Teoria final de Stephen Hawking sobre o universo acaba de ser publicada

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O físico Stephen Hawking nos deixou uma última obra antes de morrer: seu trabalho final, detalhando sua última teoria sobre a origem do Universo, em coautoria com Thomas Hertog, da KU Leuven.

O artigo, publicado no Journal of High Energy Physics, afirma que o Universo é muito menos complexo do que sugerem as teorias atuais do multiverso.

Baseia-se em torno de um conceito chamado inflação eterna, introduzido pela primeira vez em 1979 e publicado em 1981. Após o Big Bang, o Universo experimentou um período de inflação exponencial. Então diminuiu a velocidade e a energia converteu-se em matéria e radiação.

No entanto, de acordo com a teoria da inflação eterna, algumas bolhas de espaço pararam de inflacionar ou desaceleraram em uma trajetória de parada, criando um pequeno ponto morto fractal no espaço estático.

Enquanto isso, em outras bolhas do espaço, por causa dos efeitos quânticos, a inflação nunca para – levando a um número infinito de multiversos.

Tudo o que vemos em nosso Universo observável, de acordo com essa teoria, está contido em apenas uma dessas bolhas – na qual a inflação parou, permitindo a formação de estrelas e galáxias.

“A teoria usual da inflação eterna prevê que globalmente nosso universo é como um fractal infinito, com um mosaico de diferentes universos, separados por um oceano inflável”, explicou Hawking. “As leis locais de física e química podem diferir de um universo para outro, que juntos formariam um multiverso. Mas eu nunca fui um fã do multiverso. Se a escala de diferentes universos no multiverso é grande ou infinita, a teoria não pode ser testada”.

Até mesmo um dos arquitetos originais do modelo de inflação eterna, Paul Steinhardt, físico da Universidade de Princeton, o repudiou nos últimos anos.

Hawking e Hertog estão dizendo agora que o modelo de inflação eterna está errado. Isso ocorre porque a teoria da relatividade geral de Einstein se degrada em escalas quânticas.

“O problema com a conta usual da inflação eterna é que ela assume um universo de fundo existente que evolui de acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein e trata os efeitos quânticos como pequenas flutuações em torno disso”, explicou Hertog. “No entanto, a dinâmica da inflação eterna elimina a separação entre a física clássica e a física quântica. Como consequência, a teoria de Einstein se desfaz na inflação eterna”.

A nova teoria é baseada na teoria das cordas, uma das estruturas que tenta reconciliar a relatividade geral com a teoria quântica, substituindo as partículas pontuais da física de partículas por minúsculas cordas vibrantes unidimensionais.

Na teoria das cordas, o princípio holográfico propõe que um volume de espaço possa ser descrito em um limite inferior de dimensão; então o universo é como um holograma, no qual a realidade física em espaços 3D pode ser reduzida matematicamente a projeções 2D em suas superfícies.

Os pesquisadores desenvolveram uma variação do princípio holográfico que projeta a dimensão do tempo na inflação eterna, o que lhes permitiu descrever o conceito sem depender da relatividade geral.

Isso permitiu que eles reduzissem matematicamente a inflação eterna a um estado intemporal em uma superfície espacial no início do Universo – um holograma de inflação eterna.

“Quando traçamos a evolução do nosso universo de trás para frente no tempo, chegamos ao limiar da inflação eterna, onde nossa noção familiar de tempo deixa de ter algum significado”, disse Hertog.

Em 1983, Hawking e outro pesquisador, o físico James Hartle, propuseram o que é conhecido como o “estado de Hartle-Hawking”. Eles propuseram que, antes do Big Bang, havia espaço, mas sem tempo. Assim, o Universo, quando começou, expandiu-se a partir de um único ponto, mas não tem um limite.

De acordo com a nova teoria, o Universo primitivo tinha um limite, e isso permitiu que Hawking e Hertog deduzissem previsões mais confiáveis ​​sobre a estrutura do Universo.

“Nós prevemos que nosso universo, nas maiores escalas, é razoavelmente suave e globalmente finito. Portanto, não é uma estrutura fractal”, disse Hawking.

É um resultado que não refuta os multiversos, mas os reduz a um alcance muito menor – o que significa que a teoria do multiverso pode ser mais fácil de testar no futuro, se o trabalho puder ser replicado e confirmado por outros físicos.

Hertog planeja testá-lo procurando por ondas gravitacionais que poderiam ter sido geradas pela inflação eterna.

A pesquisa da equipe foi publicada no Journal of High Energy Physics e pode ser lida na íntegra no arXiv.

Traduzido e adaptado de Science Alert.

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