Universo-bebêdá para fazer um universo em laboratório?

Dá para criar um universo novo em laboratório? Edward Farhi e Alan Guth estudaram a questão a sério em 1987, e em 1990 Farhi, Guth e Jemal Guven foram um passo além. A conclusão: a relatividade geral permite que um pequeno pedaço de falso vácuo se expanda num "universo-bebê" causalmente desconectado do nosso, mas na física clássica o ponto de partida precisa ser uma singularidade, e o tunelamento quântico talvez contorne isso. Fazer de fato um universo-bebê e moldar suas constantes físicas é ficção.

Esta página primeiro explica como desbloquear o final, depois mostra a pesquisa real por trás da “Fábrica cósmica” e, em seguida, o desenvolvimento da teoria da expansão e da inflação, para você ver por que os físicos chegam a considerar "fazer um universo".

Como desbloquear

• Dica: Primeiro veja este universo morrer, depois decida se quer fazer um novo.
• Condição: Primeiro testemunhe o final “Decaimento do próton”. Depois desbloqueie “Fábrica cósmica” e testemunhe o fim do universo.
• Recompensa: Você pode escrever a frase de abertura do próximo universo e reescrever de graça uma constante física (só para o próximo universo).

O nó “Fábrica cósmica” diz que um universo precisa morrer para que um novo tenha a sua vez.

Pesquisa real: as condições para fazer um universo

• 1987: Farhi e Guth estudaram se um universo novo poderia ser feito em laboratório. A relatividade geral permite que um pequeno pedaço de falso vácuo se expanda num "universo-bebê" causalmente desconectado do nosso, mas na física clássica o ponto de partida precisa ser uma singularidade.
• 1990: Junto com Guven, propuseram que o tunelamento quântico talvez contorne isso.

Por que os físicos ousam pensar nisso

A teoria da expansão cósmica forneceu, passo a passo, os conceitos de que "fazer um universo" precisa.

• Friedmann deduziu da relatividade geral que o universo pode se expandir ou se contrair, sete anos antes de aparecerem evidências observacionais (Friedmann, Zeitschrift für Physik, 1922).
• Lemaître propôs de forma independente que o universo está em expansão e, mais tarde, imaginou que ele começou num "átomo primitivo", uma forma inicial da teoria do Big Bang (Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, 1927).
• Quanto mais longe uma galáxia está de nós, mais rápido ela se afasta. O universo não é estático (Hubble, PNAS, 1929).
• Guth propôs que o universo primitivo passou por expansão exponencial, explicando de uma só vez por que o universo é tão plano e por que sua temperatura é quase a mesma em toda parte (Guth, Physical Review D, 1981).
• Andrei Linde resolveu o problema de como a inflação poderia terminar de modo suave, tornando a teoria da inflação realmente viável (Linde, Physics Letters B, 1982).

Vale notar que o Guth que estudou universos-bebê é o mesmo Guth que propôs a inflação.

Do que o universo é feito

Usando supernovas distantes como "velas padrão", os astrônomos descobriram que a expansão do universo está se acelerando, e a energia escura entrou em cena. O trabalho ganhou o Nobel de 2011 (Riess et al., The Astronomical Journal, 1998). Outra equipe chegou de forma independente à mesma conclusão (Perlmutter et al., The Astrophysical Journal, 1999). O satélite Planck deu os parâmetros cosmológicos mais precisos até hoje: uma idade de cerca de 13,8 bilhões de anos e matéria comum de apenas cerca de 5% (Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics, 2020).

Higgs propôs um campo que preenche todo o espaço e dá massa às partículas (Higgs, Physical Review Letters, 1964), e o Grande Colisor de Hádrons encontrou uma nova partícula de cerca de 125 GeV, confirmando uma previsão que esperava havia 48 anos (ATLAS Collaboration, Physics Letters B, 2012). A recompensa do jogo deixa você reescrever uma constante física, o que é ficção.

O fim do universo

O destino do universo daqui a trilhões de anos e além: as estrelas se apagam, os prótons talvez decaiam e os buracos negros acabam evaporando (Adams e Laughlin, Reviews of Modern Physics, 1997). Isso ecoa o "primeiro veja este universo morrer" da dica.

Ficção do jogo, não é real

Fazer de fato um universo-bebê e moldar suas constantes físicas é ficção. A última pergunta (1956), de Asimov, trata de pessoas que perguntam a um computador cada vez mais poderoso, geração após geração, se o aumento da entropia pode ser revertido. Toda vez ele responde "dados insuficientes para uma resposta significativa", até o último instante do universo. O contexto científico é este: a segunda lei da termodinâmica não tem exceção conhecida, e a morte térmica do universo é uma das previsões principais.

Quer ler os originais? Busque estes títulos

• Friedmann (1922): "Über die Krümmung des Raumes", algo como "Sobre a curvatura do espaço"
• Guth (1981): "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
• Linde (1982): "A new inflationary universe scenario"
• Higgs (1964): "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
• Adams e Laughlin (1997): "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"