Was the big bang really the beginning of time? Ou o universo existia antes disso? Tal pergunta parecia quase blasfema há uma década. A maioria dos cosmólogos insistia que simplesmente não fazia sentido — que contemplar um tempo antes do Big bang era como pedir direções para um lugar ao norte do Pólo Norte. Mas os desenvolvimentos na física teórica, especialmente a ascensão da teoria das cordas, mudaram sua perspectiva. O universo pré-bang tornou-se a última fronteira da cosmologia.,

A nova vontade de considerar o que poderia ter acontecido antes do bang é o último balanço de um pêndulo intelectual que tem balançado para trás e para a frente por milênios. De uma forma ou de outra, a questão do começo final envolveu filósofos e teólogos em quase todas as culturas. Está entrelaçado com um grande conjunto de preocupações, um famoso encapsulado em uma pintura de 1897 de Paul Gauguin: d’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous? De onde viemos? O que somos nós? Onde vamos?, A peça retrata o ciclo de nascimento, vida e morte–origem, identidade e destino para cada indivíduo–e essas preocupações pessoais se conectam diretamente às cósmicas. Podemos traçar a nossa linhagem através das gerações, através dos nossos antepassados animais, até às primeiras formas de vida e protolife, aos elementos sintetizados no universo primordial, à energia amorfa depositada no espaço antes disso. A nossa árvore genealógica estende-se para sempre para trás? Ou as suas raízes terminam? O cosmos é tão impermanente como nós?os gregos antigos debateram ferozmente a origem do tempo., Aristóteles, tomando o lado do Não-começo, invocou o princípio de que do nada, nada vem. Se o universo nunca poderia ter ido do nada para o nada, ele sempre deve ter existido. Por esta e outras razões, o tempo deve estender-se eternamente no passado e no futuro. Os teólogos cristãos tenderam a tomar o ponto de vista oposto. Agostinho argumentou que Deus existe fora do espaço e do tempo, capaz de trazer essas construções à existência tão seguramente quanto poderia forjar outros aspectos do nosso mundo. Quando perguntado, O Que Deus estava fazendo antes de criar o mundo?, Agostinho respondeu: O Tempo em si, fazendo parte da criação de Deus, simplesmente não havia antes!a Teoria Geral da relatividade de Albert Einstein levou cosmólogos modernos à mesma conclusão. A teoria sustenta que o espaço e o tempo são entidades moles e maleáveis. Nas escalas maiores, o espaço é naturalmente dinâmico, expandindo-se ou contraindo-se ao longo do tempo, transportando matéria como madeira em deriva na maré. Astrônomos confirmaram na década de 1920 que nosso universo está atualmente se expandindo: galáxias distantes se afastam umas das outras. Uma consequência, como físicos Stephen W., Hawking e Roger Penrose provaram na década de 1960 que o tempo não pode se estender indefinidamente. À medida que você joga a história cósmica para trás no tempo, todas as galáxias se unem para um único ponto infinitesimal, conhecido como uma singularidade–quase como se estivessem descendo para um buraco negro. Cada galáxia ou seu precursor é comprimida até o tamanho zero. Quantidades como densidade, temperatura e curvatura do espaço-tempo tornam-se infinitas. A singularidade é o derradeiro cataclismo, além do qual a nossa ancestralidade cósmica não pode estender-se.

a singularidade inevitável coloca problemas graves para os cosmólogos., Em particular, fica inquieto com o alto grau de homogeneidade e isotropia que o universo exibe em grandes escalas. Para que o cosmos olhasse amplamente o mesmo em todos os lugares, algum tipo de comunicação teve que passar entre regiões distantes do espaço, coordenando suas propriedades. Mas a ideia de tal comunicação contradiz o velho paradigma cosmológico.

para ser específico, considere o que aconteceu ao longo dos 13,7 bilhões de anos desde a libertação da radiação cósmica de fundo de microondas., A distância entre galáxias cresceu por um fator de cerca de 1.000 (por causa da expansão), enquanto o raio do universo observável cresceu pelo fator muito maior de cerca de 100.000 (porque a luz supera a expansão). Vemos partes do universo hoje que não poderíamos ter visto 13,7 bilhões de anos atrás. Na verdade, esta é a primeira vez na história cósmica que a luz das galáxias mais distantes chegou à Via Láctea.no entanto, as propriedades da Via Láctea são basicamente as mesmas que as de galáxias distantes., É como se tivesse aparecido numa festa só para descobrir que estava a usar exactamente a mesma roupa que uma dúzia dos seus amigos mais próximos. Se apenas dois de vocês estivessem vestidos da mesma forma, pode ser explicado como coincidência, mas uma dúzia sugere que os participantes coordenaram o traje com antecedência. Na cosmologia, o número não é uma dúzia, mas dezenas de milhares–O número de partes independentes mas estatisticamente idênticas do céu no fundo do microondas.,

uma possibilidade é que todas essas regiões do espaço foram dotadas à nascença com propriedades idênticas–em outras palavras, que a homogeneidade é mera coincidência. Os físicos, no entanto, têm pensado em duas maneiras mais naturais de sair do impasse: o universo inicial era muito menor ou muito mais antigo do que na cosmologia padrão. Ou (ou ambos, agindo em conjunto) teria tornado possível a intercomunicação.

a escolha mais popular segue a primeira alternativa. Postula que o universo passou por um período de expansão acelerada, conhecido como inflação, no início de sua história., Antes desta fase, galáxias ou seus precursores estavam tão bem embalados que podiam facilmente coordenar suas propriedades. Durante a inflação, eles caíram fora de contato porque a luz foi incapaz de acompanhar o ritmo da expansão frenética. Após o fim da inflação, a expansão começou a desacelerar, então as galáxias gradualmente voltaram um para o outro.os físicos atribuem o impulso inflacionário à energia potencial armazenada em um novo campo quântico, o inflaton, cerca de 1035 segundo após o big bang. A energia potencial, ao contrário da massa de repouso ou energia cinética, leva à repulsão gravitacional., Ao invés de desacelerar a expansão, como a gravidade da matéria comum faria, o inflaton acelerou-a. Proposta em 1981, a inflação explicou com precisão uma grande variedade de observações . Um número de possíveis problemas teóricos permanecem, no entanto, começando com as perguntas do que exatamente o inflaton era e o que lhe deu uma energia potencial inicial tão grande.

uma forma menos conhecida de resolver o quebra-cabeça segue a segunda alternativa, livrando-se da singularidade., Se o tempo não começasse no estrondo, se uma longa era precedesse o início da atual expansão cósmica, a matéria poderia ter tido muito tempo para se organizar suavemente. Portanto, os pesquisadores reexaminaram o raciocínio que os levou a inferir uma singularidade.

uma das suposições–que a teoria da relatividade é sempre válida — é questionável. Perto da singularidade putativa, os efeitos quânticos devem ter sido importantes, mesmo dominantes. A relatividade padrão não leva em conta tais efeitos, então aceitar a inevitabilidade da singularidade equivale a confiar na teoria além da razão., Para saber o que realmente aconteceu, os físicos precisam de subsumir a relatividade numa teoria quântica da gravidade. A tarefa ocupou teóricos de Einstein em diante, mas o progresso foi quase zero até meados da década de 1980.

evolução de uma revolução

hoje duas abordagens se destacam. Um deles, que usa o nome de gravidade quântica em loop, mantém a teoria de Einstein essencialmente intacta, mas muda o procedimento para implementá-la na mecânica quântica . Os praticantes da gravidade quântica em loop têm dado grandes passos e alcançado profundos conhecimentos ao longo dos últimos anos., Ainda assim, sua abordagem pode não ser revolucionária o suficiente para resolver os problemas fundamentais da gravidade quantizante. Um problema similar enfrentou teóricos de partículas depois que Enrico Fermi introduziu sua teoria efetiva da força nuclear fraca em 1934. Todos os esforços para construir uma versão quântica da teoria de Fermi falharam miseravelmente. O que era necessário não era uma nova técnica, mas as profundas modificações trazidas pela teoria eletrofraca de Sheldon L. Glashow, Steven Wein-berg e Abdus Salam no final dos anos 1960.,a segunda abordagem, que considero mais promissora, é a teoria das cordas-uma modificação verdadeiramente revolucionária da teoria de Einstein. Este artigo se focará nele, embora os defensores da gravidade quântica de loop afirmem chegar a muitas das mesmas conclusões.

A Teoria das cordas cresceu a partir de um modelo que eu escrevi em 1968 para descrever o mundo das partículas nucleares (como prótons e nêutrons) e suas interações. Apesar de muita excitação inicial, o modelo falhou., Foi abandonada vários anos depois em favor da cromodinâmica quântica, que descreve partículas nucleares em termos de constituintes mais elementares, quarks. Quarks são confinados dentro de um próton ou um nêutron, como se fossem amarrados por cordas elásticas. Em retrospectiva, a teoria das cordas original tinha capturado esses aspectos mesquinhos do mundo nuclear. Somente mais tarde foi revivido como um candidato para combinar a relatividade geral e a teoria quântica.

a ideia básica é que as partículas elementares não são pontuadas, mas sim infinitamente finas objetos unidimensionais, as cadeias., O grande jardim zoológico de partículas elementares, cada uma com suas próprias propriedades características, reflete os muitos padrões de vibração possíveis de uma corda. Como pode uma teoria tão simples descrever o mundo complicado das partículas e suas interações? A resposta pode ser encontrada no que podemos chamar de magia de cordas quânticas. Uma vez que as regras da mecânica quântica são aplicadas a uma corda vibrante–assim como uma corda de violino miniatura, exceto que as vibrações se propagam ao longo dela à velocidade da luz–novas propriedades aparecem. Todos têm implicações profundas para a física de partículas e cosmologia.,em primeiro lugar, as cadeias quânticas têm um tamanho finito. Se não fosse por efeitos quânticos, uma corda de violino poderia ser cortada ao meio, cortada ao meio novamente e assim por diante, finalmente tornando-se uma partícula pontilhada sem massa. Mas o princípio de incerteza de Heisenberg eventualmente intrusa e impede que as cordas mais leves de ser cortado menor do que cerca de 1034 metros. Este quântico irredutível de comprimento, denotado ls, é uma nova constante da natureza introduzida pela teoria das cordas lado a lado com a velocidade da luz, c, e constante de Planck, h., Ele desempenha um papel crucial em quase todos os aspectos da teoria das cordas, colocando um limite finito em quantidades que de outra forma poderiam se tornar zero ou infinito.em segundo lugar, as cadeias quânticas podem ter um momento angular mesmo que não tenham massa. Em física clássica, momento angular é uma propriedade de um objeto que gira em relação a um eixo. A fórmula para Momento angular multiplica a velocidade, a massa e a distância do eixo; portanto, um objeto sem massa não pode ter Momento angular. Mas as flutuações quânticas mudam a situação., Uma corda minúscula pode adquirir até duas unidades de H de momento angular sem ganhar qualquer massa. Esta característica é muito bem-vinda porque corresponde precisamente às propriedades dos portadores de todas as forças fundamentais conhecidas, como o fóton (para eletromagnetismo) e o graviton (para gravidade). Historicamente, momento angular é o que surgiu nos físicos nas implicações quantum-gravitacionais da teoria das cordas.em terceiro lugar, as cadeias quânticas exigem a existência de dimensões extras do espaço, além das três usuais., Enquanto uma corda clássica de violino vibra não importa quais sejam as propriedades do espaço e do tempo, uma corda quântica é mais delicada. As equações que descrevem a vibração tornam-se inconsistentes a menos que o espaço-tempo seja altamente curvado (em contradição com as observações) ou contenha seis dimensões espaciais extras.

quarta, constantes físicas–tais como as constantes de Newton e Coulomb, que aparecem nas equações da física e determinam as propriedades da natureza — não têm mais valores fixos arbitrários., Eles ocorrem na teoria das cordas como campos, um pouco como o campo eletromagnético, que podem ajustar seus valores dinamicamente. Estes campos podem ter tomado valores diferentes em diferentes épocas cosmológicas ou em regiões remotas do espaço, e ainda hoje as constantes físicas podem variar em uma pequena quantidade. Observar qualquer variação daria um enorme impulso à teoria das cordas.

um desses campos, chamado dilaton, é a chave mestra para a teoria das cordas; determina a força geral de todas as interações., A dilatação fascina os teóricos das cordas porque seu valor pode ser reinterpretado como o tamanho de uma dimensão extra do espaço, dando um total de 11 dimensões do espaço-tempo.finalmente, cordas quânticas introduziram físicos a algumas novas simetrias marcantes da natureza conhecidas como dualidades, que alteram a nossa intuição para o que acontece quando os objetos ficam extremamente pequenos., Eu já aludi a uma forma de dualidade: normalmente, uma corda curta é mais leve do que uma corda longa, mas se tentarmos apertar seu tamanho abaixo do comprimento fundamental ls, a corda fica mais pesada novamente.

outra forma da simetria, a dualidade T, sustenta que pequenas e grandes dimensões extras são equivalentes. Esta simetria surge porque as cordas podem mover-se de formas mais complicadas do que as partículas pontiagudas podem. Considere uma cadeia fechada (um laço) localizada em um espaço em forma Cylon, cuja seção circular representa uma dimensão extra finita., Além de vibrar, a corda pode girar como um todo em torno do cilindro ou vento em torno dele, uma ou várias vezes, como um elástico enrolado em torno de um pôster enrolado .

O custo energético destes dois estados da cadeia depende do tamanho do cilindro. A energia do enrolamento é diretamente proporcional ao raio do cilindro: cilindros maiores requerem que a corda estique mais à medida que se enrole em torno, de modo que os enrolamentos contêm mais energia do que eles fariam em um cilindro menor., A energia associada ao movimento em torno do círculo, por outro lado, é inversamente proporcional ao raio: cilindros maiores permitem comprimentos de onda mais longos (frequências menores), que representam menos energia do que comprimentos de onda mais curtos. Se um cilindro grande é substituído por um pequeno, os dois estados de movimento podem trocar papéis. As energias que tinham sido produzidas pelo movimento circular são, em vez disso, produzidas por enrolamento, e vice-versa. Um observador externo observa apenas os níveis de energia, não a origem desses níveis. Para esse observador, os raios grandes e pequenos são fisicamente equivalentes.,

embora a dualidade-T seja geralmente descrita em termos de espaços cilíndricos, em que uma dimensão (a circunferência) é finita, uma variante dela se aplica às nossas três dimensões ordinárias, que parecem esticar indefinidamente. É preciso ter cuidado ao falar da expansão de um espaço infinito. O seu tamanho global não pode mudar; permanece infinito. Mas ainda pode expandir-se no sentido de que os corpos nela incorporados, como as galáxias, se afastam uns dos outros., A variável crucial não é o tamanho do espaço como um todo, mas seu fator de escala–o fator pelo qual a distância entre galáxias muda, manifestando-se como o desvio Galáctico que os astrônomos observam. De acordo com a dualidade-T, universos com fatores de pequena escala são equivalentes a universos com fatores de grande escala. Não existe tal simetria nas equações de Einstein; emerge da unificação que a teoria das cordas encarna, com o dilaton desempenhando um papel central.,por anos, os teóricos das cordas pensaram que a dualidade T se aplicava apenas a cordas fechadas, ao contrário de cordas abertas, que têm pontas soltas e, portanto, não podem soprar. Em 1995, Joseph Polchinski da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, percebeu que a dualidade T se aplicava a cordas abertas, desde que a troca entre grandes e pequenos raios fosse acompanhada por uma mudança nas condições nos pontos finais da corda. Até então, os físicos tinham postulado condições de fronteira em que nenhuma força atuava nas extremidades das cordas, deixando-os livres para bater em torno., Sob a dualidade T, essas condições se tornam as chamadas condições limite de Dirichlet, em que os fins permanecem colocados.

qualquer cadeia pode misturar ambos os tipos de condições de contorno. Por exemplo, elétrons podem ser cordas cujas extremidades podem mover-se livremente em três das 10 dimensões espaciais, mas estão presas dentro das outras sete. Essas três dimensões formam um subespaço conhecido como membrana Dirichlet, ou d-brane. Em 1996, Petr Horava, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e Edward Witten, do Instituto para Estudos Avançados em Princeton, N. J., proposta que o nosso universo reside em tal brane., A mobilidade parcial de elétrons e outras partículas explica porque somos incapazes de perceber a glória 10-dimensional completa do espaço.todas as propriedades mágicas das cadeias quânticas apontam numa direcção: cadeias abominam o infinito. Não podem colapsar até um ponto infinitesimal, por isso evitam os paradoxos que o colapso implica. Suas simetrias de tamanho não zero e novas estabelecem limites superiores para quantidades físicas que aumentam sem limites nas teorias convencionais, e estabelecem limites inferiores para quantidades que diminuem., Os teóricos das cordas esperam que quando se joga a história do universo para trás no tempo, a curvatura do espaço-tempo começa a aumentar. Mas em vez de ir todo o caminho para o infinito (na singularidade tradicional do big bang), ele eventualmente atinge um máximo e encolhe mais uma vez. Antes da teoria das cordas, os físicos eram pressionados a imaginar qualquer mecanismo que pudesse eliminar a singularidade.

domar o infinito

as condições perto do tempo zero do big bang foram tão extremas que ninguém ainda sabe como resolver as equações., No entanto, os teóricos das cordas têm dúvidas sobre o universo pré-bang. Dois modelos populares andam por aí.

o primeiro, conhecido como o cenário prebig bang, que meus colegas e eu começamos a desenvolver em 1991, combina a dualidade T com a mais conhecida simetria da inversão do Tempo, em que as equações da física funcionam igualmente bem quando aplicadas para trás e para a frente no tempo. A combinação dá origem a novas cosmologias possíveis em que o universo, digamos, cinco segundos antes do big bang se expandiu ao mesmo ritmo que fez cinco segundos depois do bang., Mas a taxa de mudança da expansão foi oposta nos dois instantes: se estava desacelerando depois do bang, estava acelerando antes. Em suma, o big bang pode não ter sido a origem do universo, mas simplesmente uma transição violenta da Aceleração para a desaceleração.

a beleza deste quadro é que ele incorpora automaticamente a grande visão da teoria inflacionista padrão–ou seja, que o universo teve que passar por um período de Aceleração para se tornar tão homogêneo e isotrópico., Na teoria padrão, a aceleração ocorre após o Big bang Por causa de um campo de inflaton ad hoc. No cenário prebig bang, ocorre antes do bang como um resultado natural das simetrias da teoria das cordas.de acordo com o cenário, o universo pré-bang era quase uma imagem perfeita do espelho pós-bang. Se o universo é eterno para o futuro, seu conteúdo se diluindo em uma pequena papa, também é eterno para o passado. Há infinitamente muito tempo estava quase vazia, cheia apenas com um tênue, amplamente disperso, gás caótico de radiação e matéria., As forças da natureza, controladas pelo campo de dilatação, eram tão fracas que as partículas deste gás mal interagiam.com o passar do tempo, as forças ganharam força e uniram a matéria. Aleatoriamente, algumas regiões acumularam matéria às custas de seus arredores. Eventualmente, a densidade nessas regiões tornou-se tão alta que os buracos negros começaram a se formar. A matéria dentro dessas regiões foi então cortada do lado de fora, quebrando o universo em pedaços desconectados.

dentro de um buraco negro, espaços e funções de troca de tempo., O centro do buraco negro não é um ponto no espaço, mas um instante no tempo. À medida que a matéria se aproximava do centro, ela atingia densidades cada vez mais altas. Mas quando a densidade, a temperatura e a curvatura atingiram os valores máximos permitidos pela teoria das cordas, estas quantidades saltaram e começaram a diminuir. O momento dessa inversão é o que chamamos de Big bang. O interior de um desses buracos negros tornou-se o nosso universo.

não surpreendentemente, tal cenário não convencional tem provocado controvérsia., Andrei Linde, da Universidade de Stanford, argumentou que para este cenário corresponder às observações, o buraco negro que deu origem ao nosso universo teria de se ter formado com um tamanho invulgarmente grande–muito maior do que a escala de comprimento da teoria das cordas. Uma resposta a esta objeção é que as equações preveem buracos negros de todos os tamanhos possíveis. O nosso universo acabou de se formar dentro de um suficientemente grande.,

mais séria objeção levantada por Thibault Damour do Institut des Hautes tudes Scientifiques em Bures-sur-Yvette, França, e Marc Henneaux da Universidade Livre de Bruxelas, é que a matéria e o espaço-tempo teria se comportado de forma caótica, perto do momento da bang, em uma possível contradição com o observado regularidade dos primórdios do universo. Eu propus recentemente que um estado caótico produziria um gás denso de buracos de cordas em miniatura–cordas que eram tão pequenas e maciças que estavam à beira de se tornarem buracos negros., O comportamento destes buracos poderia resolver o problema identificado por Damour e Henneaux. Uma proposta semelhante foi apresentada por Thomas Banks da Universidade Rutgers e Willy Fischler da Universidade do Texas em Austin. Outras críticas também existem, e se eles descobriram uma falha fatal no cenário permanece para ser determinado.

O outro modelo líder para o universo antes do bang é o cenário ekpyrotic (conflagration). Desenvolvido há cinco anos por uma equipa de cosmólogos e teóricos das cordas, Justin Khoury da Universidade de Columbia, Paul J., Steinhardt, da Universidade de Princeton, Burt A. Ovrut, da Universidade da Pensilvânia, Nathan Seiberg do Instituto para Estudos Avançados e Neil Turok, da Universidade de Cambridge–o ekpyrotic cenário baseia-se no mencionado anteriormente Horava-Witten ideia de que nosso universo se senta em uma extremidade de uma dimensão superior e um espaço oculto brane senta-se na extremidade oposta. As duas branas exercem uma força atrativa uma sobre a outra e ocasionalmente colidem, fazendo com que a dimensão extra encolha para zero antes de crescer novamente. O big bang corresponderia ao tempo de colisão .,

numa variante deste cenário, as colisões ocorrem ciclicamente. Dois ramos podem bater, saltar um para o outro, afastarem-se, juntarem-se, baterem de novo, e assim por diante. Entre colisões, os branes comportam-se como uma Putty Tola, expandindo-se à medida que recuam e contraem à medida que se juntam. Durante a reviravolta, a taxa de expansão acelera; na verdade, a atual expansão acelerada do universo pode augurar outra colisão.os cenários prebig bang e ekpyrotic partilham algumas características comuns., Ambos começam com um universo grande, frio, quase vazio, e ambos compartilham o difícil (e não resolvido) problema de fazer a transição entre a fase pré e pós – bang. Matematicamente, a principal diferença entre os cenários é o comportamento do campo dilatador. No prebig bang, a dilatação começa com um valor baixo-de modo que as forças da natureza são fracas-e constantemente ganha força. O oposto é verdadeiro para o cenário ekpyrotic, em que a colisão ocorre quando as forças estão em seu mais fraco.,

os desenvolvedores da teoria ekpyrotica inicialmente esperavam que a fraqueza das forças permitiria que o salto fosse analisado mais facilmente, mas eles ainda eram confrontados com uma difícil situação de alta curvatura, então o júri está fora sobre se o cenário realmente evita uma singularidade. Além disso, o cenário ekpyrotic deve implicar condições muito especiais para resolver os quebra-cabeças cosmológicos usuais. Por exemplo, as branas prestes a colidir devem ter sido quase exatamente paralelas umas às outras, ou então a colisão não poderia ter dado origem a um bang suficientemente homogêneo., A versão cíclica pode ser capaz de cuidar deste problema, porque colisões sucessivas permitiriam que as branas se endireitassem.deixando de lado a difícil tarefa de justificar plenamente estes dois cenários matematicamente, os físicos devem perguntar se têm alguma consequência física observável. À primeira vista, ambos os cenários podem parecer um exercício não em física, mas em metafísica–ideias interessantes que os observadores nunca poderiam provar o certo ou o errado. Essa atitude é demasiado pessimista., Como os detalhes da fase inflacionária, os de uma possível época pré-bangiana poderiam ter consequências observáveis, especialmente para as pequenas variações observadas na temperatura de fundo cósmica de microondas.em primeiro lugar, as observações mostram que as flutuações de temperatura foram moldadas por ondas Acústicas por várias centenas de milhares de anos. A regularidade das flutuações indica que as ondas foram sincronizadas. Os cosmólogos descartaram muitos modelos cosmológicos ao longo dos anos porque eles não conseguiram explicar esta síncronia., Os cenários inflacionários, prebig bang e ekpyrotic passam todos neste primeiro teste. Nestes três modelos, as ondas foram desencadeadas por processos quânticos amplificados durante o período de aceleração da expansão cósmica. As fases das ondas estavam alinhadas.

Em segundo lugar, cada modelo prevê uma distribuição diferente das flutuações de temperatura em relação ao tamanho angular. Observadores descobriram que as flutuações de todos os tamanhos têm aproximadamente a mesma amplitude. (Desvios discerníveis ocorrem apenas em escalas muito pequenas, para as quais as flutuações primordiais foram alteradas por processos subsequentes.,) Os modelos inflacionistas reproduzem claramente esta distribuição. Durante a inflação, a curvatura do espaço mudou relativamente lentamente, de modo que as flutuações de tamanhos diferentes foram geradas sob muito as mesmas condições. Em ambos os modelos, a curvatura evoluiu rapidamente, aumentando a amplitude das flutuações de pequena escala, mas outros processos impulsionaram as de grande escala, deixando todas as flutuações com a mesma força. Para o cenário ekpyrotic, esses outros processos envolviam a dimensão extra do espaço, a que separou as branas que colidiam., Para o cenário prebig bang, eles envolveram um campo quântico, o axião, relacionado com a dilatação. Resumindo, os três modelos correspondem aos dados.em terceiro lugar, variações de temperatura podem surgir de dois processos distintos no universo inicial: flutuações na densidade da matéria e ondulações causadas por ondas gravitacionais. A inflação envolve ambos os processos, enquanto os cenários prebig bang e ekpyrotic envolvem principalmente variações de densidade. Ondas gravitacionais de certos tamanhos deixariam uma assinatura distintiva na polarização do fundo do microondas ., Os futuros observatórios, como o satélite Planck da Agência Espacial Europeia, deveriam poder ver essa assinatura, se existir–fornecendo um teste quase definitivo.um quarto ensaio diz respeito às estatísticas das flutuações. In inflation the fluctuations follow a bell-shaped curve, which is known to physicists as a Gaussian. O mesmo pode ser verdade no caso ekpyrotic, enquanto o cenário prebig bang permite um desvio considerável da Gaussianidade.

A análise do fundo de microondas não é a única maneira de verificar essas teorias., O cenário prebig bang também deve produzir um fundo aleatório de ondas gravitacionais em uma faixa de frequências que, embora irrelevante para o fundo de microondas, deve ser detectável por futuros observatórios de ondas gravitacionais. Além disso, como os cenários prebig bang e ekpyrotic envolvem mudanças no campo de dilatação, que é acoplado ao campo eletromagnético, ambos levariam a flutuações de campo magnético em larga escala. Vestígios destas flutuações podem aparecer em campos magnéticos galácticos e intergalácticos.então, quando é que o tempo começou?, A ciência ainda não tem uma resposta conclusiva, mas pelo menos duas teorias potencialmente testáveis acreditam plausivelmente que o universo-e, portanto, o tempo-existiu bem antes do big bang. Se ambos os cenários estiverem certos, o cosmos sempre existiu e, mesmo que se lembre um dia, nunca terminará.o autor GABRIELE VENEZIANO, um físico teórico do CERN, foi o pai da teoria das cordas no final dos anos 1960–uma realização pela qual recebeu o Prêmio Heineman de 2004 da American Physical Society e do American Institute of Physics., Na época, a teoria era considerada como um fracasso; ela não alcançou seu objetivo de explicar o núcleo atômico, e Veneziano logo mudou sua atenção para a cromodinâmica quântica, para a qual ele fez grandes contribuições. Depois que a teoria das cordas fez seu retorno como uma teoria da gravidade na década de 1980, Veneziano tornou-se um dos primeiros físicos a aplicá-la aos buracos negros e cosmologia.