existencial ou psicológico? Um paradoxo da física ou dos pensamentos?

No entanto, vale lembrar que a solução para o paradoxo está na pergunta, não na resposta. Em algum lugar deve haver uma falha, uma suposição errada, uma identidade errada. Em uma pergunta tão curta, "como algo surgiu do nada?" há pouco onde se esconder. Talvez por isso, sempre voltemos às idéias antigas em uma nova forma, brincando no caminho do desenvolvimento da fuga da ciência ou em variações do tema. A cada passagem, tentamos colocar mais uma pedra para atravessar o rio, estendendo a indescritível ponte James.

A mais antiga das pedras: se você não conseguir tirar algo do nada, tente não fazer nada não tão vazio. Os gregos antigos acreditavam que o espaço vazio é preenchido com substância, éter. Aristóteles considerou o éter o quinto elemento imutável, mais perfeito que a terra, o ar, o fogo e a água. "Nada" contradiz a física aristotélica, que afirmava que os corpos caem ou se elevam de acordo com seu lugar certo no curso natural das coisas. Nada deve ser perfeitamente simétrico, tem a mesma aparência de qualquer ângulo, eliminando o significado das direções espaciais absolutas “superior” e “inferior”. O éter, segundo Aristóteles, poderia servir como uma bússola espacial, o principal sistema de referência com relação ao qual todo movimento poderia ser medido. Para quem odiava o vácuo, o éter o expulsou.

O éter antigo existiu por milhares de anos até ser repensado no final do século 19 pelos físicos, por exemplo, James Clerk Maxwell, que descobriu que a luz se comporta como uma onda, sempre se movendo na mesma velocidade. Mas o que estava preocupado e em relação a qual era a velocidade medida? O ar era uma resposta conveniente, fornecendo o ambiente e o quadro de referência. Mas quando Albert Michelson e Edward Morley decidiram medir o movimento da Terra através do "vento etéreo" em 1887, eles não encontraram o último. E logo, com sua teoria especial da relatividade, Einstein enfiou o último prego no caixão do éter.

Durante décadas, consideramos o éter uma curiosidade histórica, regressão. Mas matá-lo foi mais difícil do que pensávamos. Hoje isso pode ser visto de outra forma: o campo de Higgs, penetrando no vácuo do espaço vazio, animado pelo famoso bóson de Higgs. Este é um campo escalar, o único representante desse tipo, confirmado experimentalmente. Isso significa que, em cada ponto do espaço, ele tem um significado único (em contraste com o campo que descreve a luz, que em cada ponto tem tamanho e direção). Isso é importante porque significa que o campo terá a mesma aparência para qualquer observador, esteja ele em repouso ou acelerando.

Além disso, seu spin quântico é zero, ou seja, tem a mesma aparência de qualquer ângulo. A rotação é uma medida de quanto uma partícula precisa ser girada para parecer a mesma de antes de uma curva. Os portadores de interações (fótons, glúons) têm um giro inteiro - rotações de 360 ​​graus os manterão inalterados. Partículas de matéria (elétrons, quarks) têm um giro meio inteiro, o que significa que precisam ser giradas duas vezes, 720 graus, para retornar ao seu estado original. Mas Higgs tem rotação zero. Não importa como você a vire, ela sempre será a mesma. Assim como o espaço vazio. Simetria é igual a invisibilidade.

De acordo com a intuição de Aristóteles, os físicos de hoje consideram que nada é o estado final de simetria - a auto-similaridade implacável precedendo a descoberta das diferenças necessárias para definir "coisas". Se os físicos lançam um filme espacial na direção oposta, traçando a história do passado profundo, eles veem uma combinação de fragmentos díspares da realidade, sua transformação em crescente simetria, denotando uma fonte - nada.

Higgs tornou-se famoso por fornecer partículas elementares com sua massa, mas isso esconde seu verdadeiro significado. Dar muito às partículas é fácil. Diminua a velocidade para velocidades abaixo da luz, e aí está a massa. É difícil dar massa a eles sem quebrar a simetria pré-histórica. O campo Higgs consegue isso assumindo um valor diferente de zero, mesmo no estado de menor energia. Em todos os cantos do espaço vazio, a 246 GeV Higgs contratou - mas não percebemos isso, porque é o mesmo em todos os lugares. Somente um campo escalar pode ocultar à vista. Mas partículas elementares o notam. Cada vez que, quando a massa de uma partícula quebra a simetria do Universo, Higgs ali, disfarçado de espaço vazio, elimina os danos. Sempre trabalhando na sombra, Higgs mantém intacta a simetria original do universo.Você pode entender (se não perdoar) a tendência dos jornalistas de usar o nome "partícula de Deus" - mesmo que Leon Lederman, que cunhou o termo ofensivo, originalmente quisesse chamá-lo de "partícula amaldiçoada por Deus", e seu editor não o permitisse.

Tudo isso significa que o campo de Higgs está mais próximo de nada do que o conceito de éter de Maxwell. Este é o mais novo dos nossos pincéis para pintar no vazio. Com sua simetria incomum, Higgs funciona como um disfarce para nada - mas por si só não é nada. Ele tem uma estrutura, ela interage. O significado físico de 246 GeV permanece desconhecido. Com a ajuda de Higgs, estamos nos aproximando das fronteiras do nada, mas não podemos atravessá-las.

Se as tentativas de tornar nada tão vazio não responderem à pergunta "como surgiu algo do nada", devemos fazer com que a razão não seja essa. E essas tentativas têm sua própria história. O surgimento repentino de larvas em carne podre durante o tempo de Aristóteles levou ao mito generalizado do surgimento espontâneo da vida; o sopro da vida pode surgir do vazio. A fronteira entre nada e algo chegou perto da fronteira entre vida e morte, espírito e matéria, divina e terrena. Por sua vez, isso trouxe consigo todo o conjunto de religiões e fé, dando origem a uma solução muito complexa para o nosso paradoxo. Aceitamos essa teoria por 2.000 anos, até que em 1864 o microbiologista Louis Pasteur a dissipou. Omne vivum ex vivo - toda a vida da vida. Nas décadas seguintes, descobrimos o surgimento espontâneo de mais uma curiosidade histórica. Mas, como o éter, ela voltou para nós novamente,em ovelhas de flutuações quânticas.

Flutuações quânticas, decoradas com incerteza, são consequências sem motivo, ruído no sinal, estática primitiva, natureza aleatória. As regras da mecânica quântica permitem - até exigem - que a energia (e, de acordo com E = mc ² , massa) apareça "do nada", do nada. Criação ex nihilo - é assim que parece.

O princípio da incerteza de Heisenberg é uma fonte natural de larvas quânticas. [“Maggot” em inglês não é apenas uma larva, mas também um capricho, uma peculiaridade, um capricho - aproximadamente Transl.] Ele postula que certos pares de propriedades físicas - localização e momento, energia e tempo - são conectados pela incerteza fundamental. Quanto mais precisamente definimos um dos parâmetros, menos claro fica o outro. Juntos, eles formam pares conectados e impedem a existência de "nada". Comece a refinar a posição espacial e o momento começará a flutuar descontroladamente. Identifique prazos pequenos e precisos, e a energia começará a flutuar em uma faixa mais ampla de valores improváveis. Nos momentos mais curtos, nas distâncias mais curtas, universos inteiros podem aparecer de repente e desaparecer. Amplie a imagem do mundo e acalme-se,a realidade estruturada dá lugar ao caos e ao acaso.

Mas esses pares acoplados não são aleatórios em si mesmos: são pares de propriedades que o observador não pode medir ao mesmo tempo. Apesar do fato de que flutuações quânticas são geralmente descritas, no mundo não existe uma realidade predeterminada, remexendo-se de um lado para o outro. O experimento mostra que o que é, de fato, não existe, mas está esperando. O nascituro. As flutuações quânticas não são existenciais, mas descrições condicionais - elas não refletem o que é, mas apenas o que será possível se o observador decidir fazer uma determinada medição. É como se a capacidade do observador medir medisse o que deveria existir. Ontologia resume a epistemologia . A incerteza da natureza é a incerteza da observação.

A impossibilidade fundamental de atribuir certos valores a todas as propriedades de um sistema físico significa que, quando um observador faz uma medição, o resultado será verdadeiramente aleatório. Em uma escala minúscula onde os efeitos quânticos dominam, uma cadeia de causa e efeito sai das bobinas. A mecânica quântica, como disse seu pai fundador Niels Bohr, é "inconciliável com o próprio conceito de causalidade". Einstein, como você sabe, a ignorou. "Deus não joga dados", disse ele, ao qual Bohr respondeu: "Einstein, pare de aconselhar a Deus o que fazer".

Mas talvez valha a pena nos culpar pela expectativa do princípio da causalidade. A evolução nos ensinou a procurar padrões simples a todo custo. Para nossos ancestrais que atravessavam a savana africana, a capacidade de reconhecer as conseqüências das causas marcou a fronteira entre a vida e a morte. Ela comeu um cogumelo manchado e ficou doente. Tigre agacha-se antes do salto. Histórias significam sobrevivência. A seleção natural não precisa de física quântica - então como adivinhamos sua existência? Mas ela existe. E causalidade é uma aproximação. Esta é a nossa consciência procurando história.

E então, isso é tudo? A resposta para a pergunta "por que existimos" é que não há "por que", que a existência é uma flutuação quântica acidental? Bem, então podemos abandonar todas as explicações e dar um salto quântico para superar a ponte de James. Como algo surgiu do nada? Sim, assim mesmo. Infelizmente, não iremos mais longe. Os cosmologistas acreditam que as leis da mecânica quântica podem criar espontaneamente universos; essa história simplesmente muda a responsabilidade. De onde vieram essas leis? Lembre-se de que queríamos explicar como algo surgiu do nada - e não como algo surgiu das leis pré-existentes da física. Não basta remover a causalidade da equação - o paradoxo permanece.

No começo, não havia nada, e então algo apareceu.

O protagonista desta história é o tempo, o agente da mudança. A solução para o paradoxo seria negar tempo? Se o tempo, como Einstein disse, é apenas uma ilusão persistente, podemos nos libertar imediatamente não apenas da causalidade decorrente das leis da natureza, mas também da questão de onde essas leis vieram. Eles não vieram de lugar nenhum, porque não há evolução. A história desaparece, não há história e também não há ponte.

O conceito de universo eterno, ou cíclico, sempre retornando, aparece nos primeiros mitos e histórias, da mitologia bantu da África, ao tempo dos sonhos dos aborígines australianos, da cosmologia de Anaximandro de Mileto aos antigos puranas indianos. Você pode ver o apelo dessas teorias. A eternidade evita "nada".

Atualmente, essa idéia antiga é retornada na forma de uma teoria do universo estacionário, formulada por James Jeans em 1920, e depois refinada e popularizada por Fred Goyle e outros na década de 1940. O Universo está se expandindo, mas para preencher os vazios o tempo todo em que novas matérias aparecem, então, em média, o Universo não muda. A teoria acabou incorreta, foi substituída pela teoria do Big Bang e a eternidade diminuiu para 13,8 bilhões de anos.

Mas na década de 1960, o Universo estacionário retornou repentinamente de uma maneira estranha - na equação

H (x) | Ψ> = 0

Os físicos John Archibald Wheeler e Bryce DeWitt escreveram, agora conhecida como equação Wheeler-Devitt, embora o próprio Devitt a chame de "essa maldita equação" (não, nenhuma relação com a "maldita partícula"). Eles tentaram aplicar as estranhas leis da mecânica quântica ao universo como um todo, conforme descrito na teoria geral da relatividade de Einstein. Vale a pena prestar atenção no lado direito da equação - o zero. A energia total do sistema não é nada. Sem evolução no tempo. Nada pode acontecer. O problema é que o universo de Einstein é um espaço-tempo quadridimensional, uma combinação de espaço e tempo. Mas a mecânica quântica exige que a função de onda de um sistema físico evolua ao longo do tempo. Mas como o espaço-tempo pode evoluir no tempo,se é hora? Esse dilema é apenas enfurecedor - o universo descrito pela mecânica quântica,congela com o tempo . A equação de Wheeler-Devitt é uma teoria do universo estacionário de dentro para fora. Em vez do universo sempre existente, temos um universo que nunca será.

Somente a equação Wheeler-Devitt resolve elegantemente nosso problema. Como algo surgiu do nada? Não apareceu. Mas essa decisão é intrigante - afinal, estamos aqui.

Essa é a essência. Na mecânica quântica, nada acontece até que um observador (uma pessoa ou outra configuração de partículas) faça uma medição. Mas no caso de todo o universo, o observador não existe. Ninguém pode ficar de fora do universo. O universo como um todo está preso em um momento infinito. Mas por dentro, tudo parece diferente.

Por dentro, o observador não pode medir o universo inteiro e, portanto, divide a realidade em duas partes - o observador e o observador - graças ao fato simples, porém poderoso, de que o observador não pode medir a si mesmo. Como escreveu o físico Raphael Bousso: "Obviamente, o dispositivo não deve ter menos graus de liberdade do que o sistema cujo estado quântico está tentando determinar". O filósofo da ciência, Thomas Breuer, usou o argumento de Gödel para expressar a mesma idéia: "Nenhum observador pode obter ou armazenar informações suficientes para distinguir todos os estados do sistema em que está localizado".

Como observadores, estamos fadados a ver para sempre apenas uma peça do grande quebra-cabeça, da qual fazemos parte. E isso poderia ser a nossa salvação. Quando o universo se divide em duas partes, o zero no lado direito da equação muda para outro valor. Tudo muda, a física acontece, o tempo passa. Você poderia até dizer que o universo nasceu.

Se isso soa como casualidade retro (o futuro afeta o passado) - bem, é. A teoria quântica exige essa estranha curva da flecha do tempo. Wheeler chamou a atenção para esse fato com a ajuda do conhecido experimento com escolha tardia, que foi proposto pela primeira vez como mental e depois demonstrado em laboratório.. Em uma escolha adiada, a medição do observador no presente determina o comportamento da partícula no passado - o passado, que pode se estender por milhões e até 13,8 bilhões de anos. A cadeia de causas e efeitos gira sobre si mesma e seu fim está associado ao começo: a ponte de James acaba sendo um loop.

Será que algo é como nada parece por dentro? Nesse caso, nossa preocupação com o "nada" pode sugerir um pensamento profundo: nossa natureza humana não tolera o "nada" e é nossa perspectiva limitada que resolve esse paradoxo.

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