Um universo do nada

Após ler (na verdade ouvir) o excelente livro do físico Lawrence Krauss “A Universe from Nothing: Why There is Something Rather Than Nothing” [1], procurando mais informações descobri um pequeno artigo, quase um resumo, escrito em 2002 para a revista Mercury por dois outros físicos, Alexei V. Filippenko, que sempre aparece nos programas da série “O Universo”, e Jay Pasachoff em que explicam, de maneira clara e simples, em que consiste exatamente a ideia de que o universo pode ter originado do nada.

O ótimo livro de Krauss até onde sei não foi ainda publicado no Brasil, mas é possível ver um video sobre do que se trata o livro nas palavras do próprio autor:

Mas o artigo de Filippenko e Pasachoff segue em uma tradução minha já que considero ele tremendamente claro e informativo e serve como um prelúdio para o muito mais amplo e esmiuçado livro de Krauss.

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 Um universo do nada

Mercury Magazine Vol. 31 No. 2 March/April 2002

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por Alexei V. Filippenko e Jay M. Pasachoff

[Traduzido por Rodrigo Véras]

Insights da física moderna sugerem que nosso universo maravilhoso pode ser o derradeiro almoço grátis.

Adaptado de “The Cosmos: Astronomy in the New Millennium”, 1st edition, by Jay M. Pasachoff and Alex Filippenko, © 2001. Reproduzido com permissão de Brooks/Cole, uma marca do Grupo Wadsworth, uma divisão da Thomson Learning.

Na teoria inflacionária, a matéria, a antimatéria, e os fotons foram produzidos pela energia do falso vácuo, que foi liberada em seguida a transição de fase. Todas estas partículas consistem em energia positiva. Essa energia, no entanto, é exatamente equilibrada pela energia gravitacional negativa de tudo puxando todo o resto. Em outras palavras, a energia total do universo é zero! É notável que o universo consista essencialmente de nada, mas (felizmente para nós) em porções positivas e negativas. Você pode facilmente ver que a gravidade está associada com a energia negativa: Se você deixar cair uma bola que estava em repouso (definido como um estado de energia zero), ela ganha energia do movimento (energia cinética) enquanto cai. Mas este ganho é exatamente equilibrado por uma maior energia negativa gravitacional conforme ele chega cada vez mais perto do centro da Terra, de modo que a soma das duas energias permanece zero.

A idéia de um universo de energia zero, juntamente com a inflação, sugere que tudo que se precisa é apenas um pouquinho de energia para que a coisa toda se inicie (ou seja, um pequeno volume de energia em que a inflação possa começar). O universo então experimenta expansão inflacionária, mas sem criar energia líquida.

O que produziu a energia antes da inflação? Esta é talvez a pergunta derradeira. Tão insano quanto isso possa parecer, a energia pode ter vindo do nada! O significado do “nada” é um tanto ambíguo aqui. Pode ser o vácuo em um espaço e tempo pré-existente , ou pode ser nada mesmo – isto é, todos os conceitos de espaço e tempo teriam sido criados com o próprio universo.

A teoria quântica, e especificamente, o princípio da incerteza de Heisenberg, fornece uma explicação natural para a forma como essa energia pode ter vindo do nada. Em todo o universo, partículas e antipartículas formam-se espontaneamente e rapidamente aniquilando umas as outras sem violar a lei de conservação de energia. Estes nascimentos e mortes espontâneas dos chamados de pares de partículas “virtuais” são conhecidos como “flutuações quânticas”. De fato, experimentos de laboratório provaram que as flutuações quânticas ocorrem em todos os lugares, todo o tempo. Pares de partículas virtuais (como elétrons e pósitrons) afetam diretamente os níveis de energia dos átomos, e os níveis de energia previstos estariam em desacordo com os níveis medidos experimentalmente, caso as flutuações quânticas não fossem levadas em conta.

Talvez muitas flutuações quânticas tenham ocorrido antes do nascimento do nosso universo. A maioria delas desapareceu rapidamente. Mas uma sobreviveu o suficiente e tinha as condições adequadas para que a inflação se iniciasse. A partir daí, o volume original minúsculo inflado por um fator enorme, nosso universo macroscópico nasceu. O par partícula-antipartícula original (ou pares) podem ter posteriormente aniquilado-se um ao outro – mas mesmo se não o fizessem, a violação da conservação de energia seria minúscula, não sendo suficientemente grande para ser mensurável.

Se esta hipótese, reconhecidamente especulativa, estiver correta, então, a resposta para a pergunta final é que o universo seria o derradeiro almoço grátis! Ele veio do nada, e sua energia total é zero, mas, no entanto, possui uma estrutura incrível e complexidade. Poderiam até existir  muitos outros universos assim, espacialmente distintos do nosso.

Imagem: Courtesy of AURA/NOAO/NSF.

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Referências sugeridas:

  1. Krauss, Lawrence M. A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing Free Press, January 2012, 224 pages. [Esta referência é da versão em papel]

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I'm a biologist and science writer who loves philosophy and sciences.
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