A TEORIA DE TUDO - Stephen Hawking
O MODELO DO BIG BANG QUENTE
Para
explicar o tópico do meu artigo, vou primeiro descrever
a história do universo que é normalmente aceite de acordo com
o que é conhecido pelo «modelo do Big Bang quente».
Este parte do princípio de que o universo, logo após o Big
Bang, é descrito por um modelo de Friedmann. Neste tipo de modelos, à medida
que o universo se expande a temperatura da matéria e da
radiação diminui. Já que a temperatura é apenas uma medida da energia média
das partículas, este arrefecimento do universo tem um efeito
importante na matéria que o constitui. A temperaturas muito
elevadas, as partículas movimentam-se tão depressa que podem escapar a qualquer
tipo de atracção entre elas causada pela
força nuclear ou electromagnética, mas, à medida que arrefecem, podemos esperar
que as partículas sujeitas a forças atractivas se comecem a aglomerar.
No instante exacto do Big
Bang, o universo tinha tamanho zero e por isso era infinitamente quente, mas à
medida que o universo se expandiu a temperatura da radiação diminui. Um segundo após o Big Bang já teria baixado para cerca de cem mil milhões de
graus. Isto é cerca de mil vezes a
temperatura no centro do Sol, mas já terão sido atingidas temperaturas desta ordem de grandeza em explosões de bombas de hidrogénio. Nesse momento, o universo terá contido
principalmente fotões, electrões, neutrinos e as suas antipartículas, juntamente com alguns protões e neutrões.
À
medida que o universo se expandia e a temperatura
descia, a taxa com a qual os electrões e os pares de electrões estavam a
ser produzidos em colisões terá diminuído
para valores inferiores à taxa com que estavam a ser aniquilados, por isso a
maioria dos electrões e antielectrões
ter-se-ão aniquilado para produzir ainda mais fotões, deixando para trás apenas alguns electrões.
Cerca
de cem segundos após o Big Bang, a temperatura
caíu para os mil milhões de graus, aquela que encontramos no interior das
estrelas mais quentes. A esta temperatura,
os protões e os neutrões já não têm energia suficiente para escapar à atracção da forca nuclear forte. Começaram então a combinar-se para produzir os núcleos dos átomos de deutério, ou hidrogénio
pesado, que contêm um protão e um neutrão. Os núcleos de deutério combinaram-se então com mais protões e neutrões para produzir núcleos de hélio, que contêm
dois protões e dois neutrões.
Apareceram também pequenas
quantidades de um par de elementos mais pesados, o lítio e o berílio.
Podemos
calcular que, de acordo com o modelo do Big Bang quente, cerca de
um quarto dos protões e dos neutrões se
converteram em núcleos de hélio, juntamente
com uma pequena quantidade de hidrogénio pesado e de outros elementos. Os restantes neutrões decaíram para
protões, que constituem o núcleo dos átomos de hidrogénio normais. Estas previsões
adequam-se muito ao que e observado.
O
modelo do Big Bang quente também prevê que sejamos capazes de
observar a radiação sobrevivente destes
primeiros momentos bastante quentes. No entanto, a temperatura foi reduzida a
apenas alguns graus acima do zero absoluto devido a expansão do universo. É esta a explicação da radiação de fundo de
microondas descoberta por Penzias e Wilson em 1965. Estamos, portanto, completamente confiantes de que temos a teoria correcta, pelo menos até cerca de um
segundo após o Big Bang. Umas
horas depois do Big Bang, a produção
de hélio e de outros elementos parou. Em seguida, durante cerca de um milhão de anos, o universo
continuou a expandir-se sem que nada de grande importância tenha sucedido. Por
fim, quando a temperatura baixou para alguns
milhares de graus, os electrões e os
núcleos já não tinham energia suficiente para vencer a atracção
electromagnética entre eles. Começaram então
a combinar-se para formar átomos.
QUESTÕES EM ABERTO
Esta
imagem de um universo que começou muito quente e arrefeceu à
medida que se expandia está de acordo com todas as observações
experimentais feitas até hoje. Contudo, deixa um certo número
de questões importantes sem qualquer resposta. Primeiro,
porque era o universo tão quente nos seus primeiros
instantes? Segundo, porque é o universo tão uniforme em
grandes escalas — porque parece idêntico em todos os
pontos do espaço e em todas as direcções?
Terceiro,
porque começou o universo com uma taxa de expansão tão
próxima do valor limite para evitar uma nova contracção? Se um
segundo após o Big Bang a taxa de expansão tivesse
sido mais pequena uma parte em cem mil milhões de milhões, o universo ter-se-ia
contraído de novo antes de atingir o seu tamanho presente. Por outro lado, se a taxa de expansão no final do primeiro segundo tivesse sido maior pela mesma margem, o
universo ter-se-ia expandido tanto que estaria agora
praticamente vazio.
Quarto,
apesar de o universo ser tão uniforme e homogéneo em larga
escala, contem pequenos aglomerados como as estrelas e as
galáxias. Pensamos que estas se desenvolveram a partir de
pequenas diferenças na densidade de uma região para a outra
do universo primordial. Qual foi a origem dessas flutuações de densidade?
A
teoria da relatividade por si só não pode explicar essas características ou
responder a essas questões. Isto acontece porque prevê que o
universo tenha começado com uma densidade infinita na
singularidade do Big Bang. Na singularidade, a relatividade geral, juntamente com
todas as outras leis físicas, deixa de ser válida.
(…)
Pode
realmente existir uma teoria de unificação de tudo?
Ou estamos apenas a perseguir uma miragem? Parece haver três possibilidades:
· Existe realmente uma teoria de unificação completa,
que vamos por fim descobrir se formos suficientemente
espertos.
· Não existe qualquer teoria última do universo, apenas
uma sequência infinita de teorias que descrevem o universo de
uma forma cada vez mais precisa.
· Não existe qualquer teoria do universo. Os eventos
não podem ser previstos para alem de um certo limite; ocorrem
de forma aleatória e arbitrária.
Alguns
poderão sustentar a terceira possibilidade com o
argumento de que, se houvesse um conjunto completo
de leis, isso infringiria a liberdade de Deus de mudar a
Sua opinião e de intervir no mundo. É como o velho paradoxo:
será que Deus pode criar uma pedra tão pesada que nem Ele a
pode levantar? Mas a ideia de que Deus poderá mudar de
opinião é um exemplo de falácia, esclarecida por
Santo Agostinho, que é imaginar que Deus é um ser que
existe no tempo. O tempo é apenas uma propriedade do
universo criado por Deus. Presumivelmente, Ele sabia
aquilo que queria aquando da criação do universo.