Big Bang é a nossa visão tradicional da origem do universo
Alguns cosmólogos acreditam que houve um universo escuro e vazio, muito semelhante ao que haverá num futuro distante, que poderia ter sido a origem do nosso próprio Big Bang.
"A última estrela vai arrefecer lentamente e no final vai desaparecer. Com a sua morte, o universo voltará a ser um lugar vazio sem luz, vida ou significado."
Assim foi o aviso do físico Brian Cox em um episódio emitido recentemente da série Universe, da BBC. A morte da última estrela será apenas o começo de uma era infinitamente prolongada e escura. Toda a matéria acabará por ser devorada por buracos negros monstruosos, que posteriormente evaporarão até serem reduzidos a tênues de luz. O espaço expandir-se-ia infinitamente para fora até que mesmo esses flashes luminosos fiquem disseminados demais para interagir de alguma forma. Não haverá nenhuma atividade.
Ou talvez sim?
Por mais estranho que seja, alguns cosmólogos acreditam que houve um universo escuro e vazio, muito semelhante ao que existirá num futuro distante, que poderia ter sido a origem do nosso próprio Big Bang.
Mas antes de chegarmos a isso vamos ver como esse "material" (ou seja, essa matéria física) surgiu pela primeira vez. Se pretendemos explicar a origem da matéria estável composta por átomos ou moléculas, realmente não havia nada disso durante o Big Bang (nem durante as centenas de milhares de anos que se seguiram). A verdade é que nós possuímos um conhecimento bem detalhado de como os primeiros átomos se formaram a partir de partículas mais simples assim que as condições arrefeceram o suficiente para que a matéria complexa pudesse ser estável, e também sobre como esses átomos se fundiram mais tarde com elementos mais pesados dentro das estrelas. Mas esse conhecimento não responde à pergunta de como algo pode surgir do nada.
Vamos então voltar um pouco mais atrás. As primeiras partículas de matéria de existência prolongada de qualquer tipo foram os protões e os neutrões, que ao se unir formam o núcleo do átomo. Estes começaram a existir aproximadamente um dez milésimo de segundo depois do Big Bang ter ocorrido. Antes disso, na verdade, não havia nenhum material em nenhum dos sentidos habituais do termo. Mas a física nos permite voltar ainda mais atrás no tempo, até os processos físicos que precederam a existência de matéria estável.
Mas como essas partículas começaram a existir? A teoria quântica dos campos diz-nos que mesmo num vácuo que supostamente possa corresponder a valores espaço-temporais nulos está cheio de atividade física e que essa atividade se manifesta sob a forma de flutuações energéticas. Estas flutuações podem fazer aparecer partículas, que, no entanto, desaparecem logo depois. Tudo isso pode parecer mais excentricidade matemática do que física real, mas essas partículas foram detectadas em inúmeras experiências.
Ainda não temos uma teoria da gravidade quântica perfeita, mas há propostas como teoria das cordas ou gravidade quântico. Nestas propostas, o tempo e o espaço normais são geralmente concebidos como elementos emergentes, como as ondas na superfície de um oceano profundo. E é que o que vivenciamos como espaço e tempo é o produto de processos quânticos que operam em níveis mais profundos, microscópicos; processos que não fazem muito sentido para nós, que somos criaturas assentadas no mundo macroscópico o.
Para podermos realmente responder à pergunta de como algo pode surgir do nada, precisaríamos poder explicar o estado quântico de todo o universo durante o início da época de Planck. Todas as tentativas para realizar essa tarefa continuam sendo altamente especulativas, e até há alguns que apelam à existência de forças sobrenaturais como um arquiteto do universo. Mas há outras teorias que se mantêm dentro do âmbito da física, como a do multiverso (segundo a qual este contém um número infinito de universos paralelos) ou a dos modelos cíclicos do universo (que nasceria e nasceria uma e outra de vez).
Roger Penrose, vencedor do Nobel de Física de 2020, propôs um modelo de universo cíclico sugestivo, mas também controverso, chamado "cosmologia cíclica conforme". Penrose inspirou-se numa interessante conexão matemática entre um estado do universo muito quente, denso e pequeno (que é como estava no Big Bang) e um estado do universo extremamente frio, vazio e expandido. Sua teoria radical para explicar esta correspondência sustenta que esses estados se tornaram matematicamente idênticos quando atingiram seus respectivos limites. Por mais paradoxal que isso possa resultar, uma ausência total de matéria poderia ter causado o surgimento de toda a matéria que hoje vemos ao nosso redor no universo.
Mas como é possível que o mesmo estado do universo seja frio e vazio de uma perspectiva quente e denso de outra? A resposta encontra-se num complexo procedimento matemático chamado "reescalado conforme", uma transformação geométrica que altera o tamanho de um objeto, mas não a sua forma.
Penrose mostrou como o estado frio e denso, por um lado, e o caloroso e denso por outro, podiam se relacionar através desses reescalados de tal modo que podiam corresponder através das formas de seus respectivos espaço-tempos, embora não de s us tamanhos.
Desse modo, acabamos enfrentando a pergunta descarada de porque há algo em vez de nada (que por outro lado é uma das grandes questões metafísicas).
Existem três grandes opções sobre a questão fundamental de como os ciclos começaram. Pode não haver nenhuma explicação física. Ou pode ser ciclos infinitamente repetidos, cada um dos quais constituiria por si só um universo, nos quais o estado quântico inicial de cada universo seria consequência de alguma característica do universo anterior. Ou pode haver um único ciclo com um único universo que se repetisse, de tal modo que o início do ciclo explicasse de alguma forma o seu próprio fim. As duas últimas opções não exigem uma causalidade concreta, o que lhes confere um atrativo especial. E assim nada ficaria fora de uma explicação puramente física.
Para um filósofo da ciência, a proposta de Penrose é fascinante. Abre novas possibilidades de explicação do Big Bang porque ele leva nossos raciocínios além da lógica habitual causa-efeito. Falamos, portanto, de um ótimo ponto de partida para explorar as diferentes formas como a física pode explicar o nosso mundo e que merece, portanto, mais atenção por parte dos filósofos.
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