No final de 1915 Einstein apresentava uma nova teoria radical de espaço, tempo e gravidade: a teoria geral da relatividade.
As duas ideias mudaram totalmente nossa compreensão do universo. É graças à relatividade e à mecânica quântica que aprendemos do que o universo é feito, como ele começou e como ele continua a evoluir. Cem anos depois, nos encontramos agora em outro ponto de virada na física, mas o que está em jogo agora é bastante diferente. Os próximos anos podem nos dizer se seremos capazes de continuar a aumentar nossa compreensão da natureza, ou se talvez pela primeira vez na história da ciência, estaremos diante de perguntas que não poderemos responder, não porque não teremos os cérebros ou tecnologia, mas porque as leis da física em si irão proibir.
Este é o problema essencial: o universo é muito, muito interessante. A relatividade e a mecânica quântica nos parecem sugerir que o universo deve ser um lugar chato. Ele deve ser escuro, letal e sem vida. Mas quando olhamos à nossa volta, vemos um universo de coisas interessantes, cheio de estrelas, planetas, árvores, esquilos. A questão é, em última análise, por que todo este material interessante existe? Por que existe algo em vez de nada? Esta contradição é o mais urgente problema em física fundamental, e nos próximos anos, poderemos descobrir se nós seremos capazes de resolvê-lo.
No coração deste problema estão dois números, dois números extremamente perigosos. São propriedades do universo que podemos medir, e são extremamente perigosos porque se forem diferentes, até mesmo um pouquinho, então não existiria o universo como o conhecemos. O primeiro destes números é associado com a descoberta que foi feita na Organização Européia para Investigação Nuclear (CERN), o maior dispositivo científico já construído pela raça humana, o Grande Colisor de Hádrons – LHC.
O LHC lança partículas subatômicas no interior de um anel de 27 quilômetros, levando-as cada vez mais perto da velocidade da luz antes de fazê-las colidir umas com as outras em gigantescos detectores de partículas. Em 4 de julho de 2012, físicos do CERN anunciaram ao mundo que tinham detectado uma nova partícula fundamental criada por colisões violentas no LHC: o bóson de Higgs.
Encontrar o Higgs prova a existência de um campo de energia cósmica. O campo de Higgs dá massa às partículas fundamentais das quais somos feitos. Se ele não existisse, as partículas não teriam massa e nenhum átomo conseguiria se formar e não existiríamos. Mas há algo de profundamente misterioso sobre o campo de Higgs.
A Relatividade e a mecânica quântica dizem que ele tem dois ambientes naturais, como um interruptor de luz. Pode estar desligado, para que tenha valor zero em todos os lugares no espaço, ou estar ligado e ter um valor absolutamente enorme. Em ambos os cenários, os átomos não existiriam, e nem as outras coisas interessantes que vemos ao nosso redor, não existiriam no universo.
Na realidade, o campo de Higgs está apenas um pouco ligado, não é zero, mas é 10 mil trilhões de vezes mais fraco do que o seu valor total, como um interruptor de luz que ficou preso pouco antes da posição desligado. E este valor é crucial. Se fosse um pouquinho diferente, então não haveria nenhuma estrutura física do universo. Este é o primeiro dos números perigosos: a força do campo de Higgs.
Mas há realmente um exemplo ainda pior deste tipo de ajuste fino de um número perigoso, e desta vez vem a partir do outro extremo da escala, estudando o universo em vastas distâncias. Uma das consequências mais importantes da teoria geral da relatividade de Einstein foi a descoberta de que o universo começou como uma rápida expansão de espaço e tempo 13,8 bilhões de anos atrás, o Big Bang.
Conforme as primeiras versões da teoria do Big Bang, o universo vem se expandindo desde então com a expansão sendo freada gradualmente pela gravidade. Em 1998, os astrônomos fizeram a descoberta impressionante que a expansão do universo está, na verdade, acelerando. O universo está ficando cada vez maior, com rapidez crescente, impulsionado por uma força repulsiva misteriosa chamada energia escura.
Se usar a mecânica quântica para saber quão forte a energia escura seria, você terá um resultado absolutamente surpreendente. Você descobrirá que a energia escura seria 10 elevado a 120 vezes mais forte do que o valor que observamos pela astronomia. Isso é o número um seguido de 120 zeros. É mil trilhões de trilhões de trilhões de vezes maior do que o número de átomos em todo o universo.
Então, este é o segundo desses números perigosos: a força da energia escura. Explicar isto exige um ainda mais fantástico nível de ajuste fino do que aquele para o campo de Higgs. Mas ao contrário do campo de Higgs, este número não tem explicação conhecida.
Havia a esperança de que combinando a teoria da relatividade geral de Einstein, com a mecânica quântica se pudesse encontrar uma solução. A teoria das cordas seria um dos candidatos mais promissores para essa unificação. Mas tem um problema catastrófico: a teoria das cordas não é uma teoria em si, mas todo um conjunto de teorias. Estima-se, na verdade, que existem de 10 a 500 diferentes versões da teoria das cordas.
Cada uma descreveria um universo diferente com diferentes leis da física. E se todos esses 10 a 500 diferentes universos possíveis realmente existirem em algum lugar por aí, em algum grande multiverso?” De repente, poderemos entender os valores estranhamente ajustados destes dois números perigosos. Na maioria do multiverso, a energia escura é tão forte que o universo fica desfeito, ou o campo de Higgs é tão fraco que os átomos não podem se formar. Vivemos em um dos lugares no multiverso onde os dois números estão ajustados.
Mas não podemos testar a ideia do multiverso. Não podemos acessar os outros universos, não há nenhum modo de saber se eles existem ou não. Se não for encontrado nada além do bóson de Higgs no LHC, então poderemos estar entrando uma nova era na física: uma era onde há características estranhas do universo que não podemos explicar; uma era em que nós temos pistas de que vivemos em um multiverso que se encontra frustrantemente para sempre fora do nosso alcance; uma era em que nunca seremos capazes de responder à pergunta: “Por que existe algo em vez de nada?”
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