Até os físicos se incomodam com a teoria do multiverso

O que você acha do multiverso? A pergunta não foi completamente inesperada para a nossa palestra improvisada na mesa de jantar, mas ele me pegou de surpresa. Não que eu nunca tenha sido questionado sobre o multiverso antes, mas explicar a construção teórica é uma coisa, e explicar meus sentimentos por ela é outra. Posso expressar todos os argumentos padrão e as principais perguntas sobre o multiverso, posso navegar pelos fatos e detalhes técnicos, mas me perco nos resultados.

Os físicos não estão acostumados a falar sobre como eles se relacionam com alguma coisa. Somos a favor de conhecimentos sólidos, estimativas quantitativas e experimentos. Mas mesmo as melhores análises imparciais começam apenas depois que decidimos para que lado devemos ir. Em um campo nascente, geralmente surge uma escolha de oportunidades, cada uma com seus próprios méritos, e geralmente escolhemos uma delas instintivamente. Essa escolha é determinada pelo raciocínio emocional acima da lógica. Em que posição você se associa é, como diz o físico da Universidade de Stanford, Leonard Susskind, “mais do que fatos científicos e princípios filosóficos. Esta é uma questão de bom gosto na ciência. E, como todos os debates sobre gostos, sentimentos estéticos participam dele. ”



Eu próprio estou envolvido na teoria das cordas, e uma de suas características é a possibilidade da existência de uma infinidade de versões logicamente consistentes de universos além dos nossos. O processo que criou nosso Universo pode criar aqueles, outros, o que leva a um número infinito de universos, onde tudo o que acontece pode acontecer. A sequência de raciocínio começa em um lugar que eu conheço e posso seguir os cachos que fazem as equações em sua dança na página que leva a essa conclusão, mas embora eu imagine o multiverso como uma construção matemática, não posso acreditar que ele saltará repentinamente campo das teorias e se mostrará na realidade. Como posso fingir que não tenho problemas com um número infinito de cópias de mim mesmo andando por mundos paralelos e tomando decisões, como similares,tão diferente da minha?

Eu não sou o único tão ambivalente. O debate sobre o multiverso foi acalorado e continua sendo uma fonte de controvérsia entre os cientistas mais importantes de nosso tempo. O debate sobre o multiverso não é apenas uma discussão dos detalhes de uma teoria. Esta é uma luta sobre o tema da identidade e dos resultados, sobre o que a explicação se baseia, em que consiste a prova, como definimos a ciência e se tudo isso faz sentido.

Sempre que falo sobre o multiverso, tenho uma resposta para uma das perguntas inevitáveis. Quer vivamos em um universo ou em um multiverso, essas classificações se referem a escalas além de sua imaginação. Independentemente do resultado, a vida à nossa volta não mudará. Então qual a diferença?

Há uma diferença, porque onde estamos afeta quem somos. Lugares diferentes levam a reações diferentes, das quais surgem várias possibilidades. Um objeto pode parecer diferente em um plano de fundo diferente. Somos determinados pelo espaço em que habitamos de um número muito maior de maneiras do que temos consciência. O universo é o limite da expansão. Ele contém todos os locais de ação, todos os contextos em que podemos imaginar o ser. Representa a quantidade total de possibilidades, um conjunto completo de tudo o que podemos ser.

A medição só faz sentido em um quadro de referência. Os números são obviamente abstratos até receberem unidades designadas, mas mesmo definições borradas como "muito longe", "muito pequeno", "muito estranho" implicam um certo sistema de coordenadas. Muito longe implica um ponto de referência. Muito pequeno refere-se à balança. Muito estranho implica um contexto. Ao contrário das unidades sempre declaradas, o quadro de referência para suposições raramente é definido, mas ainda assim, os valores atribuídos às coisas - objetos, fenômenos, experiência - são calibrados ao longo desses eixos invisíveis.

Se acharmos que tudo o que sabemos e podemos encontrar está localizado em apenas um dos bolsos do multiverso, toda a fundação se moverá, sobre a qual colocamos nossa grade de coordenadas. As observações não mudarão, mas as conclusões mudarão. A presença de outros universos de bolhas pode não afetar as medidas que realizamos, mas pode afetar a maneira como as interpretamos.

A primeira coisa que atinge o multiverso é sua imensidão. É mais do que tudo que a humanidade lidou - tal exaltação está implícita no próprio nome. Poder-se-ia entender se a reação emocional ao multiverso viria de um senso de autoavaliação. Mas o tamanho do multiverso é provavelmente o menos controverso de suas propriedades.

Gian Giudice, chefe dos teóricos do CERN, fala em nome dos físicos quando afirma que olhar para o céu limpa nossos cérebros. Já imaginamos nossa escala. Se o multiverso existe, então, como ele diz, "o problema de me opor e a vastidão do universo não mudará". Muitos são até tranquilizados por essa perspectiva cósmica. Comparados ao universo, todos os nossos problemas e dramas da vida são tão reduzidos que "tudo o que acontece aqui não tem significado", diz o físico e autor Lawrence Krauss. "Isso realmente me conforta."

De fotografias impressionantes tiradas por ele. Hubble, diante dos poemas de Octavio Pazsobre a "vasta noite" e a "canção galáctica" de Monty Python, há um romantismo associado à nossa escala liliputiana. Em algum momento de nossa história, chegamos a um acordo com nossa pequenez infinita.



É por causa do nosso medo de proporções que estamos tão relutantes em aceitar o conceito de multiverso, que inclui mundos que estão fora do nosso campo de visão e estão fadados a estar lá? Esta, é claro, é uma queixa muito comum que ouço dos meus colegas. O físico sul-africano George Ellis, fortemente contrário ao multiverso, e o cosmólogo britânico Bernard Carr, igualmente agitado por ela, discutiram essas questões em várias conversas encantadoras. Carr acredita que seu ponto de divergência se refere a "quais propriedades da ciência devem ser consideradas invioláveis". Um indicador comum é experimentos. Observações comparativas são um substituto aceitável. Os astrônomos não são capazes de controlar as galáxias, mas as ignoram em milhões, em diferentes formas e estados. Nenhum dos métodos se encaixa no multiverso. Ela mente, entãofora do campo científico?

Susskind, um dos pais da teoria das cordas, é encorajador. Na ciência empírica, existe uma terceira abordagem: tirar conclusões sobre objetos e fenômenos invisíveis a partir do que somos capazes de ver. Por exemplo, será suficiente receber partículas subatômicas. Os quarks estão sempre ligados a prótons, nêutrons e outras partículas compostas. “Eles estão, por assim dizer, escondidos atrás do véu”, diz Sasskind, “mas agora, embora não tenhamos visto um único quark isolado, ninguém questionará seriamente a correção da teoria dos quarks. Isso faz parte da fundação da física moderna. ”

À medida que o universo se expande com a aceleração, as galáxias agora no horizonte do campo de visão logo desaparecerão atrás dele. Não acreditamos que eles entrem no esquecimento, assim como não acreditamos que o navio será desintegrado, se escondendo atrás do horizonte. Se as galáxias que conhecemos podem existir em áreas remotas fora do campo de visão, quem dirá que não pode haver mais nada? Coisas que nunca vimos e nunca veremos? Assim que reconhecemos a possibilidade de regiões fora de nossos horizontes, as consequências crescem exponencialmente. O astrônomo real britânico Martin Rees compara essa linha de raciocínio com a terapia de aversão. Quando você reconhece a presença de galáxias fora do nosso horizonte atual, "começa com uma pequena aranha muito distante", mas,você não tem tempo para olhar em volta, ao dar rédea livre à existência de um multiverso habitado por mundos infinitos, possivelmente muito diferentes dos seus - ou seja, "você encontrará uma tarântula rastejando sobre você".

A incapacidade de controlar diretamente objetos nunca foi meu critério pessoal para determinar a adequação de uma teoria física. Se algo me preocupa com o multiverso, tenho certeza de que não tem nada a ver com isso.

O multiverso desafia ainda outra visão que nos é querida - a singularidade. Isso pode estar causando problemas? Como o cosmólogo Alexander Vilenkin explica, por maior que seja a região observada, desde que finita, ela pode estar em um número finito de estados quânticos. E a descrição desses estados determina exclusivamente o conteúdo da região. Se essas regiões são infinitamente numerosas, o mesmo estado será certamente reproduzido em outro lugar. Até nossas palavras serão reproduzidas com precisão. À medida que o processo continua até o infinito, haverá um número infinito de nossas cópias.



"Ter essas cópias me deixa deprimido", diz Vilenkin. - Nossa civilização tem muitas características negativas, mas poderíamos ao menos reivindicar sua singularidade como obra de arte. E agora também não podemos dizer isso. Eu entendo o que ele quis dizer. Isso me excita, mas não tenho certeza de que é esse pensamento que está no coração da minha insatisfação. Como Vilenkin diz com saudade, "não sou arrogante o suficiente para dizer à realidade o que deveria ser".

O principal mistério do debate está em uma estranha ironia. Enquanto o multiverso aumenta nosso conceito de realidade física para um tamanho quase inimaginável, evoca uma sensação de claustrofobia ao traçar a linha entre nosso conhecimento e nossa capacidade de obter conhecimento. Os teóricos sonham com um mundo sem vontade própria, descrito por equações auto-suficientes. Nosso objetivo é encontrar uma teoria logicamente completa, bastante limitada pela auto-suficiência, e assumindo apenas uma forma. Então, para nós, que nem sabemos de onde ou por que essa teoria veio, sua estrutura não parecerá aleatória. Todas as constantes fundamentais da natureza emergirão “da matemática, o número π e deuces”, como diz Raphael Bousso, físico de Berkeley.

Esse é o apelo da Teoria Geral da Relatividade de Einstein - a razão pela qual os físicos de todo o mundo exclamam por causa de sua beleza imortal incomum. Considerações de simetria ditam equações tão claramente que a teoria parece inevitável. Era isso que queríamos repetir em outras áreas da física. E até agora não conseguimos.

Por décadas, os cientistas têm procurado por razões físicas pelas quais as constantes fundamentais são obrigadas a assumir exatamente os valores que possuem, mas até agora nenhuma única razão foi descoberta. Em geral, se usarmos as teorias disponíveis para calcular os valores possíveis de alguns dos parâmetros conhecidos, os resultados estarão ridiculamente longe dos valores medidos. Mas como explicar esses parâmetros? Se houver apenas um universo, os parâmetros que o controlam devem ter um significado especial. Ou o processo que controla a escolha dos parâmetros é aleatório, ou tem algum tipo de lógica, ou mesmo um objetivo bem pensado.

Nenhuma das opções parece atraente. Nós, cientistas, passamos a vida em busca de leis, porque acreditamos que tudo acontece por algum motivo, mesmo que não nos seja conhecido. Estamos procurando padrões, porque acreditamos em uma certa ordem no universo, mesmo que não a vejamos. O puro acaso não se encaixa nessa visão de mundo.

Mas também não quero falar sobre um plano razoável, porque isso implica a existência de uma certa força que precedeu as leis da natureza. Essa força deve escolher e julgar que, na ausência de uma estrutura tão clara, equilibrada e fortemente limitada, como, por exemplo, GR, implica arbitrariedade. A idéia da existência de vários universos logicamente consistentes, dos quais apenas um foi escolhido, é algo abertamente insatisfatório. Se fosse esse o caso, então, como diz o cosmologista Dennis Sciama, seria preciso pensar que “existe alguém que estuda essa lista e condena: 'Não, não teremos esse universo e não o faremos. Só haverá um.

Pessoalmente, essa opção, com todos os seus subtextos sobre o que poderia ser, me perturba. Várias cenas vêm à mente: crianças abandonadas em um orfanato de algum filme esquecido quando uma delas é adotada; rostos de pessoas que lutam febrilmente por um sonho, mas não o alcançam; abortos no primeiro trimestre. Coisas que quase nasceram, mas não conseguiram, me atormentam. Se não há limitação teórica que exclua todas as possibilidades, exceto uma, essa escolha parece cruel e injusta.

Em uma criação tão cuidadosamente sintonizada, como explicar sofrimento desnecessário? Como esses problemas filosóficos, éticos e morais não pertencem ao campo da física, a maioria dos cientistas evita sua discussão. Mas o vencedor do Nobel Steven Weinberg falou em seu nome: "Existem vestígios de um criador magnânimo em nossas vidas? Todos responderão a essa pergunta por si mesmos". Minha vida foi incrivelmente feliz. Ainda assim, vi como minha mãe morreu dolorosamente de câncer, como a doença de Alzheimer destruiu a identidade de meu pai e quantos primos e primos em segundo grau foram mortos durante o Holocausto. Os sinais da presença do criador magnânimo estão muito bem escondidos. ”

Diante da dor, o acidente é muito mais fácil de aceitar do que a ignorância insensível ou a atrocidade deliberada presente em um universo meticulosamente pensado.

O multiverso prometeu nos distrair desses pensamentos terríveis, nos dar uma terceira opção, derrotando o dilema da explicação.

Obviamente, o multiverso da física não foi inventado para isso. Ela apareceu por outros motivos. A teoria da inflação cósmica era explicar a suavidade em grande escala e a falta de curvatura do universo. "Estávamos procurando uma explicação simples de por que o Universo parece uma grande bola", diz o físico de Stanford Andrei Linde. "Nós não sabíamos que algo iria para essa idéia na carga". O ônus era o entendimento de que nosso Big Bang não era único e que, de fato, deve haver um número infinito dessas explosões, cada uma das quais cria um espaço-tempo não relacionado.

Então veio a teoria das cordas. Hoje é o melhor candidato para uma teoria unificada de tudo. Ele não apenas alcança o impossível - a reconciliação da gravidade e a mecânica quântica - mas apenas insiste nisso. Mas para um circuito que reduz a incrível diversidade do universo a um conjunto mínimo de tijolos de construção, a teoria das cordas sofre com um problema humilhante: não sabemos como determinar os valores exatos das constantes fundamentais. De acordo com as estimativas atuais, há$$$10^{500}$





Mas, libertando-nos da velha dicotomia, o multiverso nos deixa em um estado de ansiedade. A questão com a qual estamos lutando há tanto tempo pode não ter uma resposta mais profunda do que "é assim que funciona". Talvez seja o melhor que podemos fazer, mas não estamos acostumados a essas respostas. Ele não quebra as cobertas e não explica como tudo funciona. Além disso, ele quebra o sonho dos teóricos, argumentando que uma solução única não pode ser encontrada, pois ela não existe.

Algumas pessoas não gostam dessa resposta, outras acreditam que isso não pode ser chamado de resposta, enquanto outras simplesmente a aceitam.

Para o ganhador do Nobel David Gross [David Gross], parece que o multiverso "cheira a anjos". Ele diz que aceitar o multiverso é como desistir, aceitar que você nunca entenderá nada, porque tudo que você vê pode ser reduzido a "aleatoriedade histórica". Seu colega do Nobel, Gerard 't Hooft, reclama que não pode aceitar um cenário em que você precisa "resolver todas as decisões até encontrar a que se encaixa no nosso mundo". Ele diz: "Os físicos não funcionaram dessa maneira no passado, e você ainda pode esperar que, no futuro, tenhamos melhores evidências".

O cosmologista de Princeton, Paul Steinhardt, chama o multiverso de "teoria de qualquer coisa" porque admite tudo e não explica nada. "A teoria científica deve ser seletiva", diz ele. "Sua força está na quantidade excluída de possibilidades." Se inclui todas as possibilidades, não exclui nada e sua força é zero. ” Steinhardt foi um dos primeiros defensores da inflação até perceber que isso leva a um multiverso e cria um espaço de possibilidades, em vez de fazer previsões específicas. Desde então, ele se tornou um dos maiores críticos da inflação. Em um episódio recente do Star Talk, ele se apresentou como um defensor de alternativas do multiverso. “Com o que o multiverso te incomodou? - o líder brincou. "Ela destruiu uma das minhas idéias favoritas", respondeu Steinhardt.

Os físicos tinham que lidar com a verdade, conceitos absolutos, previsões. Ou as coisas são ou não. As teorias não devem ser flexíveis ou inclusivas, devem ser restritivas, rigorosas, excluindo opções. Para qualquer situação, quero poder prever o resultado provável - e, idealmente, o único e inevitável -. O multiverso não nos dá nada.

O debate sobre o multiverso geralmente se traduz em debates barulhentos, onde os céticos acusam os defensores de trair a ciência. Mas é importante perceber que ninguém escolheu esse estado de coisas. Todo mundo quer um universo oriundo de belos princípios profundos. Mas pelo que sabemos, em nosso universo isso não é. Ela é o que é.

Devo argumentar contra a ideia do multiverso? Ela deveria ficar à margem? Muitos dos meus colegas estão tentando apresentá-lo de uma maneira mais favorável. Logicamente falando, trabalhar com um número infinito de universos é mais fácil do que trabalhar com um - menos coisas precisam ser explicadas. De acordo com Sciam, o multiverso "de certa forma satisfaz a lâmina de Occam, porque você deseja minimizar o número de restrições aleatórias colocadas no universo". Weinberg diz que uma teoria livre de suposições arbitrárias e que não foi submetida a "ajustes cuidadosos para ajustar as observações" é bela em si mesma. Pode acontecer que essa beleza seja semelhante à beleza da termodinâmica, com beleza estatística que explica o estado de um sistema macroscópico, mas não de cada um de seus componentes individuais."Em busca da beleza, você não pode ter certeza de onde a encontrará ou de que tipo de beleza encontrará", diz Weisenberg.

Muitas vezes, quando refleti sobre esses complexos problemas intelectuais, meus pensamentos retornaram à sabedoria simples e bonita do Pequeno Príncipe, da obra de Antoine de Saint-Exupery, que, considerando sua amada rosa única para todos os mundos, acabou no jardim de rosas. Confuso com tal traição e entristecido pela perda de importância - suas rosas e ele próprio - ele chora. No final, ele percebe que sua rosa é "mais importante que centenas de outras", porque é dele.

Em nosso universo, pode não haver nada de especial, exceto que é nosso. Isso não é suficiente? Mesmo que todas as nossas vidas e tudo o que possamos saber seja insignificante em escala cósmica, elas ainda são nossas. Há algo de especial aqui e agora que algo é meu.

Várias vezes, nos últimos meses, reproduzi mentalmente minha conversa com Jiane Judis. Eu encontrei confiança na calma com que ele tratou um grande número de universos possíveis e escolhas aparentemente aleatórias feitas pelos nossos. Talvez o multiverso simplesmente nos diga que estamos trabalhando nas questões erradas, diz ele. Talvez, como Kepler com as órbitas dos planetas, estamos tentando encontrar um significado mais profundo em números do que existe.

Como Kepler sabia apenas sobre a existência do sistema solar, ele acreditava que algumas informações importantes estavam ocultas na forma das órbitas dos planetas e nas distâncias entre eles, mas acabou que não era assim. Esses valores não eram fundamentais, eram apenas dados ambientais. Na época, isso poderia parecer lamentável, mas do ponto de vista da relatividade geral, não sentimos mais uma sensação de perda. Temos uma ótima explicação para a gravidade. Apenas nesta explicação, os significados associados às órbitas dos planetas não são constantes fundamentais.

Talvez, Judis diz, o multiverso implique algo semelhante. Talvez precisemos desistir do que agarramos. Talvez você precise pensar mais, reagrupar, mudar as perguntas que fazemos à natureza. Segundo ele, o multiverso pode abrir “possibilidades extremamente satisfatórias, agradáveis ​​e que ampliam os olhos”.

De todos os argumentos para o multiverso, eu gosto mais deste. Em qualquer cenário de qualquer sistema físico, você pode fazer infinitas perguntas. Estamos tentando desvendar o problema até suas bases e fazer as perguntas mais básicas, mas nossa intuição é construída sobre o que era antes, e é possível que estejamos baseados em paradigmas que não são mais relevantes para as novas áreas que estamos tentando estudar.

O multiverso é mais uma chave do que uma porta fechada. Do meu ponto de vista, o mundo ficou colorido de esperança e cheio de oportunidades. Ele não desperdiça mais do que um mirante cheio de rosas.

Source: https://habr.com/ru/post/pt400813/