Multiverso - Multiverse

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O multiverso é um grupo hipotético de múltiplos universos . Juntos, esses universos compreendem tudo o que existe: a totalidade do espaço , tempo , matéria , energia , informação e as leis físicas e constantes que os descrevem. Os diferentes universos dentro do multiverso são chamados de "universos paralelos", "outros universos", "universos alternativos" ou "muitos mundos".

História do conceito

Os primeiros exemplos registrados da ideia de mundos infinitos existiam na filosofia do Atomismo da Grécia Antiga , que propunha que mundos paralelos infinitos surgiram da colisão de átomos. No terceiro século AEC, o filósofo Crisipo sugeriu que o mundo expirou e se regenerou eternamente, sugerindo efetivamente a existência de múltiplos universos ao longo do tempo. O conceito de múltiplos universos tornou-se mais definido na Idade Média .

Em Dublin em 1952, Erwin Schrödinger deu uma palestra na qual jocosamente advertiu sua audiência de que o que ele estava prestes a dizer poderia "parecer lunático". Ele disse que quando suas equações pareciam descrever várias histórias diferentes, essas "não eram alternativas, mas todas realmente aconteciam simultaneamente". Esse tipo de dualidade é chamado de "superposição".

O filósofo e psicólogo americano William James usou o termo "multiverso" em 1895, mas em um contexto diferente. O termo foi usado pela primeira vez na ficção e no contexto atual da física por Michael Moorcock em seu romance de 1963 SF Adventures The Sundered Worlds (parte de sua série Eternal Champion ).

Breve explicação

Múltiplos universos foram levantados em cosmologia , física , astronomia , religião , filosofia , psicologia transpessoal , música e todos os tipos de literatura , particularmente em ficção científica , quadrinhos e fantasia . Nesses contextos, universos paralelos também são chamados de "universos alternativos", "universos quânticos", "dimensões interpenetrantes", "universos paralelos", "dimensões paralelas", "mundos paralelos", "realidades paralelas", "realidades quânticas", " realidades alternativas "," linhas do tempo alternativas "," dimensões alternativas "e" planos dimensionais ".

A comunidade da física tem debatido as várias teorias do multiverso ao longo do tempo. Físicos proeminentes estão divididos sobre a existência de outros universos fora do nosso.

Alguns físicos dizem que o multiverso não é um tópico legítimo de investigação científica. Foram levantadas preocupações sobre se as tentativas de isentar o multiverso da verificação experimental poderiam corroer a confiança do público na ciência e, em última análise, prejudicar o estudo da física fundamental. Alguns argumentaram que o multiverso é uma noção filosófica e não uma hipótese científica porque não pode ser falsificado empiricamente . A capacidade de refutar uma teoria por meio de experimento científico sempre fez parte do método científico aceito . Paul Steinhardt é famoso por argumentar que nenhum experimento pode descartar uma teoria se a teoria fornecer todos os resultados possíveis.

Em 2007, o ganhador do Nobel Steven Weinberg sugeriu que, se o multiverso existisse, "a esperança de encontrar uma explicação racional para os valores precisos das massas dos quarks e outras constantes do modelo padrão que observamos em nosso Big Bang está condenada, pois seus valores seriam ser um acidente de uma parte específica do multiverso em que vivemos. "

Procure por evidências

Por volta de 2010, cientistas como Stephen M. Feeney analisaram dados da Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e afirmaram ter encontrado evidências sugerindo que nosso universo colidiu com outros universos (paralelos) em um passado distante. No entanto, uma análise mais completa dos dados do WMAP e do satélite Planck , que tem uma resolução três vezes maior do que o WMAP, não revelou nenhuma evidência estatisticamente significativa de tal colisão de universo bolha . Além disso, não havia nenhuma evidência de qualquer atração gravitacional de outros universos no nosso.

Proponentes e céticos

Os proponentes modernos de uma ou mais das hipóteses de multiverso incluem Hugh Everett , Don Page , Brian Greene , Max Tegmark , Alan Guth , Andrei Linde , Michio Kaku , David Deutsch , Leonard Susskind , Alexander Vilenkin , Yasunori Nomura , Raj Pathria , Laura Mersini Houghton , Neil deGrasse Tyson , Sean Carroll e Stephen Hawking .

Os cientistas que geralmente são céticos em relação à hipótese do multiverso incluem: David Gross , Paul Steinhardt , Anna Ijjas, Abraham Loeb , David Spergel , Neil Turok , Viatcheslav Mukhanov , Michael S. Turner , Roger Penrose , George Ellis , Joe Silk , Carlo Rovelli , Adam Frank , Marcelo Gleiser , Jim Baggott e Paul Davies .

Argumentos contra as teorias do multiverso

Em seu artigo de opinião do New York Times de 2003 , "Uma Breve História do Multiverso", o autor e cosmologista Paul Davies ofereceu uma variedade de argumentos de que as teorias do multiverso são não científicas:

Para começar, como a existência dos outros universos deve ser testada? Certamente, todos os cosmologistas aceitam que existem algumas regiões do universo que estão além do alcance de nossos telescópios, mas em algum lugar na ladeira escorregadia entre isso e a ideia de que existe um número infinito de universos, a credibilidade atinge um limite. À medida que alguém desce essa ladeira, mais e mais deve ser aceito pela fé, e menos e menos está aberto à verificação científica. Explicações extremas do multiverso são, portanto, uma reminiscência de discussões teológicas. Na verdade, invocar uma infinidade de universos invisíveis para explicar as características incomuns daquele que vemos é tão ad hoc quanto invocar um Criador invisível. A teoria do multiverso pode ser revestida de linguagem científica, mas, em essência, requer o mesmo ato de fé.

-  Paul Davies, The New York Times , "A Brief History of the Multiverse"

George Ellis , escrevendo em agosto de 2011, fez uma crítica ao multiverso e apontou que não se trata de uma teoria científica tradicional. Ele aceita que se pensa que o multiverso existe muito além do horizonte cosmológico . Ele enfatizou que teoricamente está tão distante que é improvável que alguma evidência seja encontrada. Ellis também explicou que alguns teóricos não acreditam que a falta de testabilidade empírica e falseabilidade seja uma grande preocupação, mas ele se opõe a essa linha de pensamento:

Muitos físicos que falam sobre o multiverso, especialmente os defensores da paisagem das cordas , não se importam muito com os universos paralelos em si. Para eles, objeções ao multiverso como conceito não são importantes. Suas teorias vivem ou morrem com base na consistência interna e, espera-se, em eventuais testes de laboratório.

Ellis diz que os cientistas propuseram a ideia do multiverso como uma forma de explicar a natureza da existência . Ele aponta que, em última análise, deixa essas questões sem solução porque é uma questão metafísica que não pode ser resolvida pela ciência empírica. Ele argumenta que o teste observacional está no cerne da ciência e não deve ser abandonado:

Por mais cético que eu seja, acho que a contemplação do multiverso é uma excelente oportunidade para refletir sobre a natureza da ciência e sobre a natureza última da existência: por que estamos aqui ... Ao olhar para este conceito, precisamos de uma mente, embora não muito aberta. É um caminho delicado a percorrer. Universos paralelos podem ou não existir; o caso não foi provado. Teremos que conviver com essa incerteza. Nada há de errado com a especulação filosófica com base científica, que é o que são as propostas de multiverso. Mas devemos nomeá-lo pelo que é.

-  George Ellis, "Does the Multiverse Really Exist?" , Scientific American

Esquemas de classificação

Max Tegmark e Brian Greene criaram esquemas de classificação para os vários tipos teóricos de multiversos e universos que eles podem incluir.

Quatro níveis de Max Tegmark

O cosmólogo Max Tegmark forneceu uma taxonomia de universos além do universo observável familiar . Os quatro níveis de classificação de Tegmark são organizados de forma que os níveis subsequentes possam ser entendidos como abrangendo e expandindo os níveis anteriores. Eles são brevemente descritos a seguir.

Nível I: uma extensão do nosso universo

Uma previsão de inflação cósmica é a existência de um universo ergódico infinito , que, sendo infinito, deve conter volumes de Hubble realizando todas as condições iniciais.

Conseqüentemente, um universo infinito conterá um número infinito de volumes de Hubble, todos tendo as mesmas leis físicas e constantes físicas . Em relação a configurações como a distribuição da matéria , quase todas serão diferentes do nosso volume de Hubble. No entanto, como há infinitamente muitos, muito além do horizonte cosmológico , eventualmente haverá volumes de Hubble com configurações semelhantes, e até idênticas. A Tegmark estima que um volume idêntico ao nosso deve estar a cerca de 10 10 115 metros de distância de nós.

Dado o espaço infinito, haveria, de fato, um número infinito de volumes do Hubble idênticos aos nossos no universo. Isso decorre diretamente do princípio cosmológico , em que se assume que nosso volume de Hubble não é especial ou único.

Nível II: Universos com diferentes constantes físicas

Na teoria da inflação eterna , que é uma variante da teoria da inflação cósmica , o multiverso ou espaço como um todo está se alongando e continuará fazendo isso para sempre, mas algumas regiões do espaço param de se alongar e formam bolhas distintas (como bolsas de gás em um pão de pão crescente). Essas bolhas são multiversos embrionários de nível I.

Bolhas diferentes podem experimentar quebra de simetria espontânea diferente , o que resulta em propriedades diferentes, como constantes físicas diferentes .

Nível II também inclui John Archibald Wheeler 's universo oscilante teoria e Lee Smolin ' s teoria universos fecundos .

Nível III: interpretação de muitos mundos da mecânica quântica

Hugh Everett III 's muitos mundos interpretação (MWI) é um dos vários principais interpretações da mecânica quântica .

Em resumo, um aspecto da mecânica quântica é que certas observações não podem ser preditas de forma absoluta. Em vez disso, existe uma gama de observações possíveis, cada uma com uma probabilidade diferente . De acordo com o MWI, cada uma dessas observações possíveis corresponde a um universo diferente. Suponha que um dado de seis lados seja lançado e que o resultado do lançamento corresponda a uma mecânica quântica observável . Todas as seis maneiras possíveis em que os dados podem cair correspondem a seis universos diferentes.

Tegmark argumenta que um multiverso de nível III não contém mais possibilidades no volume de Hubble do que um multiverso de nível I ou II. Com efeito, todos os diferentes "mundos" criados por "divisões" em um multiverso de Nível III com as mesmas constantes físicas podem ser encontrados em algum volume de Hubble em um multiverso de Nível I. Tegmark escreve que, "A única diferença entre o Nível I e ​​o Nível III é onde seus doppelgängers residem. No Nível I, eles vivem em outro lugar no bom e velho espaço tridimensional. No Nível III, eles vivem em outro ramo quântico no espaço de Hilbert infinito . "

Da mesma forma, todos os universos-bolha de Nível II com constantes físicas diferentes podem, na verdade, ser encontrados como "mundos" criados por "divisões" no momento da quebra espontânea de simetria em um multiverso de Nível III. De acordo com Yasunori Nomura , Raphael Bousso e Leonard Susskind , isso ocorre porque o espaço-tempo global que aparece no multiverso em expansão (eternamente) é um conceito redundante. Isso implica que os multiversos dos Níveis I, II e III são, de fato, a mesma coisa. Essa hipótese é conhecida como "Multiverso = Muitos mundos quânticos". De acordo com Yasunori Nomura , esse multiverso quântico é estático e o tempo é uma simples ilusão.

Relacionada com a de muitos mundos ideia é Richard Feynman 's múltiplas histórias interpretação e H. Dieter Zeh ' s muitos-mente interpretação .

Nível IV: conjunto final

A última hipótese do universo matemático é a própria hipótese de Tegmark.

Este nível considera todos os universos igualmente reais, que podem ser descritos por diferentes estruturas matemáticas.

Tegmark escreve:

A matemática abstrata é tão geral que qualquer teoria de tudo (TOE) que seja definível em termos puramente formais (independente da vaga terminologia humana) também é uma estrutura matemática. Por exemplo, um TOE envolvendo um conjunto de diferentes tipos de entidades (denotadas por palavras, digamos) e relações entre elas (denotadas por palavras adicionais) nada mais é do que o que os matemáticos chamam de modelo teórico de conjunto , e geralmente pode-se encontrar um sistema formal de que é um modelo.

Ele argumenta que isso "implica que qualquer teoria concebível de universo paralelo pode ser descrita no Nível IV" e "inclui todos os outros conjuntos, portanto fecha a hierarquia dos multiversos e não pode haver, digamos, um Nível V."

Jürgen Schmidhuber , no entanto, diz que o conjunto de estruturas matemáticas nem mesmo está bem definido e que admite apenas representações do universo descritíveis pela matemática construtiva - isto é, programas de computador .

Schmidhuber inclui explicitamente as representações do universo descritíveis por programas não interrompidos cujos bits de saída convergem após o tempo finito, embora o próprio tempo de convergência possa não ser previsível por um programa de parada, devido à indecidibilidade do problema da parada . Ele também discute explicitamente o conjunto mais restrito de universos rapidamente computáveis.

Os nove tipos de Brian Greene

O físico teórico americano e teórico das cordas Brian Greene discutiu nove tipos de multiversos:

Acolchoado
O multiverso acolchoado funciona apenas em um universo infinito . Com uma quantidade infinita de espaço, todos os eventos possíveis ocorrerão um número infinito de vezes. No entanto, a velocidade da luz nos impede de ter consciência dessas outras áreas idênticas.
Inflacionário
O multiverso inflacionário é composto de vários bolsões nos quais campos de inflação entram em colapso e formam novos universos.
Brane
A versão do multiverso da brana postula que todo o nosso universo existe em uma membrana ( brana ) que flutua em uma dimensão superior ou "volume". Nesse volume, existem outras membranas com universos próprios. Esses universos podem interagir uns com os outros e, quando colidem, a violência e a energia produzidas são mais do que suficientes para dar origem a um big bang . As branas flutuam ou derivam próximas umas das outras no grosso e, a cada poucos trilhões de anos, atraídas pela gravidade ou alguma outra força que não entendemos, colidem e se chocam. Esse contato repetido dá origem a big bangs múltiplos ou "cíclicos" . Essa hipótese particular cai sob o guarda-chuva da teoria das cordas, pois requer dimensões espaciais extras.
Cíclico
O multiverso cíclico tem várias branas que colidiram, causando Big Bangs . Os universos voltam e passam através do tempo até que sejam puxados de volta e colidem novamente, destruindo o conteúdo antigo e criando-o novamente.
Panorama
O multiverso da paisagem depende dos espaços Calabi – Yau da teoria das cordas . As flutuações quânticas reduzem as formas a um nível de energia mais baixo, criando uma bolsa com um conjunto de leis diferente daquele do espaço circundante.
Quantum
O multiverso quântico cria um novo universo quando ocorre um desvio de eventos, como na interpretação de muitos mundos da mecânica quântica.
Holográfico
O multiverso holográfico é derivado da teoria de que a área da superfície de um espaço pode codificar o conteúdo do volume da região.
Simulado
O multiverso simulado existe em sistemas de computador complexos que simulam universos inteiros.
Final
O multiverso final contém todos os universos matematicamente possíveis sob diferentes leis da física.

Teorias cíclicas

Em várias teorias, há uma série de ciclos infinitos e autossustentáveis ​​(por exemplo, uma eternidade de Big Bangs , Big Crunches e / ou Big Freezes ).

Teoria M

Um multiverso de um tipo um pouco diferente foi considerado na teoria das cordas e em sua extensão dimensional superior, a teoria-M.

Essas teorias requerem a presença de 10 ou 11 dimensões do espaço-tempo, respectivamente. As seis ou sete dimensões extras podem ser compactadas em uma escala muito pequena, ou nosso universo pode simplesmente ser localizado em um objeto dinâmico (3 + 1) -dimensional, uma D3-brana . Isso abre a possibilidade de que existam outras branas que poderiam suportar outros universos.

Cosmologia de buraco negro

A cosmologia do buraco negro é um modelo cosmológico no qual o universo observável é o interior de um buraco negro existente como um dos possivelmente muitos universos dentro de um universo maior. Isso inclui a teoria dos buracos brancos , que estão no lado oposto do espaço-tempo .

Princípio antrópico

O conceito de outros universos foi proposto para explicar como nosso próprio universo parece estar ajustado para a vida consciente conforme a experienciamos.

Se houvesse um grande (possivelmente infinito) número de universos, cada um com possivelmente diferentes leis físicas (ou diferentes constantes físicas fundamentais ), então alguns desses universos (mesmo que muito poucos) teriam a combinação de leis e parâmetros fundamentais adequados para o desenvolvimento da matéria , estruturas astronômicas, diversidade elemental, estrelas e planetas que podem existir por tempo suficiente para que a vida surja e evolua.

O princípio antrópico fraco poderia então ser aplicado para concluir que nós (como seres conscientes) existiríamos apenas em um daqueles poucos universos que por acaso estavam sintonizados, permitindo a existência de vida com consciência desenvolvida. Assim, embora a probabilidade possa ser extremamente pequena de que qualquer universo em particular tenha as condições necessárias para a vida ( como entendemos a vida ), essas condições não requerem design inteligente como uma explicação para as condições no Universo que promovem nossa existência nele.

Uma forma inicial desse raciocínio é evidente na obra de Arthur Schopenhauer de 1844 "Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens", onde ele argumenta que nosso mundo deve ser o pior de todos os mundos possíveis, porque se fosse significativamente pior em qualquer aspecto não poderia continuar a existir.

Navalha de Occam

Proponentes e críticos discordam sobre como aplicar a navalha de Occam . Os críticos argumentam que postular um número quase infinito de universos inobserváveis, apenas para explicar nosso próprio universo, é contrário à navalha de Occam. No entanto, os proponentes argumentam que em termos de complexidade de Kolmogorov, o multiverso proposto é mais simples do que um único universo idiossincrático.

Por exemplo, o proponente do multiverso Max Tegmark argumenta:

[Um] conjunto inteiro é geralmente muito mais simples do que um de seus membros. Este princípio pode ser afirmado mais formalmente usando a noção de conteúdo de informação algorítmica . O conteúdo da informação algorítmica em um número é, grosso modo, o comprimento do menor programa de computador que produzirá aquele número como saída. Por exemplo, considere o conjunto de todos os inteiros . O que é mais simples, todo o conjunto ou apenas um número? Ingenuamente, você pode pensar que um único número é mais simples, mas o conjunto inteiro pode ser gerado por um programa de computador bastante trivial, enquanto um único número pode ser extremamente longo. Portanto, todo o conjunto é realmente mais simples ... (Da mesma forma), os multiversos de nível superior são mais simples. Ir do nosso universo para o multiverso de nível I elimina a necessidade de especificar as condições iniciais , a atualização para o nível II elimina a necessidade de especificar constantes físicas e o multiverso de nível IV elimina a necessidade de especificar qualquer coisa ... Uma característica comum de todos quatro níveis de multiverso é que a teoria mais simples e indiscutivelmente mais elegante envolve universos paralelos por padrão. Para negar a existência desses universos, é necessário complicar a teoria adicionando processos experimentalmente não suportados e postulados ad hoc: espaço finito , colapso da função de onda e assimetria ontológica. Nosso julgamento, portanto, se resume ao que consideramos mais desperdício e deselegante: muitos mundos ou muitas palavras. Talvez possamos gradualmente nos acostumar com os modos estranhos de nosso cosmos e descobrir que sua estranheza faz parte de seu encanto.

-  Max Tegmark

Realismo modal

Os mundos possíveis são uma forma de explicar a probabilidade e afirmações hipotéticas. Alguns filósofos, como David Lewis , acreditam que todos os mundos possíveis existem e que eles são tão reais quanto o mundo em que vivemos (uma posição conhecida como realismo modal ).

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos