Stephen Hawking é justamente visto como um dos cientistas mais influentes do nosso tempo. Em seu tempo neste planeta, o famoso físico, comunicador científico, autor e luminar se tornou um nome familiar, sinônimo de nomes como Einstein, Newton e Galileo. O que é ainda mais impressionante é o fato de ele ter conseguido manter seu compromisso com a ciência, a educação e os esforços humanitários, apesar de sofrer de uma doença lenta e degenerativa.
Embora Hawking tenha falecido recentemente, sua influência ainda está sendo sentida. Pouco antes de sua morte, Hawking enviou um artigo oferecendo sua teoria final sobre as origens do Universo. O artigo, publicado no início desta semana (quarta-feira, 2 de maio), oferece uma nova visão da teoria do Big Bang que pode revolucionar a maneira como pensamos no universo, como ele foi criado e como evoluiu.
O documento, intitulado "Uma saída suave da inflação eterna?", Foi publicado no Jornal de física de alta energia.A teoria foi anunciada pela primeira vez em uma conferência na Universidade de Cambridge em julho do ano passado, onde o professor Thomas Hertog (físico belga da Universidade KU Leuven) compartilhou o artigo de Hawking (que co-autoria Hertog) por ocasião de seu 75º aniversário.
De acordo com o consenso científico atual, toda a matéria atual e passada no Universo passou a existir ao mesmo tempo - cerca de 13,8 bilhões de anos atrás. Nesse momento, toda a matéria era compactada em uma bola muito pequena, com densidade infinita e calor intenso. De repente, esta bola começou a inflar a uma taxa exponencial, e o Universo como o conhecemos começou.
No entanto, acredita-se amplamente que, desde o início dessa inflação, os efeitos quânticos a manterão para sempre em algumas regiões do Universo. Isso significa que, globalmente, a inflação do Universo é eterna. A esse respeito, a parte observável do nosso Universo (medindo 13,8 bilhões de anos-luz em qualquer direção) é apenas uma região na qual a inflação terminou e estrelas e galáxias se formaram.
Como Hawking explicou em uma entrevista à Universidade de Cambridge no outono passado:
“A teoria usual da inflação eterna prevê que, globalmente, o nosso universo é como um fractal infinito, com um mosaico de diferentes universos de bolso, separados por um oceano inflável. As leis locais da física e da química podem diferir de um universo de bolsos para outro, que juntos formariam um multiverso. Mas eu nunca fui fã do multiverso. Se a escala de diferentes universos no multiverso for grande ou infinita, a teoria não poderá ser testada. "
Em seu novo artigo, Hawking e Hertog oferecem uma nova teoria que prevê que o Universo não é um multiverso infinito semelhante a um fractal, mas é finito e razoavelmente suave. Em resumo, eles teorizam que a inflação eterna, como parte da teoria do Big Bang, está errada. Como Hertog explicou:
“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. No entanto, a dinâmica da inflação eterna apaga a separação entre a física clássica e a quântica. Como conseqüência, a teoria de Einstein se divide em inflação eterna. "
Em contraste com isso, Hawking e Hertog oferecem uma explicação baseada na Teoria das Cordas, um ramo da física teórica que tenta unificar a Relatividade Geral com a física quântica. Esta teoria foi proposta para explicar como a gravidade interage com as três outras forças fundamentais do Universo (forças nucleares fracas e fortes e eletromagnetismo), produzindo assim uma Teoria de Tudo (ToE).
Simplificando, essa teoria descreve os constituintes fundamentais do Universo como minúsculas cordas vibratórias unidimensionais. A abordagem de Hawking e Hertog usa o conceito de holografia da teoria das cordas, que postula que o Universo é um holograma grande e complexo. Nesta teoria, a realidade física em certos espaços 3D pode ser matematicamente reduzida para projeções 2D em uma superfície.
Juntos, Hawking e Hertog desenvolveram uma variação desse conceito para projetar a dimensão do tempo na inflação eterna. Isso lhes permitiu descrever a inflação eterna sem ter que confiar na Relatividade Geral, reduzindo assim a inflação a um estado atemporal definido em uma superfície espacial no início dos tempos. A esse respeito, a nova teoria representa uma mudança em relação ao trabalho anterior de Hawking sobre "teoria da ausência de fronteiras".
Também conhecida como Proposta de Hartle e Hawking No Bounary, essa teoria via o Universo como uma partícula quântica - atribuindo-lhe uma função de onda que descrevia todos os Universos possíveis. Essa teoria também previa que, se você voltar no tempo para o início do Universo, ela diminuirá e fechará como uma esfera. Por fim, previu que o Universo acabaria parando de se expandir e entraria em colapso.
Como Hertog explica, essa nova teoria é um afastamento do trabalho anterior:
“Quando traçamos a evolução de nosso universo de volta no tempo, em algum momento chegamos ao limiar da inflação eterna, onde nossa noção familiar de tempo deixa de ter algum significado. Agora estamos dizendo que há um limite em nosso passado. "
Usando essa teoria, Hawking e Hertog foram capazes de obter previsões mais confiáveis sobre a estrutura global do Universo. Além disso, um universo previsto para emergir da inflação eterna no limite do passado também é finito e muito mais simples. Por último, mas não menos importante, a teoria é mais preditiva e testável do que o multiverso infinito previsto pela antiga teoria da inflação eterna.
"Não estamos limitados a um universo único e único, mas nossas descobertas implicam uma redução significativa do multiverso, para uma gama muito menor de universos possíveis", disse Hawking. Em teoria, um universo finito e suave é aquele que podemos observar (pelo menos localmente) e será governado por leis físicas com as quais já estamos familiarizados. Comparado a um número infinito de Universos governados por leis físicas diferentes, certamente simplifica a matemática!
No futuro, Hertog planeja estudar as implicações dessa teoria em escalas menores usando dados obtidos por telescópios espaciais sobre o Universo local. Além disso, ele espera aproveitar os estudos recentes sobre ondas gravitacionais (GWs) e os muitos eventos que foram detectados. Essencialmente, Hertog acredita que os GWs primordiais gerados na saída da inflação eterna são os meios mais promissores para testar o modelo.
Devido à expansão do nosso Universo desde o Big Bang, esses GWs teriam comprimentos de onda muito longos, que estão fora da faixa normal dos detectores do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO) ou dos detectores de Virgem. No entanto, a Antena Espacial de Interferometria a Laser (LISA) - um plano liderado pela ESA para um observatório de ondas gravitacionais no espaço - e outras experiências futuras podem ser capazes de medi-las.
Embora ele esteja mais tempo conosco, a teoria final de Hawking pode ser sua profunda contribuição para a ciência. Se pesquisas futuras o comprovarem corretas, Hawking terá resolvido um dos problemas mais assustadores da astrofísica e cosmologia modernas. Apenas mais uma conquista de um homem que passou a vida mudando a maneira como as pessoas pensam sobre o Universo!
