Essa é, talvez, a primeira pergunta feita por aqueles que se interessam pelo estudo do Universo. Causa um grande efeito começar um discurso sobre cosmologia dizendo que o Universo foi formado a partir de uma grande explosão, um "Big Bang", que o Big Bang criou as galáxias, que no Big Bang tivemos a origem do tempo, etc. Ocorre que o term "Big Bang" é usado de forma abusiva, e na maioria das vezes errada.
E qual é a dificuldade com esse termo? Porque ele dá margem e tantas interpretações erradas?
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O tiro que saiu pela culatra
O físico inglês Fred Hoyle era um forte critico da teoria que defendia um processo de criação para o Universo. Ele havia proposto uma teoria alternativa na qual o Universo permanecia estático. Essa era a "teoria do Estado Estacionário", uma teoria concorrente àquela que dizia que o Universo tivera uma origem.
no dia 2 de março, de 1949, Hoyle, ministrando uma palestra no BBC Third Programme da rede de rádio e televisão inglesa BBC, e usando sua maneira sarcástica de criticar, ironizou a teoria da criação do Universo referindo-se a ela como "esta ideia de Grande Explosão" ("this 'big bang' idea").
O term foi usado novamente por Hoyle em outras entrevistas radiofînicas no início dos anos da década de 1950, quando ele participou de uma série de cinco palestras com o título "The Nature of Things" ("A Natureza das Coisa"). O texto correspondente a cada uma dessas palestras foi publicado na revista "The Listener" uma semana após o programa ter ido ao ar. Essa foi a primeira vez que o termo "big bang" apareceu impresso.
Ao contrário do que Hoyle pretendia, o nome "Big Bang" passou a ser associado À teoria criada por Georges Lemaître que postulava um momento de criação para o Universo.
Um nome errado (?)
O termo "Big Bang", ou "Grande Explosão", traz ao público uma ideia muitas vezes errada sobre o que essa teoria propõe. Se, por um lado, o termo "Big Bang" parece sintetizar o conceito de Universo em expansão, por outro lado seu uso, sem o devido cuidado, leva a erros abomináveis.
Não houve uma "explosão" (no sentido usual da palavra) que deu origem ao Universo. Entendemos bem o conceito do que é uma explosão por vê-la ocorrer no espaço tridimensional onde existimos. Uma explosão é a liberação violenta de energia por um processo súbito. Como a formação do Universo teria ocorrido com a violenta liberação de uma quantidade anormalmente grande de energia de modo súbito, o nome "grande explosão" pode ser associado, de certo modo, a esse processo. No entanto, é preciso que fique claro que o nome "grande explosão" ("Big Bang") não tem absolutamente nenhuma outra relação com o processo comum de explosão que conhecemos no dia-a-dia. No caso comum uma explosão é um processo químico que ocorre no interior de um espaço tridimensional. No caso do Big Bang essa "explosão" é extremamente especial, um processo de súbita liberação de energia que dá origem ao espaço e ao tempo. O Big Bang não ocorre dentro de um espaço tridimensional. Ele cria o espaço-tempo.
Um começo para o Universo
Considerando que a observação das galáxias tem sido interpretada pelos astrônomos como a indicação de que o Universo se expande, podemos pensar que essa expansão teve início em algum momento no passado. Isso pode nos levar a pensa que o Universo começou a se expandir a partir de um determinado volume inicial. Isso não é correto, pois não existe nada que nos induza a pensar que a matéria existente no Universo já ocupada um determinado volume, embora permanecendo com um comportamento estático, e que a partir de algum momento esse espaço-tempo que formava o volume inicial começou a se expandir.
Somos então levados a pensar que, voltando no tempo, em um determinado momento toda a matéria existente no universo (qualquer que seja o estado em que ela se encontrava) estava concentrada não em um volume inicial, mas em um único ponto. Isso quer dizer que teríamos um loca onde o raio do Universo seria nulo, fazendo com que o seu volume também fosse nulo. Ao mesmo tempo, a densidade da matéria localizada nesse ponto (densidade é igual a massa dividida pelo volume) tenderia ao infinito! Esta seria uma situação completamente não usual. Dizemos então que esse ponto onde toda a matéria do Universo estaria concentrada é uma singularidade do espaço-tempo.
Vemos então que a expansão observada do Universo implica que ele se originou de uma singularidade, um ponto de densidade infinita. A singularidade não existia dentro do Universo. A singularidade era o Universo.
O problema é que a Física odeia singularidades! Isso se deve ao fato que as leis usuais da física não são válidas em situações onde os parâmetros físicos tende para o infinito. Assim, não sabemos determinar as propriedades dos parâmetros físicos na singularidade que formou o Universo.
Assistindo o "começo" do Universo
Comumente vemos filmes onde o "Big Bang" é representado por um ponto que explode sobre um fundo escuro. Essa representação é absolutamente errada! Como já foi dito acima, a singularidade é o Universo mais primordial e é a expansão dessa singularidade que dá origem ao Universo atual. Os filmes mostram a singularidade explodindo dentro de algo que já existe, no caso um fundo escuro, que podemos ser levados a interpretar como sendo o espaço infinito. Isso seria correto se o Universo já existisse e uma singularidade ao explodir daria origem ao seu conteúdo material.
Não é o caso. É a singularidade que, ao "explodir" (se quiser usar esse termo) dá início ao processo de criação e a expansão contínua que observamos hoje.
Mas, como representar o "nada"? Se o Universo é o "todo" e esse "todo" era uma singularidade, como representá-lo? como representar algo "singular" com "nada" à sua volta?
É importante sublinhar que toda a descrição acima diz respeito à chamada "Teoria do Big Bang". Até o momento essa tem sido a teoria aceita pela maioria dos astrônomos, mas ela é uma teoria. As observações astronômicas tem mostrado, até agora, que a descrição do Universo feita pela teoria do Big Bang é a mais correta. Os dados observacionais se ajustam bem ao que é previsto pela teoria. Exitem muitas teorias, baseadas na ideia de um "Big Bang", que tentam descrever esse instante inicial, mas nenhuma delas pode ser considerada como a teoria correta.
Uma existência finita
Outra conclusão que decorre da aceitação da "Teoria do Big Bang" é o fato de que o Universo passa a ter uma idade finita. Se considerarmos que o Big Bang é o início de tudo, o começo do espaço e do tempo, podemos concluir que o Universo teve uma "data e nascimento". Ele pode, então, ser infinito no espaço, mas sempre será finito no tempo.
A teoria do Big Bang aceita implicitamente que o Universo teve um início, mas em momento algum ela "prova" que o tempo foi criado no mesmo momento da criação do espaço. Esse é um problema extremamente complexo que tem sido rapidamente abordado por alguns físicos, mas que ainda está além da fronteira do nosso conhecimento. Para decidirmos se o tempo foi criado junto com o espaço ou se o tempo sempre existiu, seria preciso primeiro entender muito bem o que é o tempo. O tempo é e continuará a ser, por muito tempo ainda, uma imensa "pedra" no sapato dos cosmólogos.
Críticas à Teoria do Big Bang
Muitas vozes da ciência e levantaram contra a teoria do Big Bang, quase sempre em função de sua proposta de começo para o universo. Um dos importantes críticos dessa teoria foi o físico sueco Hannes Alfven, prêmio Nobel de física em 1970, que considerava o Big Bang um "mito científico inventado para explicar a criação religiosa". Alfven dizia que "Não há razão racional para duvidar que o Universo tenha existido indefinidamente, ao longo de um tempo infinito. É apenas um mito as tentativas de dizer como o Universo passou a existir".
Implicações filosóficas e teológicas de um começo para o Universo
A ideia de que o Universo teve um momento de criação está na base de muitos escritos antigos, em particular na chamada Bíblia Sagrada. Ao mesmo tempo, a ideia de que o Universo é eterno, ou seja, sempre existiu e não passou por qualquer ato de criação também está presente em religiões e filosofias que têm suas origens em épocas bastante remotas (algumas filosofias são recentes).
Durante os anos entre 1920 e 1930, quando ainda não se tinha observado que o Universo expandia, quase todos os físicos interessados em cosmologia apoiavam a ideia de um Universo Eterno, ou seja, um Universo sem indício. Até mesmo Albert Einsten aceitava esse pensamento como fundamental. No entanto, em 1922 o russo Alexandre Friedmann obteve a primeira solução matemática cosmológica das equações da teoria relativística da gravitação que mostravam a possibilidade do Universo estar em expansão.
A discussão se o Universo teve ou não um início, questão extremamente polêmica, só tomou bases científicas a partir da verificação observacional de que o Universo se expandia, feita por Willem de Sitter, ratificada por Edwin Hubble e finalmente pelo físico belga Georges Lemaître, ao que chamou de "átomo primordial". Mais tarde essa ideia foi alimentada e defendida pelo físico ucraniano (naturalizado norte-americano) Georde Gamow.
Mas, porque a polêmica em torno da "teoria do Big Bang"?
Embora sendo uma teoria estritamente científica, e, portanto, continuamente submetida a testes observacionais que visam ou confirmá-la ou mostrar que ela é errada, essa teoria mexe com algo que sempre esteve ligado ao meio religioso ou filosófico: a criação do Universo.
Muitos cientistas viram a ideia de um começo para o Universo com grande desconfiança. Para eles, aceitar um começo do espaço e do tempo significava trazer para a física conceitos religiosos que deveriam permanecer fora da ciência. Mais ainda, a ideia original de uma teoria física que justificava um começo para o Universo foi apresentada por um padre da Igreja Católica Romana, Monsenhor Georges Lemaître. Isso levantou suspeitas em vários meios filosóficos, notadamente grupos ateus ou marxistas, que viam com suspeita esse "casamento" entre um padre e a presentação de ideias sobre a criação do Universo. Como alguns livros religiosos, em particular a Bíblia, apresentava ideias sobre a criação do mundo, esses críticos viram a sugestão de Lemaître com suspeita, achando que ela era, meramente, uma tentativa de dar caráter científico a postulados religiosos.
Quando surgiu a chamada "Teoria do Estado Estacionário", criada pelos físicos Herman Bondi e Thomas Gold e mais tarde defendida e ampliada pelo físico inglês Fred Hoyle, e que concorria com a Teoria do Big Bang quanto à melhor descrição do universo, criticas desse tipo (mistura da religião com a física) ficaram ainda mais evidentes. Os defensores da Teoria do Big Bang de proporem uma teoria com o escancarado propósito de se adaptarem a preceitos religiosos.
Para saber mais, acesse a exposição "O observatório Nacional e a Copa do Mundo de 2014", clique aqui.
Fonte: ON - Divisões de Atividades Educacionais.
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