O universo começou sua vida cósmica em um Big Bang, há cerca de 14 bilhões de anos, e vem se expandindo desde então. Mas em que está se expandindo? Essa é uma pergunta complicada. Eis o motivo: as equações de campo de Einstein descrevem o espaço e o tempo como uma espécie de tecido interligado para o universo. Ou seja, o que conhecemos como espaço e tempo só existe como parte do universo e não para além dele. Quando objetos do cotidiano se expandem, ocupam um espaço maior. Mas, se não existe essa coisa que chamamos de espaço, o que significa se expandir? Em 1929, as observações astronômicas de Edwin Hubble nos deram uma resposta definitiva. Seu estudo sobre o céu à noite constatou que todas as galáxias distantes recuam ou afastam-se da Terra. Além disso, quanto mais distante estiver a galáxia, mais rápido ela irá se afastar. Como podemos interpretar isso? Considere um pedaço de pão de passas crescendo no forno. A massa cresce proporcionalmente entre cada uma das passas. Se pensarmos nas passas como se fossem as galáxias, e na massa como o espaço entre elas, podemos imaginar que a expansão do espaço intergaláctico fará com que as galáxias se afastem umas das outras. Para qualquer uma das galáxias, suas vizinhas mais distantes irão recuar uma distância maior do que as mais próximas no mesmo período de tempo. Conforme esperado, as equações de campo preveem uma disputa cósmica entre a gravidade e a expansão. É apenas no vazio escuro entre as galáxias que a expansão pode ocorrer, e o espaço pode se tornar mais amplo. Então, temos nossa resposta. O universo está se expandindo em si mesmo. Dito isso, os cosmologistas pressionam os limites dos modelos matemáticos para especular sobre o que existe, se é que existe, para além de nosso espaço-tempo. Não são palpites absurdos, e sim hipóteses que abordam problemas na teoria científica do Big Bang. O Big Bang prevê que a matéria está distribuída uniformemente por todo o universo, como um gás disperso, mas, então, como as galáxias e as estrelas se formaram? O modelo inflacionário descreve uma era breve de expansão incrivelmente rápida que relaciona flutuações quânticas na energia do universo primitivo à formação de massas gasosas que acabaram formando as galáxias. Se aceitarmos esse paradigma, isso também pode implicar que nosso universo representa uma região numa realidade cósmica maior submetida a inflação eterna e infinita. Nada sabemos sobre essa realidade de inflação especulativa, a não ser quanto à previsão matemática de que sua expansão infinita possa ser motivada por um estado de energia quântica instável. Em muitas regiões locais, no entanto, a energia pode se instalar ao acaso em um estado estável, detendo a inflação e formando universos-bolha. Cada universo-bolha, sendo o nosso um deles, seria descrito por seu próprio Big Bang e pelas leis da física. Nosso universo faria parte de uma coleção de universos maior, em que o ritmo fantástico da inflação eterna tornaria impossível encontrar um universo vizinho. O Big Bang também prevê que, no início do universo quente, nossas forças fundamentais podem se unificar em uma superforça. As teorias matemáticas das cordas sugerem descrições dessa unificação, além de uma estrutura fundamental para elétrons e quarks subatômicos. Nesses modelos propostos, as cordas que vibram são os blocos de construção do universo. Modelos concorrentes para as cordas foram consolidados em uma descrição unificada, e sugerem que essas estruturas podem interagir com enormes superfícies dimensionais superiores chamadas p-branas. Nosso universo pode estar contido dentro de uma dessas p-branas, flutuando em um lugar de dimensão superior desconhecido chamado hiperespaço. Outras p-branas, contendo outros tipos de universos, podem coexistir no hiperespaço, e as p-branas vizinhas podem até compartilhar certas forças fundamentais como a gravidade. Tanto a inflação eterna quanto as p-branas descrevem uma coleção de universos, mas, enquanto os universos na inflação eterna estão isolados, os universos das p-branas podem colidir uns com os outros. Um eco de uma colisão pode aparecer no fundo das micro-ondas cósmicas, uma mistura de radiações pelo nosso universo, que é uma relíquia de uma época inicial do Big Bang. Mas, até agora, não encontramos nenhum eco cósmico. Há quem suspeite que as hipóteses divergentes de coleção de universos possam finalmente se fundir em uma descrição comum, ou sejam substituídas por outra coisa qualquer. Por enquanto, são explorações especulativas de modelos matemáticos. Enquanto esses modelos são inspirados e guiados por muitas experiências científicas, há muito poucas experiências objetivas que as testem diretamente. Até aparecer o próximo Edwin Hubble, os cientistas deverão continuar a discutir sobre a elegância de seus modelos concorrentes e a sonhar com o que existe, se é que existe, para além do nosso universo.