Afinal, o que causou o Big Bang?

Uma das grandes teorias da cosmologia moderna é que o universo começou a partir do Big Bang. Esta não é apenas uma ideia, mas uma teoria científica apoiada por inúmeros linhas de evidências.
Para começar, existe a radiação cósmica de fundo, que é uma espécie de eco do Big Bang; depois há a contínua expansão do cosmos, que quando é olhada de forma retrocedida, ou seja para trás, aponta para uma origem do Big Bang; e a abundância dos elementos primordiais, tais como hélio-4, hélio-3, deutério e assim por diante.

Mas ainda existe um quebra-cabeça. O que causou o próprio Big Bang? Por muitos anos, os cosmólogos têm contado com a ideia de que o universo se formou espontaneamente, que o Big Bang foi resultado de flutuações quânticas em que o universo passou a existir a partir do nada.

Isso é plausível, dado o que sabemos sobre a mecânica quântica. Mas os físicos precisam de mais: uma prova matemática para ter uma ideia mais forte.

Dongshan e amigos do Instituto Wuhan de Física e Matemática na China, vieram com a primeira prova rigorosa de que o Big Bang poderia de fato ter ocorrido espontaneamente por causa de flutuações quânticas.

Essa nova prova é baseada em um conjunto especial de soluções para uma entidade matemática conhecida como a equação de Wheeler-DeWitt. Na primeira metade do século 20, os cosmólogos se esforçaram para combinar os dois pilares da mecânica quântica moderna e a relatividade geral de forma que fosse razoavelmente descrever o universo. Mas as teorias eram de total desacordo uma com a outra.

Os físicos dizem que, um pequeno espaço vazio a entrar em existência probabilisticamente devido as flutuações, estão em algo que os próprios chamam de "falso vácuo metaestável".

Quando isto acontece, existe duas possibilidades. Se essa bolha de espaço não se expande rapidamente, ela desaparece quase instantaneamente. Mas, se a bolha se expandir para um tamanho suficientemente grande, então é criado um universo de uma forma que é irreversível.

A questão é: será que a equação de Wheeler-DeWitt permitir isso? "Provamos que uma vez uma pequena verdadeira bolha de vácuo é criada, ela tem a chance de expandir exponencialmente", diz Dongshan.

A sua abordagem consiste em considerar que uma bolha esférica é completamente descrita por seu raio. Eles então derivam a equação que descreve a taxa à qual este raio pode expandir. Eles, então, consideram três cenários para a geometria da bolha: fechado, aberto e plano.

Em cada um destes casos, eles encontram uma solução na qual a bolha pode expandir de forma exponencial e assim, atingir um tamanho em que um Big Bang pode formar um universo.