Em física, gostamos de teorias simples e amplamente aplicáveis. Por "simplicidade", os físicos geralmente querem dizer uma teoria matemática baseada no número mínimo possível de postulados. Por "ampla aplicabilidade", entendemos teorias capazes de explicar uma ampla classe de fenômenos, embora não relacionadas à primeira vista. Um exemplo clássico é a teoria geral da relatividade de Einstein. Ele é baseado em um pequeno número de princípios simples e explica com sucesso as órbitas dos planetas neste e em qualquer outro sistema solar, buracos negros, ondas gravitacionais e expansão do universo.
Quando as teorias são simples e amplamente aplicáveis, os físicos as chamam de "bonitas". Os ganhadores do Nobel
Steven Weinberg e
Frank Wilchek compararam essas teorias com as obras de Mozart, com construções ideais feitas magistralmente em que cada nota, como se estivesse de acordo com o plano de Deus, está em seu lugar: excluir uma e a composição será destruída. Teorias tão belas têm integridade matemática, como se revelassem uma certa verdade natural profunda, uma espécie de código oculto da Criação. O Universo tem muitas camadas, da maior à menor, cada uma das quais é descrita por sua própria matemática. Mas eles fazem parte de uma composição maior, uma tonalidade unificadora que ressoa através da natureza?
Essa é a esperança de todos os físicos que buscam uma teoria final que junte muitas camadas da realidade física em um todo matemático. Podemos chamá-lo de sonho final de Platão, a busca de uma única teoria simples e amplamente aplicável. Nos últimos 40 anos, essas pesquisas inspiraram muitos dos cientistas mais inteligentes do mundo. Mas hoje já vemos as limitações desse desejo de reduzir a natureza à matemática, decorrentes da falta de confirmação experimental e de vários obstáculos teóricos - incluindo a possibilidade da existência de múltiplos universos e questões difíceis relacionadas.
A idéia moderna da busca por união é a teoria das cordas, que pressupõe que as essências fundamentais da natureza são tubos vibratórios de energia, e não apontam partículas de matéria. Diferentes vibrações correspondem a diferentes partículas que observamos, assim como diferentes vibrações de uma corda de violino correspondem a diferentes sons. Quando comecei a estudar física teórica em meados da década de 1980, nossa principal tarefa era procurar uma solução única para a teoria das cordas: nosso Universo, com todas as suas partículas e interações. Acreditávamos em rápido sucesso, no fato de a natureza ser realmente um código matemático no espaço-tempo 10-dimensional, em nove dimensões espaciais e uma temporais. Idealmente, seis dimensões espaciais ocultas deveriam determinar a física que observamos em três comuns: dobrá-las em uma direção, obter um universo; dobrar para outro, pegar outro. O apelo foi a singularidade da solução - uma geometria para medições adicionais que nos diziam tudo o que precisávamos. Nenhuma teoria poderia ser mais simples, mais extensa e mais bonita.
Infelizmente, isso não estava destinado a acontecer. Avance três décadas e descubra como tudo mudou radicalmente. Os físicos ficaram surpresos com o fato de que, em vez de uma única solução, havia muitas - de acordo com algumas estimativas, uma unidade com 500 zeros, cada uma delas oferecendo sua própria versão de dimensões adicionais, sua própria versão do universo. Supõe-se que cada um deles tenha seu próprio conjunto de constantes fundamentais, quantidades como a massa de um elétron e sua carga, a força da atração gravitacional - quantidades que determinam as propriedades físicas da natureza. E onde está o nosso universo entre essa multidão de possibilidades? Sabemos que, se essas constantes fossem levemente corrigidas, a vida se tornaria impossível - não estaríamos aqui. Em outras palavras, vivemos onde moramos, porque não poderíamos morar em nenhum outro lugar - nosso Universo é um dos poucos que nos permite existir. É claro que isso é verdade, mas do ponto de vista científico, pouco faz. Pior, parece uma tautologia. A teoria das cordas evoluiu de uma teoria capaz de provar matematicamente a singularidade do nosso universo para uma teoria que permite a existência de inúmeros universos que não têm favoritos.
Precisamos reconsiderar o modo de raciocínio que nos levou a essa crise. O problema está enraizado em uma tarefa filosófica mais profunda - a causa raiz. Pessoas, criaturas, imersas na corrente do tempo, com começo e fim claros, desde tempos imemoriais, ficaram intrigadas com as condições iniciais. Como algo pode vir do nada? O que atribui as propriedades desse algo (isto é, os valores das constantes fundamentais) no início? Quem pediu isso? Quem nos ordenou?
Nosso erro é que, do ponto de vista científico, essas são as perguntas erradas.
Os físicos trabalham em uma plataforma muito clara. Para determinar o desenvolvimento do sistema no tempo, é necessário designar suas condições iniciais, o estado do sistema no tempo zero. Isso implica conhecer o sistema no início, algo que obtemos através das medições. Na cosmologia, isso não é possível. Podemos limitar as condições iniciais e os valores das constantes fundamentais, dependendo do que sabemos sobre o universo hoje, mas não podemos ter certeza de que nossas conclusões são finais. As evidências que coletamos hoje sobre o passado distante podem nos dar uma imagem incompleta do que aconteceu. E o multiverso apenas move o problema das condições iniciais para outro nível, sem resolvê-lo.
Qualquer teoria que tente determinar inequivocamente as condições iniciais do Universo e, através delas, os valores das constantes fundamentais, faz o que a física não se destina. Chegamos a um beco sem saída, sendo forçados a aceitar os valores das constantes como elas são? Na plataforma atual, sim. E as tentativas de contornar esse problema, mesmo que inspiradoras, serão apenas uma rotatória.
Mas nem tudo está perdido. A busca por uma teoria simples e abrangente obscureceu uma visão mais global da natureza da física. Física é a construção de uma descrição em constante mudança e auto-correção de fenômenos naturais. Ela está separada das especulações metafísicas sobre a natureza da realidade, mais ligada à nossa busca de significado do que à maneira como a natureza funciona. Em outras palavras, a física é uma expressão de humildade intelectual. Aprendemos a viver na ignorância e, em troca, temos a oportunidade de progredir gradualmente.
Portanto, não há nada de errado com a aparente arbitrariedade das leis existentes da física e em rejeitar o dogma de que a beleza está na simplicidade e a verdade está na beleza. Se a física é entendida como uma explicação descritiva, livre da busca pela unidade, você pode se livrar do medo existencial de não conhecer tudo no mundo. Talvez nosso dilema atual seja um sintoma de algo maior, alguma mudança profunda na natureza metodológica das teorias físicas. Talvez precisemos abordá-los de um ponto de vista histórico, abandonando a busca infrutífera por uma explicação da causa raiz e da verdade eterna. É possível que a natureza das teorias físicas reflita sua estrutura descritiva, fragmentada e gradual, decorrente de nossa percepção imperfeita e incompleta da realidade. E não há nada de errado nisso.