Hipóteses do Multiverso

Historicamente, este tem sido um tema recorrente em histórias em quadrinhos e filmes de ficção científica. Há décadas atrás, jamais poderíamos imaginar que eles pudessem ser reais! Afinal de contas, existem mesmo outros universos?

Há muita polêmica sobre o assunto. Alguns cientistas consideram que não é digno de ser tratado como ciência, já que não estamos aptos a provar nada a respeito. De fato, outros universos além do nosso, mesmo que sejam reais, são inatingíveis.

No entanto, são muitos os resultados teóricos que sugerem a possibilidade. O físico Brian Greene é um dos que levam a ideia muito a sério, mesmo reconhecendo tratar-se de um tópico "altamente especulativo". Seu livro A Realidade Oculta (GREENE, 2012) é uma excelente referência sobre as várias modalidades possíveis de universos paralelos.

Em favor de sua inserção como assunto científico, Greene argumenta que a matemática sugere sua viabilidade. Muitas formulações matemáticas puramente abstratas foram posteriormente comprovadas por resultados experimentais. Um bom exemplo disso é a Teoria da Relatividade, de Albert Einstein.

De acordo com os conhecimentos atuais sobre o Cosmos, nosso Universo tanto pode ser finito quanto infinito. Entretanto, por várias razões muito bem fundamentadas, os cosmólogos em geral adotam a segunda opção como a mais provável.

E isto é determinante para nosso tema: se o Universo for infinito mesmo, a existência de alguns tipos de realidade paralela torna-se inevitável! Continue lendo...

Sendo nosso Universo realmente infinito, podemos avançar indefinidamente espaço adentro e sempre encontraremos planetas, estrelas e galáxias. Por outro lado, existe um limite físico para a quantidade de matéria e energia que pode preencher determinada região, bem como para as possibilidades de disposição do conteúdo, e isto traz surpreendentes implicações.

Imagine um universo hipotético, infinito mas com uma estrutura muito simplória, onde o espaço divide-se em regiões que comportam, cada uma delas, apenas dois átomos. Além disso, esses átomos podem corresponder a apenas 6 elementos, nesta realidade imaginária.

Um eventual criador, para preencher esse universo com matéria, lança infinitas vezes um dado comum, de 6 faces, cada uma delas representando um dos números de 1 a 6, sem repetição.

Duas jogadas serão necessárias para o preenchimento de cada região, e o resultado, para cada uma delas, será uma disposição de matéria dentre 36 resultados possíveis:

Isto significa que, nesse universo simplificado porém infinito, os arranjos de matéria e energia começarão forçosamente a se repetir, após terem sido preenchidas 36 regiões. E isto pode acontecer até antes, já que os resultados são aleatórios.

É óbvio que as possibilidades de configuração da matéria e energia são imensamente maiores em nosso Universo físico real. Entretanto, os arranjos possíveis continuam sendo finitos.

Logo, aplica-se o simples raciocínio probabilístico acima apresentado. Se avançarmos o suficiente pelo espaço, as coisas começarão a se repetir!

Encontraremos, então, planetas, estrelas e galáxias similares ou mesmo idênticos aos que conhecemos. Existirão galáxias exatamente iguais à Via Láctea, outros planetas Terra e, ainda, cópias exatas de nós mesmos, alguns com os mesmos pensamentos e atitudes, outros fazendo escolhas diferentes e vivenciando experiências diversas.

Fantasioso? Inacreditável? Não, não é! Tal realidade é provavelmente inevitável em um universo como o nosso e que seja infinito. E este é apenas um dos tipos de Multiverso sugeridos pelos cientistas, o qual ocorre dentro de um espaço contínuo. Em todos os outros, também haverá o fenômeno de replicação das entidades! Vamos ao próximo?

Esta é uma visão que decorre da Teoria do Universo Inflacionário, originalmente proposta por Alan Guth, a qual resolveu um paradoxo que se verificava na aplicação da versão mais tradicional da Teoria do Big Bang.

Trata-se do problema do horizonte: regiões distantes do espaço, em sentidos opostos no céu, são tão divergentes que, nos termos da expansão padrão do Big Bang, nunca poderiam ter tido contato umas com as outras, pois o tempo de viagem da luz entre elas excederia a idade do Universo.

Segundo a Teoria Inflacionária, tais regiões estiveram, sim, muito próximas, antes de um período em que o Universo se expandiu de forma exponencial (inflação), nos primeiros poucos momentos após o Big Bang. Isto explica a referida divergência entre regiões extremas do Universo.

Os físicos russos Alex Vilenkin e Andrei Linde também buscaram soluções para os problemas da Teoria do Big Bang, aliando-se a Guth no desenvolvimento da Teoria Inflacionária. Ambos chegaram a resultados sugestivos da existência do Multiverso.

Vilenkin percebeu sinais de que a inflação não é simultânea em todas as regiões do espaço, isto é, ela pode já ter ocorrido e ainda estar acontecendo em outras localidades, fora do horizonte de nosso Universo Observável.

Em outras palavras, o Big Bang não é um fenômeno isolado. As flutuações quânticas que deram origem à inflação (criando matéria a partir de energia) são recorrentes e continuam gerando bolhas inflacionárias que se espalham ao longo de toda a extensão do espaço.

As bolhas constituem universos distintos e, assim como na ideia do Universo repetitivo, aqui também teremos cópias perfeitas ou aproximadas de nossos planetas, estrelas e galáxias e também casos em que a realidade é totalmente diferente e sem condições para o surgimento da vida.

As leis da natureza serão as mesmas, porém com variações de parâmetros físicos, tais como quantidades específicas de matéria e energia (convencionais ou escuras), outros índices para as taxas de expansão, e por aí vai...

O que diferencia este modelo do anterior é que, no caso da repetição infinita, o espaço é contínuo, não havendo limites definidos entre as repetições. Nos universos-bolha, há uma clara delimitação e eles estão imersos em um campo quântico de pura energia, sempre suscetível às flutuações criadoras de novos universos, em um processo de inflação eterna.

Por fim, podemos considerar que as duas hipóteses são complementares, pois dentro de cada universo inflacionário também poderão existir universos repetitivos.

Um forte argumento em favor do Multiverso está relacionado com a quantidade de energia escura existente no espaço vazio. Trata-se de um número "feito por encomenda": se fosse só um pouquinho maior, não haveria a formação de estrelas, planetas e galáxias, e nós jamais teríamos existido.

Como pudemos ser premiados com este parâmetro tão sob medida? O raciocínio é o seguinte: em um cenário de Multiverso, a quantidade de energia escura pode variar entre incontáveis possibilidades, e assim a ocorrência do valor em questão torna-se muito provável, ou até mesmo inevitável!

Mas este é um raciocínio puramente probabilístico e não explica as razões pelas quais cada universo tem sua quantidade específica de energia escura. Respostas a esta questão podem estar contidas na Teoria das Cordas.

Este elegante modelo cosmológico se apresenta com o potencial de chegar a uma explicação unificada do todo, nada menos do que uma única equação que descreva a formação e comportamento de todo o Cosmos.

A matéria é feita de átomos, e estes, por sua vez, são constituídos por uma combinação de elétrons, prótons e nêutrons. Os dois últimos ainda se subdividem em quarks.

Segundo a Teoria das Cordas, se descermos a um nível ainda mais baixo, encontraremos as cordas, inimaginavelmente pequenos filamentos de energia, os quais determinam tudo o que existe no Universo físico. Diferentes padrões vibratórios das cordas geram diferentes tipos de partículas.

Ocorre que a matemática associada à Teoria das Cordas, em sua versão tradicional, prevê que o espaço tem nove dimensões, isto é, seis além das que já conhecemos. Isto significa que a energia vibra ao longo de todas essas dimensões.

Mas onde é que estão essas dimensões extra? Segundo os físicos que defendem a teoria, elas são tão pequenas que não as percebemos, e encontram-se "enroladas" nas diminutas cordas. Além disso, elas ditam o padrão vibratório das cordas, determinando as características gerais do Universo.

Quais serão os formatos dessas outras dimensões espaciais que criam o Universo que conhecemos? Neste ponto reside o grande problema da teoria: a matemática da Teoria das Cordas admite um número muito alto de possibilidades, acima de 10⁵⁰⁰ formas possíveis para as dimensões adicionais.

A solução é uma questão de perspectiva: as mais de 10⁵⁰⁰ alternativas identificadas até o momento são válidas, e cada uma delas corresponde a um tipo diferente de universo. Ou seja, a Teoria das Cordas não descreve especificamente nosso Universo, mas sim o Multiverso!

O que podemos concluir disso tudo é que temos pelo menos 10⁵⁰⁰ (o número 1 seguido de 500 zeros) universos em nossa dita realidade.

Aperfeiçoamentos na precisão dos cálculos da Teoria das Cordas evidenciam que ela pode se apresentar de cinco formas diferentes, que na verdade são aproximações de um único modelo, assim como a Gravitação de Newton é uma aproximação da Teoria da Relatividade de Einstein.

O elemento determinante da variação entre essas cinco teorias é uma constante matemática, o acoplamento das cordas, que representa a possibilidade de uma corda alcançar a outra.

Sabe-se que, mediante variações no valor dessa constante, uma teoria se converte em outra e vice-versa. Ou seja, elas possuem uma ligação, e a integração das cinco visões tornou-se um modelo chamado de Teoria-M, elaborada pelo físico teórico americano Edward Witten.

Já vimos que a Teoria das Cordas, originalmente, previu a existência de nove dimensões espaciais. E os cálculos que levaram à Teoria-M mostram que os fundamentos de nossa realidade física não estão relacionados apenas às cordas unidimensionais, mas também a estruturas com mais dimensões.

Tais grupos de objetos foram apelidados de 1-branas (as cordas), 2-branas (membranas), e assim por diante, até os 9-branas, todos eles vibrantes de energia.

E as coisas não pararam por aí. Witten demonstrou que a magnitude da constante de acoplamento das cordas determina o tamanho de uma décima dimensão. Então, são dez dimensões espaciais, e não nove como anteriormente proposto e, juntando com a dimensão temporal, temos onze dimensões em nosso espaço-tempo.

Outro ajuste aplicável à Teoria das Cordas refere-se ao tamanho das entidades fundamentais. Tradicionalmente, as cordas sempre foram imaginadas como muito pequenas, e é assim mesmo que devem ser. Entretanto, objetos com mais dimensões podem ser maiores, ou muito maiores, ou até mesmo de tamanho infinito!

Stephen Hawking, em seu livro O Universo numa Casca de Noz, compara o surgimento de uma brana com a formação de bolhas na água fervente. Cada bolha é uma esfera tridimensional, mas a superfície da bolha (a brana) é bidimensional.

De modo análogo, estamos em um universo de espaço tridimensional, mas que, na realidade, é uma superfície (uma 3-brana) de um universo multidimensional. Este, por sua vez, é apenas um dentre os muitos mundos em um Multiverso das branas.

É muito difícil imaginar ou ilustrar um Cosmos multidimensional, dado o número limitado de dimensões que percebemos. A figura abaixo é uma representação de branas de duas dimensões (2-branas), próximas entre si:

Cabe observar que as branas podem assumir quaisquer direções, e branas de dimensões variadas podem estar inseridas no mesmo espaço multidimensional.

Via de regra, assume-se que esses universos são inatingíveis entre si. Entretanto, não é impossível que a força gravitacional dentro de uma brana possa se propagar pelas dimensões extras e, assim, exercer certa influência sobre universos paralelos próximos.

Ou seja, esses mundos-brana devem se mover e, eventualmente, podem se chocar. Isto conduz à ideia de um Multiverso cíclico, onde choques entre os universos provocam imensos surtos energéticos, ou, em outras palavras, Big Bangs. Desta forma, temos um Cosmos em constante renovação.

Stephen Hawking demonstrou que a entropia (a informação, muito simplificadamente podemos assim dizer) de um buraco negro é determinada pela área de sua superfície, o horizonte de eventos (o "ponto de não retorno", onde a velocidade de escape é igual à velocidade da luz).

Este é o princípio da holografia, que se refere ao armazenamento da informação sobre determinada região em uma superfície com uma dimensão a menos do que a região propriamente dita.

Sob esta perspectiva, linhas de pesquisa apontam para a concepção do Universo como um grande computador quântico, em que o ambiente tridimensional que enxergamos emerge do processamento de um conjunto de informações contidas em uma superfície muito distante, que constitui a verdadeira essência da realidade.

Então, os eventos de nosso mundo ocorrem em duas instâncias distintas, porém interconectadas: a informação e sua projeção. Brian Greene refere-se a estas instâncias como universos paralelos holográficos.

As maiores contribuições teóricas que respaldam este modelo vieram do físico argentino Juan Maldacena, que no final dos anos 1990 apresentou complexos desenvolvimentos matemáticos que não só trouxeram ainda mais solidez à Teoria das Cordas como também a tornou consistente com a ideia do Multiverso Holográfico.

A palavra alemã quantum (plural: quanta) significa "quantidade", "cota", "porção". Ela foi escolhida pelo físico Max Planck, no início do século XX, para descrever que a energia, em nível atômico, propaga-se em pacotes, que são os quanta de energia. Este é o principal fundamento da Física Quântica (ou Mecânica Quântica).

A teoria dá margem a interpretações distintas. Uma visão clássica é a interpretação de Copenhague, defendida por Neils Bohr e Werner Heisenberg, segundo a qual a mecânica quântica não é determinística, e variáveis "ocultas" não podem ser invocadas para explicar fenômenos quânticos. Mas uma interpretação diferente, chamada "dos muitos mundos", leva à conclusão de existência dos universos paralelos.

Erwin Schrödinger foi o primeiro a sugerir a hipótese do Multiverso. Suas equações se constituíram em importantes contribuições à Teoria Quântica, e a aplicação dessas fórmulas resulta em diversas histórias viáveis para o Universo. Em 1952, Schrödinger declarou que tais modelos não são apenas possibilidades, mas sim histórias reais, isto é, todas acontecem de verdade!

Mas quem formalizou os muitos mundos pela primeira vez foi o físico norte-americano Hugh Everett, em 1956, em tese de doutorado orientada por John Wheeler. No ano seguinte, ele publicou um artigo na The Physical Review, anunciando a teoria. Outro grande físico teórico americano, Brian deWitt, tornou-se um dos primeiros defensores da teoria de Everett, refinando e aperfeiçoando seus fundamentos.

Aluno de deWitt, o israelense David Deutsch, pioneiro em Computação Quântica, publicou em 1997 A Essência da Realidade (The Fabric of Reality), onde discorre sobre a "teoria de tudo", explicada pela interação entre quatro grandes pilares: Física Quântica, Epistemologia, Teoria da Computação e Teoria da Evolução.

A obra defende, com demonstrações teóricas e raciocínio bem elaborados, a ideia de que o Universo que conhecemos é apenas uma pequena parte da realidade física. Deutsch propõe, inclusive, a existência de universos paralelos ocupando o mesmo espaço!

A interpretação dos muitos mundos, segundo Deutsch, abrange os seguintes aspectos da realidade:

• A noção de espaço só tem significado dentro de um universo. Dizer que universos simultâneos ocupam o mesmo espaço significa, na verdade, que cada ponto (local) do espaço de um universo tem sua representação correspondente em cada um dos outros universos existentes.
• Cada um dos universos é inatingível para os outros. Mesmo assim, existe uma certa interação recíproca entre eles, e evidências de seus efeitos podem ser indiretamente percebidas.
• A individualidade de cada um desses espaços é uma mera representação de algo muito maior. A grande realidade é uma entidade integralizadora que abrange todos os universos.
• Mas isto não significa que todas as coisas ocorram "ao mesmo tempo", nos estritos termos do senso comum. Em outro universo, um mesmo indivíduo pode estar vivenciando outras coisas em outros tempos de sua vida. Uma pessoa pode já ter falecido em nosso Universo e ainda estar viva em outro.
• A ciência jamais prova qualquer coisa em definitivo. Ela apenas adequa as observações a algum modelo, ou teoria. O que fornece consistência à hipótese do Multiverso Quântico são resultados teóricos derivados da Física Quântica.

Os universos paralelos quânticos são fortemente criticados por vários cientistas, mas também defendidos por outro tanto. Com efeito, a hipótese insere-se no mesmo patamar de outras modalidades de Multiverso: não dá para provar experimentalmente que existem, nem que não existem, mas demonstrações matemáticas induzem-nos a acreditar que de fato podem existir.

Há limites para a capacidade criadora? Será que, em meio a esse turbilhão de universos, não podemos encontrar, em algum tempo e lugar, uma humanidade ou qualquer outra espécie de seres inteligentes, muitíssimo mais evoluída? E não seriam tais seres capazes até mesmo de criar um universo virtual?

Imagine: um mundo ao estilo Matrix, literalmente feito de informação. Uma ideia estonteante, porém muito válida enquanto, por enquanto, hipótese. Há cosmólogos e cientistas da computação que a consideram com bastante seriedade. Como podemos ter certeza de que não somos algum tipo de software, interagindo dentro de um sistema complexo construído artificialmente?

Em nossa própria civilização, certamente bem atrasada em relação àquela que imaginamos, a realidade virtual já é um fato. As simulações vêm se tornando cada vez mais reaistas e a inteligência artificial (IA) se desenvolve a todo vapor! Segundo David Deutsch, "como as leis da física podem ser reproduzidas, elas são reproduzidas em algum lugar" (DEUTSCH, 2000).

E se for possível alguma vez a modelagem e instalação de um universo virtual, também será possível outras miríades de vezes, tendo em vista os mesmos raciocínios probabilísticos que levam a outros modelos de Multiverso. Assim, surgem incontáveis universos virtuais, compondo o Multiverso Virtual.

Talvez a consequência mais surpreendente (ou mesmo assustadora) da eventual existência do Multiverso seja que talvez estejamos lidando com um número infinito de possibilidades. Desta forma, não há como escapar da já mencionada conclusão de que podem existir universos semelhantes ou mesmo iguais ao nosso, em todos os sentidos.

Seres semelhantes ou mesmo cópias exatas de nós mesmos podem estar espalhadas "por aí", repetindo nossas vidas ou vivenciando variadas e infinitas alternativas existenciais (boas e más!).

São ideias que podem parecer muito malucas e, conforme já dissemos, há cientistas que as consideram absurdas, especulativas demais e impossíveis de serem testadas e comprovadas.

De fato, provas experimentais são mesmo impossíveis, face aos recursos de que dispomos atualmente. Trata-se, então, de uma linha de pesquisa inóqua, um "beco sem saída"? Sim ou não, o futuro dirá. Ou talvez jamais venhamos a saber!

Aqui, ficamos com a argumentação de Brian Greene: da especulação sobre temas cosmológicos profundos, emergem várias linhas de raciocínio e resultados matemáticos que acabam por apontar, de alguma forma, para a existência dos universos paralelos.

Se todos esses tipos de Multiverso são viáveis, então nos deparamos com a possibilidade de que todos eles coexistam, fazendo parte de um Multiverso dos multiversos (ou Multiverso Máximo). Em se tratando da essência da realidade, definitivamente o céu não é o limite!