lugar, cheio de matéria e energia, em várias formas, a actuar no palco do espaço-tempo, de acordo com as leis da física. Isto é exemplificado por esta imagem do telescópio espacial Hubble do aglomerado de galáxias IDCS J1426.5+3508. Mas quanto você precisa tirar antes de ficar realmente sem nada? NASA, ESA, e M. Brodwin (Universidade do Missouri)

Quando olhamos à nossa volta para o nosso mundo e Universo hoje, falamos e pensamos em todas as coisas que estão nele. Estas variam de partículas, átomos e seres humanos a planetas, estrelas, galáxias e as maiores estruturas de todas. Dependendo do que nos interessa, podemos discutir gás, poeira, radiação, buracos negros, ou mesmo matéria escura. Mas todas as coisas que vemos, observamos, ou inferimos a existência de hoje podem não ter estado lá para sempre. Algumas delas surgiram de alguma matéria pré-existente que existia anteriormente, mas outras aparentemente surgiram do nada. Sem surpresas, nem todos concordam sobre o que queremos dizer, cientificamente, quando falamos do que “nada” realmente é. Dependendo de quem você pergunta (ou quando você pergunta a eles), você pode obter um dos quatro significados separados. Eis porque são todos relevantes.

outras galáxias na sua vizinhança por 100 milhões de anos-luz em qualquer direção. Ainda assim, esta não é uma verdadeira realização de espaço vazio. ESA/Hubble & NASA e N. Gorin (STScI); Reconhecimento: Judy Schmidt

1). Uma época em que a sua “coisa” de interesse não existia. Como é que o Universo fez planetas? Que tal estrelas? E que tal uma assimetria de matéria? Estas coisas nem sempre existiam, mas sim tinham de ser criadas. Quando o mecanismo é conhecido, nós normalmente dizemos que a nossa “coisa” foi criada a partir de algo, em vez de nada. Os planetas vieram dos detritos reciclados das gerações anteriores de estrelas, onde os elementos pesados que compunham seus núcleos e superfícies sólidas foram criados e depois expelidos de volta para o meio interestelar. As estrelas vêm de nuvens de gás, que contêm regiões que se tornam densas e quentes o suficiente para inflamar a fusão nuclear. Tanto os planetas como as estrelas são matéria que vem de formas pré-existentes de matéria; são uma coisa que vem de algo, e não de nada.

radiação, com um pouco mais de matéria sendo criada em algum momento, levando ao nosso Universo de hoje. Como essa assimetria surgiu, ou surgiu de onde não havia assimetria para começar, ainda é uma questão em aberto. E. Siegel / Beyond The Galaxy

Mas a matéria que temos hoje não veio da matéria pré-existente. Em algum momento no passado distante, o Universo era composto de quantidades iguais de matéria e antimatéria; as leis da física que descobrimos só nos permitem criá-las em quantidades iguais. No entanto, o Universo que temos hoje é esmagadoramente feito de matéria e não de antimatéria, onde cada um dos bilhões e bilhões de galáxias que conhecemos é feito de matéria e não de antimatéria. De onde veio a nossa assimetria de matéria? De um estado anteriormente simétrico; de um estado onde a matéria e a antimatéria existiam em quantidades iguais. De uma época em que não havia assimetria. Segundo alguns, isso significa que a matéria que temos hoje surgiu do nada, embora outros que aderem estritamente a uma das outras definições discordem disso.

Still, ninguém contesta que o problema científico da bariogênese, ou a origem da assimetria matéria-antimatéria, é um dos enigmas mais prementes da física teórica de hoje. Muitas ideias e mecanismos abundam pela forma como a nossa matéria (e não a antimatéria) veio a existir, mas faltam-nos as provas necessárias para declarar um vencedor.

para três das quatro forças (exceto a gravidade), o conjunto completo de partículas descobertas, e todas as suas interações. A partir da teoria de campo quântico associada, também podemos descobrir as propriedades do vácuo quântico. Projeto de Educação Física Contemporânea / DOE / NSF / LBNL

2). Espaço vazio. Pense em todas as “coisas” que existem hoje no Universo. Pense em cada constituinte fundamental da matéria; cada quantum de radiação; cada buraco negro; cada massa; cada partícula e antipartícula. Agora, imagine removê-las todas. Imagine de alguma forma retirá-las do Universo, deixando apenas espaço vazio para trás. O que teria deixado? Alguns chamam isso de “nada”, e estão bastante satisfeitos com essa definição.

cálculo mostrando partículas virtuais no vácuo quântico. Mesmo no espaço vazio, esta energia de vácuo é não-zero. Derek Leinweber

A entidade conhecida como espaço-tempo ainda está lá, assim como as leis da física. Todos os campos presentes dentro do espaço vazio, desde o campo de Higgs até aos campos gravitacionais até aos campos quânticos, que muitas vezes visualizamos como pares partículo-antipartículas a entrar e a sair da existência, ainda estão por aí. Leis físicas como a teoria dos campos quânticos ainda estão lá; a Relatividade Geral ainda existe; as constantes fundamentais não só ainda estão lá, mas têm os mesmos valores que têm hoje. E o vácuo do próprio espaço vazio ainda tem uma energia de ponto zero que é não-zero. Isto se manifesta hoje como energia escura, e com um valor muito diferente de não-zero no passado distante, foi a força motriz por trás da inflação cosmológica. Quando as pessoas falam sobre o Universo surgindo do nada, este é o tipo de “nada” que elas estão referindo: o Big Bang quente sendo gerado pela inflação.

matéria, energia ou curvatura de qualquer tipo. Se este espaço tiver a menor energia de ponto zero possível, não será possível reduzi-lo ainda mais. Amber Stuver / Ligo vivo

3.) Espaço de tempo vazio no estado de menor energia possível. E se a energia de ponto zero do Universo fosse reduzida ao seu verdadeiro estado de solo? Quando a inflação chegou ao fim, houve uma enorme queda na energia de vácuo do Universo: da escala da inflação para o valor que ela tem hoje. Essa queda na energia do espaço vazio foi responsável pelo aumento maciço da energia das partículas, e pela origem do Big Bang quente. Mas não há garantia de que estejamos no verdadeiro estado de menor energia neste momento; é possível que estejamos apenas num falso estado de vácuo, e o verdadeiro vácuo espera-nos depois de outra transição catastrófica, alteradora do Universo.

a energia E é maior do que aquela no verdadeiro vácuo ou no estado moído, mas há uma barreira que impede o campo de rolar classicamente para o verdadeiro vácuo. Durante a inflação. o Universo não está num verdadeiro estado de vácuo; hoje, pode não estar, também. Usuário do Wikimedia Commons Stannered

Se você alcançasse qualquer que seja o verdadeiro estado do solo e expulsasse toda a matéria, energia, radiação e ondulações do espaço-tempo do seu Universo, com o que você ficaria? Esta é, talvez, a última idéia do que “nada físico” pode ser: onde você ainda tem um palco para o Universo se apresentar. Pode não haver nenhum jogador, nenhum elenco, nenhum roteiro e nenhuma cena, mas no grande abismo do nada, você ainda tem um palco. O vácuo cósmico estaria no seu mínimo; não haveria esperança de extrair trabalho, energia ou partículas reais desse vácuo, mas o tempo espacial e as leis da física ainda estariam por perto. Em teoria, se você adicionasse uma partícula a este Universo, ela não seria tão diferente de uma partícula isolada existente no nosso Universo hoje.

O Universo deve as suas origens ao quente Big Bang. Mais fundamentalmente, o Universo que temos hoje só pode existir por causa das propriedades do espaço-tempo e das leis da Física. Sem elas, não podemos ter existência de forma alguma. NASA / GSFC

4). Seja o que for que te resta quando tiras o Universo inteiro e as leis que o governam. Finalmente, você pode conceber remover tudo, incluindo espaço, tempo e as regras que governam qualquer tipo de partículas ou quanta de energia. Isto cria um tipo de “nada” para o qual os físicos não têm definição. Isto vai além do “nada” como ele existe no Universo, ao invés de perceber algum tipo de nada filosófico e absoluto. Mas, no contexto da física, não podemos dar sentido a este tipo de nada. Teríamos que assumir que existe algo como um estado fora do espaço e do tempo, onde se pode ter a emergência do espaço-tempo a partir deste estado hipotético do verdadeiro nada.

Mas será isso possível? Como surge o espaço-tempo num determinado local, quando não existe tal coisa como o espaço? Como se pode criar o início do tempo se não existe o conceito de algo como “antes”, sem que o tempo já exista? E de onde, então, as regras que regem as partículas e suas interações surgiriam? Será que esta definição final de “nada” significa sequer alguma coisa, ou é apenas uma construção lógica sem significado físico próprio?

a escala é esticada através do Universo durante a inflação, dando origem a imperfeições tanto na densidade como nas ondas gravitacionais. Enquanto que o espaço inflado pode legitimamente ser chamado de ‘nada’ em muitos aspectos, nem todos concordam. E. Siegel, com imagens derivadas da ESA/Planck e da task force inter-agências DoE/NASA/ NSF na pesquisa CMB

Não há consenso aqui. Com a linguagem tendo a ambiguidade que tem, você pode dizer “nada” e legitimamente estar se referindo a qualquer um destes, com os puristas esperando ansiosamente para gritar com você se você ousar usar “nada” em um contexto que é menos puro do que a sua definição. Se algo fundamentalmente surgiu onde antes não havia tal coisa, você pode chamá-lo de nada, mas nem todos estarão de acordo. Se você retirar toda a matéria, antimatéria, radiação e até mesmo curvatura espacial, você certamente pode reivindicar que é disso que se trata “nada”, mas há algumas “coisas” que ainda estão por aí. Se você então tirar qualquer energia inerente ao próprio espaço, deixando apenas o tempo espacial e as leis da natureza, você pode chamar isso de “nada” também. Mas filosoficamente, algumas pessoas ainda ficarão insatisfeitas. Somente tirando isso também, alguns finalmente aceitarão chamar tal entidade de “nada”

Prevê-se que o Modelo exista como consequência das leis da física. Sem essas leis, ou sem o estágio do espaço-tempo, poderá alguma vez emergir algo sensato? E. Siegel / Beyond The Galaxy

Então quem está certo? Todos eles têm, à sua maneira. A chave não é discutir ou lutar pelo que “nada” realmente é, mas aceitar e compreender estas definições à medida que as pessoas as usam. É fundamental não confundir um significado com outro, ou entrar em uma briga sobre o porquê de ser errado usar uma palavra de uma determinada maneira. Em vez disso, quando alguém – particularmente um cientista – diz a palavra “nada”, tente entender qual o significado que está usando, e qual é o fenômeno que está tentando explicar. Pois até onde a nossa imaginação nos pode levar, a única forma verdadeira de conhecimento que podemos esperar ter a respeito de qualquer coisa depende de colocá-lo à prova na nossa própria realidade física. Tudo o resto, por mais logicamente sólido, é apenas uma construção de nossas mentes.

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