As questões são tão grandes quanto o universo e (quase) tão antigas quanto o tempo: de onde eu vim e por que estou aqui? Isso pode soar como uma pergunta para um filósofo, mas se você deseja uma resposta mais científica, tente perguntar a um cosmólogo.
Conteúdo Relacionado
- Quarteto Raro de Quasares Encontrado no Universo Primitivo
Este ramo da física está trabalhando duro tentando decodificar a natureza da realidade, combinando teorias matemáticas com um bando de evidências. Hoje, a maioria dos cosmólogos acredita que o universo foi criado durante o big bang há cerca de 13, 8 bilhões de anos e está se expandindo a uma taxa cada vez maior. O cosmo é tecido em um tecido que chamamos espaço-tempo, que é bordado com uma teia cósmica de galáxias brilhantes e matéria escura invisível.
Parece um pouco estranho, mas pilhas de fotos, dados experimentais e modelos compilados ao longo de décadas podem fazer o backup dessa descrição. E à medida que novas informações são adicionadas à imagem, os cosmólogos estão considerando formas ainda mais loucas de descrever o universo - incluindo algumas propostas estranhas que, no entanto, estão enraizadas na ciência sólida:
Será que esta coleção de lasers e espelhos prova que o universo é um holograma 2D? (Fermilab) O universo é um holograma
Observe um holograma padrão, impresso em uma superfície 2D, e você verá uma projeção em 3D da imagem. Diminua o tamanho dos pontos individuais que compõem a imagem e o holograma fica mais nítido. Na década de 1990, os físicos perceberam que algo assim poderia estar acontecendo com o nosso universo.
A física clássica descreve o tecido do espaço-tempo como uma estrutura quadridimensional, com três dimensões de espaço e uma de tempo. A teoria da relatividade geral de Einstein diz que, em seu nível mais básico, esse tecido deve ser suave e contínuo. Mas isso foi antes da mecânica quântica entrar em cena. Embora a relatividade seja ótima em descrever o universo em escalas visíveis, a física quântica nos diz tudo sobre como as coisas funcionam no nível de átomos e partículas subatômicas. De acordo com as teorias quânticas, se você examinar o tecido do espaço-tempo perto o suficiente, ele deve ser feito de pequeníssimos grãos de informação, cada um cem bilhões de vezes menor do que um próton.
O físico de Stanford Leonard Susskind e o ganhador do prêmio Nobel, Gerard 't Hooft, apresentaram cálculos mostrando o que acontece quando se tenta combinar descrições quânticas e relativísticas do espaço-tempo. Eles descobriram que, matematicamente falando, o tecido deveria ser uma superfície 2D, e os grãos deveriam agir como os pontos em uma vasta imagem cósmica, definindo a “resolução” do nosso universo 3D. A mecânica quântica também nos diz que esses grãos devem experimentar tremores aleatórios que ocasionalmente podem borrar a projeção e, portanto, ser detectáveis. No mês passado, físicos do Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA começaram a coletar dados com um arranjo altamente sensível de lasers e espelhos chamado Holometer. Este instrumento é afinado para captar movimentos minúsculos no espaço-tempo e revelar se na verdade é granulado na menor escala. O experimento deve coletar dados por pelo menos um ano, para que possamos saber em breve se estamos vivendo em um holograma.
O universo é uma simulação de computador
Assim como o enredo da Matrix, você pode estar vivendo em um programa de computador altamente avançado e nem mesmo saber disso. Algumas versões desse pensamento foram debatidas desde muito antes de Keanu ter proferido seu primeiro “whoa”. Platão se perguntou se o mundo, como percebemos, é uma ilusão, e os matemáticos modernos lidam com a razão pela qual a matemática é universal - por que, não importa quando ou onde você olha, 2 + 2 deve sempre ser igual a 4? Talvez porque essa é uma parte fundamental da maneira como o universo foi codificado.
Em 2012, físicos da Universidade de Washington em Seattle disseram que, se vivêssemos em uma simulação digital, haveria uma maneira de descobrir. Os modelos de computador padrão são baseados em uma grade 3D e, às vezes, a própria grade gera anomalias específicas nos dados. Se o universo é uma vasta rede, os movimentos e distribuições de partículas de alta energia chamados raios cósmicos podem revelar anomalias semelhantes - uma falha na Matriz - e nos dar uma olhada na estrutura da grade. Um artigo de 2013 do engenheiro do MIT Seth Lloyd defende uma abordagem intrigante do conceito: se o espaço-tempo é feito de bits quânticos, o universo deve ser um gigantesco computador quântico. É claro que ambas as noções levantam um dilema perturbador: se o universo é um programa de computador, quem ou o que escreveu o código?
Um buraco negro supermassivo ativo no centro da galáxia Centaurus A lança jatos de radiação no espaço. (ESO / WFI (visível); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss e outros (microondas); NASA / CXC / CfA / R.Kraft e outros (raio X)) O universo é um buraco negro
Qualquer livro “Astronomy 101” dirá que o universo surgiu durante o big bang. Mas o que existia antes desse ponto e o que desencadeou a explosão? Um artigo de 2010 de Nikodem Poplawski, então na Universidade de Indiana, argumentou que nosso universo foi forjado dentro de um buraco negro realmente grande.
Enquanto Stephen Hawking continua mudando de idéia, a definição popular de buraco negro é uma região do espaço-tempo tão denso que, passado um certo ponto, nada pode escapar de sua atração gravitacional. Buracos negros nascem quando pacotes densos de matéria colapsam em si mesmos, como durante as mortes de estrelas especialmente pesadas. Algumas versões das equações que descrevem os buracos negros dizem que a matéria comprimida não colapsa completamente em um ponto - ou singularidade -, mas, em vez disso, volta, vomitando matéria quente e embaralhada.
Poplawski analisou os números e descobriu que as observações da forma e da composição do universo combinam com a imagem matemática de um buraco negro nascendo. O colapso inicial seria igual ao big bang, e tudo ao nosso redor seria feito dos componentes resfriados e rearranjados daquela matéria embaralhada. Melhor ainda, a teoria sugere que todos os buracos negros em nosso universo podem ser os portais para realidades alternativas. Então, como vamos testá-lo? Este modelo é baseado em buracos negros que giram, porque essa rotação é parte do que impede que o material original entre em colapso total. Poplawski diz que devemos ser capazes de ver um eco do spin herdado de nosso buraco negro “pai” em pesquisas de galáxias, com vastos aglomerados movendo-se em uma direção preferida leve, mas potencialmente detectável.
O universo é uma bolha em um oceano de universos
Outro quebra-cabeça cósmico surge quando você considera o que aconteceu nas primeiras lascas de um segundo após o big bang. Mapas de luz relíquia emitidos logo após o nascimento do universo nos dizem que o espaço-tempo do bebê cresceu exponencialmente em um piscar de olhos antes de se estabelecer em uma taxa de expansão mais tranqüila. Esse processo, chamado inflação, é bastante popular entre os cosmologistas, e ganhou um novo impulso este ano com a descoberta potencial (mas ainda não confirmada) de ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais, que teriam sido produtos do rápido surto de crescimento.
Se a inflação for confirmada, alguns teóricos argumentariam que devemos viver em um mar espumante de múltiplos universos. Alguns dos primeiros modelos de inflação dizem que, antes do big bang, o espaço-tempo continha o que é conhecido como falso vácuo, um campo de alta energia desprovido de matéria e radiação inerentemente instável. Para chegar a um estado estável, o vácuo começou a borbulhar como uma panela de água fervente. Com cada bolha, um novo universo nasceu, dando origem a um multiverso sem fim.
O problema de testar essa ideia é que o cosmos é ridiculamente grande - o universo observável se estende por cerca de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções - e até mesmo nossos melhores telescópios não podem espiar a superfície de uma bolha desse tamanho. Uma opção, então, é procurar por qualquer evidência de que nosso universo de bolhas colidir com outro. Hoje, nossos melhores mapas da luz relíquia do Big Bang mostram um ponto frio incomum no céu que poderia ser um "hematoma" de esbarrar em um vizinho cósmico. Ou poderia ser um acaso estatístico. Assim, uma equipe de pesquisadores liderada por Carroll Wainwright, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, vem executando modelos de computador para descobrir que outros tipos de traços uma colisão borbulhante deixaria no eco do big bang.
