O falecido físico Stephen Hawking deu uma grande contribuição à cosmologia durante sua vida, mas ele não conseguiu resolver todos os mistérios do universo. Agora, um dos últimos artigos em que ele trabalhou foi publicado - e ele apresenta algumas novas idéias sobre o tamanho e a forma do cosmos. Mas o que a pesquisa realmente diz e qual a importância das descobertas?

Nossa imagem convencional da cosmologia é que nosso universo começou com um Big Bang e então teve um período de expansão muito rápida, conhecido como inflação. Isso criou as sementes do grande, universo liso (ish) em que vivemos hoje. O problema é, a inflação tende a ter problemas para parar.

Isso ocorre porque a inflação no início do universo era, na verdade, governada pelas estranhas regras da mecânica quântica, fazendo com que se comporte de maneiras inesperadas. Por exemplo, de acordo com a mecânica quântica, partículas podem surgir do vácuo aleatoriamente e desaparecer novamente - uma peculiaridade conhecida como flutuação quântica. Aplicado ao universo primordial, flutuações quânticas podem ter feito com que algumas partes do universo repentinamente começassem a inflar mais rápido do que outras.

Isso significa que a maioria das descrições explícitas da inflação têm a característica de enquanto a inflação pode acabar em algumas regiões, continua em outros, de modo que o universo está "eternamente inflando" em geral. Isso significa que devemos viver em um pequeno bolso de um "multiverso" de universos paralelos, em que a inflação parou e as estrelas se formaram. Contudo, o multiverso geral está constantemente criando universos novos e inflando, crescendo como um fractal.

Esse universo seria muito desigual - e é para esse aspecto que o artigo de Hawking olha. Se imaginarmos o universo como um balão, encher o balão rapidamente seria uma inflação uniforme. Mas a inflação eterna pareceria como se um pequeno pedaço do balão de repente tivesse deixado de ser elástico, e não se expandiria mais. Dado que o resto do balão ainda está se expandindo, isso daria uma superfície geral muito pontiaguda.

As teorias da inflação eterna e do multiverso são poderosas, pois podem explicar de maneira bastante conveniente a existência de seres conscientes como nós, quando associadas ao "princípio antrópico". Isso basicamente diz que, para que a vida exista, o universo tem que ser muito próximo daquele em que vivemos. Por exemplo - se os planetas não se formaram, então é difícil ver como a vida poderia existir, ou pelo menos, parafraseando Star Trek - a vida como a conhecemos.

Se houver apenas um universo, seria muito improvável que tivesse saído exatamente como o nosso. Contudo, se houver um número infinito de universos, faz sentido que pelo menos um deles contenha vida.

Domando o infinito

Mas isso é uma explicação suficiente do cosmos? Afinal, nunca vimos nenhum desses universos paralelos infinitos. No novo jornal, publicado no Journal of High Energy Physics, Hawking e seu colega Thomas Herzog, da KU Leuven University, na Bélgica, usam um modelo de brinquedo para o nosso universo para sondar sua estrutura.

Eles usam uma técnica conhecida como holografia - reduzindo os espaços tridimensionais matematicamente a projeções bidimensionais em uma superfície - para tentar calcular a aparência do universo. O ocultamento de uma dimensão inteira torna muito mais fácil fazer essa modelagem. Levando em consideração a possibilidade de flutuações quânticas aleatórias, eles olham para a probabilidade de o multiverso ser como um balão pontiagudo versus ter um formato mais liso, e descobrir que o universo prefere ser suave. Isso sugere que a inflação eterna pode não ser o resultado preferido pelos cientistas originalmente.

Em vez de, a dupla argumenta que o multiverso está longe de ser infinito, embora seja provável que haja mais do que apenas um universo lá fora. Mas a existência de um número menor de universos paralelos possíveis é muito preferível a um número infinito - isso significa que poderíamos tentar determinar o que e onde eles estão. Também poderíamos explorar se eles deixaram marcas na radiação que sobrou do Big Bang, tornando a teoria muito mais fácil de testar.

Embora este seja apenas um modelo de brinquedo, abordar diretamente a noção de inflação eterna dentro de um cenário cosmológico mais quântico é novo e fascinante. Se Hertog pode agora concretizar essas idéias em uma previsão de como procurar por sinais de outros universos, resta saber.

Embora este seja o último artigo publicado por Hawking, ele também estava trabalhando em muitas outras teorias no final de sua vida. Por exemplo, junto com cosmologistas Malcolm Perry, da Universidade de Cambridge, e Andy Strominger, da Harvard University, ele estava tentando descobrir se a informação física poderia desaparecer permanentemente em um buraco negro - uma questão levantada por sua pesquisa anterior. Outros trabalhos desta colaboração serão publicados, então ainda não ouvimos a última de Hawking.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.