Uma jornada pela física quântica revela que, embora fascinantes, a existência de Universos Paralelos carece de evidências concretas, enquanto o conceito de Multiverso ganha terreno.
A ideia de universos paralelos e um multiverso tem capturado a imaginação de cientistas, filósofos e do público em geral por décadas. É um conceito que evoca visões de realidades alternativas, onde cada decisão tomada, cada caminho não trilhado em nossa vida, se concretiza em um universo distinto. Mas, o que a ciência atual realmente nos diz sobre a existência dessas realidades paralelas? São elas uma especulação teórica ou uma possibilidade física tangível? Uma análise aprofundada dos fundamentos da física quântica e das teorias cosmológicas mais recentes nos oferece uma perspectiva fascinante, embora ainda inconclusiva, sobre essa questão que desafia nossa compreensão da realidade.
A busca pela verdade científica é, em sua essência, a tentativa de descrever e modelar a realidade da maneira mais preditiva e poderosa possível. Quando nos perguntamos se algo é “real”, não estamos apenas buscando modelos que concordem com medições e observações. Estamos, na verdade, indo muito além, fazendo uma série de perguntas mais profundas: Nosso modelo da realidade é autoconsistente, livre de falhas lógicas? Ele maximiza nosso poder preditivo sobre o que vamos medir, ou existem limitações superadas por modelos alternativos? É único em seu escopo e poder explicativo, ou existem outros modelos igualmente bons? E, crucialmente, todas as previsões do nosso modelo podem ser testadas e validadas experimentalmente ou observacionalmente, ou algumas delas permanecem ocultas à nossa vista?
A capacidade preditiva é, sem dúvida, um pilar fundamental para a compreensão da nossa realidade. Muitas das nossas melhores ideias científicas, que hoje são consideradas estabelecidas, começaram como teorias aparentemente desconectadas de experimentos e observações. Somente mais tarde, foram diretamente testadas e, em muitos casos, validadas. O questionamento sobre a realidade dos universos paralelos e do multiverso é uma dessas grandes questões que mobiliza os físicos que trabalham nas fundações da física. E para responder a essa pergunta, precisamos mergulhar no coração da física quântica, um campo que, por sua própria natureza, nos desafia a repensar tudo o que sabemos sobre o universo.
A Bizarria da Realidade Quântica: O Experimento da Dupla Fenda
A noção de universos paralelos tem suas raízes mais profundas na forma como entendemos a realidade em seu nível mais fundamental, com uma atenção especial aos resultados contraintuitivos dos experimentos de física quântica. Desde que começamos a desvendar a natureza intrinsecamente quântica do nosso Universo, temos lutado para dar “sentido” a conceitos como incerteza, indeterminismo, dualidade onda-partícula e a previsão de resultados probabilísticos, em vez de certos. É fundamental entender que as regras da mecânica quântica são dramaticamente diferentes das regras às quais estamos acostumados em nossa experiência cotidiana e macroscópica.
Talvez o experimento mais famoso de toda a física quântica, e aquele que melhor ilustra as propriedades bizarras da nossa realidade quântica, seja o experimento da dupla fenda. Sua configuração é surpreendentemente simples, mas suas implicações são monumentais: você precisa de algum tipo de entidade física, como uma onda ou uma partícula, que se propague em uma direção através do espaço. Há uma barreira nesse espaço que impede a propagação direta dessa entidade, com duas fendas estreitas e próximas que permitem que a entidade passe apenas por esses dois locais. No lado oposto da barreira, há uma tela que exibe o padrão da porção dessa entidade (seja ela semelhante a uma onda ou a uma partícula) que ali chega.
Este experimento foi inicialmente realizado por Christiaan Huygens no século XVII com ondas de água. No entanto, ganhou proeminência no início do século XIX, quando Thomas Young o realizou com luz. Se a luz tivesse se comportado como partículas – ou corpúsculos, como Isaac Newton havia teorizado –, então a tela seria completamente escura em todos os lugares, com exceção de duas “bandas” brilhantes que apareceriam, correspondendo a cada uma das duas fendas pelas quais a luz poderia ter passado. Isso é o que se esperaria se a luz se comportasse como partículas: uma área escura onde a barreira bloqueia a luz, e áreas iluminadas correspondendo às fendas.
Por outro lado, se a luz exibisse um comportamento semelhante a uma onda, o que se esperaria seria um padrão de bandas alternadas de luz e escuridão. Essas bandas corresponderiam a regiões onde a luz interferiu construtivamente (aditivamente) entre as duas fendas, levando a bandas claras, e regiões onde a luz interferiu destrutivamente (subtrativamente, ou se anulando) entre as duas fendas, levando a bandas escuras. Os experimentos de Young, realizados entre o final da década de 1790 e o início dos anos 1800, demonstraram decisivamente o comportamento ondulatório da luz sob essas condições. Assim como as ondas de água se propagam através de duas fendas em uma barreira, criando duas fontes de ondas que se propagam circularmente para fora, que interfeririam tanto construtiva quanto destrutivamente quando se encontrassem, levando a um padrão de picos e vales na água, a natureza ondulatória da luz garantia que ela fizesse o mesmo. Experimentos posteriores no século XIX confirmaram a natureza ondulatória da luz, e o eletromagnetismo de Maxwell trouxe a compreensão da luz como a propagação de uma onda eletromagnética (sem fonte de carga) na velocidade da luz.
A Dualidade e o Problema da Medição
Mas então, as coisas ficaram, como se diz, “muito, estranhamente estranhas”. Max Planck demonstrou que a energia emitida na forma de luz deve ser quantizada, ou seja, não pode ser composta exclusivamente de ondas contínuas, mas sim deve vir em forma de “pacotes de energia”, onde cada pacote possui uma energia específica e finita. Albert Einstein, através do efeito fotoelétrico, demonstrou que a luz só conseguia ionizar elétrons se tivesse um comprimento de onda suficientemente curto, independentemente da intensidade da luz. Em outras palavras, não era a energia total de um feixe de luz, mas sim a energia de cada “pacote” individual em que a luz era quantizada – pacotes que hoje são conhecidos como fótons – que determinava as propriedades e capacidades dessa luz.
E então, em 1924, Louis de Broglie percebeu que as coisas eram ainda mais bizarras do que havíamos imaginado. Não era apenas a luz que exibia essa estranha propriedade de ter comportamentos semelhantes a partículas sob certas circunstâncias, enquanto exibia comportamentos semelhantes a ondas sob outras. Absolutamente tudo, incluindo elétrons, prótons, núcleos atômicos e até mesmo átomos inteiros, exibia essa dualidade onda-partícula. Podemos fazer passar não apenas luz, mas também partículas (como elétrons) por uma configuração de dupla fenda semelhante, e elas ainda gerariam o mesmo padrão ondulatório, mostrando evidências claras de interferência.
A parte verdadeiramente alucinante ocorre quando tentamos “enganar” o sistema. Se enviarmos os elétrons ou fótons um por um, em fila única, o padrão de interferência ainda permanece. É como se cada quantum individual, seja um fóton ou um elétron, de alguma forma passasse pelas duas fendas ao mesmo tempo e interferisse consigo mesmo. Mas e se tentarmos “pegar” cada partícula em flagrante, medindo por qual fenda ela passa? Isso é possível! Podemos configurar um detector para medir por qual fenda o quantum está passando. E funciona! A primeira partícula passa pela fenda #1, a segunda pela fenda #2, e assim por diante. Mas, desta vez, não há padrão de interferência na tela. Em vez disso, surgem apenas duas “pilhas” de partículas, como se estivéssemos lidando com bolas de bilhar lançadas através das fendas. É como se os vários quanta pudessem “saber” se estão sendo medidos ou não, e alterassem seu comportamento em resposta.
É aqui que o link com os universos paralelos começa a se formar. A questão fundamental que surge é: “Se eu puder detalhar com precisão todas as condições iniciais do meu sistema físico, incluindo a configuração experimental, e as posições e movimentos de cada partícula nele, qual será o resultado?” As regras da física quântica, no que melhor compreendemos, não nos dão respostas absolutas e 100% certas. Em vez disso, elas apenas nos permitem prever a probabilidade de obter cada um dos vários resultados possíveis. Para uma pergunta como “onde este elétron que estou passando por uma dupla fenda irá pousar?”, sabemos como calcular o espectro de probabilidades, mas a única maneira de determinar onde o elétron realmente pousa é realizar o experimento e fazer a medição por nós mesmos.
Interpretações da Mecânica Quântica: Caminhos Para a Realidade
Todos os físicos concordam com isso: é assim que a natureza se comporta. Pode não ser intuitivo – e muitos de nós podem não achar satisfatório –, mas essa é a natureza da nossa realidade quântica. Mas, então, fazemos algo que é inerentemente humano: perguntamos: “Ok, mas o que está realmente acontecendo com a realidade, e como a nossa noção de que uma realidade objetiva, independente do observador, se encaixa nesses tipos de observações?” E, como era de se esperar, existem várias maneiras equivalentes de interpretar a física quântica. Elas incluem:
- A Interpretação de Copenhague: Esta é a interpretação mais tradicional e amplamente aceita. Ela postula que tudo se propaga como ondas, mas interage como partículas. A chave aqui é o conceito de “colapso da função de onda”: uma interação, ou uma medição, faz com que a função de onda – que descreve todas as probabilidades possíveis de um sistema quântico – “colapse” para um único resultado específico. Antes da medição, o sistema existe em uma superposição de estados; após a medição, ele se “decide” por um único estado.
- Teorias de Variáveis Ocultas (como a interpretação de de Broglie-Bohm): Essas teorias sugerem que existem “variáveis ocultas” determinísticas que não podemos ver, acessar ou medir. Se pudéssemos ter acesso a elas, poderíamos fazer previsões 100% precisas sobre o resultado de qualquer experimento, eliminando a natureza aparentemente aleatória dos resultados quânticos. No entanto, a existência dessas variáveis ocultas tem sido amplamente contestada por experimentos que testam o teorema de Bell.
- A Interpretação de Conjunto (ou de Grupo): Esta interpretação afirma que o estado quântico não representa um sistema individual, mas apenas um número infinito de sistemas preparados de forma idêntica. Em outras palavras, a probabilidade quântica descreve o comportamento de uma grande coleção de sistemas idênticos, e não o que acontece com um único sistema. É uma visão estatística, que não lida diretamente com o comportamento individual de uma partícula.
- A Interpretação de Muitos Mundos (IMM): Esta é a interpretação que mais diretamente leva à ideia de universos paralelos. Ela afirma que a função de onda é real, não há colapso da função de onda, e que todos os resultados realmente acontecem. Cada vez que uma escolha quântica é feita, ou uma medição é realizada, o universo se “ramifica”, e cada resultado possível ocorre em um universo diferente. Nós, como observadores, vivemos apenas em um “mundo” e, portanto, medimos apenas um resultado particular a cada experimento que realizamos.
Muita atenção tem sido dada a essas e outras interpretações, e tentar realizar experimentos que testem suas previsões umas contra as outras é uma área ativa de pesquisa. Por exemplo, o entrelaçamento quântico foi o tema do Prêmio Nobel de Física de 2022, o que ajudou a transformar os sistemas de informação quântica no robusto campo científico moderno que é hoje. No entanto, a questão que a maioria das pessoas – físicos, filósofos, estudantes de física e leigos – quer saber é: “Qual interpretação da mecânica quântica está correta? Qual é a certa, e como sabemos que as outras estão erradas?”
Para essa pergunta, para o bem ou para o mal, não temos resposta, nem consenso, e realmente nenhuma pista além do que foi apresentado. Enquanto não for possível conceber um teste experimental que possa distinguir entre essas várias interpretações, e possa medir a realidade como sendo de uma forma ou de outra, todas essas interpretações permanecem igualmente válidas. Temos apenas um “mundo” em que podemos realizar observações, medições e experimentos, e cada vez vemos apenas um resultado. Enquanto isso, quando calculamos nossas previsões para o que deveria acontecer, podemos apenas chegar a uma distribuição de probabilidade ponderada, não determinar qual será a resposta real. Uma pesquisa conduzida pela Nature em 2025 com mais de 1000 físicos revelou não apenas a falta de consenso sobre a melhor interpretação dos fenômenos quânticos, mas também uma forte falta de confiança na resposta fornecida por cada um deles.
Onde os Universos Paralelos Existiriam? Uma Questão de Espaço e Infinito
Então, são os universos paralelos reais? Com base no que podemos afirmar com certeza sobre a física quântica, é possível, mas não há evidências conclusivas que apoiem essa noção. Uma grande questão de acompanhamento que podemos fazer é: “Ok, se os universos paralelos fossem reais, onde eles viveriam?”
A resposta, de acordo com a mecânica quântica padrão, é que eles vivem na mesma estrutura matemática onde a função de onda vive: em um espaço de Hilbert físico. Isso é muito bom do ponto de vista matemático, mas nosso Universo não é bem descrito como um espaço de Hilbert físico, então isso não é um argumento convincente para a sua realidade física.
Poderíamos argumentar que se o nosso Universo é infinito, então, como existe um número finito de configurações possíveis para o (também finito) número de partículas que existem em nosso Universo observável, então cada configuração que surge em nosso Universo deve também existir em outro lugar. De fato, se o Universo é verdadeiramente infinito, então essa configuração deve existir um número infinito de vezes em outros lugares, e isso daria a esses “universos paralelos” um lugar fisicamente real para viver. Claro, não temos um limite superior para o tamanho do Universo não observável; ele pode muito bem ser infinito. Mas “finito” também é uma opção, e se o Universo for finito em extensão, então seria lógico que os universos paralelos não seriam fisicamente reais. Afinal, se estamos criando mais universos paralelos a cada vez que temos uma interação, fazemos uma medição ou de alguma forma “determinamos” unicamente nosso estado quântico, o número de universos paralelos necessários para conter todos esses resultados rapidamente se aproxima do infinito. Se cada vez que uma decisão quântica fosse tomada, nossa linha do tempo se dividisse para permitir dois (e apenas dois) resultados possíveis, então o número de possibilidades gerais aumentaria incrivelmente rápido, dependendo das combinações de resultados e da ordem das interações permitidas. Essas possibilidades não podem todas caber em nosso Universo físico e observável, mas a estrutura matemática conhecida como um espaço de Hilbert pode contê-las todas.
O Multiverso da Inflação Cósmica: Uma Realidade Diferente
Agora, pode ser divertido especular sobre universos paralelos, mas temos algumas informações sobre a origem do nosso próprio Universo que parecem ser especialmente relevantes. Não emergimos simplesmente do Big Bang quente, mas sim de um período conhecido como inflação cósmica que precedeu e estabeleceu o Big Bang. Na inflação, o Universo se expande rápida e implacavelmente, dobrando de tamanho em todas as três dimensões a cada minúscula fração de segundo que se passa, e então dobrando e dobrando novamente a cada vez que essa mesma minúscula fração de segundo transcorre. Esse dobramento implacável cria um verdadeiro multiverso de Big Bangs quentes independentes e “universos bebês” que emergem dele, incluindo nosso próprio Universo observável. O número total de universos gerados pela inflação, assim como o número de universos paralelos necessários para conter todos os resultados possíveis, também tende ao infinito à medida que o tempo avança.
A Natureza dos Infinitos: Uma Distinção Crucial
Mas nem todos os infinitos são do mesmo tamanho; alguns são maiores que outros. Para ilustrar isso, considere os seguintes conjuntos de sequências:
- 1, 2, 3, 4, 5, … (cresce linearmente, como n)
- 1, 4, 9, 16, 25, … (cresce como uma potência, como n²)
- 1, 10, 100, 1000, 10000, … (cresce exponencialmente, como 10ⁿ)
- 1, 2, 6, 24, 120, … (cresce combinatoriamente, como n!, ou n-fatorial)
Cada sequência vai para o infinito, mas o faz de maneiras diferentes, com taxas de crescimento dramaticamente distintas. A inflação cria mais “universos bebês” exponencialmente (como a terceira série, 10ⁿ). Isso significa que, a cada pequeno incremento de tempo, o número de universos criados é multiplicado por um fator constante (por exemplo, 10), levando a um crescimento extremamente rápido. No entanto, a mecânica quântica, em sua demanda por universos paralelos para abrigar todos os resultados possíveis, exige mais universos combinatoriamente (como a quarta série, n!). O crescimento fatorial (n!) é um crescimento que supera vastamente até mesmo o crescimento exponencial para valores grandes de n. Se você imaginar as ramificações de todas as possibilidades quânticas, o número de universos necessários para cada pequena interação se torna astronomicamente grande, muito mais rapidamente do que os universos que poderiam ser produzidos pela inflação contínua.
Essa distinção nos ensina que, com o passar do tempo, o multiverso físico e real que habitamos – aquele gerado pela inflação – não seria capaz de dar um lar físico real a todos os universos paralelos exigidos pela física quântica.
A Interpretação de Muitos Mundos da mecânica quântica sustenta que existe um número infinito de universos paralelos que abrigam todos os resultados possíveis de um sistema mecânico quântico, e que fazer uma observação simplesmente escolhe um caminho. Embora essa interpretação seja filosoficamente interessante e proporcione um quadro elegante para entender a natureza probabilística da física quântica, ela não tem um significado físico direto se não houver “universo” suficiente para abrigar fisicamente todas essas possibilidades dentro dele.
Conclusão: Fascinante, Mas Carente de Evidências
Alguns infinitos são maiores que outros, e o “infinito” exigido para que os universos paralelos sejam fisicamente reais é um infinito maior do que o infinito de universos criados pela inflação cósmica. Isso não significa necessariamente que os universos paralelos não sejam fisicamente reais, mas nos diz que, com base em tudo o que sabemos, não há razão para assumir que eles o sejam. Eles seriam, se:
- O universo em si fosse verdadeiramente infinito em sua extensão física.
- O período inflacionário fosse “passado-eterno”, significando que a inflação durou por uma duração infinita antes de dar origem ao nosso próprio Universo observável.
- Ou se redefinirmos “fisicamente real” para incluir “dentro da estrutura matemática que conhecemos como um espaço de Hilbert físico”.
Infelizmente para aqueles que esperavam uma conclusão de que os universos paralelos são fisicamente reais, nenhuma dessas condições conta como a evidência que precisaríamos para tirar tal conclusão. Na física, existem diferentes níveis de especulação. As extensões menos especulativas do que sabemos (como a existência do multiverso inflacionário) envolvem apenas a extensão de conceitos físicos conhecidos e estabelecidos para um domínio que vai além do que sabemos observar ou medir. Por outro lado, as extensões mais especulativas envolvem suposições não testadas que nos impulsionam a adicionar novas camadas de complexidade à nossa realidade já estabelecida.
Neste momento, os universos paralelos representam uma ideia e um conceito fascinantes, dignos de consideração, que continuam a nos inspirar a explorar os limites da nossa compreensão do cosmos. No entanto, não há evidências que possamos apontar que sugiram que eles sejam provavelmente fisicamente reais de qualquer maneira que impacte nossa realidade observada. A busca continua, e as descobertas da física quântica e da cosmologia seguem nos desafiando a expandir nossos horizontes sobre o que é possível e o que, por enquanto, permanece no campo da especulação.
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