Rumo ao Universo Paralelo, artigo de Michio Kaku

O Universo está fadado a acabar. Mas, antes que isso aconteça, poderia uma civilização avançada escapar para um uUniverso Paralelo através de um ‘buraco de minhoca’? A idéia soa como ficção científica, mas é compatível com as leis da Física e da Biologia

Michio Kaku é professor de física teórica na Universidade da Cidade de Nova York. Este artigo, adaptado de seu livro ‘Parallel Worlds’ e publicado na ‘Prospect’, foi traduzido e divulgado no caderno ‘Mais!’ da ‘Folha de SP’:

O Universo está fora de controle, em processo de aceleração desenfreada. Com o tempo, toda a vida inteligente se verá diante da perspectiva do fim: o grande congelamento. Uma civilização avançada precisa partir em sua última viagem, fugindo para um Universo paralelo.

Na mitologia nórdica, Ragnarok -a morte dos deuses- começa quando a terra é presa nas garras intransigentes de um frio de gelar os ossos. O próprio céu congela, enquanto os deuses caem mortos em grandes batalhas contra serpentes malignas e lobos assassinos.

O Sol e a Lua são devorados, e as trevas eternas descendem sobre a terra árida e congelada. Finalmente Odin, pai de todos os deuses, cai morto também, e o próprio tempo chega ao fim.

É possível que essa lenda antiga tenha previsto o futuro que nos espera? Desde o trabalho de Edwin Hubble, na década de 1920, os cientistas sabem que o Universo está se expandindo, mas a maioria deles acreditava que, à medida que o Universo envelhece, essa expansão desacelera.

Em 1998, astrônomos do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade Nacional Australiana calcularam o grau de expansão, estudando dezenas de explosões poderosas de supernovas em galáxias distantes, capazes de iluminar o Universo inteiro.

Eles não conseguiram acreditar nos dados que colheram. Alguma força desconhecida estava distanciando as galáxias, o que provoca a aceleração do processo de expansão do Universo.

Brian Schmidt, um dos líderes do grupo de cientistas, comentou: ‘Eu ainda estava relutando em acreditar, mas tínhamos checado tudo. Eu relutava muito em dizer às pessoas o que tínhamos verificado, porque achei realmente que seríamos massacrados’.

Os físicos voltaram correndo às suas pranchetas e se deram conta de que alguma ‘energia escura’ de origem desconhecida, algo semelhante à ‘constante cosmológica’ de Einstein, estava agindo como força antigravitacional.

Aparentemente, o próprio espaço vazio contém energia escura repulsiva suficiente para fazer o Universo expandir até explodir. Quanto mais o Universo se expande, mais energia escura existe, o que o leva a expandir ainda mais rapidamente, num processo que se intensifica sem parar.

Em 2003, esse resultado espantoso foi confirmado pelo satélite WMAP (Sonda de Anisotropia de Microondas de Wilkinson, na sigla em inglês).

Orbitando a 1,6 milhão de quilômetros da Terra, esse satélite detecta a fraca radiação de microondas que banha o Universo. Ele é tão sensível que é capaz de fotografar, com detalhes minuciosos, o brilho provocado pela radiação de microondas que sobrou do Big Bang.

O satélite WMAP resolveu a polêmica de longa data em torno da idade do Universo, que foi oficialmente determinada em 13,7 bilhões de anos.

O mais notável, porém, é que os dados indicam que a energia escura não é mera anomalia: ela compõe 73% da matéria e da energia do Universo inteiro.

Para aprofundar o mistério, os dados mostraram que 23% do Universo consiste de ‘matéria escura’, uma forma bizarra de matéria que é invisível, mas tem massa. O hidrogênio e o hélio compõem 4% dela, e os demais elementos, meros 0,03%.

A energia escura e a maior parte da matéria escura não são feitas de átomos, o que significa que, contrariamente ao que acreditavam os gregos e ao que é ensinado nos cursos de química, a maior parte do Universo não é composta de átomos.

À medida que o Universo se expande, seu teor de energia é diluído, e as temperaturas terminam por cair para quase o zero absoluto, na qual até mesmo os átomos param de se mover.

Uma das leis imutáveis da física é a segunda lei da termodinâmica, que afirma que tudo acaba por se esgotar, que a entropia (desordem ou caos) total do Universo sempre aumenta.

Isso quer dizer que o ferro oxida, nossos corpos envelhecem e decaem, os impérios desabam, as estrelas esgotam seu combustível nuclear e o próprio Universo vai se esgotar, na medida em que as temperaturas caírem, de maneira uniforme, para quase o zero.

A morte do Universo inteiro parece inescapável. Assim, em algum dia do futuro distante, a última estrela vai deixar de brilhar e o Universo inteiro será recoberto de destroços nucleares, estrelas de nêutrons mortas e buracos negros.

Como pessoas sem-teto, em farrapos, tentando se aquecer em volta de fogueiras minguantes, as civilizações inteligentes vão se reunir em volta das derradeiras brasas bruxuleantes.

Salvação nas cordas?

Embora a termodinâmica e a cosmologia apontem para a morte de todas as formas de vida no Universo, ainda existe uma saída possível.

É uma das leis da evolução que, quando o meio ambiente muda de maneira radical, a vida deverá se adaptar, fugir ou morrer. A primeira alternativa parece impossível. A última é indesejável. Isso nos deixa com uma escolha: deixar o Universo.

Embora o conceito de deixar nosso Universo moribundo para entrar em outro soe como maluquice total, não existe lei da física que nos proíba de entrar num Universo paralelo.

A teoria da relatividade geral de Einstein prevê a existência de ‘buracos de minhoca’, ou portais que interligam Universos paralelos, às vezes descritos como ‘pontes de Einstein-Rosen’. Mas ainda não se sabe se correções à teoria quântica possibilitam ou não uma viagem desse tipo.

Visto no passado como idéia despropositada, o conceito do ‘multiverso’ vem gerando muito interesse entre físicos de tendências diversas.

Em primeiro lugar, a teoria mais amplamente aceita que condiz com os dados obtidos pelo WMAP é a teoria dita inflacionária proposta por Alan Guth, do MIT, em 1979.

Ela postula uma expansão turbocarregada do Universo no início do tempo. A idéia do Universo inflacionário fornece uma explicação plausível para vários enigmas cosmológicos, incluindo a uniformidade e o formato plano do Universo.

Entretanto, como os físicos ainda não sabem o que moveu esse processo inflacionário rápido, ainda existe a chance de que ele poderia se dar novamente, num ciclo interminável.

Essa é a idéia inflacionária caótica de Andrei Linde, da Universidade Stanford, na qual ‘universos-pais’ geram ‘universos-bebês’, num ciclo contínuo e interminável, como bolhas de sabão que se dividem em duas bolhas menores.

Mas o que provocou o Big Bang e deu início a essa inflação? A pergunta permanece sem resposta. Como o Big Bang foi tão intenso, temos que abandonar a teoria da relatividade geral de Einstein, que forma a estrutura subjacente a toda a cosmologia.

A teoria de Einstein se desfaz no instante do Big Bang, e, portanto, não consegue responder às perguntas filosóficas e teológicas profundas suscitadas por esse evento. Nessas temperaturas incríveis, precisamos incorporar a teoria quântica, que governa a física do átomo.

A teoria quântica e a teoria da relatividade de Einstein são opostas. A primeira rege o mundo do muito pequeno, o reino subatômico peculiar dos elétrons e quarks. A teoria da relatividade rege o mundo do muito grande -dos buracos negros e dos universos em expansão.

Portanto, a relatividade não se presta a explicar o instante do Big Bang, quando o Universo era menor do que uma partícula subatômica.

Nesse momento, poderíamos prever que efeitos de radiação predominassem sobre a gravidade, e, portanto, precisamos de uma descrição quântica da gravidade. Um dos maiores desafios que confronta a física é o de unificar essas teorias numa única e coerente teoria de todas as forças.

Os físicos de hoje ainda tateiam à procura dessa ‘teoria de tudo’. Muitas propostas já foram feitas ao longo do último meio século, mas todas se mostraram inconsistentes ou incompletas. Até agora, a teoria mais largamente aceita – na realidade, a única – é a teoria das cordas.

A versão mais recente da teoria das cordas, a teoria-M, pode responder a uma pergunta que há um século atormenta aqueles que defendem a idéia da existência de várias dimensões: onde elas estão?

A fumaça pode se expandir e encher um cômodo inteiro sem desaparecer no hiperespaço; logo, as dimensões superiores, se é que existem, devem ser menores do que um átomo.

Se o espaço das dimensões superiores fosse maior do que um átomo, veríamos átomos vagando por aí e desaparecendo misteriosamente numa dimensão superior, coisa que não vemos acontecer em laboratório.

De acordo com a teoria das cordas mais antiga, era preciso ‘dobrar’ ou embrulhar seis das dez dimensões originais, de modo que sobrasse o Universo tetradimensional de hoje. Essas dimensões indesejadas eram apertadas dentro de uma bola minúscula, pequena demais para ser visível.

Mas a teoria-M acrescenta a essa idéia uma variante nova: algumas das dimensões superiores podem ser de tamanho maior, ou mesmo infinito. Imagine duas folhas de papel paralelas.

Se uma formiga vivesse sobre cada uma, cada formiga pensaria que sua folha era o Universo inteiro e desconheceria a existência de outro Universo bem próximo. Na realidade, o outro Universo seria invisível.

Cada formiga viveria sua vida, desconhecendo a existência de outro Universo a poucos centímetros de distância. Do mesmo modo, nosso Universo pode ser uma membrana que flutua num hiperespaço de 11 dimensões, enquanto nós desconhecemos os Universos paralelos que estão próximos de nós.

Uma versão interessante da cosmologia baseada na teoria-M é o Universo dito ‘ecpirótico’ (o termo deriva da palavra grega que significa ‘conflagração’). Ele parte da premissa de que nosso Universo é uma membrana plana e infinita que flutua num espaço de dimensão superior.

De vez em quando, porém, a gravidade atrai uma membrana vizinha. Esses dois Universos paralelos correm em direção um do outro até colidirem, liberando uma quantidade colossal de energia (o ‘Big Splat’, algo como o grande estalido).

Essa explosão gera nosso Universo conhecido e manda os dois Universos paralelos voando em direções opostas no hiperespaço.

Buscando dimensões extra

O intenso interesse pelas dimensões superiores gerado pela teoria das cordas foi chegando aos poucos até o mundo da física experimental. Algo que não passava de tema de conversas casuais em torno de uma mesa de jantar vem sendo traduzido em experimentos de física que custam muitos milhões de dólares.

Foi conduzido na Universidade do Colorado, em Denver, o primeiro experimento para procurar a presença de um Universo paralelo. Os físicos procuraram minúsculos desvios da lei da gravidade de Newton.

A luz de uma vela se dilui à medida que se espalha, reduzindo-se no inverso do quadrado da distância da separação.

Do mesmo modo, de acordo com a lei de Newton, a gravidade também se espalha e se reduz no espaço. Num Universo tetradimensional, porém, existe mais espaço para a luz e a gravidade se espalharem, de modo que elas decrescem ao inverso do cubo da distância.

Portanto, procurando desvios minúsculos da lei do inverso do quadrado, podemos captar a quarta dimensão. Até agora, esses experimentos só tiveram resultados nulos.

Outras possibilidades também vêm sendo exploradas. Em 2007 será ligado, perto de Genebra, o LHC (Grande Colisor de Hádrons), capaz de aplicar sobre partículas subatômicas a energia colossal de 14 trilhões de elétron-volts (10 trilhões de vezes a energia encontrada numa reação química típica).

Essa máquina, o maior colisor de átomos do mundo, que tem 27 quilômetros de circunferência e se ergue entre França e Suíça, vai vasculhar lugares 10 mil vezes menores do que um próton.

Os físicos prevêem encontrar todo um ‘zoológico’ de novas partículas subatômicas que não eram vistas desde o Big Bang.

Ademais, por volta de 2012 será posto em órbita o detetor Lisa (Antena Espacial de Interferômetros a Laser, na sigla inglesa) de ondas gravitacionais, baseado no espaço.

O Lisa será capaz de detectar as ondas de choque gravitacional emitidas menos de um trilionésimo de segundo após o Big Bang.

O Lisa é tão sensível -ele é capaz de medir distorções com diâmetro equivalente a um décimo de um átomo- que é possível que seja capaz de testar muitos dos cenários que estão sendo propostos para o Universo anterior ao Big Bang, incluindo a teoria das cordas.

Saída pelo buraco

Infelizmente, a energia necessária para manipular essas dimensões superiores está muito além de qualquer coisa que teremos à nossa disposição no futuro previsível: 1019 bilhões de elétron-volts, ou um quatrilhão de vezes a energia do Grande Colisor de Hádrons.

Para operar nesse nível será exigida a tecnologia de uma civilização superavançada.

Para organizar uma discussão das civilizações extraterrestres avançadas, os astrofísicos freqüentemente utilizam a classificação de civilizações em tipos 1, 2 e 3 introduzida nos anos 1960 pelo astrofísico russo Nikolai Kardashev, de acordo com seu consumo energético.

Seria possível prever que uma civilização do tipo 3, usando a plena potência de seus recursos galácticos, seria capaz de fugir do grande congelamento.

Os corpos de seus cidadãos, por exemplo, poderiam ser geneticamente modificados, e seus órgãos, substituídos por implantes computadorizados, representando uma fusão sofisticada de silício e carbono.

Mas mesmo esses corpos sobre-humanos não sobreviveriam ao grande congelamento.

Isso acontece porque definimos a inteligência como a capacidade de processar informações. O processamento de informações – logo, a inteligência – requer energia fornecida por máquinas e motores, o que se tornará impossível quando as diferenças de temperatura caírem para o zero.

De acordo com as leis da física, a inteligência não poderá sobreviver num mundo uniformemente frio.

Entretanto, como o grande congelamento provavelmente ainda está bilhões ou mesmo trilhões de anos no futuro, haverá tempo para uma civilização do tipo 3 planejar a única estratégia consistente com as leis da física: deixar este Universo.

Para isso, uma civilização avançada terá primeiro que descobrir as leis da gravidade quântica, que pode ou não ser a teoria das cordas.

Essas leis serão cruciais para calcular diversos fatores desconhecidos, tais como a estabilidade dos ‘buracos de minhoca’ que nos conectam a um Universo paralelo, e como vamos saber qual será a aparência desses universos paralelos.

Antes de dar um salto para o desconhecido, teremos que saber o que existe do outro lado. Mas como darmos esse salto? Seguem algumas formas possíveis.

Encontrar um portal

Uma civilização avançada que tenha colonizado a galáxia poderá, durante suas explorações, ter topado com resquícios primordiais e exóticos do Big Bang.

A expansão original foi tão rápida e tão explosiva que mesmo buracos de minhoca minúsculos podem ter sido esticados até um tamanho macroscópico.

Mas, se não forem encontrados tais portais naturais, a civilização terá que tomar algumas medidas mais complexas e difíceis.

Sonda num buraco negro

Hoje sabemos que existe fartura de buracos negros; há um escondido no centro de nossa própria galáxia da Via Láctea. Sondas enviadas por um buraco negro poderiam proporcionar respostas a algumas perguntas.

Em 1963, o matemático Roy Kerr mostrou que um buraco negro que gire rapidamente não irá cair num ponto, mas num anel, impedido de desabar pela força centrífuga.

Todos os buracos negros são cercados por um horizonte de eventos ou ponto além do qual não existe retorno possível. É possível conceber que, para que se pudesse fazer a viagem de volta, seriam necessários dois buracos negros desse tipo.

Mas, para uma civilização avançada que estivesse fugindo do grande congelamento, é possível que uma viagem apenas de ida seja o suficiente.

O que aconteceria se caíssemos pelo anel de Kerr é uma questão em aberto. Essa polêmica pegou fogo no ano passado, quando Stephen Hawking admitiu ter cometido um erro, 30 anos atrás, ao apostar na idéia de que os buracos negros engolem tudo, inclusive a informação.

Talvez a informação seja esmagada para sempre pelo buraco negro, ou talvez ela passe para o Universo paralelo do outro lado do anel de Kerr.

A idéia mais recente de Hawking é que a informação não se perde totalmente. Mas ninguém acredita que a última palavra sobre essa questão já tenha sido proferida.

Criar energia negativa

Em 1988, Kip Thorne e seus colegas no Instituto de Tecnologia da Califórnia mostraram que, se alguém possuísse matéria exótica ou energia negativa suficiente, poderia usá-la para criar um buraco de verme passível de ser atravessado – ou seja, pelo qual poderia ir e vir livremente entre seu laboratório e um ponto distante no espaço (ou no tempo).

A matéria/energia negativa seria suficiente para manter aberta a garganta do buraco de minhoca, possibilitando as viagens.

Infelizmente, ninguém nunca viu matéria exótica. Em princípio, ela deve pesar menos do que nada e cair para cima, em lugar de para baixo. Se ela existiu quando a Terra foi criada, terá sido repelida pela gravidade da Terra e se afastado no espaço.

Mas a energia negativa já foi vista em laboratório, sob a forma do efeito Casimir. Normalmente a força entre duas placas paralelas não-carregadas deve ser zero.

Mas, se flutuações quânticas fora das placas forem maiores do que as flutuações entre elas, será criada uma força de compressão líquida.

As flutuações que empurram as placas são maiores do que as que as empurram de dentro para fora, de modo que essas placas são atraídas entre si.

Isso foi previsto pela primeira vez em 1948 e medido em 1958. Mas a energia de Casimir é muito pequena -é proporcional ao inverso da quarta potência da separação das placas.

Outra fonte de energia negativa são os raios laser. Os pulsos de laser contêm ‘estados comprimidos’, que, por sua vez, contêm energia positiva e também negativa.

O problema consiste em separar a energia negativa da positiva dentro do raio. Embora isso seja teoricamente possível, é extremamente difícil. Se uma civilização sofisticada soubesse fazê-lo, então lasers poderosos poderiam gerar energia negativa suficiente.

Mesmo os buracos negros têm energia negativa que os cerca, perto de seus horizontes de eventos. Em princípio, isso poderia ser a garantia de quantidades imensas de energia negativa.

Mas os problemas técnicos relacionados à extração de energia negativa tão perto de um buraco negro são extremamente complexos.

Criar um universo-bebê

Segundo a teoria da inflação, talvez bastassem alguns gramas de matéria para criar um universo-bebê. Isso acontece porque a energia positiva da matéria zera a energia negativa da gravidade.

Se o Universo é fechado, as duas se cancelam com precisão. O Universo pode, sim, ser uma boca-livre em certo sentido, como já disse Guth.

Os universos-bebês são, em princípio, criados naturalmente, quando uma certa região do espaço-tempo se torna instável e entra num estado denominado ‘falso vácuo’, que desestabiliza o tecido do espaço-tempo. Uma civilização avançada poderia fazer isso propositalmente, concentrando energia numa região só. Para isso seria preciso ou comprimir a matéria até uma densidade de 1080 g/cm3, ou então aquecê-la até a temperatura de 1029 Kelvin.

Para criar as condições fantásticas necessárias para abrir um buraco de minhoca com energia negativa ou criar um falso vácuo com energia positiva, talvez fosse preciso dispor de um ‘quebrador cósmico de átomos’.

Os físicos estão tentando construir aceleradores ‘de mesa’ capazes, em princípio, de atingir bilhões de elétron-volts. Eles utilizaram raios laser poderosos para alcançar uma aceleração energética de 200 bilhões de elétron-volts por metro, um novo recorde.

Os avanços são rápidos, e a energia está aumentando num fator de dez a cada cinco anos. Embora problemas técnicos ainda não tenham permitido a criação de um verdadeiro acelerador de mesa, uma civilização avançada terá bilhões de anos para aperfeiçoar esse e outros artefatos.

Implosão a laser

Em princípio, pode ser possível criar raios laser de potência ilimitada; as únicas restrições são a estabilidade do material de laser e a energia da fonte.

Já são comuns em laboratório os laseres de terawatts (trilhões de watts), e laseres de petawatts (quatrilhões de watts) estão pouco a pouco se tornando possíveis (a título de comparação, uma usina nuclear comercial gera apenas 1 bilhão de watts de energia contínua).

Podemos até mesmo visualizar um laser de raios X movido pela energia de uma bomba de hidrogênio, que carregaria energia inimaginável.

No Laboratório Nacional Lawrence Livermore, uma bateria de laseres é disparada radialmente sobre uma pequena bolota de deutereto de lítio, o ingrediente ativo de uma bomba de hidrogênio, para ‘domesticar’ a potência da fusão termonuclear.

Nanobô recria a civilização

Se os buracos de minhoca criados nos procedimentos anteriores forem pequenos ou instáveis demais ou se os efeitos da radiação forem demasiado intensos, então talvez pudéssemos enviar apenas partículas do tamanho de átomos através de um buraco de minhoca.

Nesse caso, essa civilização poderia partir para a última solução possível: fazer passar pelo buraco uma ‘semente’ de tamanho atômico, capaz de fazer a civilização renascer do outro lado.

Esse processo é encontrado comumente na natureza. A semente do carvalho, por exemplo, é compacta, resistente e própria para sobreviver a uma viagem longa e a viver da terra. Ela contém toda a informação genética necessária para regenerar a árvore.

Uma civilização avançada pode querer enviar pelo buraco de minhoca informações suficientes para criar um ‘nanobô’, ou máquina auto-reprodutora de tamanho atômico, construída com a ajuda da nanotecnologia.

Ela seria capaz de viajar a uma velocidade próxima à da luz, porque teria apenas o tamanho de uma molécula. Ela aterrissaria sobre uma lua árida e utilizaria as matérias-primas para criar uma fábrica química que geraria milhões de cópias dela mesma.

Uma multidão desse robôs então viajaria a outras luas, em outros sistemas solares, e criaria novas fábricas químicas.

Esse processo todo seria repetido inúmeras vezes, gerando milhões e mais milhões de cópias do robô original. Começando com um único robô, haveria uma esfera de trilhões desses robôs se expandindo, colonizando a galáxia inteira.

(Essa idéia foi a base do filme ‘2001’, provavelmente o retrato fictício de maior precisão científica feito até agora de um encontro com uma forma de vida extraterrestre.

Em lugar de topar com seres alienígenas num disco voador ou na nave Enterprise, a possibilidade mais realista é que façamos contato com uma sonda robótica deixada numa lua por uma civilização do tipo 3 de passagem pelo local.

Essa possibilidade foi apresentada por cientistas nos minutos iniciais do filme, mas Stanley Kubrick cortou as entrevistas com eles da edição final do filme.)

Em seguida, essas sondas robóticas criariam enormes laboratórios de biotecnologia. As seqüências de DNA dos criadores das sondas teriam sido registradas cuidadosamente, e os robôs teriam sido desenhados para injetar essa informação em incubadoras que, então, clonariam a espécie inteira.

Uma civilização avançada poderia, também, codificar as personalidades e as memórias de seus habitantes e injetá-las nos clones, permitindo que a raça inteira fosse reencarnada.

Embora esse cenário seja aparentemente fantástico, ele condiz com as regras conhecidas da física e da biologia e estaria dentro das capacidades de uma civilização de tipo 3.

Não existe nas leis da ciência nada que impeça a regeneração de uma civilização a partir do nível molecular. Para uma civilização moribunda presa num Universo em processo de congelamento, essa talvez representasse sua última esperança. (Tradução de Clara Allain)