Coleção Início Do Universo - Sean Carroll

7/23/2019 Coleo Incio Do Universo - Sean Carroll

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Coleo Incio do

Universo

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Preposterous Universe

Sean Carroll
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Sumrio:

01 - A Seta do Tempo

02 - O princpio antrpico

03 - Crebro Antrpico de Boltzmann

04 - Como o universo comeou?

05 - Setas do Tempo (FAQ)

06 - Muitos mundos e Multiverso so a mesma ideia?

07 - Um universo Fora do Caos

08 - O que Existe Eternamente e Auto-Replicvel: Enigmas frequentes sobre o Universo

Inflacionrio

09 - Um universo do nada?


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solavancos e meneios e nos deu o grande universo suave que ns observamos hoje. Se

funcionar, a inflao tende a acabar com todas as caractersticas pr-existentes e deixa-nos

com um universo semelhante ao que observamos hoje.

Mas h um problema - mesmo que os cosmlogos penem que bastante natural que a

inflao comece e deixe-nos com o universo que vemos, muito poucos pensariam que era

muito natural para um universo estar em colapso para suavizar-se para fora e anti-inflar; isto ,

se submeter a um processo que a verso invertida no tempo de inflao. Ento,

secretamente, a prpria ideia da inflao tem algum tempo de assimetria incorporada; fazsentido para a frente, mas no para trs. Por isso, no conta como uma soluo para o

problema de seta do tempo. Ns precisamos explicar como as condies para a inflao

comeam em primeiro lugar e poderia surgir naturalmente.

Jennie e eu fizemos o seguinte experimento mental - se no fosse a inflao, qual seria um

estado "natural" para o universo estar? Diferentes pessoas tm abordado esta questo, com

respostas diferentes; Roger Penrose, por exemplo, sugere que seria um universo com grumos

cheios de buracos negros. Nossa resposta quase exatamente a oposta - o nico estado

natural espao vazio. Isto basicamente porque a gravidade faz com que tudo o que

instvel, e a entropia de qualquer determinada configurao, possa sempre ser aumentadaapenas expandindo o universo por um fator enorme. Claro, os buracos negros iro formar, mas

eles acabaro por se evaporar. Se deixar o universo evoluir para sempre, ele acabar por ficar

mais vazio e vazio (genericamente).

Mas agora sabemos que ainda tem espao vazio de energia - energia do vcuo. (Ou pelo

menos algum tipo de energia escura.) Ento, quando ns evoluirmos para um "espao vazio,"

ainda haver um pouco de energia empurrando o universo ao redor; o espao-tempo

resultante chamado de "espao de Sitter". Junto com esta energia vem de uma pequena

temperatura diferente de zero, o que mantm todos os campos no universo flutuando

suavemente. Suave ou no, no entanto, se esperarmos tempo suficiente vamos encontrarrealmente um grande flutuao - um que grande o suficiente para fazer a inflao comear

espontaneamente. Em outras palavras, estamos a sugerir (embora no seja original com ns)

que o espao de Sitter instvel; ele no dura para sempre, mas, eventualmente, comea

inflar aqui e ali. Estas pequenas correes inflacionrias acabaro por converter em matria

ordinria e radiao, deixando para trs apenas universos como o nosso.

E aqui a parte divertida: esta histria pode ser contada para a frente ou para trs no tempo.

Em outras palavras, voc me d algum estado do universo, escolhido da maneira que quiser.

(Talvez voc calcule a funo de onda do universo, quem sabe.) Eu evolu-o usando as leis da

fsica. Se Jennie e eu estamos corretos, ele esvazia primeiro e sai em um espao frio de Sitter,dominado por um pequeno fragmento da energia escura. Mas, eventualmente, tendo sorte, e

um pequeno pedao inflado de universo nasce dentro deste fundo de Sitter. Isso acontecer

em diferentes lugares e pocas, dando origem a uma distribuio fractal da geometria do

espao-tempo em um futuro distante. E eu posso fazer a mesma coisa vai para trs no tempo a

partir do estado inicial que voc me deu; a evoluo genrica a mesma. Ele vai esvaziar, e,

eventualmente, comear a inflar espontaneamente. Assim, no passado super-distante do

nosso universo, antes do nosso "Big Bang" (que no nada de especial nesta foto), vamos

encontrar outros Big Bangs para que a seta do tempo esteja correndo na direo oposta.

Numa escala muito maior, todo o universo simtrico com respeito ao tempo.


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universo observvel apenas um pequeno pedao de um conjunto maior, no qual a energia do

vcuo assume todos os tipos de valores, no h nenhum ponto na procura de uma frmula

nica que determina seu valor observado; somos constrangidos a medir apenas as partes do

conjunto que so hospitaleiros para a existncia de vida inteligente. Esta abordagem para a

compreenso da energia do vcuo ou outras constantes da natureza as vezes chamada de

princpio antrpico (e s vezes chamada por outros nomes, mas por favor, no vamos discutir

sobre a terminologia).

Eu no acho que qualquer coisa que eu acabei de dizer deve ser controversa de alguma forma; essencialmente uma longa sequncia de tautologias. No entanto, as pessoas se ficam um

pouco emocionais sobre esta questo. Algumas pessoas so bastante fervorosas em favor da

abordagem antrpica, algumas so igualmente fervorosas contra ele. Encontro-me em

desacordo com quase todo mundo.

Para as pessoas que gostam da abordagem antrpica, necessrio acreditar que realmente

existem todas aquelas regies do universo l fora, com diferentes valores da energia do vcuo

(e provavelmente, de todos os outros parmetros da fsica). Notavelmente, esta no uma

ideia implausvel. Nossa melhor candidata para uma reconciliao de gravidade com a

mecnica quntica a teoria das cordas, que prev que existam onze dimenses reais noespao-tempo. Olhamos em volta e s vemos quatro dimenses, de modo que as extras esto

de alguma forma escondidas - provavelmente por ser "compactadas" em uma pequena bola

que to pequena que no podemos v-la. Cada forma diferente de compactao daria

origem a diferentes fsicas em quatro dimenses, incluindo um valor diferente da energia do

vcuo. De quantas maneiras diferentes pode haver? Isto est atualmente sob investigao,

mas os nmeros que esto sendo cogitados esto em 10500ou pior. (Para fins de comparao,

o nmero de partculas no universo observvel apenas 1088). Assim , muitas compactaes so

diferentes, e igualmente muitos valores possveis da energia do vcuo - que celebrado como

"passagem da teoria da corda". Mas isso no nos d qualquer progresso a menos que essas

possibilidades sejam efetivamente realidades em algum lugar l fora. Sem problema: a Inflaonos permite ter uma pequena regio do espao e impulsion-la at o tamanho de algo como o

universo. Portanto, no absolutamente impossvel que a combinao de inflao e teoria das

cordas realmente nos d uma enorme coleo de muitos "Universos" diferentes com

diferentes valores da energia do vcuo

Claro, h um longo caminho a partir do "absolutamente impossvel" para o "provavelmente

verdadeiro". O fato que entendemos muito pouco sobre a paisagem da teoria das cordas, e

no muito sobre o processo de inflao. Mesmo que ns soubssemos, ainda seramos muito

ignorantes sobre como transformar essa compreenso em um clculo de que a energia do

vcuo deve ser. O problema que ns gostaramos de saber o que um "observador tpico"

neste conjunto barroco de universos conseguiria medir. Isso quase impossvel, j que no

sabemos como os "observadores" seriam se as leis da fsica estivessem dramaticamente

diferentes. O que ns realmente queremos fazer impossvel, algumas pessoas tentam fazer

uma coisa muito mais simples, que apenas contar o nmero de estados de vcuo com uma

determinada energia do vcuo. Isso bom, mas a menos que ns entendamos todo o processo

fsico nesses estados, no sabemos como seria a "vida" l. Para no mencionar que o nmero

total de observadores por todo o espao-tempo provavelmente infinito.

Assim, mesmo se o princpio antrpico esteja certo, no sentido de que a nossa energia do

vcuo observvel simplesmente uma varivel ambiental cujo valor observado pode ser

atribudo seleo antrpica, estamos extremamente longe de ser capazes de usar tal


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esquema para prever algo. As pessoas tentam, mas eu no acho que os resultados devem ser

levados a srio neste momento.

Na outra extremidade do espectro esto as pessoas que pensam que toda a ideia

completamente no-cientfica, ou mesmo anti-cientfica. Tanto quanto eu posso dizer, suas

objees geralmente vm em duas formas - ou que ele est "dando valor", para atribuir o

valor observado de um parmetro para um efeito de seleo e no como derivvel das leis da

natureza, ou que todos estes universos extras no so observveis em princpio, portanto, no

devem contar como parte de uma descrio verdadeiramente cientfica do mundo.

Eu honestamente no vejo por que tal objeo faz sentido. O fato que essas peas extras do

universo podem realmente estar l, ns podendo observ-los ou no. E se forem,

completamente possvel que a energia do vcuo realmente mude de lugar para lugar, em vez

de obedecer a uma frmula fundamental. Para mim, a cincia no parte da deciso de como o

mundo funciona, e, em seguida, fora outros a respeit-la; ns mantemos uma mente aberta,

e tentamos o nosso melhor para compreender como o nosso universo real se comporta. Se

nossas melhores teorias preveem que o universo tem condies muito diferentes fora do

nosso local observvel, e que no h previso exclusiva para a energia do vcuo, ns temos

que aprender a lidar com isto, mesmo que essas condies nunca vo a ser observadasdiretamente. O universo no se importa realmente como gostaramos que ele se comporte.

Claro, isso no motivo para desistir da busca por um clculo mais tradicional do valor da

energia do vcuo. Como eu disse, estamos muito longe de ter qualquer confiana que existem

vrios domnios, e ainda mais longe de usar esse conhecimento para prever com segurana

qualquer coisa. Ns no costumamos acusar nossos colegas cientistas de "inventarem" uma

hiptese quando se prope uma alternativa; normalmente temos lotes de diferentes hipteses

que flutuam ao redor, e tentamos o nosso melhor para ver quais funcionam e quais no. H

uma abundncia de cincia real remanescente a ser feito antes de termos qualquer razo para

aceitar a ideia antrpica com a excluso de outras - preciso verificar se a energia escura realmente constante ao invs de dinmica, preciso procurar a supersimetria e dimenses

extras em aceleradores de partculas, precisamos desenvolver a nossa compreenso terica da

teoria das cordas e da inflao para o ponto onde podemos comear a fazer previses

racionais. A grande aventura est longe de terminare aina est em pleno andamento.

Atualizao:Peter WoiteLubo Motlescreveram posts substanciais em resposta a isto, assim

voc pode ler algumas outras perspectivas sobre a questo. Lubo um defensor da teoria das

cordas e Peter um crtico dela, por isso esto ambos preocupados com a implementao

especfica do princpio antrpico no contexto da paisagem da teoria das cordas. A maioria do

que cada um diz sobre o princpio antrpico perfeitamente sensata; nenhum deles sograndes fs, mas admitem que pode vir a ser relevante para a realidade. Esperemos que em

algum momento eu d a volta a fale sobre a teoria das cordas em seu prprio direito.

Eu tambm deveria ter mencionado o post deTed Woollettque fazia parte da srieTangled

Bank #13.Ted mostra um dilogo noEdgeentre a teoria das cordas pr-antrpica de Lenny

Susskind e o Circuito Quantizador Anti-Antrpico de Lee Smolin.
http://www.math.columbia.edu/~woit/blog/archives/000094.htmlhttp://www.math.columbia.edu/~woit/blog/archives/000094.htmlhttp://www.math.columbia.edu/~woit/blog/archives/000094.htmlhttp://motls.blogspot.com/2004/10/anthropic-lack-of-principles.htmlhttp://motls.blogspot.com/2004/10/anthropic-lack-of-principles.htmlhttp://motls.blogspot.com/2004/10/anthropic-lack-of-principles.htmlhttp://darkenergy2.blogspot.com/2004/09/anthropic-principle-good-physics-or.htmlhttp://darkenergy2.blogspot.com/2004/09/anthropic-principle-good-physics-or.htmlhttp://darkenergy2.blogspot.com/2004/09/anthropic-principle-good-physics-or.htmlhttp://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://www.edge.org/3rd_culture/smolin_susskind04/smolin_susskind.htmlhttp://www.edge.org/3rd_culture/smolin_susskind04/smolin_susskind.htmlhttp://www.edge.org/3rd_culture/smolin_susskind04/smolin_susskind.htmlhttp://www.edge.org/3rd_culture/smolin_susskind04/smolin_susskind.htmlhttp://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://preposterousuniverse.blogspot.com/2004_10_01_preposterousuniverse_archive.html#109707764449899986http://darkenergy2.blogspot.com/2004/09/anthropic-principle-good-physics-or.htmlhttp://motls.blogspot.com/2004/10/anthropic-lack-of-principles.htmlhttp://www.math.columbia.edu/~woit/blog/archives/000094.html


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03 O Cerebro Antropico de

Botzmnn

Um recente post deJen-Lucme lembrou deHuw Pricee seu trabalho na assimetria temporal.

O problema daseta do tempo- por que o tempo diferente no passado do que no futuro, ou

equivalentemente, por que a entropia no incio do universo era muito menor do que poderia

ter sido?Isto tem atrado a ateno dos fsicos (embora no tanto quanto poderia ter) desde

queBoltzmanntentou explicar a origem estatstica de entropia a mais de cem anos atrs. um

problema aparentemente fcil de estado, e, correspondentemente difcil de endereo, em

grande parte porque a diferena entre o passado e o futuro to profundamente enraizada

em nossa compreenso do mundo que muito fcil implorar a questo de alguma forma,

assumindo uma assimetria temporal em sua suposta explicao dos mesmos. Price, um

filsofo australiano da cincia, fez a especialidade de descobrir as premissas ocultas no

trabalho de numerosos cosmlogos sobre o problema. Boltzmann havia conseguido evitar

essas armadilhas, propondo uma origem para a seta do tempo que no assumiu secretamente

qualquer tipo de assimetria temporal. Ele, no entanto, invocou o princpio antrpico -provavelmente um dos primeiros exemplos do uso do raciocnio antrpico que ajudaria a

explicar uma caracterstica com um suposto ajuste-fino do nosso universo observvel. Mas a

explicao antrpica de Boltzmann para a seta do tempo no funciona realmente, como se

percebe, e ele fornece um conto preventivo interessante para os fsicos modernos que so

tentados a viajar pela mesma estrada.

A segunda lei da termodinmicaque diz que a entropia de um sistema fechado no vai

diminuir espontaneamente - foi entendida bem antes de

Boltzmann. Mas foi uma declarao fenomenolgica sobre o

comportamento dos gases, na falta de uma interpretao maisprofunda em termos do comportamento microscpico da

matria. Isso o que Boltzmann fornecida. Antes de

Boltzmann, a entropia era pensada como uma medida da

inutilidade de arranjos de energia. Se todo o gs numa certa

caixa for localizado numa das metades da caixa, pode-se extrair

o trabalho til a partir dele, deixando vazar para a outra

metade - que uma baixa entropia. Se o gs j est distribudo

uniformemente em toda a caixa, qualquer coisa que

pudssemos fazer custaria energia - que alta entropia. A

Segunda Lei diz-nos que o universo est enrolando para baixo a um estado de mximainutilidade.

Boltzmann sugeriu que a entropia estava realmente contando o nmero de formas que

poderamos organizar com os componentes de um sistema (tomos ou qualquer outro) para o

que ele realmente importa. Isto , o nmero de diferentes estados microscpicos que eram

macroscopicamente indistinguveis. (Se voc est preocupado que "indistinguveis" est nos

olhos de quem v, voc tem todo o direito de estar, mas isso um quebra-cabeas separado).

H muitas outras maneiras para as molculas de ar em uma caixa organizarem-se

exclusivamente em um lado para as molculas se espalharem por todo o volume; a entropia ,

portanto, muito mais alta no ltimo caso que na anterior. Com esse entendimento, Boltzmannfoi capaz de "tirar" a segunda lei do sentido estatstico - grosso modo, h simplesmente muito
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mais maneiras de se ter alta entropia do que baixa entropia, ento no nenhuma surpresa

que os estados de baixa entropia iro espontaneamente evoluir para os de alta entropia, mas

no vice-versa. (Promover esta declarao sensata em um resultado rigoroso muito mais

difcil do que parece, e debates sobre o teorema-H de Boltzmann continuam firmes

atualmente).

A compreenso de Boltzmann levou a um enigma um tanto profundo e uma consequncia

inesperada. A definio microscpica explicou por que a entropia tenderia a aumentar, mas

no ofereceu qualquer viso sobre por que ela era to baixa, em primeiro lugar. De repente, atermodinmica tornou-se um problema enigmtico para a cosmologia: por que o universo

primitivo tinha uma entropia to baixa? Cada vez mais os fsicos propuseram um ou outro

argumento para o por que uma condio inicial de baixa entropia foi de alguma forma

"natural" no incio dos tempos. Naturalmente, a definio de "inicial" de "baixa entropia"!

Isto , dada uma variao de entropia de uma extremidade do tempo para a outra, que iria

sempre definir a direo de entropia inferior para o passado, e maior entropia para o futuro.

(Outra questo fascinante, mas separada - o processo de "lembrana" envolve o

estabelecimento de correlaes que inevitavelmente aumentaro a entropia, por isso, a

direo do tempo que nos lembramos [e, portanto, rtulo de "passado"] sempre a direo

de menor entropia). O verdadeiro enigma por trs isso que h uma tal mudana - por que ascondies em uma extremidade de tempo so to dramaticamente diferentes daquelas no

outro? Se no assumimos assimetria temporal, a priori, impossvel, em princpio, responder a

esta pergunta, sugerindo por isso que uma determinada condio inicial "natural" - sem

assimetria temporal, a mesma condio seria igualmente natural s vezes atrasada. No

entanto, pessoas muito inteligentes cometem esse erro uma e outra vez, tomando tempo para

enfatizar o que ele chama de princpio do Padro Duplo: qualquer condio inicial

supostamente natural para o universo seria igualmente natural como condio final.

A consequncia inesperada da definio microscpica de Boltzmann de entropia que a

Segunda Lei no de algo estritamente fechado - ele s detm estatisticamente. Em uma caixacheia de molculas de ar uniformemente distribuda, movimentos aleatrios iro

ocasionalmente (embora muito raramente) traz-los todos para um lado da caixa. um

problema da graduao tradicional em fsica calcular quantas vezes isso provvel que

acontea em uma caixa com o tamanho de uma sala de aula tpica; tranquilamente, provvel

que o ar fique agradvel e uniforme num perodo muito maior do que a idade do universo

observvel.

Diante do profundo enigma do por que o universo teve um incio de entropia baixa, Boltzmann

teve a ideia brilhante de aproveitar a natureza estatstica da Segunda Lei. Em vez de uma caixa

de gs, pense em todo o universo. Imagine que ele est em equilbrio trmico, o estado em

que a entropia to grande quanto possvel. Por composio, a entropia no pode aumentar,

mas ela tende a flutuar, tantas vezes quanto pode, diminuindo um pouco e, em seguida,

retornando ao seu mximo. Podemos at calcular a probabilidade de quais flutuaes so;

flutuaes descendentes de maior entropia so muito (exponencialmente) menos provveis

do que as menores. Mas, eventualmente, todo o tipo de flutuao vai acontecer.


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Voc pode ver onde isso vai dar: talvez o nosso universo esteja no meio de uma flutuao

longe de seu estado normal de equilbrio. A baixa entropia do incio do universo, em outras

palavras, pode ser apenas um acidente de estatstica, o tipo de coisa que acontece de vez em

quando. No diagrama, estamos imaginando que vivemos, quer no ponto A quer no ponto B, no

meio da entropia evoluindo entre um pequeno valor e seu mximo. importante ressaltar que

A e B so totalmente indistinguveis. As pessoas que vivem em A iriam para direo da

esquerda no diagrama de "passado", j que a regio de baixa entropia; pessoas que vivem no

B, enquanto isso, iriam para a direo da direita "do passado."

Durante a esmagadora maioria da histria de tal universo, no h entropia gradiente em tudo -

tudo fica l em um tranquilo equilbrio. Ento, por que nos encontramos vivendo nesses

pedaos extremamente raros em que as coisas esto evoluindo atravs de uma flutuao? A

mesma razo pela qual nos encontramos vivendo em uma atmosfera planetria relativamente

agradvel, ao invs do frio proibitivamente diludo de espao intergalctico, embora hajam

muito mais do ltimo que do primeiro - porque onde ns podemos viver. Aqui, Boltzmann

faz um movimento sem ambiguidade antrpica. Ele postula que no existe um universo muito

maior do que podemos ver; um multiverso, se quiser, embora se estenda ao longo do tempo,

em vez de estar nos bolsos espalhados pelo espao. Grande parte desse universo inspita

para a vida, de uma forma muito bsica que no dependem da diferena de massa Neutron-

Prton ou outras mincias da fsica de partculas. Nada digno de ser chamado de "vida" pode

existir em um equilbrio trmico, onde as condies so completamente estticas e paradas. Avida requer movimento e evoluo, progredindo a onda de aumentar a entropia. Mas, pelas

razes de Boltzmann, e por causa de flutuaes ocasionais, sempre havero alguns pontos no

tempo em que a entropia est temporariamente evoluindo (existe um gradiente de entropia),

permitindo a existncia de vida - podemos viver l, e isso que importa.

Aqui onde ns temos que pensar cuidadosamente sobre se o raciocnio antrpico pode ou

no pode comprar-nos. Por um lado, as flutuaes de Boltzmann de entropia ao redor do

equilbrio permitem a existncia de regies dinmicas, onde a entropia est (por acaso) no

meio da evoluo para ou a partir de um mnimo de baixa entropia. E ns certamente

poderamos viver em uma dessas regieso que no h nada de problemtico nisso. O fato deque ns no podemos ver diretamente o passado distante (antes do big bang) ou um futuro


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presuno de falar de forma sensata e cientificamente sobre toda a histria do universo,

temos de levar a srio o legado de Boltzmann.


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04 Como o Universo Surgiu?

Euregistro previsessobre nosso entendimento do que aconteceu no Big Bang em cinquenta

anos. No apenas o "modelo do Big Bang" - o paradigma de um universo quase homogneo

expandindo a partir de um incio com um estado quente e denso, que foi estabelecido alm de

qualquer dvida razovelmas sobre o prprio Bang, aquele momento no incio. Portanto,

agora um momento to bom quanto qualquer outro para contemplar o que no

entendemos.

H algo de paradoxal na maneira que os cosmlogos tradicionalmente falam sobre o Big Bang.

Eles fazem um grande esforo para explicar como o Bang foi o comeo do espao e do tempo,

que no h "antes" ou "fora", e que o universo era (concebivelmente) infinitamente grande,

sendo o exato momento em que entrou em existncia, de modo que o passado de pontos

distantes do nosso universo atual so estritamente no-sobrepostos. Tudo o que, claro,

pura tolice. Quando eles escolhem ter mais cuidado, estes cosmlogos poderiam dizer: "Claro

que no sabemos ao certo, mas...". O que verdade, mas mais forte do que isso: a verdade

que no temos boas razes para acreditar que essas declaraes so realmente verdadeiras, e

temos algumas boas razes para duvidar delas.

Eu no estou dizendo nada demais aqui. Apenas indicando que todas estas declaraes

tradicionais sobre o Big Bang so feitas no mbito da relatividade geral clssica, e sabemos que

este quadro no est certo. A convincente Relatividade Geral Clssica prev a existncia de

singularidades, e nosso universo parece satisfazer as condies necessrias para implicar que

h uma singularidade em nosso passado. Mas singularidades so apenas sinais de que a teoria

est quebrando, e tem que ser substituda por algo melhor. A escolha bvia para "algo melhor"

uma teoria da gravidade quntica sensata; mas, mesmo se efeitos clssicos novos chutarem

para se livrar da suposta singularidade, sabemos que alguma coisa deve estar acontecendo em

outra mais do que mostra a histria da Relatividade Geral.

H duas coisas que voc pode tomar aqui. Voc pode ser mais especfico, atravs da oferta de

um determinado modelo que poderia substituir pela singularidade pretendida. Ou voc pode

generalizar, tentando argumentar via princpios gerais para discutir sobre quais tipos de

cenrios podem finalmente fazer sentido.

Muitos cenrios foram apresentadas entre esta categoria "especfica". Temos o programa da

"cosmologia quntica", que tenta escrever uma funo de onda no curso do universo; O

exemplo clssico o Paper por Hartle e Hawking. Houveram muitos outros, incluindo

investigaes recentes dentro da gravidade quntica em loop. Embora este programa tenhalevado a alguns resultados intrigantes, a maioria silenciosa dos fsicos parece acreditar que h

muitas perguntas no respondidas sobre a gravidade quntica que levam a srio qualquer tipo

de ataque de frente este problema. H quebra-cabeas conceituais: qual ponto do espao-

tempo faz a transio do quntico ao clssico? E h questes tcnicas: ser que realmente

pensamos que ns podemos modelar com preciso o universo com apenas um punhado de

graus de liberdade, cruzando os dedos e esperando que os efeitos desconhecidos ultravioletas

no mudem completamente a imagem? certamente vale a pena perseguir isso, mas

pouqussimas pessoas (que no so fs da gravidade zero) acham que ns j entendemos as

caractersticas bsicas da funo de onda do universo.
http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/11/20/brilliant/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/11/20/brilliant/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/11/20/brilliant/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2006/11/20/brilliant/


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A inflao torna plausvel que as nossas condies locais no estiquem em todo o universo. No

cenrio original de Alan Guth, a inflao representou um perodo temporrio em que o

universo inicial foi dominado pela falsa energia-vcuo, o que, em seguida, passou por uma fase

de transio para converter a matria comum e radiao. Mas foi finalmente percebido que a

inflao poderia ser eterna - inevitveis flutuaes qunticas poderiam manter a inflao em

alguns lugares, mesmo se ele desligasse em outro lugar. Na verdade, mesmo se ela desligasse

"em quase toda parte", as pequenas manchas que continuam a inflar vo crescer

exponencialmente em volume. Assim, o nmero de centmetros cbicos reais na fase de

inflao vai crescer sem limites, levando a inflao eterna. Andrei Linde refere-se a um tal

quadro comoauto-reproduo.

Se a inflao eterna no futuro, talvez voc no precise de um Big Bang? Em outras palavras,

talvez seja eterna no passado, bem, e a inflao foi simplesmente sempre acontecendo?

Borde, Guth e Vilenkinprovaram uma srie de teoremas que pretendem argumentar contra

essa possibilidade. Mais especificamente, eles mostram que um universo que sempre inflou

(no mesmo sentido) tem de ter uma singularidade no passado.

Mas tudo bem. A maioria de ns sofre com a vaga impresso - com nossas intuies treinadas

pela relatividade geral clssica e a suposio aparentemente inocente que nossa uniformidadelocal pode ser diretamente extrapolada para o infinito - que a singularidade do Big Bang uma

fronteira passada para o universo inteiro, que deve de alguma forma ser suavizada para dar

sentido ao universo pr-bang. Mas o golpe no to diferente das singularidades futuras, do

tipo que se esto familiarizadas a partir de buracos negros. Ns realmente no sabemos o que

est acontecendo em singularidades de buracos negros, tampouco, mas isso no nos impede

de dar sentido do que acontece do lado de fora. Forma-se um buraco negro, se acalma, irradia,

e, eventualmente, desaparece totalmente. Algo quase singular se passa no interior, mas

apenas uma fase passageira, com o mundo exterior indo em sua maneira alegre.

O Big Bang poderia muito bem ter sido assim, mas para trs no tempo. Em outras palavras, o

nosso remendo observvel do universo em expanso poderia ser alguma regio local que tem
http://tinyurl.com/ymlxp3http://tinyurl.com/ymlxp3http://tinyurl.com/ymlxp3http://arxiv.org/abs/gr-qc/0110012http://arxiv.org/abs/gr-qc/0110012http://arxiv.org/abs/gr-qc/0110012http://tinyurl.com/ymlxp3


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desconectados do espao-tempo, que tem sido sempre um problema complicado. Mas o

aumento da entropia um fato da vida, aqui na frente de nossos narizes, que est nos dizendo

algo profundo sobre o universo nas escalas muito maiores.

Atualizao:No mesmo dia que escrevi este post, a reportagem de capa na revista New

Scientist por David Shiga fala sobre um terreno similar. Infelizmente, s possvel ver sob

inscrio, por isso que no enderecei a revista. O artigo tambm destaca a proposta

cosmologia hologrficade Banks-Fischler.
http://arxiv.org/abs/hep-th/0412097http://arxiv.org/abs/hep-th/0412097http://arxiv.org/abs/hep-th/0412097


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05 -Sets do Tempo (FAQ)

A seta do tempo est quente, baby. Eu falo sobre isso incessantemente, claro, mas o

zumbido est crescendo. Houve umaconferncia em Nova York,e pulsos sutis esto

perseguindo em torno dos nveis mais baixos do estabelecimento mdio da cincia, as

preparatrias para uma exploso em pleno desenvolvimento na conscincia popular. Eu estive

frente do meu tempo, como de costume.

Assim, no obstante o fato de que eu investiguei sobre isto em uma grande durao e

frequncia considervel, eu penso que seria til recolher os pontos mais importantes em uma

nica FAQ. Meu menor interesse empurrar minhas prprias respostas favoritas para estas

questes, tanto como estabelece o problema que fsicos e cosmlogos esto tendo ao tratar

disto de alguma forma, se eles querem dizer que entendem como o universo funciona. (Eu irei

ficar com a fsica mais ou menos convencional por toda parte, mesmo que tudo o eu digo no

seja aceito por todos. Isso s porque eles no tem pensado sobre tais coisas).

Sem mais delongas:

O que a Seta do Tempo?

O passado diferente do futuro. Uma das caractersticas mais evidentes do mundo

macroscpico a irreversibilidade: o calor no flui espontaneamente de objetos frios para os

quentes, podemos transformar os ovos em omeletes, mas no omeletes em ovos, cubos de

gelo derretem na gua morna, mas a gua morna no origina espontaneamente cubos de gelo.

Lembramo-nos do passado, mas no do futuro; podemos tomar aes que afetam o futuro,

mas no para o passado (no podemos at em nossos erros). Todos ns nascemos, ento

crescemos, depois morremos; Nunca o contrrio. A distino entre o passado e o futuro

parece ser consistente em todo o universo observvel. A seta do tempo simplesmente essa

distino, que aponta do passado para o futuro.

Porque que existe tal Seta?

Processos irreversveis so resumidos pela Segunda Lei da Termodinmica: a entropia de um

sistema fechado no vai (praticamente) diminuir no futuro. um alicerce da fsica moderna.

O que "entropia"?

A entropia a medida da desordem de um sistema. Um sistema organizado agradvel, como

um ovo ininterrupto ou uma pilha ordenadamente arranjada de papis tem uma entropiabaixa; um sistema desorganizado, como um ovo quebrado ou uma confuso de papis

espalhados, tem uma alta entropia. Deixado aos seus prprios dispositivos, a entropia

aumenta medida que o tempo passa.

Mas a entropia diminui o tempo todo; podemos congelar a gua para fazer cubos de gelo,

afinal. E a vida evoluiu.

Nem todos os sistemas esto fechados. A Segunda Lei no probe diminuies na entropia em

sistemas abertos - ao se colocar para fazer isso, voc capaz de arrumar seu quarto,

diminuindo sua entropia, mas ainda aumentando a entropia do universo inteiro (voc fazer

barulho, queimar calorias, etc). Tambm no de forma alguma incompatvel com a evoluo

ou a complexidade ou qualquer coisa semelhante.
http://www.arrowoftime.org/http://www.arrowoftime.org/http://www.arrowoftime.org/http://www.arrowoftime.org/


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Deveramos nos surpreender?

O primeiro mistrio da seta do tempo que est longe de ser encontrada nas leis

fundamentais da fsica. Essas leis funcionam perfeitamente bem se executar processos para

trs no tempo. (Mais rigorosamente, para cada processo permitido existe um processo inverso

no tempo, que tambm permitido, obtido por comutao de paridade e troca de partculas

por antipartculas - O Teorema CPT) No entanto, o mundo macroscpico que observamos

cheio de processos irreversveis. O quebra-cabea conciliar reversibilidade microscpica com

a irreversibilidade macroscpica.

E como podemos reconcili-los?

A irreversibilidade macroscpica observada no uma consequncia das leis fundamentais da

fsica, uma consequncia da configurao particular em que o universo se encontra. Em

particular, as condies de baixa entropia so incomuns no universo primitivo, perto do Big

Bang. Compreender a seta do tempo uma questo de entender a origem do universo.

No foi tudo isto figurado mais de um sculo atrs?No exatamente. No final do sculo 19, Boltzmann e Gibbs descobriram o que realmente a

entropia: uma medida do nmero de estados microscpicos individuais que so

macroscopicamente indistinguveis. Um omelete est em maior entropia do que um ovo

porque h mais maneiras de reorganizar seus tomos, mantendo-os indiscutivelmente um

omelete, do que existem para um ovo. Que fornece metade da explicao para a Segunda Lei:

a entropia tende a aumentar, porque h mais maneiras de estar em alta entropia do que em

baixa entropia. A outra metade da questo ainda permanece: por que a baixa entropia sempre

est em primeiro lugar?

a origem da segunda lei realmente cosmolgica? Ns nunca conversamos sobre o incio do

universo de volta quando eu tomei termodinmica.

Confie em mim, . (Ou confie em Richard Feynman, se voc no confia em mim). Claro que voc

no precisa apelar para a cosmologia de usar a Segunda Lei, ou mesmo para "derivam" sob

algumas suposies razoveis-som. No entanto, essas suposies razoveis-som geralmente

no so verdade para o mundo real. Usando leis nica vez simtrica da fsica, voc no pode

derivar comportamento macroscpico tempo assimtrico (como apontado nos "objees de

reversibilidade" de Lohschmidt e Zermelo volta no tempo de Boltzmann e Gibbs); toda

trajetria precisamente to provvel quanto o seu tempo-reverso, de modo que no pode

haver qualquer preferncia geral para uma direo do tempo sobre o outro. Os "derivaes"

habituais da segunda lei, se tomado ao p da letra, poderia muito bem ser utilizados para

prever que a entropia deve ser maior do que no passado - uma resposta inevitvel, se recorre

apenas dinmica reversveis. Mas a entropia foi menor no passado, e para entender essa

caracterstica emprica do universo, temos de pensar sobre cosmologia.

Ser que a inflao explica a baixa entropia do incio do universo?

Por si s, no. Para obter a inflao inicial requer condies iniciais ainda menores de entropia

do que aqueles implcitos no modelo do Big Bang convencional. A Inflao apenas torna o

problema mais difcil.


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Isso quer dizer que a inflao est errada?

No. A inflao um mecanismo atrativo para gerar perturbaes cosmolgicas primordiais, e

fornece uma maneira para criar dinamicamente um enorme nmero de partculas a partir de

uma pequena regio do espao. A questo simplesmente, por que a inflao comeou? Ao

invs de eliminar a necessidade de uma teoria sensata das condies iniciais, a inflao faz a

necessidade ainda mais urgente.

Minha teoria de (gases brana/cosmologia de Loop Quntico/ekpyrosis/gravidade quntica

euclidiana) fornece uma condio inicial muito natural e atraente para o universo. A seta do

tempo s aparece como um bnus.

Eu duvido. Ns, seres humanos, somos chauvinistas temporais terrveis - muito difcil para

ns no tratar das condies "iniciais" de forma diferente do que tratamos das condies

"finais". Mas se as leis da fsica so verdadeiramente reversveis, estes devem estar em

exatamente no mesmo plano - uma exigncia que o filsofo Huw Price apelidou de Princpio de

Duplo Padro. Se um conjunto de condies iniciais supostamente "natural", as condies

finais devem ser igualmente naturais. Qualquer teoria em que o passado distante

dramaticamente diferente do futuro distante est violando este princpio, de uma forma ou deoutra. Em Cosmologias de "salto", o passado e o futuro podem ser semelhantes, mas tende a

haver um ponto especial no meio, onde a entropia inexplicavelmente baixa.

Qual a entropia do universo?

Ns no sabemos exatamente. Ns no entendemos a gravidade quntica bem o suficiente

para escrever uma frmula geral para a entropia de um estado auto-gravitado. Por outro lado,

podemos fazer bem o suficiente. No incio do universo, quando era apenas um plasma

homogneo, a entropia era essencialmente o nmero de partculas - dentro do nosso

horizonte cosmolgico atual, que tem cerca de 1088. Uma vez que os buracos negros seformam, eles tendem a dominar; um nico buraco negro supermassivo, como a do centro de

nossa galxia, tem uma entropia de ordem 1090, de acordo com a famosa frmula de Stephen

Hawking. Se voc tomou toda a matria em nosso universo observvel e fez um grande buraco

negro, a entropia seria de cerca de 10120. A entropia do universo pode parecer grande, mas

est longe de ser to grande quanto poderia ser.

Se voc no entende bem a entropia, como voc pode at mesmo falar sobre a seta do

tempo?

Ns no precisamos de uma frmula rigorosa para entender que h um problema, e

possivelmente at mesma para resolv-la. Uma coisa certa sobre a entropia: estados de

baixa entropia tendem a evoluir para aqueles de maior entropia, e no o contrrio. Portanto,

se um estado evolui naturalmente em estado B quase todo o tempo, mas quase nunca o

contrrio, seguro dizer que a entropia de B maior do que a entropia de A.

Esto buracos negros nos mais altos graus de entropia que existem?

No. Lembre-se que buracos negros emitem radiao, e assim evaporam; de acordo com o

princpio elucidado por Hawking, a entropia de fina radiao em que os buraco negros

evoluem devem ter uma entropia superior. Isto , de fato, corroborada pelo clculo explcito.

Ento, o que um estado de alta entropia parece?


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Espao vazio. Em uma teoria como a relatividade geral, onde o nmero e volume de energia e

de partculas no conservado, pode expandir-se sempre no espao para dar origem a mais

espao de fase para as partculas de matria, permitindo, assim, aumentar a entropia. Note-se

que nosso universo real est evoluindo (sob a influncia da constante cosmolgica) para um

estado vazio cada vez mais frio - exatamente como devemos esperar, se tal estado fosse de

alta entropia. O enigma cosmolgico real, ento, por que o nosso universo sempre

encontrou-se com tantas partculas embaladas em um volume to pequeno.

Poderia o universo ser apenas uma flutuao estatstica?

No. Esta foi uma sugesto de Boltzmann e Schuetz, mas ela no funciona no mundo real. Aideia que, uma vez que a tendncia de aumentar a entropia estatstica e no absoluta, a

partir de um estado de entropia mxima que seria (dado mundo com suficiente tempo),

testemunharia flutuaes em estados de baixa entropia. Isso verdade, mas grandes

flutuaes so muito menos frequentes do que pequenas flutuaes, e nosso universo teria

um enorme grande flutuao. No h nenhuma razo, antrpica ou de outra forma, para a

entropia para ser to baixa como ela ; devemos estar muito mais pertos do equilbrio trmico

se esse modelo estivesse correto. O reductio ad absurdum desse argumento nos leva a

Crebros de Boltzmann - flutuaes portam crebros aleatrios que ficam por aqui apenas o

tempo suficiente para perceber sua prpria existncia antes de se dissolver de volta para o

caos.

As interaes fracas no violam a inverso da invarincia de tempo?

No exatamente; mais precisamente, depende de definies, e o fato relevante que as

interaes fracas no tm nada a ver com a seta do tempo. Eles no so invariantes sob a

operao T (reverso do tempo) da teoria quntica de campos, como j foi comprovado

experimentalmente na decadncia do kaon neutro. (Os experimentos encontrados na violao

do CP, pelo qual o teorema CPT implica violao T). Mas, tanto quanto termodinmica est em

causa, invarincia CPT que importa, no a invarincia T. Para cada soluo para as equaes

de movimento, h exatamente uma soluo invertida no tempo - isso s acontece quando

envolve tambm uma inverso de paridade e de uma troca de partculas com antipartculas.

violao CP no pode explicar a Segunda Lei da Termodinmica.

O colapso da funo de onda na mecnica quntica no viola a invarincia da inverso de

tempo?

Certamente parece, mas se ele "realmente" faz depender (infelizmente) de uma de

interpretao da mecnica quntica. Se voc acredita que algo como a Interpretao de

Copenhague, ento sim, h realmente uma estocstica irreversvel no processo de colapso da

funo de onda. Mais uma vez, no entanto, no est claro como isso poderia ajudar a explicar

a seta do temponem os colapsos da funo de onda, ficamos sem uma explicao do por

que o universo primitivo tinha uma pequena entropia como tal. Se voc acredita em algo como

a interpretao dos Muitos Mundos, em seguida, a evoluo da funo de onda

completamente unitria e reversvel; ele s parece ser irreversvel, uma vez que no temos

acesso a toda a funo de onda. Em vez disso, ns pertencemos a alguma histria semi-clssica

em particular, separada de outras histrias pelo processo de decoerncia. Nesse caso, o fato

de funes de onda parecerem entrar em colapso numa direo de tempo, mas no outra, no

uma explicao para a seta do tempo, mas de fato uma consequncia. A baixa entropia do

universo primordial era algo prximo de um estado puro, o que permitiu incontveis"ramificaes", como ele evoluiu para o futuro.


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Isso soa como um problema difcil. Existe alguma maneira da seta do tempo poder ser

explicada de forma dinmica?

Eu posso pensar de duas maneiras. Uma delas impor uma condio de contorno que impe

um final de tempo para estar em baixa entropia, por decreto ou por meio de algum princpio

superior; esta a estratgia de Roger Penrose Weyl. A hiptese de curvatura, e sem dvida a

da maioria dos assuntos da cosmologia quntica. O outro mostrar que a reversibilidade

violada de forma espontnea - mesmo que as leis da fsica tenham inverses de tempo

invarivel, as solues pertinentes a essas leis pode no ter. No entanto, se existe um estadode entropia mxima (equilbrio trmico), e o universo ser eterno, difcil ver por que no

estamos em tal estado de equilbrio - e que estaria esttico, no em constante evoluo. por

isso que eu, pessoalmente, acredito que no existe tal estado de equilbrio, e que o universo

evolui, porque pode sempre evoluir. O truque, claro, deve ser implementar essa estratgia

em um marco terico bem fundamentado, um em que o modo particular pelo qual o universo

evolui atravs da criao de regies ps Big-Bang-espao-tempo, como aquele em que nos

encontramos .


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um gato vivo ou um gato morto. Mas h realmente uma funo quntica de onda que

descreve todas as possibilidades de uma s vez.

Tenha isso em mente, e agora vamos introduzir o segundo ingrediente chave:

Complementaridade de horizonte.

A ideia de Complementaridade de horizonte uma generalizao da ideia de

complementaridade do buraco negro, que por sua vez uma brincadeira com a ideia de

complementaridade quntica. (Ainda confuso?) A Complementaridade foi introduzida por

Niels Bohr, como uma forma de basicamente dizer "voc pode pensar em um eltron como

uma partcula ou como onda, mas no como os dois ao mesmo tempo". Ou seja, no so

diferentes, mas caminhos igualmente vlidos de descrever algo, maneiras que voc no pode

invocar simultaneamente.

Para os buracos negros, a complementaridade levada para aproximadamente significar "voc

pode falar sobre o que est acontecendo dentro do buraco negro, ou fora, mas no ambos ao

mesmo tempo". uma maneira de escapar do paradoxo de perda de informaes como

buracos negros se evaporam. Se voc jogasse um livro em um buraco negro, e se a informao

no se perdesse, voc deveria (em princpio!) ser capaz de reconstruir o que estava no livro

por recolher toda aradiao de Hawkingem que o buraco negro se evapora. Isso soa

plausvel, mesmo se voc no souber exatamente o mecanismo pelo qual acontece. O

problema que voc pode desenhar uma "fatia" atravs do espao-tempo que contm o livro

e a radiao de sada! Ento, onde est a informao realmente? (No est em ambos os

lugares ao mesmo tempo - que proibido peloteorema de no-clonagem).

Susskind, Thorlacius, e Uglum, bem como Gerard 't Hooft, sugeriram uma complementaridade

como a soluo: voc pode falar sobre o livro caindo na singularidade dentro do buraco negro,

ou voc pode falar sobre a radiao de Hawking fora, mas voc pode falar sobre ambos ao

mesmo tempo. Parece um pensamento um tanto positivo para salvar a fsica da perspectiva

desagradvel de informao que est sendo perdida como buracos negros evaporando, mas,

como outros tericos, pensei mais e mais sobre como buracos negros funcionam, provas

acumuladas de que algo como a complementaridade realmente verdade. (Veja, por

Exemplo).

De acordo com a complementaridade do buraco negro, algum de fora do buraco negro no

pode pensar sobre o que est dentro; mais especificamente, tudo o que est acontecendo

dentro pode ser "codificado", como informaes sobre o prprio horizonte de eventos. Esta

ideia funciona muito bem com holografia, e o fato de que a entropia do buraco negro

proporcional rea do horizonte, em vez de o volume do que est dentro. Basicamente, voc

est substituindo "dentro do buraco negro" com "informao viva no horizonte". (Ou

realmente "horizonte esticado," apenas fora do horizonte real. Isso se conecta com o

paradigma de membranapara a fsica de buracos negros, mas este post j um caminho

muito longo como ele ).

Horizontes de eventos no so os nicos tipos de horizontes na relatividade geral; h tambm

os horizontes da cosmologia. A diferena que ns podemos ficar de fora dos buracos negros,

enquanto estamos dentro do universo. Assim, o horizonte cosmolgico uma esfera que nos

rodeia; o passado no ponto em que as coisas esto to distantes que sinais de luz partem

delas, mas no tm tempo para chegar at ns.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiationhttp://en.wikipedia.org/wiki/No-cloning_theoremhttp://en.wikipedia.org/wiki/No-cloning_theoremhttp://en.wikipedia.org/wiki/No-cloning_theoremhttp://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_paradigmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_paradigmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_paradigmhttp://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://arxiv.org/abs/hep-th/9506138http://en.wikipedia.org/wiki/No-cloning_theoremhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation


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Ento ns temos um horizonte de complementaridade: voc pode falar sobre o que est

dentro do seu horizonte cosmolgico, mas no o que est do lado de fora. Em vez disso, tudo o

que voc acha que pode estar acontecendo l fora pode ser codificado na forma de

informaes sobre o prprio horizonte, assim como os buracos negros! Isso se torna uma

declarao bastante acentuada e crvel no espao vazio com uma constante cosmolgica (de

espao de Sitter), onde h ainda uma analogia exata da radiao de Hawking. Mas o horizonte

de complementaridade diz que verdade, em geral.

Assim, e sobre todos aqueles universos de bolso que os cosmlogos falam? Bobagem, dizem os

complementaristas. Ou pelo menos, voc no deve tom-los literalmente; tudo que voc

sempre deve falar sobre isto ao mesmo tempo o que acontece dentro (e sobre) o seu prprio

horizonte. Isso uma quantidade finita de coisas, e no um multiverso infinitamente grande.

Como voc pode imaginar, essa perspectiva tem consequncias profundas para as previses

cosmolgicas, e o debate sobre como fazer tudo se encaixa grosseiramente no seio da

comunidade. (Eu estou ajudando a organizar umagrande reuniosobre ele neste vero, no

Perimeter).

Ok, agora vamos colocar as duas ideias juntas: horizonte de complementaridade ("pense

somente sobre o que est dentro do seu universo observvel") e o decaimento do vcuo

quntico ("em qualquer ponto do espao que voc est, em uma superposio quntica de

estados diferentes de vcuo").

O resultado : multiverso em uma caixa. Ou, pelo menos, multiverso em um horizonte. Por

um lado, a complementaridade diz que no devemos pensar sobre o que est fora do nosso

universo observvel; cada pergunta que sensata perguntar pode ser respondida em termos

do que est acontecendo dentro de um nico horizonte. Por outro, a mecnica quntica diz

que uma descrio completa do que est realmente dentro do nosso universo observvel

inclui uma amplitude para estar em vrios estados possveis. Ento, ns temos de substituir o

multiverso cosmolgico, onde diferentes estados esto localizados em regies muito distantes

do espao-tempo, com um multiverso localizado, onde os diferentes estados esto todos aqui,

apenas em diferentes ramos da funo de onda.

Isso muito para engolir, mas espero que os princpios estejam claros. Ento: verdade? E se

assim for, o que podemos fazer com ele?

Obviamente, ns ainda no sabemos a resposta a qualquer pergunta, mas emocionante

pensar. Eu sou do tipo inclinado a pensar que isto tenha uma boa chance de realmente ser

verdade. E se assim for, claro que eu gostaria de fazer perguntar quais so as

consequncias para as condies iniciais cosmolgicas e a seta do tempo. Eu certamente noacho que esta perspectiva oferea uma resposta fcil para essas perguntas, mas pode oferecer
http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/


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uma plataforma relativamente estvel a partir do qual poderiam ser desenvolvidas respostas

definitivas. um universo muito grande, devemos esperar tal compreenso, que ser um

grande desafio.


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qualquer sistema, no importa quo grande, acabar flutuando em um estado de baixa

entropia se esperar o tempo suficiente. Ento, se esperarmos para sempre?

Provavelmente no conseguiremos esperar para sempre, claro; talvez o universo gaste

apenas um tempo finito em uma condio animada como vemos ao nosso redor, antes de se

fixar a um equilbrio verdadeiramente estvel, que nunca flutua. Mas, tanto quanto sabemos

atualmente, igualmente razovel imaginar que ele no durar para sempre, e que est

sempre flutuando. Esta uma longa histria, mas em um universo dominado por uma

constante cosmolgica positiva (energia escura que nunca ir sumir) que se comporta muitocomo uma caixa de gs a uma temperatura fixa. Nosso universo parece estar indo nessa

direo; se ele permanecer l, vamos ter flutuaes por toda a eternidade.

O que significa que o espao vazio acabar em uma flutuao - bem, qualquer coisa,

realmente. Incluindo um universo inteiro.

Esta histria bsica tem sido conhecida h algum tempo. O que Anthony, Matt e eu tentamos

adicionar foi uma histria relativamente detalhada de como um tal flutuao, na verdade,

prossegue - o que acontece ao longo do caminho do caos completo (espao vazio com a

energia do vcuo) para algo organizado como um universo. A nossa resposta simples: o

caminho mais provvel para ir de alta entropia caos ordem de baixa entropia exatamente

como a forma habitual que os sistemas evoluindo de baixa entropia para destacar, apenas

jogando para trs no tempo.

Aqui est um trecho dopaper:

O argumento chave queremos explorar neste trabalho pode ser ilustrado por um exemplo

simples. Considere um cubo de gelo em um copo de gua. Para fins de experincia mental,

imagine que o copo de gua est absolutamente isolado do resto do universo, tendo a durao

de um tempo infinitamente longo, e ns ignoramos a gravidade. A Termodinmica

convencional prev que o cubo de gelo ir derreter, e em questo de alguns minutos teremos

um copo um pouco mais frio da gua. Mas se esperarmos tempo suficiente... a mecnica

estatstica prev que o cubo de gelo acabar se re-formando. Se fssemos ver um tal

acontecimento milagroso, o argumento central deste trabalho que a evoluo temporal do

processo de re-formao do cubo de gelo vai, com alta probabilidade, ser mais ou menos

equivalente a reverso do tempo do processo que est inicialmente derretido. (Para uma

discusso a nvel popular relacionada, veja o livroFrom Eternity to Here, cap. 10.) O cubo de

gelo no vai reaparecer de repente, mas vai crescer gradualmente ao longo de um questo de

minutos via no-fuso [traduzido literalmente de unmelting]. Gostaramos de observar,

portanto, uma srie de eventos improvveis estatisticamente consecutivos, em vez de um

evento muito improvvel instantneo. O argumento para esta concluso baseado na

mecnica estatstica convencional, com o novo ingrediente em que impomos uma condio de

contorno futuro - um cubo de gelo no-fundido - em vez de uma condio de contorno passado

mais convencional.

Vamos imaginar que voc quer esperar tempo suficiente para ver algo como o Big Bang

flutuando aleatoriamente fora do espao vazio. Como ele vai realmente acontecer? No vai ser

um sbito BUM! em que do nada se transforma no Big Bang. Pelo contrrio, vai ser como no

histrico observado do nosso universo - s que lanado para trs. Uma coleo de ftons de

longo do comprimento de onda que ir gradualmente se reunir; a radiao vai se concentrar

em determinados locais no espao para criar buracos brancos; esses buracos brancos vo
http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/03/16/from-eternity-to-book-club-chapter-ten/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/03/16/from-eternity-to-book-club-chapter-ten/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/03/16/from-eternity-to-book-club-chapter-ten/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2010/03/16/from-eternity-to-book-club-chapter-ten/


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cuspir gs e poeira que iro formar-se em estrelas e planetas; a radiao incidir sobre as

estrelas, que iro quebrar elementos pesados para os mais leves; eventualmente, toda a

matria que se dispersa passa a se contrair e suaviza para criar um Big Crunch gigante. Ao

longo do caminho, as pessoas iriam desmorrer, crescerem mais jovens, e desnascer;

omeletes iro se converter em ovos; artistas vo meticulosamente remover a tinta de suas

telas para as escovas.

Agora voc pode pensar: isso muito improvvel. Ento isso! Mas isso porque flutuaes

no Big Bang so tremendamente improvveis. O que ns argumentamos nopapersimplesmente que, uma vez que voc insiste em que voc est examinando as histrias do

universo que comeam com um espao vazio de alta entropia e terminando com uma exploso

de baixa entropia, a forma mais provvel de chegar l atravs de uma incrvel sequncia de

eventos improvveis individualmente. Claro que, para cada vez que isso realmente acontece,

havero inmeras vezes que isso acontece parcialmente, mas no completamente. O ponto

que temos tempo para esperar infinitamente - eventualmente, a coisa que estamos esperando

vir a passar.

E ento, o qu? voc pode justamente perguntar. Bom, para uma coisa, os cosmlogos

modernos costumam imaginar universos com uma vida extremamente longa, e eventos comoeste sero parte deles, ento eles devem ser compreendidos. Mais concretamente, evidente

que estamos todos interessados em compreender por que nosso universo real realmente tem

uma condio de baixa entropia limite no fim da poca (final que convencionalmente nos

referimos como "o incio"). No h nada nas leis da fsica que faa a distino entre a histria

maluca da flutuao no Big Crunch e a histria perfeitamente comum de evoluir longe do Big

Bang; um o tempo inverso do outro, e as leis fundamentais da fsica no escolhem uma

direo no tempo. Ento, podemos nos perguntar se os processos como estes ajudam a

explicar o universo em que realmente vivemos.

At agora - no realmente. Se houver qualquer coisa, iremos levar nosso trabalho para casa(mais uma vez!) realmente incomum obter um universo que passa por um estado de to

baixa entropia. Mas, ainda assim o quebra-cabea ainda est l. Mas se estamos sempre

buscando resolv-lo, caber a ns compreender como a entropia funciona to bem quanto

pudermos. Esperemos que estepaperseja um passo nessa direo.


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08 -O que Existe Eternmente e eAuto-Replicvel: Enigms frequentes

sobre o Universo Inflcionrio

Minhacoluna inauguralpara o Discover, discutido o tema sobre a questo do Multiverso

Inflacionrio. Mas h tanta coisa que voc pode cobrir em 1500 palavras, e h uma srie de

questes fundamentais em matria de inflao que esto mantendo os cosmlogos atentos

nos dias de hoje. Irei dizer isto daqui a alguns posts futuros, que iro destacar algumas destas

questes, ento eu penso que seria til dar uma pequena fundamentao. (Ps-ttulo

parafraseado deAndrei Linde).

Neste Vero, eu ajudei a organizar uma conferncia no Perimeter Institutesobre osdesafios da

Cosmologia do Universo Primordial.As conversaes estoonline aqui- temos uma viso, h

um nmero realmente bom, pelos gigantes estabelecidos da rea, bem como jovens famintos

por conhecimento recm-chegados. H tambm uma parte feita pormim,que comea bem,

mas ficou um pouco apressada no final.

Que tipos de desafios para a cosmologia do universo primordial estamos falando? Paul

Steinhardt apontou um fato sociolgico interessante: h vinte anos atrs, voc tinha um

crculo de tericos cosmlogos do incio do universo que traziam teorias de fundo de

partculas/de campo, a quase totalidade dos quais pensei que o cenrio universo inflacionrio

era a resposta certa para os nossos problemas. (Para uma introduo inflao, consulte este

paperde Alan Guth,ou aLeitura 5 aqui). Enquanto isso, voc tinha um grupo de astrofsicos

observacionais trabalhando, que no viam nenhuma evidncia para um universo plano (como

prev a inflao) e no tinham certeza sobre algumas outras previses observacionais, e

foram, por conseguinte, extremamente cticos. Hoje em dia, por outro lado, os cosmlogos

que trabalham em estreita colaborao com os dados (cobrando ou analisando) tendem a dar

como verdadeiro que a inflao est correta, e falar sobre isso constrange seus parmetros

com cada vez maior preciso. Entre os tericos mais abstratos, no entanto, a dvida comeou

a insinuar-se. A inflao, por todas as suas virtudes, tem alguns esqueletos no armrio. Ou

devemos exterminar os esqueletos, ou obter um novo armrio.

A inflao uma ideia simples: imagine que o universo comea em um pequeno pedao de

espao dominado pela energia potencial do campo escalar, uma espcie de energia escura

super-densa. Isso faz com que o trecho se expanda a um ritmo terrivelmente acelerado,

suavizando a densidade, diluindo e afastado quaisquer relquias indesejadas. Eventualmente, o

campo escalar decai em matria ordinria e radiao, reaquecendo o universo em um estado

de Big Bang convencional, aps o qual as coisas procedem como normais.

Note que todo o ponto da inflao fazer com que as condies iniciais do nosso universo

observvel paream mais "naturais". A inflao um processo, no uma lei da natureza. Se

voc no se preocupa com naturalidade, e est disposto a dizer "as coisas s aconteceram

dessa maneira", no h absolutamente nenhuma razo para nunca pensar sobre a inflao.

Assim, o sucesso ou o fracasso da inflao como um cenrio depende de quo natural ela

realmente .
http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/18/column-welcome-to-the-multiverse/http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/18/column-welcome-to-the-multiverse/http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/18/column-welcome-to-the-multiverse/http://iopscience.iop.org/1402-4896/1987/T15/024/pdf/1402-4896_1987_T15_024.pdfhttp://iopscience.iop.org/1402-4896/1987/T15/024/pdf/1402-4896_1987_T15_024.pdfhttp://iopscience.iop.org/1402-4896/1987/T15/024/pdf/1402-4896_1987_T15_024.pdfhttp://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://pirsa.org/C11008http://pirsa.org/C11008http://pirsa.org/C11008http://streamer.perimeterinstitute.ca/Flash/4811a21b-d635-44a3-b919-4f1de41a7a58/viewer.htmlhttp://streamer.perimeterinstitute.ca/Flash/4811a21b-d635-44a3-b919-4f1de41a7a58/viewer.htmlhttp://streamer.perimeterinstitute.ca/Flash/4811a21b-d635-44a3-b919-4f1de41a7a58/viewer.htmlhttp://arxiv.org/pdf/astro-ph/0101507v1http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0101507v1http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0101507v1http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/12/cern-lectures-on-cosmology-and-particle-physics/http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/12/cern-lectures-on-cosmology-and-particle-physics/http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/12/cern-lectures-on-cosmology-and-particle-physics/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/12/14/is-our-universe-natural/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/12/14/is-our-universe-natural/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/12/14/is-our-universe-natural/http://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/12/cern-lectures-on-cosmology-and-particle-physics/http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0101507v1http://streamer.perimeterinstitute.ca/Flash/4811a21b-d635-44a3-b919-4f1de41a7a58/viewer.htmlhttp://pirsa.org/C11008http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://www.perimeterinstitute.ca/Events/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/Challenges_for_Early_Universe_Cosmology/http://iopscience.iop.org/1402-4896/1987/T15/024/pdf/1402-4896_1987_T15_024.pdfhttp://preposterousuniverse.com/blog/2011/10/18/column-welcome-to-the-multiverse/


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Isto levanta um problema, como Roger Penrose tem defendido h anos,com pessoas como eu,

ocasionalmente, apoiando-o.Embora a inflao parea criar um universo como o nosso, ela

precisa comear em um tipo muito particular de estado. Se as leis da fsica so "unitrias"

(reversveis, preservando informaes ao longo do tempo), ento o nmero de estados que

iria comear a inflar realmente muito menor do que o nmero de estados que apenas olham

como o Big Bang quente, em primeiro lugar. Assim, a inflao parece substituir um ajuste fino

das condies iniciais com um ajuste-fino ainda maior.

Uma resposta possvel para isto admitindo que a inflao por si s no a resposta final, eprecisamos de uma teoria de por que a inflao comeou. Aqui, crucial notar que na

cosmologia no inflacionista convencional, o nosso universo observvel atual teve cerca de um

centmetro de dimetro no tempo de Planck. Isso um enorme tamanho para os padres de

fsica de partculas. Na inflao, pelo contrrio, todo o universo poderia ter se encaixado em

um volume Planck, 10-33centmetros de dimetro, muito mais finos, de fato. Assim, para

algumas pessoas (como eu), o benefcio da inflao no que mais "natural", que ele

apresenta um alvo mais fcil para uma verdadeira teoria de condies iniciais, mesmo se no

tivermos essa teoria ainda.

Mas h outra resposta possvel, que apelar para a inflao eterna. O ponto aqui que amaioria - "essencialmente todos"os destacados modelos de inflao do previso que a

inflao nunca termina completamente. As vicissitudes de flutuaes qunticas implicam que,

mesmo a inflao no suaviza tudo perfeitamente. Como resultado, a inflao vai acabar em

alguns lugares, mas em outros lugares ele continua indo. Onde ele continua, o espao se

expande a uma velocidade fantstica. Em algumas partes da regio, a inflao termina

eventualmente, mas em outros ele continua indo. E esse processo continua para sempre, com

alguma parte do universo perpetuamente submetido a inflao. assim que o multiverso sai

do cho - ficamos com um emaranhado catico consistindo de inmeros "universos de bolso"

separados por regies no espao-tempo inflado.
http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/http://preposterousuniverse.com/blog/2010/07/08/how-finely-tuned-is-the-universe/


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, portanto, possvel responder a crtica da "inflao que requer condies iniciais ainda mais

bem afinadas do que o Big Bang Normal" dizendo que "com certeza, mas uma vez que

iniciado, ele cria um nmero infinito de universos suaves, ento, desde que isso comea pelo

menos uma vez, ns ganhamos. Um pequeno nmero (a probabilidade da inflao comear

em algum lugar) vezes o infinito (o nmero de universos que voc faz cada vez que for

iniciado) ainda infinito.

Mas se a inflao eterna oferece solues, tambm apresenta problemas, o que pode ser algo

pior do que o problema original. Estes problemas esto no centro das preocupaes queSteinhardt menciona. Deixe-me mencionar trs deles.

O que eu me preocupo com o mais a "unicidade" ou problema "Liouville". Esta

essencialmente a Crtica original de Penrose, atualizado inflao eterna. O Teorema de

Liouville na mecnica clssica afirma que, se voc tomar um certo nmero de estados e evoluir

para a frente no tempo, voc vai acabar com exatamente o mesmo nmero de estados com

que comeou; estados no so criados ou destrudos. Ento, imagine que existe algum nmero

de estados que se qualificam como "condies iniciais para a inflao". Ento a inflao eterna

diz que pode evoluir para a frente e obter uma coleo de universos que cresce com o tempo.

O problema que, como esta coleo cresce, h um nmero crescente de estados queparecem idnticos a eles, mas que no comeam com um nico pequeno pedao de

preenchimento de todo. (Assim como um cubo de gelo em um copo de gua vai evoluir para

um copo de gua fria, mas a maioria dos copos de gua fria no comeam com um cubo de

gelo neles). Assim, embora possa ser verdade que voc pode gerar um nmero infinito de

universos, ao mesmo tempo a frao de tais estados que comeou realmente em uma nica

mancha de insuflao vai para zero com a mesma rapidez. Est longe de ser claro que esta

imagem, na verdade, aumente a probabilidade de um universo como o nosso iniciado a partir

da inflao.

No h uma maneira bvia fora deste desafio, o que quer dizer que todos estes "nmeros deestados" so simplesmente infinitos, e este suposto clculo apenas divide o infinito pelo

infinito e recebe um disparate. E isso muito plausivelmente verdadeiro! Mas se voc rejeitar

o argumento de universos comeando com a inflao serem uma pequena frao infinitesimal

de todos os universos, voc no tem permisso para aceitar o argumento de que h alguns

pequenos comeos da probabilidade de inflao e uma vez que ele faz isso, faz um nmero

infinito de universos. Tudo o que voc realmente pode fazer dizer "no podemos calcular

qualquer coisa". O que bom, mas ficamos sem uma razo slida para acreditar que a inflao

realmente resolve os problemas da naturalidade que se pretendiam resolver.

Um segundo problema, muito mais famoso na literatura cosmolgica recente e estreitamenterelacionada com o primeiro, conhecido como oproblema de medida.(No deve ser

confundido com o "problema da medio" da mecnica quntica, que completamente

diferente). O problema no medido sobre a probabilidade de que a inflao comea; ele

assume assim, e tenta calcular probabilidades dentro do conjunto infinito de universos que a

inflao eterna cria. O problema que ns gostaramos de calcular probabilidades

simplesmente contando a frao de coisas que tm uma certa propriedade - mas aqui no

temos certeza de que as "coisas" so como devemos contar, e, pior ainda, no sabemos como

calcular a frao. Dizem que h um nmero infinito de universos em que George W. Bush se

tornou presidente em 2000, e tambm um nmero infinito em que Al Gore tornou-se

presidente em 2000. Para o clculo da frao N (Bush) / N (Gore), precisamos ter uma medida -

uma maneira de domar essas infinidades. Normalmente, isso feito atravs da
http://arxiv.org/abs/1006.2170http://arxiv.org/abs/1006.2170http://arxiv.org/abs/1006.2170http://arxiv.org/abs/1006.2170


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09 Um Universo do Nd?

Alguns de vocs podem ter seguido o pequeno bafaf ("rebulio" algo usado

exageradamente, voc no acha?) Que surgiu em torno da questo de por que o universo

existe. Voc no pode dizer o que ns pensamos por aqui.

Primeiro Lawrence Krauss veio com um novo livro,Um universo a partir do nada: por que

existe algo em vez de nada(baseado em parteem uma palestra popular, no YouTube), queaborda esta questo do ponto de vista de um Cosmlogo moderno. Em seguida, David Albert,

falando como um filsofo contemporneo da cincia, saiu com umaavaliao bastante

negativa do livro no New York Times.E a discusso tem ido e voltado desde ento: aqui est

Jerry Coyne(principalmente aliado a Albert), aoblog de Filosofia Cosmolgica de Rutgers(com

vozes interessantes nos comentrios),uma longa entrevista com Krauss no The Atlantic,

comentrios feitos porMassimo Pigliuccieoutra resposta feita por Kraussno Scientific

American.

Eu tenho motivos para dialogar, por razes pessoais, assim como cientficas. Eu trabalho sobre

a origem do universo, depois de tudo, e tanto Lawrence quanto David so amigos do blog (emeus): Lawrence foi o nosso primeiroblogueiro convidado,e David e eu fizemos parcerias de

dilogos em blogsaquieaqui.

Sumrio executivo

Este vai ser um artigo longo, ento aqui est a resposta. Muito grosso modo, existem dois tipos

diferentes de perguntas espreita em torno da questo de "Por que existe algo em vez de

nada?"Uma pergunta , dentro de algum quadro, as leis da fsica so flexveis o suficiente para

permitir a possvel existncia de qualquer "material" ou "no material" (em que "coisas"

podem incluir espao e o prprio tempo), por que a real manifestao da realidade parece

apresentar todas essas coisas? O outro , por que temos esta estrutura particular da lei fsica,

ou mesmo algo chamado "leis da fsica" em tudo? Lawrence (novamente, aproximadamente)

aborda a primeira questo, e David se preocupa com a segunda, e ambos os lados gastam

muita energia insistindo que sua pergunta um "direito" ao invs de apenas admitir que elas

so questes diferentes. Nada sobre a fsica moderna explica por que temos essas leis, em vez

de algumas leis totalmente diferentes, embora os fsicos, por vezes, falem dessa maneira - um

erro que poderiam ser capazes de evitar se eles levassem os filsofos mais a srio. Em seguida,

a discusso se degrada rapidamente em xingamentos e falas no embasadas, o que lamentvel, porque estas so pessoas inteligentes que concordam cerca de 95% das questes

interessantes, e a oportunidade para o engajamento produtivo diminuiram consideravelmente

a cada momento.

Como o universo funciona

Vamos falar sobre as obras reais da fsica, tal como a entendemos. Desde Newton, o

paradigma para a fsica fundamental tem sido o mesmo, e isto inclui trs peas. Primeiro, h o

"espao de estados": Basicamente, uma lista de todas as configuraes possveis do universoque poderiam concebivelmente estar. Em segundo lugar, existindo em algum estado
http://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/http://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/http://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/http://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/http://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIohttp://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIohttp://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIohttp://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://whyevolutionistrue.wordpress.com/2012/04/02/david-albert-pans-lawrence-krausss-new-book/http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2012/04/02/david-albert-pans-lawrence-krausss-new-book/http://philocosmology.wordpress.com/2012/04/07/an-explanation-from-nothing/http://philocosmology.wordpress.com/2012/04/07/an-explanation-from-nothing/http://philocosmology.wordpress.com/2012/04/07/an-explanation-from-nothing/http://www.theatlantic.com/technology/print/2012/04/has-physics-made-philosophy-and-religion-obsolete/256203/http://www.theatlantic.com/technology/print/2012/04/has-physics-made-philosophy-and-religion-obsolete/256203/http://www.theatlantic.com/technology/print/2012/04/has-physics-made-philosophy-and-religion-obsolete/256203/http://www.theatlantic.com/technology/print/2012/04/has-physics-made-philosophy-and-religion-obsolete/256203/http://rationallyspeaking.blogspot.com/2012/04/lawrence-krauss-another-physicist-with.htmlhttp://rationallyspeaking.blogspot.com/2012/04/lawrence-krauss-another-physicist-with.htmlhttp://rationallyspeaking.blogspot.com/2012/04/lawrence-krauss-another-physicist-with.htmlhttp://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-consolation-of-philoshttp://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-consolation-of-philoshttp://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-consolation-of-philoshttp://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/11/14/our-first-guest-blogger-lawrence-krauss/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/11/14/our-first-guest-blogger-lawrence-krauss/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/11/14/our-first-guest-blogger-lawrence-krauss/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/06/22/if-its-not-disturbing-youre-not-doing-it-right/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/06/22/if-its-not-disturbing-youre-not-doing-it-right/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/06/22/if-its-not-disturbing-youre-not-doing-it-right/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/08/08/quantum-diavlog/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/08/08/quantum-diavlog/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/08/08/quantum-diavlog/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2007/08/30/why-is-there-something-rather-than-nothing/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/08/08/quantum-diavlog/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/06/22/if-its-not-disturbing-youre-not-doing-it-right/http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2005/11/14/our-first-guest-blogger-lawrence-krauss/http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-consolation-of-philoshttp://rationallyspeaking.blogspot.com/2012/04/lawrence-krauss-another-physicist-with.htmlhttp://www.theatlantic.com/technology/print/2012/04/has-physics-made-philosophy-and-religion-obsolete/256203/http://philocosmology.wordpress.com/2012/04/07/an-explanation-from-nothing/http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2012/04/02/david-albert-pans-lawrence-krausss-new-book/http://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://www.nytimes.com/2012/03/25/books/review/a-universe-from-nothing-by-lawrence-m-krauss.html?_r=1&pagewanted=allhttp://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIohttp://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/http://www.amazon.com/Universe-Nothing-There-Something-Rather/dp/145162445X/


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particular, representando o universo em algum momento, tomado normalmente o presente.

Em terceiro lugar, h alguma regra para dizer como o universo evolui com o tempo. Voc me

d o universo agora, as leis da fsica dizem como ele se tornar no futuro. Esta maneira de

pensar to verdadeira para a mecnica quntica ou a relatividade geral ou a teoria quntica

de campos como foi para a mecnica newtoniana ou a eletrodinmica de Maxwell.

A mecnica quntica, em particular, uma implementao especfica ainda muito verstil

deste regime. (E a teoria quntica de campos apenas um exemplo particular da mecnica

quntica, no uma maneira inteiramente nova de pensar). Os estados so "funes de onda",e a coleo de todas as funes possveis de onda por algum dado sistema o "espao de

Hilbert." A coisa agradvel sobre o espao de Hilbert que ele um conjunto muito restrito de

possibilidades (porque um espao vetorial, para vocs especialistas); uma vez que voc me

diz o quo grande ele (quantas dimenses), voc tem especificado o seu espao de Hilbert

completamente. Isso est em contraste gritante com a mecnica clssica, onde o espao de

estados pode se extraordinariamente complicado. E depois h uma pequena mquina - "a

Hamiltoniana" - que lhe diz como evoluir a partir de um estado para outro conforme o tempo

passa. Novamente, no h realmente que muitos tipos Hamiltonianos voc pode ter; uma vez

que voc anote uma determinada lista de nmeros (os valores prprios de energia, para vocs

especialistas traquinas) ele est completamente feito.

Devemos ter a mente aberta sobre o que fazem as leis ltimas da fsica, mas quase todas as

tentativas modernas para chegar a elas tomam a mecnica quntica como concedida. Isso

verdade para a teoria das cordas e outras abordagens da gravidade quntica - elas podem ter

vises muito diferentes sobre o que constitui "espao-tempo" ou "matria", mas muito

raramente eles sujam aproximadamente os fundamentos da mecnica quntica. certamente

o caso para todos os cenrios que Lawrence considera em seu livro. Dentro deste quadro,

especificar "as leis da fsica" apenas uma questo de escolher um espao de Hilbert (que

apenas uma questo de especificar o quo grande ele ) e escolher uma hamiltoniana. Uma

das grandes coisas sobre a mecnica quntica extremamente restritiva como ela ; notemos um monte de espao para a criatividade na escolha do que podem existir em tipos de

leis da fsica. Parece que h muita criatividade, porque o espao de Hilbert pode ser

extremamente grande e a simplicidade subjacente da Hamiltoniana pode ser obscurecida pela

nossa (como subconjuntos do universo) e interaes complexas com o resto do mundo, mas

sempre a mesma base na receita.

Ento, dentro desse quadro, o que significa falar de um "universo a partir do nada"? Ns ainda

temos que distinguir entre duas possibilidades, mas pelo menos esta lista de dois elementos

esgota todos eles.

Possibilidade um: o Tempo Fundamental

A primeira possibilidade que o estado quntico do universo realmente evolui no tempo - ou

seja, que a Hamiltoniana no zero, ela realmente faz empurrar o estado para a frente no

tempo. (No de zero, pois h mais maneiras de ser zero), e certo que estamos gastando

tempo pensando em cursos introdutrios quando impingimos a mecnica quntica em

graduandos temerosos pela primeira vez, este parece ser o caso genrico. Uma consequncia

maravilhosa e subestimada da mecnica quntica que, se essa possibilidade certa (o

universo realmente evolui),o tempo pode no realmente comear ou terminar- ele segue
http://preposterousuniverse.com/blog/2008/11/24/what-if-time-really-exists/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/11/24/what-if-time-really-exists/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/11/24/what-if-time-really-exists/http://preposterousuniverse.com/blog/2008/11/24/what-if-time-really-exists/


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para sempre. Muito ao contrrio da Mecnica Clssica, onde a trajetria do universo atravs

do espao de estados pode leva-lo a bater contra uma singularidade, o momento em que cessa

presumivelmente o ponto. Na Mecnica Quntica, cada estado to bom quanto todos os

outros estados, e a evoluo vai alegremente marchando.

Ento o isto tem a ver com Algo versus Nada? Bem, como o estado quntico do universo

evolui, ele pode passar por fases em que parece algo terrvel como "nada", convencionalmente

entendido - ou seja, ele poderia olhar como espao completamente vazio, ou como uma fase

no-geomtrica peculiar onde ns no reconhecemos como "espao" em tudo. E, mais tarde,

atravs da influncia da implacvel Hamiltoniana, poderia evoluir para algo que se parece

muito com "algo", mesmo algo muito parecido com o universo que vemos ao nosso redor hoje.

Portanto, se a sua d

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Coleção Início Do Universo - Sean Carroll