O universo começou como um Big Bang e quase imediatamente começou a se expandir mais rápido que a velocidade da luz em um surto de crescimento chamado “inflação”. Esse súbito alongamento alisou o cosmo, espalhando matéria e radiação igualmente através dele como ketchup e mostarda em um hambúrguer. coque.
Essa expansão parou depois de apenas uma fração de segundo. Mas, de acordo com uma idéia chamada de “multiverso inflacionário”, ela continua - não apenas em nosso universo, onde poderíamos vê-lo. E quando isso acontece, gera outros universos. E mesmo quando pára nesses espaços, continua em outros ainda. Essa "inflação eterna" teria criado um número infinito de outros universos.
Juntas, essas ilhas cósmicas formam o que os cientistas chamam de "multiverso". Em cada uma dessas ilhas, os fundamentos físicos desse universo - como as cargas e massas de elétrons e prótons e o modo como o espaço se expande - poderiam ser diferentes.
Os cosmólogos estudam principalmente essa versão inflacionária do multiverso, mas o cenário estranho também pode assumir outras formas. Imagine, por exemplo, que o cosmos é infinito. Então, a parte que podemos ver - o universo visível - é apenas um de um número incontável de outros universos do mesmo tamanho que se somam para formar um multiverso. Outra versão, chamada de “Interpretação de Muitos Mundos”, vem da mecânica quântica. Aqui, toda vez que uma partícula física, como um elétron, tem várias opções, ela pega todas elas - cada uma em um universo diferente, recém-gerado.
Uma representação da evolução do universo ao longo de 13, 77 bilhões de anos. A extrema esquerda retrata o primeiro momento que podemos agora investigar, quando um período de "inflação" produziu uma explosão de crescimento exponencial no universo. (Equipe Científica da NASA / WMAP) 
Vencedores do Prêmio Kavli pela invenção da inflação (Prêmio Kavli) 
Uma imagem de como uma colisão com outro universo pode aparecer no fundo de microondas (University College London) Mas todos esses outros universos podem estar além do nosso alcance científico. Um universo contém, por definição, todas as coisas que alguém dentro pode ver, detectar ou sondar. E como o multiverso é inatingível, física e filosoficamente, os astrônomos podem não ser capazes de descobrir - com certeza - se existe mesmo.
Determinar se vivemos ou não em uma das muitas ilhas, no entanto, não é apenas uma busca pelo conhecimento puro sobre a natureza do cosmos. Se o multiverso existe, a capacidade de hospedagem de vida de nosso universo particular não é um mistério: um número infinito de universos menos hospitaleiros também existe. A composição do nosso, então, seria apenas uma feliz coincidência. Mas não saberemos disso até que os cientistas possam validar o multiverso. E como eles farão isso, e se for possível fazer isso, permanece uma questão em aberto.
Resultados nulos
Esta incerteza apresenta um problema. Na ciência, os pesquisadores tentam explicar como a natureza funciona usando previsões que formalmente chamam de hipóteses. Coloquialmente, tanto eles quanto o público às vezes chamam essas idéias de “teorias”. Os cientistas gravitam especialmente em torno desse uso quando sua ideia lida com um amplo conjunto de circunstâncias ou explica algo fundamental para o funcionamento da física. E o que poderia ser mais amplo e fundamental do que o multiverso?
Para que uma ideia se mova tecnicamente da hipótese para a teoria, porém, os cientistas precisam testar suas previsões e depois analisar os resultados para ver se sua suposição inicial é suportada ou refutada pelos dados. Se a ideia ganha apoio consistente suficiente e descreve a natureza de forma precisa e confiável, ela é promovida a uma teoria oficial.
À medida que os físicos se aprofundam no coração da realidade, suas hipóteses - como o multiverso - tornam-se cada vez mais difíceis, e talvez até impossíveis, de serem testadas. Sem a capacidade de provar ou refutar suas idéias, não há como os cientistas saberem até que ponto uma teoria realmente representa a realidade. É como encontrar uma data em potencial na internet: embora eles pareçam bons em papel digital, você não pode saber se o perfil deles representa o seu eu real até você se encontrar pessoalmente. E se você nunca se encontrar pessoalmente, eles podem estar catando você. E assim poderia o multiverso.
Os físicos estão agora debatendo se esse problema move idéias como o multiverso da física para a metafísica, do mundo da ciência para o da filosofia.
Mostrar-me estado
Alguns físicos teóricos dizem que seu campo precisa de evidências mais frias e duras e se preocupam com a falta de provas. "É fácil escrever teorias", diz Carlo Rovelli, do Centro de Física Teórica de Luminy, na França. Aqui, Rovelli está usando a palavra coloquialmente, para falar sobre explicações hipotéticas de como o universo, fundamentalmente, funciona. "É difícil escrever teorias que sobrevivam à prova da realidade", continua ele. “Poucos sobrevivem. Por meio desse filtro, conseguimos desenvolver a ciência moderna, uma sociedade tecnológica, para curar doenças, alimentar bilhões. Tudo isso funciona graças a uma ideia simples: não confie em suas fantasias. Mantenha apenas as ideias que podem ser testadas. Se pararmos de fazê-lo, voltaremos ao estilo de pensar da Idade Média. ”
Ele e os cosmólogos George Ellis, da Universidade da Cidade do Cabo, e Joseph Silk, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, se preocupam porque ninguém pode atualmente provar idéias como o multiverso certo ou errado, os cientistas podem simplesmente continuar seus caminhos intelectuais sem saber se suas caminhadas são nada além de aleatório. "A física teórica corre o risco de se tornar uma terra de ninguém entre a matemática, a física e a filosofia que não atende verdadeiramente às exigências de qualquer um", Ellis e Silk observaram em um editorial da Nature em dezembro de 2014.
Não é que os físicos não queiram testar suas ideias mais loucas. Rovelli diz que muitos de seus colegas pensaram que com o avanço exponencial da tecnologia - e muito tempo sentados nos quartos pensando - eles seriam capazes de validá-los agora. "Acho que muitos físicos não encontraram uma maneira de provar suas teorias, como esperavam, e, portanto, estão ofegando", diz Rovelli.
"A física avança de duas maneiras", diz ele. Ou os físicos vêem algo que não entendem e desenvolvem uma nova hipótese para explicá-la, ou expandem hipóteses existentes que estão em boas condições de funcionamento. “Hoje muitos físicos estão perdendo tempo seguindo uma terceira via: tentando adivinhar arbitrariamente”, diz Rovelli. "Isso nunca funcionou no passado e não está funcionando agora."
O multiverso pode ser um desses palpites arbitrários. Rovelli não se opõe à idéia em si, mas à sua existência puramente tridimensional. “Não vejo razão para rejeitar a priori a ideia de que há mais na natureza do que a porção do espaço-tempo que vemos”, diz Rovelli. "Mas eu não vi nenhuma evidência convincente até agora."
“Prova” precisa evoluir
Outros cientistas dizem que as definições de "evidência" e "prova" precisam de uma atualização. Richard Dawid, do Centro de Filosofia Matemática de Munique, acredita que os cientistas poderiam apoiar suas hipóteses, como o multiverso - sem realmente encontrar apoio físico. Ele expôs suas idéias em um livro chamado Teoria das Cordas e o Método Científico . Inside é uma espécie de rubrica, chamada "Non-empirical Theory Assessment", que é como uma folha de avaliação da feira científica para físicos profissionais. Se uma teoria preenche três critérios, provavelmente é verdade.
Primeiro, se os cientistas tentaram, e falharam, apresentar uma teoria alternativa que explica bem um fenômeno, isso conta como evidência em favor da teoria original. Em segundo lugar, se uma teoria continua parecendo uma idéia melhor, quanto mais você estuda, outra é mais uma. E se uma linha de pensamento produz uma teoria que as evidências suportam mais tarde, as chances são de que ela volte a acontecer.
Radin Dardashti, também do Centro de Filosofia Matemática de Munique, acha que Dawid está no caminho certo. "A ideia mais básica que sustenta tudo isso é que, se tivermos uma teoria que parece funcionar, e não tivermos nada que funcione melhor, é provável que a nossa ideia esteja certa", diz ele.
Mas, historicamente, essa base entrou em colapso e os cientistas não conseguiram enxergar as alternativas óbvias às idéias dogmáticas. Por exemplo, o Sol, em seu nascer e pôr, parece circular pela Terra. As pessoas, portanto, pensaram que nossa estrela orbitava a Terra.
Dardashti adverte que os cientistas não devem sair por aí aplicando a idéia de Dawid a sério, e que ela precisa de mais desenvolvimento. Mas pode ser a melhor ideia para “testar” o multiverso e outras ideias que são muito difíceis, se não impossíveis, de testar. Ele observa, porém, que o tempo precioso dos físicos seria melhor gasto sonhando maneiras de encontrar evidências reais.
Nem todo mundo é tão otimista, no entanto. Sabine Hossenfelder, do Instituto Nórdico de Física Teórica, em Estocolmo, acha que “pós-empírico” e “ciência” nunca podem viver juntos. “A física não é sobre encontrar a Verdade Real. A física é sobre descrever o mundo ”, escreveu em seu blog Backreaction em resposta a uma entrevista na qual Dawid expôs suas idéias. E se uma ideia (que ela também chama coloquialmente de teoria) não tem apoio físico empírico, ela não pertence. “Sem fazer contato com a observação, uma teoria não é útil para descrever o mundo natural, não faz parte das ciências naturais e não da física”, concluiu.
Multiverso (Universidade de Standford) A verdade está lá fora
Alguns defensores do multiverso afirmam que encontraram evidências físicas reais para o multiverso. Joseph Polchinski, da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, e Andrei Linde, da Universidade de Stanford - alguns dos físicos teóricos que inventaram o modelo atual de inflação e como isso leva a universos insulares - dizem que a prova está codificada em nosso cosmos.
Este cosmos é enorme, liso e plano, assim como a inflação diz que deveria ser. “Demorou algum tempo até nos acostumarmos com a idéia de que o tamanho grande, a uniformidade, a isotropia e a uniformidade do universo não deveriam ser descartados como fatos triviais da vida”, escreveu Linde em um artigo publicado em arXiv.org em dezembro. "Em vez disso, eles devem ser considerados como dados experimentais que exigem uma explicação, que foi fornecida com a invenção da inflação."
Similarmente, nosso universo parece estar bem ajustado para ser favorável à vida, com sua taxa de expansão Cachinhos Dourados que não é muito rápida ou muito lenta, um elétron que não é muito grande, um próton que tem exatamente a carga oposta mas a mesma massa que um nêutron e um espaço quadridimensional em que podemos viver. Se o elétron ou próton fosse, por exemplo, um por cento maior, os seres não poderiam ser. Quais são as chances de que todas essas propriedades se alinhem para criar um bom pedaço de terreno para a biologia se formar e evoluir?
Em um universo que é, de fato, o único universo, as chances são infinitamente pequenas. Mas em um multiverso eternamente inflexível, é certo que um dos universos deve se tornar como o nosso. Cada universo insular pode ter diferentes leis e fundamentos físicos. Dadas mutações infinitas, um universo em que os humanos possam nascer nascerá. O multiverso na verdade explica por que estamos aqui. E nossa existência, portanto, ajuda a explicar por que o multiverso é plausível.
Essas evidências indiretas, combinadas estatisticamente, levaram Polchinski a afirmar que tem 94% de certeza de que o multiverso existe. Mas ele sabe que é 5.9999 por cento a menos do que os 99.999999 por cento de certeza que os cientistas precisam para chamar algo de feito.
A imagem detalhada e completa do universo infantil criada a partir de nove anos de dados do WMAP. A imagem revela flutuações de temperatura de 13, 77 bilhões de anos (mostradas como diferenças de cor) que correspondem às sementes que cresceram para se tornarem as galáxias. (Equipe Científica da NASA / WMAP) Eventualmente, os cientistas podem descobrir mais evidências diretas do multiverso. Eles estão caçando as estrias que a inflação teria deixado no fundo das microondas cósmicas, a luz que sobrou do Big Bang. Essas impressões poderiam dizer aos cientistas se a inflação aconteceu e ajudá-los a descobrir se ainda está acontecendo longe de nossa visão. E se o nosso universo esbarrou em outros no passado, esse fender-bender também teria deixado impressões no fundo de microondas cósmico. Os cientistas seriam capazes de reconhecer esse acidente de dois carros. E se dois carros existirem, muitos outros também.
Ou, em 50 anos, os físicos podem apresentar timidamente evidências de que a teoria cosmológica do início do século 21 estava errada.
"Estamos trabalhando em um problema que é muito difícil e, portanto, devemos pensar sobre isso em uma escala de tempo muito longa", aconselhou Polchinski a outros físicos. Isso não é incomum em física. Há cem anos, a teoria da relatividade geral de Einstein, por exemplo, previa a existência de ondas gravitacionais. Mas os cientistas só puderam verificá-los recentemente com um instrumento de bilhões de dólares chamado LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser.
Até agora, toda a ciência tem confiado na testabilidade. Foi o que faz ciência científica e não sonhar acordado. Suas estritas regras de prova tiraram os humanos dos castelos escuros e úmidos e entraram no espaço. Mas esses testes levam tempo, e a maioria dos teóricos quer esperar. Eles não estão prontos para arquivar uma idéia tão fundamental quanto o multiverso - que pode realmente ser a resposta para a vida, o universo e tudo mais - até que, a menos que possam provar a si mesmos, não existe. E esse dia pode nunca chegar.
