terça-feira, 25 de dezembro de 2012

OS ARGUMENTOS DO DESESPERO DE UM CRIACIONISTA: AGORA CONTRA TEORIAS ACERCA DO UNIVERSO - parte 3





Os universos paralelos


Teoria de Everett:

A teoria de muitos universos foi desenvolvida por Hugh Everett III, em meados da década de 50, quando era aluno de pós graduação da Princeton University.



A análise realizada por Everett (Aqui) desatou o nó teórico que envolvia a interpretação da mecânica quântica.

Mesmo que até hoje a teoria de muitos universos ainda não seja completamente aceita, a metodologia nela empregada prognosticou o conceito de decoerência quântica.

Ver aqui, aqui, aqui, aqui e aqui - uma teoria que explica como a estranheza probabilística da mecânica quântica se revela no mundo cotidiano.

Vale aqui uma digressão acerca do fenômeno de decoerência quântica, para que seja um pouco elucidado.

Na mecânica quântica, decoerência quântica é a perda de coerência ou de ordenação dos ângulos de fase entre os componentes de um sistema em uma superposição quântica.
 

  A mecânica quântica estabelece que a matéria pode estar em mais de um estado físico ao mesmo tempo - pense, por exemplo, em uma "moeda quântica", que seria capaz de dar cara e coroa ao mesmo tempo.



Esse estado "misto", chamado de estado de superposição funciona muito bem em objetos pequenos - elétrons, por exemplo. 

Mas sistemas físicos maiores e mais complexos  parecem estar em um estado físico consistente porque interagem e se "entrelaçam" com outros objetos em seu ambiente.

Este entrelaçamento ou emaranhamento, faz com que esses objetos mais complexos "decaiam" para um único estado - cara ou coroa, por exemplo. É este processo de quebra da "mágica quântica" que os físicos chamam de decoerência.

A decoerência é uma espécie e ruído, ou interferência, atrapalhando as sutis inter-relações entre as partículas quânticas. Quando ela entra em cena, a partícula que estava no ponto A e no ponto B ao mesmo tempo, subitamente passa a estar no ponto A ou no ponto B.

A decoerência quântica dá a aparência de colapso da função de onda. Reduz as possibilidades físicas a uma única possibilidade, como visto por um observador.

Também, justifica o quadro e intuição da física clássica como uma aproximação aceitável.

Portanto, a decoerência é o mecanismo pelo qual o limite clássico emerge para fora de um ponto de partida quântico e determina a localização do limite quântico-clássico.


A decoerência quântica ocorre quando um sistema interage com o seu ambiente de uma maneira termodinamicamente irreversível. 

Isto evita que os diferentes elementos da superposição quântica do sistema + a função de onda do ambiente interfiram uma com a outra. 

A decoerência quântica é relevante para uma variedade de questões, que vão desde o problema de medição para a seta do tempo, e, em particular, a questão de se e como o mundo "clássico" pode emergir da mecânica quântica.

A decoerência pode ser compreendida como a perda de informação a partir de um sistema para o meio ambiente (geralmente modelada como um banho de calor), uma vez que todo o sistema é flexível com o estado energético dos seus arredores. 

 
Vista isoladamente, a dinâmica do sistema, é não-unitária, embora o sistema combinado com o ambiente evolua de forma unitária. Assim, a dinâmica do sistema por si só é irreversível.  

Tal como acontece com qualquer acoplamento, emaranhamentos são geradas entre o sistema eo ambiente. Estes emaranhamentos têm o efeito de partilha de informação quântica transferência para os arredores do sistema.  

A decoerência quântica não gera o colapso da função de onda real. Ela somente fornece uma explicação para a aparência do colapso da função de onda, tal como a natureza quântica do sistema acerca de "vazamentos de informação" para o ambiente.

Ou seja, os componentes da função de onda são dissociados de um sistema coerente, e adquirem as fases de seu entorno imediato.

A superposição total da função de onda global ou universal ainda existe e continua a ser coerente a nível global. Todavia, o seu destino final continua a ser uma questão de interpretação.


Especificamente, a decoerência não tenta explicar o problema de medição. Em vez disso, fornece uma explicação para a transição do sistema a uma mistura de estados que parecem corresponder a esses estados percebidos pelos observadores.

Além disso, a nossa observação nos diz que esta mistura se parece com um conjunto quântico  adequado em uma situação de medição, conforme observamos, que as medições levam à "realização", precisamente, de um estado no "conjunto" observado.   

A decoerência quântica se une à teoria dos universos paralelos pro meio do cerne da ideia apresentada por Everett, que se trata da possibilidade em representar o mundo real pelas equações da mecânica quântica, seguindo-se o curso da própria teoria, sem acrescentar qualquer hipótese interpretativa ao conteúdo matemático.  


 Dessa forma, buscou interpretar o que se denomina "realidade física", por meio do problema da medição em mecânica quântica, mais conhecido como princípio da incerteza de Heisenberg.

Mais precisamente, quanto melhor a medição de posicionamento de uma partícula, mais imprecisa será  a medição  de seu momento e vice-versa. 

Esta contradição ocorre devido à interação de partículas elementares como elétrons e fótons no nível quântico microscópico, com a realidade e no comportamento das partículas medidas em escala macrscópica.

No mundo quântico, uma partícula elementar, ou um conjunto delas, pode existir em uma superposição de dois ou mais estados possíveis (ler aqui).



O princípio de superposição quântica estabelece que se um sistema físico pode estar em alguma configuração- arranjo de partículas ou de campos- e se o sistema pudesse também estar numa outra configuração, então este  é um  estado representativo da superposição dos dois, onde a quantidade de cada configuração superposta é especificada por um número complexo.

 
Como exemplo, um elétron pode estar em uma superposição de diferentes estados como posições, velocidades, e orientações de spin. 

Ainda que não se possa medir com exatidão qualquer dessas propriedades, em qualquer instante, é possível obter um resultado bem definido, ainda que de apenas um dos elementos da superposição, jamais de sua combinação.

No mundo em que vivemos, não vemos objetos macroscópicos superpostos.

Assim, o problema da medição se resume em uma única questão:  


COMO O MUNDO ÚNICO DA NOSSA EXPERIÊNCIA EMERGE DA MULTIPLICIDADE DE ALTERNATIVAS POSSÍVEIS NO MUNDO QUÂNTICO SUPERPOSTO?



Os físicos utilizam as funções de onda, que nada mais são que entidades matemáticas representativas de estados quânticos

As funções de onda abrigam todas as possíveis configurações de superposições de um sistema quântico, associadas a números que descrevem a probabilidade de cada configuração ser aquela mesma, selecionada aparentemente ao acaso, que obteríamos se medíssemos o sistema.
 

 


A função de onda considera cada elemento da superposição equiprovável, embora, de nosso ponto de vista, não necessariamente seja provável.

A equação de Schröedinger descreve a evolução da função de onda de um sistema quântico ao longo do tempo.




De acordo com esta equação, essa evolução é suave (linear) e determinística (não aleatória). 

Porém, sua elegância matemática parece contradizer o que acontece ao se observar um sistema quântico (e.g. um elétron) ao se utilizar de um instrumento científico, que pode ser considerado um sistema quântico.

No momento da medida, a função de onda, que descreve a superposição de alternativas, parece colapsar em um dos estados da superposição, introduzindo a descontinuidade. A medida fornece um único resultado e, todas as outras possibilidades são eliminadas da realidade descrita classicamente.

Esta escolha, no instante da medida, parece ser arbitrária. Sua seleção não tem evolução lógica a partir do pacote de informação contido na função de onda antes da medida.

A matemática que descreve o colapso (ler sobre o colapso da função de onda) também não emerge da continuidade da equação de Schröedinger, sendo que o colapso deve ser acrescentado como postulado, um processo adicional que parece violar a equação.




A interpretação de Copenhague, ao tratar do problema da medida, postula que a mecânica do mundo quântico se reduz a fenômenos observáveis classicamente, com significado em termos desses fenômenos e, não o contrário.

Tal abordagem privilegia o observador externo, colocando-o na instância clássica, diferente do reino quântico em que se insere o objeto sob observação. 


Porém, a interpretação de Copenhage não explica a natureza da fronteira entre os reinos quântico e clássico.

Com isso, a física quântica e suas equações, somente funcionariam em parte da realidade (a microscópica), deixando de ser relevantes em outra (a macroscópica).

 A teoria de Everett trata o problema da medição fundindo os mundos micro e macro, sendo que o observador era parte integrante do sistema observado.

Introduzindo uma função de onda universal que une observadores e objetos como integrantes de um único sistema quântico, Everett descreveu o mundo macroscópico quantum-mecanicamente e imaginou que objetos grandes também existiriam com superposições quânticas, dispensando assim a necessidade de descontinuidade no colapso da função de onda.

A função de onda universal é descrita como:


Na introdução da tese de Everett lê-se:



Desde que validada a descrição de funções universais de Estado, pode-se considerar estas funções como as entidades fundamentais. Pode-se mesmo considerar a função de estado de todo o universo. Neste sentido, esta teoria pode ser chamada de teoria da "função de onda universal", pois presume-se que toda a física segue-se  a partir desta única função.



Assim, a função de onda universal é a função de onda ou estado quântico da totalidade da existência, considerada como a "entidade física básica" ou "a entidade fundamental", que obedece, todo tempo, uma equação de onda determinística". 

Segue aqui a tese publicada por Everett em 1973. Esta é a tese longa dele, sendo que a primeira versão aqui apresentada é a tese mais curta.

 
A ideia de Everett levava às seguntes perguntas:

1 - O que acontece se a evolução contínua da função de onda não for interrompida por ações de medida?

2 - O que acontece se a equação de Schröedinger puder ser aplicada sempre e a tudo (objetos e observadores)?

3 - O que acontece se os elementos da superposição jamais forem excluídos da realidade?

4 - Como veríamos um mundo como esse? 

 
Everett percebeu que, de acordo com essas suposições, a função de onda seria bifurcada em cada interação do observador com um objeto superposto.

A função de onda universal conteria ramos distintos para cada alternativa que formasse a superposição do objeto. Cada ramo teria sua própria cópia do observador, cada qual distinguindo uma dessas alternativas como o resultado. 

A propriedade da equação de Schröedinger (ver aqui e aqui), que possibilita essa distinção de ramos, é a linearidade.

Por esta propriedade,  a equação possibilita a utilização do princípio da superposição e com isto a construção de pacotes de ondas.

Também, seus coeficientes devem envolver somente constantes como, por exemplo, h (constante de Planck), m (massa da partícula) e q (carga elétrica da partícula).

 Ao conter como coeficientes apenas constantes, a equação não dependerá, em forma paramétrica, de grandezas que caracterizam um particular movimento de uma partícula como, por exemplo, uma dependência destes coeficientes em valores específicos de momentum, energia, número de propagação (número de onda) e freqüência angular.

Isto possibilita que soluções caracterizadoras de diferentes valores destas grandezas possam ser consideradas.

 Em suma, sendo seus valores guiados pela necessidade de generalização, desejamos eliminar dos coeficientes da equação, qualquer dependência paramétrica em energia, momentum linear, número de onda e freqüência angular. Uma solução geral não pode ser função de parâmetros cinemáticos específicos particulares. 

Assim, os ramos, uma vez formados, não interfeririam mais uns nos outros. Isso se dá, pois em geral, para cada interação entre sistemas físicos, a função de onda total dos sistemas combinados tende a se bifurcar, criando uma realidade a partir de um menu de possibilidades físicas, mesmo que, na realidade total, cada alternativa do menu se manifeste.

A compreensão atual de como esses ramos se tornam independentes e como cada um se assemelha à realidade clássica a que estamos acostumados, é conhecida como teoria da decoerência.

 Everett discordou do postulado do colapso de onda de Copenhague, considerando-o inadequado, sendo que também não foi o único e nem o primeiro a fazer isso.

Mas sua grande realização foi, a partir das equações da mecânica quântica, deduzir uma teoria matematicamente consistente de uma função de onda universal.

A existência de múltiplos universos emergiu como consequência de sua teoria e não como um atributo.

Everett escreveu em nota de rodapé de sua tese:

"Do ponto de vista da teória, todos os elementos de superposição são reais e nenhum é mais real que qualquer outro."  

A interpretação Everettiana analisa o processo de medição, com o instrumento e  pessoas vistas como outro sistema quântico, que obedece às equações e aos princípios da mecânica quântica.

  Ou seja, tudo o que existe forma um sistema quântico e obedece à equação de Schröedinger.

Everett analisou cuidadosamente o que ocorre quando instrumentos de medida, observadores interagem com objetos quânticos superpostos.

Para tal, considerou o tratamento matemático de uma "função de onda universal" que inclui os estados do observadr, do instrumento e do objeto. Estes três estados se  multiplicam para formar o estado completo.

Imagine o experimento mental abaixo: 

No primeiro momento, há 100% de certeza da partícula se encontrar em determionada posição (A), antes da medida ser feita. Aqui não há superposições complexas, sendo que a equação de Schröedinger descreve a evolução do estado completo para um estado quântico final, que pode ser interpretado sem ambiguidades.

Ao ocorrer a interação entrte partícula e o instrumento, o indicador A é disparado. A luz se desloca até o observador que a vê e forma uma memória de que o indicador A produziu um flash. O mesmo ocorre se a partícula iniciar na posição B.

Caso a partícula seja preparada para formar uma superposição antes da medida ser realizada, na descrição matemática, as superposições se adicionam, sendo P(A) a probailidade de se obter o resultado A e P(B) a probailidade de se obter o resultado B. 

A soma de ambas as probabilidades resultará em 1.

Onde:

(x.A + y.B) * (instrumento) * (observador) = [x(A* instrumento* observador)] + [y(B *instrumento * observador)]


Assim, graças à linearidade da equação de Schröedinger, quando esses estado superposto evolui, cada componente (as duas partes de cada lado do sinal "+" evolui, como se todos os estados estivessem presentes.

Logo, o estado total final é uma superposição de todos os estados finais individuais obtidos quando a partícula parte de uma posição bem definida.

A propriedade da linearidade e a propriedade dos estados denominada ortogonalidade, garantem que com o passar do tempo essas duas partes,
 



[x(A* instrumento* observador)]

+

[y (b * instrumento* observador)]



da  função de onda jamais interajam uma com a outra.

A teoria da decoerência explica esse ponto da seguinte forma:

O ramo A com um observador em um estado com absoluta certeza de ter visto o flash de luz em A, prossegue exatamente como se ele contivesse a função de onda inteira. O mesmo ocorre com o ramo B.

Figuras que descrevem a subdivisão do universo em ramos, com diferentes histórias, representam esse processo. a ramificação não é adicionada; ela está inserida completamente no formalismo matemático.

Everett verrificou também que o formalismo matemático funciona de forma consistente em situações que envolvem medições e observadores múltiplos.

Resta saber ainda por que o ramo A ocorre em 64% das vezes e o B em 36%.

(Scientific American Brasil - Fronteiras da Ciência n - 3 pg. 14 a 21) 
 


A partir de sua análise, Everett pode concluir que, ao final, haveria uma superposição de resultados das medidas alternativas completas e que os componentes da superposição seriam como braços separadas de um universo ramificado.

Nós não percebemos essas superposições no mundo macroscópico porque a nossa cópia em cada ramo só consegue discernir o que está em nosso ramo.
  


Assim, cada ramo estabelecido pela função de onda universal envolve um futuro diferente, independentemente dos demais ramos.

Na teoria dos universos paralelos, a aparência subjetiva do colapso da função de onda é explicada pelo mecanismo da decoerência quântica

Este mecanismo resolve todos os paradoxos de correlação da teoria quântica, como o paradoxo de Einstein, Podolsky e Rosen-EPR ​​e do gato de Schrödinger, uma vez que cada resultado possível de cada evento define ou existe em sua "história", seu "mundo". 





Em termos leigos, há um número muito grande, talvez infinito de universos, e tudo o que poderia ter acontecido no nosso passado, mas não ocorreu, pode ter ocorrido no passado de algum outro universo ou universos. 


 Teoria de Linde:

 
 A ideia de múltiplos universos, tem base na teoria Everettiana, conforem apresentado acima.

Já a teoria que trata sobre múltiplos universos, acerca de que alguns deles seriam adequados à vida, é oriunda da teoria da inflação caótica desenvolvida pelo cosmólogo russo Andrei Linde, da Universidade de Stanford (EUA), nos anos 1980, a qual foi além da teoria da inflação cósmica e é um modelo de extenção da teoria do Big-Bang. 





  A teoria da inflação, proposta por Allan Guth, propõe que o universo passou por um período de expansão exponencial logo após o Big Bang. 




A predição chave da teoria inflação é a presença de um espectro particular de "radiação gravitacional", ondulações no tecido do espaço-tempo

Preditas por Albert Einstein em 1916, com base em sua teoria da relatividade geral, as ondas gravitacionais, teoricamente, transportam energia,  como a radiação gravitacional.

 


Estas radiações, notoriamente difíceis de serem detectadas, se denominam ondas gravitacionais. Todavia, há evidências indiretas de que existam.





Por exemplo, o Prêmio Nobel de 1993 em Física foi concedido para as medições do sistema binário de Hulse-Taylor o qual sugeriu que as ondas gravitacionais são mais do que anomalias matemáticas. Ver aqui.


A órbita desse sistema duplo de pulsares tem deteriorado desde que o sistema binário foi descoberto inicialmente, de acordo com precisão a perda de energia devido às ondas gravitacionais previstas pela teoria geral da relatividade de Einstein. 




 
video

 A potência total da radiação gravitacional (ondas) emitida por este sistema presentemente, é calculada para ser 7,35 × 10^24 watts. 

 Para efeito de comparação, este é de 1,9% da potência irradiada em luz por nosso sol.  

Outra comparação é que o nosso Sistema Solar irradia apenas cerca de 5.000 watts em ondas gravitacionais, devido às distâncias muito maiores e tempos de órbita, particularmente entre o Sol e Júpiter.



Pela teoria de Linde, o processo de inflação caótica poderia ter produzido uma gama infinita de universos. 

Nas teorias de inflação eterna, a fase inflacionária de expansão do universo dura para sempre, pelo menos em algumas das regiões do universo. Uma vez que estas regiões se expandem exponencialmente rápido, a maior parte do volume do universo, em qualquer momento dado, está se inflando. 

Todos os modelos de inflação eterna produziem um multiverso infinito, normalmente em uma representação fractal.



Na inflação caótica, os picos na evolução de um campo escalar (determinação da energia do vácuo) correspondem a regiões de inflação rápida dominante. A inflação caótica geralmente atua eternamente, já que as expansões dos picos inflacionários apresentam retorno positivo e passam a dominar a dinâmica de grande escalado universo.



As regiões com uma maior taxa de inflação expandem mais rapidamente e dominam o universo, apesar da tendência natural de inflação  findar em outras regiões. Tal circunstância  permite a inflação continuar para sempre, de forma que ela seja futura e eterna.


O modelo de universo-bolha propõe que as regiões diferentes deste universo inflacionário (denominado um multiverso) decaiu para um estado de vácuo verdadeiro em diferentes momentos, com as regiões de decomposição correspondentes a "sub" – universos.





Estes não estão casualmente em contato uns com os outros ou resultando em diferentes leis físicas, em diferentes regiões, que são então sujeitas a "seleção", a qual determina os componentes de cada região com base (dependente) a sobrevivência dos componentes quânticos dentro dessa região.

O resultado final será um número finito de universos com leis físicas consistentes dentro de cada região do espaço-tempo.



As variantes do modelo de universo-bolha postulam vários estados de falso vácuo, o que resulta numa progênie de universos gerados em falsos-vácuos de baixa energia, que, por sua vez, produzem uma progênie de universos estado de vácuo verdadeiro, a partir de si mesmos.


Em teoria quântica de campo, um falso vácuo é um setor metaestável de espaço, que surge como sendo um vácuo perturbativo. Porém  é instável devido a efeitos instantaneos de tunelamento para um estado de energia mais baixo. 

Este tunelamento pode ser causado por flutuações quânticas ou pela criação de partículas de alta energia. Simplificando, o falso vácuo é um mínimo local, mas não o estado de menor energia, embora possa permanecer estável por algum tempo, o que é análogo à metaestabilidade para transições de fase de primeira ordem.





A teoria da inflação caótica não produz um universo perfeitamente simétrico; são criadas pequenas flutuações quânticas no campo inflaton




Estas pequenas flutuações formam as sementes primordiais para toda a estrutura a ser gerada posteriormente no universo.


O inflaton é o nome genérico do campo escalar hipotético e até agora não identificado, em conjunto com  sua partícula associada, que pode ser responsável ​​pela hipotética inflação primordial no universo.
 
De acordo com a teoria da inflação, o campo inflaton é o responsável pelo mecanismo que conduziu o universo a um período de rápida expansão entre 10^-35 e 10^-34 segundos após a expansão inicial que formou o universo.



Estas flutuações foram inicialmente calculadas por Viatcheslav Mukhanov e Chibisov G.V. em análise a um modelo semelhante ao de Starobinsky, trabalhando de forma independente em relação ao que vinham desenvolvendo Mukhanov e Chibisov .

Ainda, estas flutuações foram calculadas por quatro grupos de trabalho separadamente: 


  • Stephen Hawking; 
  •  
  • Starobinsky; 
  •  
  • Guth e So-Young Pi
  •  
  • James M. Bardeen, Paul Steinhardt e Michael Turner.

O ajuste dos modelos com as previsões de dados do WMAP acrescenta peso à idéia de que o universo é causado por tal processo. Embora haja resultados promissores, muitos físicos têm um otimismo cauteloso quanto a estas evidências.




 
O estado do campo inflaton de menor energia pode ou não ser um estado de energia zero. Isto depende da densidade de energia potencial escolhida do campo.

Anteriormente ao período de expansão, o campo inflaton estava em um estado de energia mais elevada. Flutuações quânticas aleatórias desencadearam uma fase de transição em que o campo inflaton liberou sua energia potencial como matéria e radiação, o que o levou ao seu estado de energia mais baixo.


Esta ação gerou uma força repulsiva, que levou a parte do universo  observável  a expandir a partir de cerca de 10 ^ -50 metros de raio em 10 ^-35 segundos para quase 1 metro de raio em 10 ^ -34 segundos.
 
O inflaton está de acordo com a convenção para nomes de campo, sendo o processo a "inflação", e a partícula o "inflaton". 

Um avanço significativo nesta área foi obtido quando a teoria do multiverso inflacionária foi fundida ao contexto da teoria das cordas.








Os multiversos de formas diferentes foram previstos como uma extensão multi-dimensional da teoria das cordas conhecida como M-teoria, ou  Teoria da Membrana (ver aqui , aqui, aqui e aqui).




Na teoria-M, nosso universo e outros são criados por colisões entre P-branas num espaço com as dimensões 11 e 26 (o número de dimensões depende da quiralidade do observador).  




Cada universo toma a forma de uma D-brana.


Na teoria das cordas, as D-branas são uma classe de objetos estendidos em cordas abertas que podem terminar com as condições de contorno de Dirichlet.




Em física teórica, uma brana, membrana, ou P-brana é um conceito matemático espacialmente estendido que aparece na teoria das cordas e em teorias relacionadas, como por exemplo, a teoria-M e na cosmologia de branas. A membrana existe em um número estático de dimensões. 


 



Os objetos em cada universo são essencialmente confinados à D-brana de seu universo, mas podem ser capazes de interagir com outros universos através da gravidade, uma força que não se restringe às D-branas. 


A variável P refere-se ao número de dimensões espaciais da membrana. Isto é, uma 0-brana é uma partícula de dimensão zero pontual; uma 1-brana é uma corda, que pode ser aberta ou fechada; uma 2-brana é uma "membrana", etc.


 Cada P-brana faz uma varredura em um mundo de volume (P +1)-dimensional, enquanto ele se propaga através do espaço-tempo.


 





No ano 2000, Bousso e Polchinski, propuseram  a utilização do regime de inflação eterna e transições entre vácuos muito diferentes na teoria das cordas, a fim de resolver o problema da constante cosmológica.

Naquela época, vácuos não estáveis ou metaestáveis da teoria das cordas eram realmente compreendidos (ver aqui).

Um possível mecanismo de estabilização de vácuo pela teoria das cordas foi proposto em 2003 por Kachru, Kallosh, Linde, e Trivedi, que também descobriram que todos esses vácuos descreviam um universo em expansão metaestável​​, ou seja, estes vácuos deveriam decair eventualmente.


A teoria das cordas prevê que o universo possa ocupar um vale aleatório  a partir de uma seleção virtualmente infinita de vales em uma vasta paisagem de possibilidades.

  O efeito quantico, no entanto permite a uma variedade alterar seu estado de forma abrupta em algum ponto fazendo-a descer de um cume até um vale. 




Fisicamente, o efeito pode ser interpretado como um objeto em movimento a partir do "falso vácuo" (onde A = 0) para o mais estável - "verdadeiro vácuo" (onde A = v). 


Gravitacionalmente, é semelhante ao caso mais familiar de movimento do topo da colina para o vale.  

No caso do campo Higgs, a transformação é acompanhada de uma "mudança de fase", que dota a massa de algumas das partículas.



Em seguida, Douglas e seus colaboradores estimaram que o número total destes vácuos distintos , com base na teoria das cordas pode ser tão grande quanto 10 ^ 500, ou ainda mais. 






Süsskind desenvolveu o cenário da teoria das cordas (ler no post o panorama da teoria das cordas) com base na investigação de transições de fase cosmológicas entre vácuos diferente da teoria das cordas.

Um dos principais desafios desta teoria é encontrar a probabilidade de viver em cada uma destas diferentes partes do universo.

No entanto, uma vez que se invoque a teoria das cordas, é extremamente difícil voltar à imagem anterior de um universo único. 

De modo a fazê-lo, seria necessário para provar que apenas um dos muitos vácuos da teoria das cordas é na verdade possível, e propor-se uma solução alternativa dos muitos problemas que podem ser resolvidos usando o princípio antrópico cosmológico no contexto da teoria do multiverso inflacionário.

Atualmente Linde continua seu trabalho sobre a teoria do multiverso inflacionária. 


Ele também está trabalhando no desenvolvimento de versões avançadas da teoria inflacionária com base na teoria das cordas e supergravidade, que deve ser flexível o suficiente para descrever corretamente uma grande gama de novos e futuros dados observacionais cosmológicos.

Assim, os universos paralelos podem realmente existir na forma em que muitos universos emergiriam do vácuo primordial, em um "Big-Bang", sendo nosso universo apenas um de infinitos outros e contido em algo maior chamado de "Multiverso".




Na maioria das vezes, as leis da física não permitiriam a formação da matéria como a conhecemos, embora dado o elevado número de possibilidades, a natureza poderia configurar o conjunto adequado de leis, ao menos uma vez (ler aqui).

Simulações em computadr sugerem que outros universos podem não ser tão inóspitos assim, uma vez que se encontraram valores alternativos para as constantes fundamentais, mudando-se um aspecto da natureza e compensando-se os demais.


Estes conjuntos alternativos de leis físicas podem levar a mundos muito interessantes e mesmo à vida. 

Caso a força fraca seja eliminada, a fusão de 4 prótons para fazer um núcleo de Hélio - 4 não aconteceria, pois  2 dos prótons não decairíam em 2 nêutrons. 

Bastaria ajustar-se o parâmetro que controla a assimetria matéria/antimatéra de forma a assegurar que a nucleossíntese do big-bang deixaria para trás uma uma substancial quantidade de deutério, cujo núcleo contém um próton e um nêutron, sendo que o hidrogênio normal tem apenas um próton.


Assim, as estrelas poderiam brilhar ao fundir um próton e um deutério e fazer o Hélio-3 (com 2 prótons e um nêutron). Tais estrelas seriam mais frias e menores que as do nosso universo, com capacidade de brilhar por 7 bilhões de anos e irradiar uma taxa de energia menor que a do nosso sol.

Os elementos sintetizados por essas estrelas poderiam chegar até o ferro. Os elementos pesados não seriam sintetizados, devido à indisponibilidade de nêutrons para serem capturados pelos núcleos e levar a elementos mais pesados.

As explosões de supernovas oriundas de estrelas massivas seriam impossíveis, o que comprometeria a formação de elementos mais pesados, além do que é a emissão de neutrinos, produzidos, via interação fraca, que transmite a energia para fora do núcleo e que sustenta a onda de choque causadora da explosão.




Mas poderia ocorrer a explosão de supernova  por acreção o que dispersaria elementos no espaço interestelar e propiciaria a formação de novas estrelas e planetas.

Ainda, devido a baixa quantidade de energia emanada por estas estrelas, as zonas goldlocks deveriam estar bem próximas às estrelas  (no caso da Terra, 6 vezes mais próximas do que está nosso planeta em relação ao Sol).



Os movimentos tectônicos e o vulcanismo não ocorreriam, pois estes são causados pelo decaimento radioativo do Urânio e do Tório nas camadas mais profundas da Terra. Não haveria a renovação das superfícies, exceto se ocorressem processos gravitacionais (movimentos de maré) como ocorre em Enceladus, Io e Europa.



A química, no entanto, seria bem parecida com a da Terra, embora a tabela períódica teminasse no Ferro, exceto por leves traços de outros elementos até o Estrôncio, o que não seria fator limitante para haver formas de vida, com base no carbono.

Quanto às mudanças nas massas dos quarks (up, down e strange), inevitavelmente, afetam os bárions e, por conseguinte, os núcleos atômicos, que podem existir sem decair rapidamente. A estabilidade dos núcleos depende de sua massa, que depende da massa de  bárions que os formam.

Todavia, é possível balancear estas medidas sem que se impossibilite a química orgânica de ocorrer. 

Em nosso mundo o nêutron é aproximadamente 0,1% mais pesado que o próton. Caso a massa dos quarks fosse ajustada para que o próton fosse mais pesado que o nêutron, não existiria o hidrogênio. O próton em um núcleo de hidrogênio capturaria um elétron e se tornaria um nêutron , o que impossibilitaria a existência de átomos de hidrogênio por muito tempo.

Mas Deutério e Trítio poderiam ser estáveis assim como certas formas de Oxigênio e Carbono (C-14). Os oceanos seriam feitos de água pesada, cujas propriedades diferem da água normal e, em nosso mundo, causam efeitos danosos à vida. 


Todavia, em um universo distinto, a água pesada não representasse obstáculo para a vida, que poderia perfeitamente evoluir nestes mundos.

Caso o quark strange (muito pesado em nosso universo para participar de reações nucleares) tivesse sua massa reduzida de um fator de 10 ou mais, os núcleos atômicos poderiam ser feitos de prótons, nêutrons e de bárions que contêm o quark strange. 



Por exemplo, se o quark strange tivesse a mesma massa do quark up, enquanto o quark down seria muito mais leve, o núcleo atômico seria feito de nêutrons e do bárion sigma menos. 

Este universo teria formas estáveis de hidrogênio, carbono e oxigênio. Logo, poderia assim ter uma química orgânica e consequentemente, vida, embora não saibamos quanto desses elementos existiriam disponíveis para se combinarem.


Dessa forma, o raciocínio antrópico deve ser visto com reservas, uma vez que pode haver ajustes para  universos bem diferentes daqueles do nosso e, mesmo assim levarem a formas de vida, possivelmente às formas de vida inteligentes.







(Scientific American Brasil - Fronteiras da Ciência n - 4 pg. 46 a 53) 



UNIVERSOS PARALELOS - BBC







CURIOSODADE - HÁ UM UNIVERSO PARALELO?

 


O UNIVERSO - UNIVERSOS PARALELOS



COMO VIAJAR PARA UM UNIVERSO PARALELO - DR. MICHIO KAKU



4 comentários:

Ramon disse...

E os táquions? Também não entendi sobre o principio da incerteza, tenho duvidas de sua veracidade, principalmente pelo argumento de EPR proposto por Einstein em seu embate contra Niesl Bohr. Há também queria saber qual o efeito se é que tem,se no universo existisse regiões no espaço onde a segunda lei da termodinâmica opera ao inverso da direção temporal que nós experienciamos em nossa área do universo, essas regiões foram previstas por William James Sidis, ele ponderou que essas áreas não gerariam luz(essas áreas escuras do universo não são propriamente matéria escura ou buracos negros como eles são entendidos na cosmologia contemporânea). Espero ansioso por sua explicação!

Elyson Scafati disse...

Calma indio velho!!!





Elyson Scafati disse...

Juro que farei um post para vc somente sobre taquions e entropia reversa e EPR - paradox.

Ramon disse...

Espero ansioso! Esse assunto e deveras interessante, não vejo á hora de saber tudo sobre. Também estou ansioso pelo resultado do enem!!!