autoconhecimento
O termo multiverso - ou multiuniverso - tem sido usado para descrever a ideia da cosmologia de que regiões muito distantes podem ser governadas por leis da física diferentes, e conteriam diferentes substâncias.
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A edição de setembro de Scientific American Brasil, que chega às bancas nesta quarta-feira (24/08), traz como artigo de capa um tema que até recentemente esteve confinado à ficção científica e por isso mesmo é algo perturbador: os multiversos....
autoconhecimento
REALIDADES ALTERNATIVAS
Quando um físico afirma ter uma ideia para um experimento de laboratório que pode ser capaz de detectar a existência de mundos quânticos paralelos - mais conhecidos como multiversos - a reação padrão é dar um sorriso amarelo e sair de fininho.
Mas quando o físico em questão é um ganhador do Prêmio Nobel, mais precisamente o Dr. Frank Wilczek, é provavelmente uma boa ideia não ir saindo tão rápido.
Sua ideia, ainda em estágio preliminar, é que pode ser possível detectar "vazamentos de energia" fluindo entre realidades alternativas - as "multiversalidades", como ele as chama.
Múltiplos mundos paralelos
É claro que, como são ideias muito especulativas, há tantos tipos de multiversos quanto o número de físicos que pensam neles.
As ideias de Wilczek envolvem um tipo de multiverso do tipo múltiplos mundos paralelos, conforme previstos por Hugh Everett III (1930-1982) como uma reação à indeterminação do mundo quântico.
O exemplo clássico usado para explicar a ideia é o paradoxo do gato de Schrodinger, um gato fechado em uma caixa com um frasco de veneno que será aberto se um átomo radioativo decair.
Enquanto a caixa permanece fechada, o átomo existe em um estado de superposição quântica, tendo decaído e não tendo decaído ao mesmo tempo, deixando o infeliz gato preso em um limbo fantasmagórico entre a vida e a morte - sua sorte só será decidida quando um físico medir o átomo, quando então o estado superposto colapsa e o destino do gato no mundo clássico é definido.
A contribuição de Everett foi argumentar que, quando a tampa do frasco de veneno é aberta, a realidade se divide em duas: em um mundo, o gato vive, no outro, o físico é preso por crueldade contra os animais.
Relatividade do tempo-espaço e os multiversos
A relatividade do tempo-espaço indica a multiplicidade das formas de se perceber distâncias, velocidades e períodos. Em outras palavras, sob certas perspectivas, o distante, o lento e o grande podem se tornar o perto, o veloz e pequeno. Longas distâncias se transformam em curtos trajetos quando enfocadas sob determinados pontos de vista. E os pontos de vista são estados de consciência. As câmeras em alta velocidade provam isso de forma irrefutável, para desespero dos resistentes. Se o tempo e o espaço fossem constantes e absolutos, os movimentos das asas de um beija-flor não seriam captados com riqueza de detalhes por câmeras de alta precisão e velocidade.
As várias escalas de espaço-tempo coexistem e se interpenetram, formando múltiplos universos paralelos. O macro e o micro se interpenetram mutuamente sem se confundirem.
A não-localidade do elétron e as dimensões extra-físicas
A possibilidade das micro-partículas estarem simultaneamente em vários pontos indica a existência de uma dimensão em que o tempo-espaço conhecido não existe, sendo substituído por outra escala espaço-temporal. Somente a existência de outra(s) dimensão(ões) poderia explicar como algo passa daqui para ali sem passar pelos espaços intermediários ou está aqui e ali simultaneamente, sem que partes suas estejam no meio dos dois pontos em que o objeto inteiro pode ser encontrado, tal como se verifica em experimentos controlados em laboratório. Se partículas elementares apresentam superposições de múltiplos estados simultâneos, por que os objetos macroscópicos, que não deixam de ser constituídos por essas mesmas partículas, não poderiam apresentá-los igualmente?
"No mundo quântico, uma partícula elementar, ou um conjunto delas, pode existir em uma superposição de dois ou mais estados possíveis. Um elétron, por exemplo, pode estar em uma superposição de diferentes posições, velocidades e orientações de spin. Ainda que não se possa medir quaisquer dessas propriedades com precisão, em qualquer instante, é possível obter um resultado bem definido - somente um dos elementos da superposição e não uma combinação deles. Nunca vemos objetos macroscópicos em superposições. O problema da medição se resume em uma única questão: como e por que o mundo único da nossa experiência emerge da multiplicidade de alternativas possíveis no mundo quântico superposto?" (Byrne, s/d.)
Matéria pode ter movimento perpétuo?
O físico Frank Wilczek teve que defender suas ideias mais de uma vez durante a sua longa e célebre carreira.
Em seu sentido mais básico, o cristal do tempo proposto por Wilczek é qualquer coisa que possa ser observada movendo-se em um padrão que se repita a intervalos regulares ao longo do tempo sem o acréscimo de energia, essencialmente um relógio que funcione para sempre sem precisar de corda. Como os átomos em um cristal comum, que se repetem a intervalos discretos no espaço, a estrutura de um cristal do tempo se repete a intervalos discretos no tempo.
Ao procurar um exemplo para apoiar sua teoria, Wilczek idealizou um anel supercondutor em seu estado de menor energia. Os elétrons podem se mover por um anel desses sem resistência, fluindo em uma corrente perpétua que normalmente é suave e constante ao longo do tempo e, portanto, não tem uma referência (pontuação) observável para a passagem do tempo.
Em um artigo publicado em outubro de 2012, Wilczek levou a ideia um passo adiante ao imaginar um anel de partículas quânticas que interagem umas com as outras e formam aglomerações. Quando colocados em movimento por um campo magnético fraco, esses aglomerados oscilariam de um modo que satisfaria os critérios para um cristal do tempo.
Uma equipe de físicos experimentais sediados nos Estados Unidos e na China discorda. Tongcang Li, da University of California em Berkeley e seus colegas estão planejando criar um cristal do tempo a partir de íons dispostos em um anel.
Embora relute em desistir de sua ideia original, Wilczek admite que o conceito de um cristal do tempo talvez precise evoluir. “O assunto ainda está em um estágio exploratório e pode levar algum tempo para descobrir exatamente quais definições e sistemas são mais proveitosos”, diz ele.
Enquanto Li continua trabalhando com íons, a publicação mais recente de Wilczek descreve outro esquema, talvez mais simples, para fazer um cristal do tempo. Ele começa com dois pedaços de supercondutores conectados por um isolante não-supercondutor. Esse dispositivo, chamado de “Junção Josephson”, pode criar flutuações em correntes elétricas quando se aplica uma tensão externa.
Wilczek argumenta que meramente quebrar o contato entre os supercondutores poderia criar os tipos de oscilações que caracterizam um cristal do tempo. Só o tempo dirá se isso satisfará seus críticos, e aonde tudo isso poderá levar.
O Postulado de Everett
De acordo com os princípios da mecânica quântica, o ato de observar um objeto quântico faz com que ele deixe o estado de incerteza e passe a existir em um único ponto – como ocorre no famoso caso do gato de Schrödinger. Everett defendia que isso ocorria em nível macro e, ainda, que a observação não fazia com que as outras possibilidades deixassem de existir: elas ocorreriam, mas em realidades alternativas.
O universo, nesse caso, seria composto por intermináveis linhas do tempo em que “todas as possibilidades” ocorreriam de alguma maneira – contanto que não contrariassem as leis da física. Como estaríamos “isolados” em uma dessas linhas, teríamos a impressão de que apenas ela existe.
Relatividade do tempo-espaço e os multiversos
A relatividade do tempo-espaço indica a multiplicidade das formas de se perceber distâncias, velocidades e períodos. Em outras palavras, sob certas perspectivas, o distante, o lento e o grande podem se tornar o perto, o veloz e pequeno. Longas distâncias se transformam em curtos trajetos quando enfocadas sob determinados pontos de vista. E os pontos de vista são estados de consciência. As câmeras em alta velocidade provam isso de forma irrefutável, para desespero dos resistentes. Se o tempo e o espaço fossem constantes e absolutos, os movimentos das asas de um beija-flor não seriam captados com riqueza de detalhes por câmeras de alta precisão e velocidade.
As várias escalas de espaço-tempo coexistem e se interpenetram, formando múltiplos universos paralelos. O macro e o micro se interpenetram mutuamente sem se confundirem.
A não-localidade do elétron e as dimensões extra-físicas
A possibilidade das micro-partículas estarem simultaneamente em vários pontos indica a existência de uma dimensão em que o tempo-espaço conhecido não existe, sendo substituído por outra escala espaço-temporal. Somente a existência de outra(s) dimensão(ões) poderia explicar como algo passa daqui para ali sem passar pelos espaços intermediários ou está aqui e ali simultaneamente, sem que partes suas estejam no meio dos dois pontos em que o objeto inteiro pode ser encontrado, tal como se verifica em experimentos controlados em laboratório. Se partículas elementares apresentam superposições de múltiplos estados simultâneos, por que os objetos macroscópicos, que não deixam de ser constituídos por essas mesmas partículas, não poderiam apresentá-los igualmente?
"No mundo quântico, uma partícula elementar, ou um conjunto delas, pode existir em uma superposição de dois ou mais estados possíveis. Um elétron, por exemplo, pode estar em uma superposição de diferentes posições, velocidades e orientações de spin. Ainda que não se possa medir quaisquer dessas propriedades com precisão, em qualquer instante, é possível obter um resultado bem definido - somente um dos elementos da superposição e não uma combinação deles. Nunca vemos objetos macroscópicos em superposições. O problema da medição se resume em uma única questão: como e por que o mundo único da nossa experiência emerge da multiplicidade de alternativas possíveis no mundo quântico superposto?" (Byrne, s/d.)
Matéria pode ter movimento perpétuo?
O físico Frank Wilczek teve que defender suas ideias mais de uma vez durante a sua longa e célebre carreira.
Em seu sentido mais básico, o cristal do tempo proposto por Wilczek é qualquer coisa que possa ser observada movendo-se em um padrão que se repita a intervalos regulares ao longo do tempo sem o acréscimo de energia, essencialmente um relógio que funcione para sempre sem precisar de corda. Como os átomos em um cristal comum, que se repetem a intervalos discretos no espaço, a estrutura de um cristal do tempo se repete a intervalos discretos no tempo.
Ao procurar um exemplo para apoiar sua teoria, Wilczek idealizou um anel supercondutor em seu estado de menor energia. Os elétrons podem se mover por um anel desses sem resistência, fluindo em uma corrente perpétua que normalmente é suave e constante ao longo do tempo e, portanto, não tem uma referência (pontuação) observável para a passagem do tempo.
Em um artigo publicado em outubro de 2012, Wilczek levou a ideia um passo adiante ao imaginar um anel de partículas quânticas que interagem umas com as outras e formam aglomerações. Quando colocados em movimento por um campo magnético fraco, esses aglomerados oscilariam de um modo que satisfaria os critérios para um cristal do tempo.
Uma equipe de físicos experimentais sediados nos Estados Unidos e na China discorda. Tongcang Li, da University of California em Berkeley e seus colegas estão planejando criar um cristal do tempo a partir de íons dispostos em um anel.
Embora relute em desistir de sua ideia original, Wilczek admite que o conceito de um cristal do tempo talvez precise evoluir. “O assunto ainda está em um estágio exploratório e pode levar algum tempo para descobrir exatamente quais definições e sistemas são mais proveitosos”, diz ele.
Enquanto Li continua trabalhando com íons, a publicação mais recente de Wilczek descreve outro esquema, talvez mais simples, para fazer um cristal do tempo. Ele começa com dois pedaços de supercondutores conectados por um isolante não-supercondutor. Esse dispositivo, chamado de “Junção Josephson”, pode criar flutuações em correntes elétricas quando se aplica uma tensão externa.
Wilczek argumenta que meramente quebrar o contato entre os supercondutores poderia criar os tipos de oscilações que caracterizam um cristal do tempo. Só o tempo dirá se isso satisfará seus críticos, e aonde tudo isso poderá levar.
O Postulado de Everett
De acordo com os princípios da mecânica quântica, o ato de observar um objeto quântico faz com que ele deixe o estado de incerteza e passe a existir em um único ponto – como ocorre no famoso caso do gato de Schrödinger. Everett defendia que isso ocorria em nível macro e, ainda, que a observação não fazia com que as outras possibilidades deixassem de existir: elas ocorreriam, mas em realidades alternativas.
O universo, nesse caso, seria composto por intermináveis linhas do tempo em que “todas as possibilidades” ocorreriam de alguma maneira – contanto que não contrariassem as leis da física. Como estaríamos “isolados” em uma dessas linhas, teríamos a impressão de que apenas ela existe.
Vazamento de energia inter-universos pode revelar mundos paralelos
Outra pergunta que nasce naturalmente dessas teorias é: existirão vidas nos outros universos?
Lei da conservação de energia
Lei da conservação de energia
As ideias de Everett já têm mais de 50 anos de idade, e já ganharam muitos seguidores respeitáveis. Mas, se você acredita ou não nelas parece ser mais uma questão de fé.
Pelo menos, não parece haver nenhuma experiência de laboratório que possa ser feita para testar se tais realidades alternativas, ou multiversalidades, cada uma com seu próprio "você" alternativo, realmente existem.
Mas Wilczek confessa que uma ideia salvadora lhe ocorreu por uma pergunta feita por um de seus seguidores no Twitter.
A pergunta era: De onde viria a energia para gerar esses mundos paralelos? Será que sua criação não violaria a lei da conservação de energia?
O Nobel de Física passou então a se dedicar mais seriamente à pesquisa, e afirma ter chegado a uma resposta: Não, a criação dos multiversos não violaria a conservação de energia.
Vazamento de energia
Segundo Wilczek, tudo se resume ao fato de que a energia não é uma substância na mecânica quântica, que seria compartilhada entre os diversos universos, mas um "operador", algo que muda um estado físico para outro estado físico.
Isso significa que não se deve simplesmente somar as energias dos universos adicionando uma à outra, como se fossem números, mas tirando uma média ponderada, que irá sempre conservar a energia total.
Então, isso significa que os universos paralelos podem trocar energia? Se eles o fizessem, poderia ser possível detectar essa troca de energia inter-universos em experimentos de laboratório.
Será que haveria uma maneira pela qual minúsculas flutuações de energia vazassem entre os mundos paralelos? E, se houver, como poderíamos detectá-las no laboratório, dado que os físicos experimentais estão ficando cada vez melhores em manter os efeitos quânticos em objetos cada vez maiores?
Vale a pena esperar pelas respostas, porque ninguém menos do que o Nobel Wilczek afirmou que irá se debruçar totalmente sobre estas questões nos próximos meses.
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