Estivanteespor que uma civilização esperaria por um universo mais frio

A energia mínima necessária para apagar um bit de informação é proporcional à temperatura: quanto mais frio, mais barato. Em 2017, Anders Sandberg, Stuart Armstrong e Milan Ćirković usaram isso para propor a "hipótese da estivação". Uma civilização que guarda sua energia para um futuro distante e muito frio poderia fazer cerca de 10³⁰ vezes mais computação, e por isso não vemos alienígenas: eles estão dormindo. O canal "Estivantees" do jogo transforma essa hipótese em história.

Esta página trata primeiro da física por trás da hipótese, depois do argumento contra ela, e então resume o cenário do jogo e lista pesquisas reais relacionadas. A hipótese é contestada. Não é uma conclusão aceita.

Temperatura e computação

• 2,7 K: a radiação cósmica de fundo em micro-ondas está hoje a cerca de 2,725 K. Num futuro dominado pela energia escura, a escala do universo dobra aproximadamente a cada 12 bilhões de anos, e a temperatura de fundo cai pela metade junto.
• Princípio de Landauer: em 1961, Rolf Landauer mostrou que apagar 1 bit deve liberar pelo menos kT·ln2 de calor, então uma temperatura menor é mais barata. Um experimento de 2012 prendeu uma pequena esfera de vidro com um laser e mediu esse limite pela primeira vez.
• Nebulosa Bumerangue: o lugar natural mais frio que se conhece é a Nebulosa Bumerangue, a cerca de 1 K, mais fria que o fundo cósmico. O gás expelido por uma estrela moribunda se expandiu tão rápido que se resfriou sozinho.
• Piso de temperatura: o universo não vai esfriar para sempre. Um universo em aceleração tem um horizonte, e o próprio horizonte tem uma temperatura de cerca de 10⁻³⁰ K, como Gibbons e Hawking calcularam em 1977.

Por que "dormir"

"Estivação" significa originalmente dormência de verão. O peixe-pulmonado africano se enterra na lama na estação seca, envolve-se em muco e reduz o metabolismo ao mínimo. Pode dormir assim por vários anos até as chuvas voltarem. A hipótese toma emprestada a palavra.

Para esperar um universo mais frio, primeiro é preciso preservar seus recursos. Quando uma estrela funde hidrogênio em hélio, só cerca de 0,7% da massa vira energia, e a maior parte se espalha pelo espaço como luz estelar. Esse é o motivo para acumular. Um buraco negro de uma massa solar tem temperatura de Hawking de apenas cerca de 6×10⁻⁸ K, muito mais fria que o fundo cósmico de hoje. Até o fundo cair abaixo disso, ele não evapora. Em vez disso, absorve lentamente a radiação de fundo, e por isso poderia servir de armazém.

Dormir não significa que a computação pare por completo. Enquanto nenhuma informação for apagada, a computação pode, em princípio, usar quase nenhuma energia. Isso se chama computação reversível, e Charles Bennett a demonstrou em 1973.

A refutação: não há necessidade de esperar

Em 2019, Charles Bennett, Robin Hanson e Cameron Riedel rebateram. O universo está cheio de "reservatórios frios" longe do equilíbrio, nos quais a entropia pode ser despejada agora mesmo, sem esperar o universo esfriar. Esperar só compensa depois que uma civilização usou toda a matéria.

A ideia no jogo

O que segue é ficção do jogo. O canal é encontrado perguntando "onde estão eles?" no canal da Nuvem Negra, ou desbloqueando "Era degenerada" na Árvore do Além. No cenário, o Observador encontra uma estrutura incomumente fria e ordenada na borda do Grupo Local. Uma enorme quantidade de matéria foi reunida. Ela mal brilha e não emite calor. Está dormindo.

A mecânica é esperar o universo esfriar. Este canal funciona com um relógio cósmico: a cada 2 horas de tempo real, a temperatura de fundo cai pela metade (no universo real, cerca de 12 bilhões de anos). Enquanto dormem, eles só armazenam energia. Quando você os desperta, a energia armazenada é convertida em "bits" à temperatura atual, e eles continuam pensando a essa temperatura enquanto estão acordados. Quanto mais tarde você os acordar, mais você recebe. Para aproveitar um universo mais frio, deixe-os continuar dormindo. O cenário também tem uma vigília noturna: alguns vigias ficam acordados e cuidam do universo pelos outros. O canal tem dois finais: eles acordam no momento mais frio, ou alguns estivadores acordam cedo e pensam juntos com a civilização principal. Tudo isso é ficção.

Dois romances relacionados

• A Última Pergunta (Isaac Asimov, 1956): a segunda lei da termodinâmica não tem exceção conhecida, e a morte térmica do universo é uma das previsões principais. Na história, ao longo de gerações, as pessoas perguntam a um computador cada vez mais poderoso se o aumento da entropia pode ser revertido. Todas as vezes ele responde "dados insuficientes para uma resposta significativa", até o último momento do universo.
• A Nuvem Negra (Fred Hoyle, 1957): Hoyle foi um astrofísico de verdade. As nuvens interestelares realmente contêm moléculas orgânicas complexas, e várias foram encontradas em Sagitário B2.

Pesquisas reais relacionadas

Os estudos abaixo tratam de expansão cósmica, temperatura de fundo, evaporação de buracos negros e futuro distante. São ciência real relacionada, não evidência de que civilizações estejam dormindo.

• Supernovas distantes revelaram que a expansão do universo está se acelerando, e a energia escura entrou na física. O trabalho ganhou o Prêmio Nobel de 2011 (Riess et al., The Astronomical Journal, 1998).
• Uma segunda equipe chegou independentemente à mesma conclusão (Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999).
• Um ruído que não podia ser removido de uma antena era, na verdade, o brilho residual do Big Bang, o que rendeu o Nobel de 1978 (Penzias e Wilson, The Astrophysical Journal, 1965).
• Efeitos quânticos fazem os buracos negros irradiar energia lentamente, de modo que acabarão evaporando (Hawking, Nature, 1974).
• Um cálculo do destino do universo ao longo de trilhões de anos e além: as estrelas se apagam, os prótons podem decair, os buracos negros por fim evaporam (Adams e Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997).
• A matéria comum responde por cerca de 5% da energia total do universo, a matéria escura por cerca de 27%, e o restante é energia escura (Colaboração Planck, Astronomy & Astrophysics, 2020).