Multiverso: Um Oceano onde cada Bolha de Espaço-Tempo possui as suas próprias leis físicas

Génese das bolhas no vácuo quântico

Uma fase de expansão exponencial primordial

No primeiro instante, o Universo teria conhecido uma fase de expansão exponencial. As flutuações do vácuo quântico, amplificadas por esta inflação, puderam gerar zonas onde o campo de energia se congelou localmente, criando bolhas de universo.

Bolhas com leis físicas únicas

Cada uma delas deixa de inflacionar localmente e torna-se um universo distinto com a sua própria densidade de energia, geometria e constantes físicas.

Do Big Bang local à inflação eterna

A diminuição do campo de inflaton libertou a energia que aqueceu o nosso cosmos, desencadeando o Big Bang local. Entretanto, outras regiões continuam a expandir-se para além do nosso horizonte causal. Este processo de inflação eterna (modelo cosmológico onde o processo de inflação continua a produzir novas bolhas de universo no vácuo quântico) conduz a um espaço global repleto de universos-bolha em expansão contínua.

Expansão descrita pela métrica de Friedmann

O crescimento do nosso Universo pode ser descrito por um modelo matemático chamado métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker. Esta formulação traduz simplesmente como o próprio espaço se estica com o tempo. O fator de escala \(a(t)\) indica o tamanho relativo do Universo num dado momento: quanto mais \(a(t)\) aumenta, mais o Universo se expande.

A equação principal é escrita:

\(\left( \frac{\dot{a}}{a} \right)^2 = \frac{8 \pi G}{3} \rho - \frac{k c^2}{a^2} + \frac{\Lambda c^2}{3}\)

Nesta equação, \(\rho\) representa a densidade de energia (matéria, radiação…), \(k\) descreve a curvatura do espaço, e \(\Lambda\) é a constante cosmológica (constante cosmológica, que representa a energia do vácuo que acelera a expansão). Assim, a velocidade de expansão do Universo depende tanto da sua matéria, como da sua forma e da energia do vácuo. Esta abordagem permite compreender porque é que o Universo cresce hoje e como cresceu durante a inflação.

Comparação entre um universo único e um multiverso inflacionário

Um horizonte limitado no infinito

O nosso horizonte cosmológico é definido pela velocidade da luz e pela idade do Universo. Para além dele, outras bolhas continuam a crescer a velocidades aparentes > c, não porque a matéria se move mais rápido do que a luz, mas porque o próprio espaço se expande. Assim, nenhuma informação pode atravessar as fronteiras entre universos-bolha.

Outra visão do multiverso: a interpretação de Everett

Uma revolução na compreensão da mecânica quântica

Em 1957, o físico Hugh Everett (1930-1982) propôs uma interpretação radical da mecânica quântica, conhecida como a interpretação dos mundos múltiplos (ou Many-Worlds Interpretation, MWI). Face ao problema da medição em mecânica quântica, Everett rejeitou a ideia de uma "redução do pacote de ondas" (colapso da função de onda) e postulou que todos os resultados possíveis de uma medição quântica se realizam efetivamente, cada um num ramo distinto da realidade.

Uma infinidade de realidades bifurcadas

De acordo com este modelo, cada interação quântica provoca uma bifurcação do Universo. Por exemplo, se uma partícula pode assumir dois estados, o Universo divide-se em dois ramos: num, a partícula está no estado A; no outro, está no estado B. Estes mundos são reais no mesmo sentido que o nosso, mas não podem comunicar entre si. Ao contrário do multiverso inflacionário, que cria bolhas separadas no espaço, o multiverso de Everett é um espaço de possibilidades que se ramifica em cada instante, gerando uma infinidade de realidades coexistentes.

Distinção fundamental com o multiverso inflacionário

É importante não confundir estas duas abordagens. O multiverso inflacionário é uma consequência da cosmologia: descreve regiões do espaço-tempo distintas, fisicamente separadas por horizontes. O multiverso de Everett, por outro lado, é uma consequência da mecânica quântica: descreve uma multiplicidade de ramos de um mesmo universo quântico, resultantes da evolução determinista da função de onda. O primeiro é uma questão de expansão cósmica, o segundo uma questão de sobreposição quântica. Ambos, no entanto, alargam a nossa conceção da realidade muito para além do Universo observável.