Fonte da imagem: Juergen Faelchle / ShutterstockComo dizem alguns físicos modernos, o problema com a teoria das cordas (doravante TS) é que são necessários muitos Universos para seu trabalho. De acordo com o TS, há
versões do mundo, cada uma com suas próprias leis da física. Mas se temos diante de nós um espectro de opções de ordem mundial, como adaptar a teoria para explicar os princípios de nossa realidade?
Novamente, como a maioria dos físicos - e talvez todos - sugerem, Universos adicionais estão realmente em um estado compactado; essa suposição, por sua vez, é tomada para incluir na teoria a constância da
energia escura (daqui em diante TE), que ainda é considerada a principal força motriz da expansão inflacionária do cosmos. No entanto, alguns cientistas desejam destruir as dimensões "extras"; ao mesmo tempo, declaram que isso não é um retrocesso, mas um avanço sério na melhoria do TS. Infelizmente, o resto da comunidade científica ainda acredita que a abordagem do “multiverso” deve ser preservada e, em geral, em geral, esse não é um problema.
O debate sobre um tema tão ardente aconteceu no Japão, no final de junho, onde os defensores da teoria das cordas se reuniram em todo o mundo na conferência Strings 2018 ("Strings 2018"). "Algumas novas idéias levaram a um debate feroz sobre algumas questões", diz Ulf Danielsson, físico da Universidade de Uppsala, Suécia. Basicamente, a discussão girou em torno de alguns artigos científicos (
primeiro ,
segundo ) publicados no recurso da web do
ArXiv no mês passado, focados no que é chamado de
“paisagem” - um
conjunto incompreensível de Universos em potencial que apareceu como resultado da solução de várias equações que TS descreve nosso mundo com todo o seu conteúdo, incluindo energia escura. Como ambos os trabalhos enfatizam, se você arrastar uma teoria de uma "paisagem" conveniente para o chamado
"pântano" , a matemática começará a mancar e a se contradizer. Ao longo dos anos, muitas decisões chegaram diretamente ao “pântano”, mas ninguém ainda expressou a idéia de que todos ou quase todos os resultados baseados anteriormente no princípio de “paisagem” devam ir para lá. Como
Kamran Wafa , físico da Universidade de Harvard, disse na conferência: "É bem possível que, em princípio, não possamos encontrar a solução certa para a teoria das cordas que envolva energia escura".
Perdido no Multiversum
A teoria das cordas tem sido posicionada como uma tentativa de descrever o mundo ao nosso redor com uma única "Teoria de Tudo", adicionando dimensões adicionais a ela e considerando todas as partículas como "cordas" em miniatura que vibram continuamente. Muitos adeptos do TS ainda consideram a maneira mais adequada de finalmente realizar o sonho de Albert Einstein - combinar a teoria geral da relatividade (GR) com efeitos quânticos. Além disso, deve-se notar que a "paisagem", que prevê o comportamento de muitos universos, geralmente repele os físicos. "Do meu ponto de vista," paisagem "mata uma teoria porque perde valor como método de previsão", diz Paul Steinhardt, físico da Universidade de Princeton, autor de uma das obras acima mencionadas que criticam o TS. "Literalmente,
qualquer coisa é permitida". Steinhardt e seus colegas vêem uma saída dos problemas recentemente descobertos com a adição de energia escura. "Esta história com um enorme multiverso provavelmente é matematicamente incorreta", acrescenta Danielsson, "o que é bastante curioso, porque a teoria paradoxalmente se torna mais profética do que pensávamos".
Alguns teóricos, como Savedip Seti, da Universidade de Chicago, pelo contrário, estão até felizes com o que está acontecendo: “Eu acho isso maravilhoso. "Sou cético em relação ao conceito de" paisagem "há muito tempo, e é bom ouvir que o paradigma mudou do ponto de fé cega na capacidade de provar todas essas decisões". Mas nem todo mundo gosta da ideia de que os resultados baseados na “paisagem” devam realmente estar no “pântano” - especialmente a equipe de pesquisadores que propôs uma das primeiras versões da “paisagem” em 2003, chamada
KKLT pelas primeiras letras dos nomes dos cientistas criadores. Shamit Kahru, um dos membros do grupo KKLT da Universidade de Stanford, expressou dúvidas sobre os argumentos de Wafa e o resto: “Não, é claro que é ótimo se envolver em várias especulações e tentar prever como isso afetará o resultado, mas não vejo nenhuma razão, teórica ou experimental, para para levar a sério esse "jogo de adivinhação". Os dados iniciais e como os reunimos em um único todo - tudo está perfeitamente justificado. ”
Juan Muldacena , físico teórico do Instituto de Estudos Avançados de Nova Jersey, também afirmou que continuaria aderindo à idéia da existência de uma infinidade de Universos de Energia Escura dentro da estrutura da teoria das cordas.
Sim, muitos na ciência estão muito felizes com o TS com um multiverso. "Está claro que, se a abordagem que usa a" paisagem "está correta, comparar nosso Universo com um multiverso é o mesmo que comparar o sistema solar com o resto do universo", explica Kahru. "E isso é bom." Johannes Kepler tentou encontrar a razão fundamental pela qual a Terra está tão distante do Sol, e não outra. Mas agora sabemos que nossa estrela é um bilhão mesmo nesta galáxia, e muitas delas também têm planetas, e o raio da órbita da Terra é apenas um número aleatório, e não o resultado de alguma relação matemática profundamente escondida no tecido do universo. Consequentemente, se permitirmos a existência de trilhões de outros Universos, os parâmetros do cosmos que nos rodeiam são simplesmente um conjunto de números arbitrários, nada mais. E a conclusão de que eles parecem perfeitamente adaptados precisamente para a vida de uma pessoa é simplesmente um erro de seleção; com o tempo, a humanidade certamente encontrará seu tipo naqueles raros cantos do multiverso, onde as condições são adequadas para as pessoas. ”
Acelerando o Universo
Bem, voltando à questão da energia escura: é precisamente a sua invariância que não se encaixa na teoria das cordas. E, de acordo com Wafa, esse é um ótimo motivo para duvidar do próprio conceito de TE - especialmente na forma que é chamada de
"constante cosmológica" . A idéia, proposta por Einstein em 1917, recebeu uma segunda vida em 1998, quando os astrônomos descobriram que o Universo não está apenas se expandindo, mas está fazendo isso com aceleração. A constante cosmológica deveria se tornar uma forma de energia de vácuo, estável e contrária às forças da gravidade. Mas, como se viu, essa não é a única maneira possível de justificar a expansão acelerada dos mundos. Por exemplo, existe uma hipótese sobre a
"quintessência" como uma espécie de certo campo que permeia todo o Universo observável e ao mesmo tempo muda. “Independentemente de os adeptos da teoria das cordas finalmente poderem vinculá-la à energia escura constante, de repente se descobriu que a idéia de inconstância da TE parece muito mais natural na TS", Vafa se diverte. “E nesse caso, quem pode medir a mudança vencerá energia escura através de observações astronômicas. "
E uma vez que todos os dados que os astrônomos coletaram antes confirmaram a idéia de uma constante cosmológica, agora há espaço para manobras. A
sonda Euclid , o telescópio infravermelho
WFIRST da NASA e o equipamento do
Laboratório Simons em construção já planejaram uma série de experimentos para entender se a energia escura no passado era mais fraca ou mais forte do que agora. Paul Steinhardt: "Nem precisamos esperar que algumas novas tecnologias sejam iniciadas. Já estamos no negócio. ”
Surpreendentemente, mesmo aqueles que eram céticos sobre a suposição de Wafa apóiam a busca de uma alternativa à constante cosmológica. Por exemplo, você pode citar
Eve Silverstein , uma cosmóloga americana e física teórica: "Não acho que haja motivos para começar a pensar em quais serão os resultados das observações da energia escura. Mas eu concordo que [o campo variável da energia escura] isso simplifica muito a criação de um modelo de expansão acelerada do universo ".
A quintessência não é a única opção, a propósito. No contexto do trabalho de Wafa, Danielsson e seus colegas apresentaram
uma maneira alternativa de "fazer amigos" de células e veículos a combustível. Em sua versão, nosso Universo é uma superfície tridimensional de uma certa bolha que se expande no espaço com um grande número de dimensões. "Os cientistas que usam essa superfície podem replicar a física com uma constante cosmológica", explica Danielsson. "Comparado ao que pensávamos antes, esse é um método completamente diferente de substituir a energia escura na equação".
Teoria Fina
Sem dúvida, a base de todas as discussões sobre a teoria das cordas está na principal questão: qual é o significado da física como ciência? Podemos exigir uma explicação de qualquer teoria mais interessante sobre todos os eventos menores do Universo que nos rodeia, ou isso já é demais? E quando a teoria contradiz nossas idéias sobre a estrutura do mundo - vale a pena descartar a teoria ou o que consideramos "conhecimento" sobre a natureza das coisas?
Sim, o TS atrai muitos com sua “beleza” - as soluções de suas equações são bastante satisfatórias e as explicações oferecidas a ele não são sem elegância. Mas, gradualmente, há falta de evidência - e, pior ainda, não há certeza de que elas serão encontradas em princípio. No entanto, mesmo a suposição de que é impossível incluir células de combustível no veículo não impede os fãs. “É tão amplo e magnífico, e tão correto em muitos assuntos que nos ensinamos a pensar -“ o erro não está na teoria, estou enganado ”, lembra Networks -“ Mas a busca pela “beleza” não é a melhor maneira de desenvolver o General certo. Teoria do Universo. ” No final, como
Sabina Hossenfilder, do Instituto de Estudos Avançados, escreveu em seu livro mais recente, Lost in Math: Como a Beleza Conduz a Física (Perdida na Matemática: Como “a Beleza Faz a Física da Maneira”), Frankfurt: “A matemática é cheia de incríveis e coisas maravilhosas, e a maioria delas não tem nada a ver com o mundo real ".
Apesar de visões muitas vezes opostas, os físicos teóricos são, no entanto, caras legais, unidos por uma sede comum - para saber tudo o que existe, incluindo o Universo. Kahru, que criou a "paisagem", foi a supervisora de Wafa, uma crítica feroz de suas idéias - mas elas ainda são amigas. "Uma vez ele me perguntou se eu estava pronto para jurar pela minha vida que a" paisagem "existe", Kahru ri. "Eu respondi que estava pronto para jurar pela vida dele!"
Material adicional de Lee Billings.
Este artigo foi fornecido pela Astrobiology Magazine , uma editora da web patrocinada pelo Programa de Astrobiologia da NASA.