Crédito da imagem: Universidade de Chicago
O big bang pode ser um evento normal na evolução natural do universo que acontecerá repetidamente em escalas de tempo incrivelmente vastas à medida que o universo se expande, esvazia e esfria, de acordo com dois físicos da Universidade de Chicago.
? Gostamos de dizer que o big bang não é nada de especial na história do nosso universo? disse Sean Carroll, professor assistente de física da Universidade de Chicago. A estudante de pós-graduação Carroll e da Universidade de Chicago, Jennifer Chen, publicará eletronicamente um documento descrevendo suas idéias em http://arxiv.org/.
A pesquisa de Carroll e Chen aborda duas questões ambiciosas: por que o tempo flui em apenas uma direção e o big bang poderia ter surgido de uma flutuação de energia no espaço vazio, em conformidade com as leis conhecidas da física?
A questão sobre a flecha do tempo irrita os físicos há um século, porque - na maioria das vezes, as leis fundamentais da física não distinguem entre passado e futuro. Eles são simétricos no tempo? Carroll disse.
E intimamente ligado à questão do tempo está o conceito de entropia, uma medida de desordem no universo. Como o físico Ludwig Boltzmann mostrou um século atrás, a entropia naturalmente aumenta com o tempo. ? Você pode transformar um ovo em uma omelete, mas não uma omelete em um ovo? Carroll disse.
Mas permanece o mistério de por que a entropia era baixa no universo, para começar. A dificuldade dessa pergunta há muito incomoda os cientistas, que na maioria das vezes simplesmente a deixam como um quebra-cabeça para responder no futuro.
Carroll e Chen tentaram responder agora.
Pesquisadores anteriores abordaram questões sobre o big bang com a suposição de que a entropia no universo é finita. Carroll e Chen adotam a abordagem oposta. “Estamos postulando que a entropia do universo é infinita. Sempre poderia aumentar? Chen disse.
Para explicar com êxito por que o universo se parece hoje, ambas as abordagens devem acomodar um processo chamado inflação, que é uma extensão da teoria do big bang. Os astrofísicos inventaram a teoria da inflação para que pudessem explicar o universo como parece hoje. Segundo a inflação, o universo passou por um período de expansão maciça em uma fração de segundo após o big bang.
Mas há um problema com esse cenário: um esqueleto no armário, Carroll disse. Para iniciar a inflação, o universo teria abrangido um fragmento microscopicamente minúsculo em uma configuração extremamente improvável, não o que os cientistas esperariam de uma condição inicial escolhida aleatoriamente. Carroll e Chen argumentam que uma condição inicial genérica provavelmente se parece com um espaço frio e vazio - não um ponto de partida obviamente favorável para o início da inflação.
Em um universo de entropia finita, alguns cientistas propuseram que uma flutuação aleatória poderia desencadear a inflação. Isso, no entanto, exigiria que as moléculas do universo flutuassem de um estado de alta entropia para um estado de baixa entropia - um tiro no alvo estatístico.
? As condições necessárias para a inflação não são tão fáceis de começar? Carroll disse. "Há um argumento de que é mais fácil fazer com que nosso universo apareça a partir de uma flutuação aleatória do que fazer a inflação começar a partir de uma flutuação aleatória."
O cenário de entropia infinita de Carroll e Chen é inspirado na constatação de 1998 de que o universo se expandirá para sempre por causa de uma força misteriosa chamada "energia escura". Sob essas condições, a configuração natural do universo é quase vazia. ? Em nosso universo atual, a entropia está crescendo e o universo está se expandindo e se tornando mais vazio? Carroll disse.
Mas mesmo o espaço vazio tem traços fracos de energia que flutuam na escala subatômica. Como sugerido anteriormente por Jaume Garriga, da Universitat Autonoma de Barcelona, e Alexander Vilenkin, da Tufts University, essas flutuações podem gerar grandes estrondos em pequenas áreas do universo, amplamente separadas no tempo e no espaço. Carroll e Chen estendem essa idéia de maneira dramática, sugerindo que a inflação poderia começar? Ao contrário? no passado distante do nosso universo, para que o tempo possa parecer retroceder (da nossa perspectiva) para os observadores distantes do nosso passado.
Independentemente da direção em que se dirigem, os novos universos criados nesse big bang continuarão com o processo de aumentar a entropia. Nesse ciclo interminável, o universo nunca alcança o equilíbrio. Se atingisse o equilíbrio, nada aconteceria. Não haveria flecha do tempo.
? Não existe um estado para o qual você possa ir que seja entropia máxima. Você sempre pode aumentar mais a entropia criando um novo universo e permitindo que ele se expanda e esfrie ,? Carroll explicou.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Universidade de Chicago
