Por que o universo é do jeito que é? Os cientistas exploraram muitas maneiras de explicar o cosmos, levando a algumas ideias que parecem malucas.

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Então, por que o universo é do jeito que é? Ao longo dos anos, os cientistas exploraram muitas ideias para explicar nosso cosmos e seu futuro. Veja aqui algumas das ideias mais estranhas, de um cenário de braneworld que envolve o universo flutuando em um espaço de dimensão superior, para o "Big Splat" que descreve tal brane colidindo com outra para formar um universo inteiramente novo.

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1. Braneworld

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Um aspecto do universo que consideramos natural é que ele é tridimensional, existem três direções perpendiculares nas quais você pode se mover. Algumas teorias, no entanto, sugerem outra dimensão espacial, que não podemos perceber diretamente, em outra direção perpendicular. Este espaço dimensional superior é referido como "a massa", enquanto o nosso universo é uma membrana tridimensional - ou "brane" - flutuando dentro da massa.

Por mais complicado que pareça, a imagem da braneworld resolve vários problemas da física. Por exemplo, os físicos teóricos Lisa Randall, da Harvard University, e Raman Sundrum, da University of Maryland, propuseram uma versão da braneworld que explica uma assimetria nas forças subatômicas ao sugerir a existência de outras branes paralelas à nossa. Mas não é suficiente para uma teoria explicar fatos que já conhecemos, ela tem que fazer novas previsões que podem ser testadas experimentalmente. No caso do modelo Randall-Sundrum, tais testes poderiam envolver a medição de ondas gravitacionais emitidas por buracos negros ligando uma brane a outra.

2. The Big Splat

Impressão artística de vários mundos-brana. Quando dois colidem, eles podem criar um novo universo. Crédito da imagem: NASA

Em um futuro distante, as galáxias acabarão se afastando tanto que a luz de uma nunca poderá alcançar a outra. Na verdade, à medida que as estrelas envelhecem e morrem, chegará um tempo em que não haverá mais luz - ou calor. O universo será um vazio escuro, frio e vazio. Parece o fim de tudo, mas de acordo com uma teoria, é na verdade o início do próximo universo em um ciclo que se repete sem fim. Lembra da teoria do braneworld? Isso é o que acontece quando uma membrana fria e vazia colide com outra, e que, com tempo suficiente, acabará acontecendo. Os cosmologistas Neil Turok e Paul Steinhardt acreditam que tal colisão geraria energia suficiente para criar um universo totalmente novo. Eles chamam isso de "teoria ekpirótica", embora o físico Michio Kaku a tenha apelidado de maneira mais evocativa de "Big Splat".

3. Plasma-filled cosmos

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O Big Bang continua a ser a teoria preferida de muitos cientistas, apoiada por duas observações-chave - a expansão do universo e a radiação cósmica de fundo (CMB). Imediatamente após o Big Bang, o universo era muito menor e mais quente, preenchido com um plasma brilhante como o sol. Ainda vemos o fim dessa fase superaquecida na forma de um mar de radiação preenchendo todo o espaço. A expansão do universo ao longo dos bilhões de anos intermediários resfriou a radiação a menos 454 graus Fahrenheit (menos 270 graus Celsius), mas ainda é detectável por radiotelescópios.

O CMB parece virtualmente o mesmo em todas as direções, o que não pode ser explicado se o universo sempre se expandiu em sua taxa atual. Muitos cientistas acreditam que ele passou por um breve período de "inflação" extremamente rápida, uma fração de segundo após o Big Bang, de repente aumentando de tamanho de uma escala subatômica para vários anos-luz.

4. O universo holográfico

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Pense em um holograma de segurança. Este é basicamente um objeto bidimensional que codifica uma imagem tridimensional completa. De acordo com essa teoria, todo o universo tridimensional pode ser "codificado" em sua fronteira bidimensional. Pode não parecer tão empolgante quanto viver dentro de uma simulação, mas tem a vantagem de ser uma teoria cientificamente testável, uma pesquisa em 2017 da Universidade de Southampton, no Reino Unido, mostrou que era consistente com o padrão observado de flutuações do CMB.

5. O universo em estado estacionário

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O Big Bang é nosso melhor palpite sobre como o universo começou, de acordo com a NASA. Era mais denso no passado e se tornará menos denso no futuro. Nem todos os cientistas ficaram felizes com isso, então eles descobriram uma maneira da densidade permanecer constante, mesmo em um universo em expansão. Essa resolução envolve a criação contínua de matéria à taxa de cerca de três átomos de hidrogênio por metro cúbico por milhão de anos. Este modelo caiu em desuso com a descoberta do CMB, porque o modelo não consegue explicar facilmente.

6. O multiverso

Nosso universo é apenas uma bolha em um vasto multiverso? Crédito da imagem: VICTOR DE SCHWANBERG / SCIENCE PHOTO BIBLIOTECA via Getty Images

Na visão convencional do Big Bang, para explicar a uniformidade do CMB, é necessário postular um surto inicial de expansão super rápida conhecida como inflação. Alguns cientistas acham que, quando nosso universo saiu dessa fase inflacionária, era apenas uma pequena bolha em um vasto mar de espaço inflável. Nessa teoria, chamada de "inflação eterna", proposta por Paul Steinhardt, outros universos-bolha estão constantemente surgindo em outras partes do mar inflacionário, com todo o conjunto formando um "multiverso".

A teoria fica ainda mais estranha, porque não há razão para que outros universos tenham as mesmas leis da física que o nosso, alguns podem ter uma gravidade mais forte ou uma velocidade da luz diferente. Embora não possamos observar os outros universos diretamente, um deles poderia colidir com o nosso. Os cientistas até sugeriram que o "ponto frio" no CMB é a marca dessa colisão.

7. Nós entendemos a gravidade de forma errada

Nossa galáxia está cercada por matéria escura ou a teoria da gravidade está errada? Crédito da imagem: Observatório Espacial Europeu

As teorias do universo dependem de uma compreensão precisa da gravidade - a única força da física que afeta a matéria em escalas muito grandes. Mas a gravidade sozinha não pode explicar certas observações astronômicas. Se medirmos a velocidade das estrelas na periferia de uma galáxia, elas estão se movendo rápido demais para permanecer em órbita, sendo que a única coisa que as mantém em órbita é a atração gravitacional da galáxia visível. Da mesma forma, aglomerados de galáxias parecem ser mantidos juntos por uma força maior do que pode ser explicada pela gravidade da matéria visível.

Há duas soluções possíveis. O modelo preferido pela maioria dos cientistas - é que o universo contém matéria escura invisível, que fornece a gravidade ausente. A alternativa independente é que nossa teoria da gravidade está errada e deve ser substituída por algo chamado Modified Newtonian Dynamics (MOND), proposto pelos cientistas em 2002 na revista Annual Review of Astronomy and Astrophysics. As duas opções - MOND e matéria escura - são igualmente consistentes com as observações, mas ainda não foram comprovadas. Mais experimentos são necessários.

8. Espaço-tempo superfluido

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Mesmo se o espaço tiver só três dimensões, ainda há uma quarta dimensão na forma de tempo, para que possamos visualizar o universo existindo em um espaço-tempo quadridimensional. De acordo com algumas teorias, como a proposta por Stefano Liberati da International School for Advanced Studies e Luca Maccione da Ludwig Maximilian University, na revista Physics Review Letters, este não é apenas um quadro abstrato de referência contendo objetos físicos como estrelas e galáxias, mas uma substância física em si mesma, análoga a um oceano de água. Assim como a água é composta de incontáveis moléculas, o espaço-tempo, de acordo com essa teoria, é feito de partículas microscópicas em um nível de realidade mais profundo do que nossos instrumentos podem alcançar.

A teoria visualiza o espaço-tempo como um superfluido com viscosidade zero. Uma propriedade estranha de tais fluidos é de que eles não podem girar de uma maneira geral, como um líquido comum faz quando você o agita. Eles se dividem em minúsculos vórtices, que, no caso do espaço-tempo superfluido, podem ser as sementes a partir das quais as galáxias se formam.

9. Teoria da simulação

De acordo com alguns filósofos, o universo é uma ilusão gerada por computador projetada em nossos cérebros. Crédito da imagem: Mads Perch via Getty Images

Até agora, todas as teorias vieram de cientistas, mas aqui está uma dos filósofos. Se todas as informações sobre o universo chegam a nossos cérebros por meio de nossos sentidos e instrumentos científicos, quem pode dizer que nem tudo é uma ilusão habilmente projetada? O universo inteiro pode não ser nada além de uma simulação de computador ultra sofisticada. É uma ideia que foi popularizada pelos filmes "Matrix", mas por mais estranha que pareça, alguns filósofos a levam a sério. No entanto, ela falha no teste de uma teoria científica verdadeira, porque não há como provar que é verdadeira ou falsa.

10. Viagem do ego cósmico

Crédito da imagem: Jose A. Bernat Bacete via Getty Images

As leis da física envolvem um punhado de constantes fundamentais que determinam a força da gravidade, eletromagnetismo e forças subatômicas. Até onde sabemos, esses números poderiam ter qualquer valor possível, mas se eles se afastassem, mesmo que ligeiramente, dos valores que realmente têm, o universo seria um lugar muito diferente. Mais importante para nós, a vida como a conhecemos, incluindo, é claro, nós mesmos, não poderia existir. Algumas pessoas veem isso como uma evidência de que o universo foi conscientemente projetado para que a vida humana evoluísse, a chamada teoria antrópica autocentrada, proposta por Nick Bostrom em seu livro "Anthropic Bias".

♦ Este artigo foi adaptado de uma versão anterior publicada na revista How It Works, uma publicação Future Ltd.

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Referência:

MAY, Andrew. 10 wild theories about the universe. Space, 20, jul. 2021. How It Works. Disponível em: <https://www.space.com/strange-theories-about-the-universe>. Acesso em: 22, jul. 2021.