O Ato da Criação - Big Bang

O Ato da Criação

Quando nos deparamos com nós mesmos, uma introspecção que, geralmente, vem acompanhada com a idade, é comum ficarmos fazendo perguntas tais como: O que somos? Para onde vamos? De onde viemos?

As duas primeiras perguntas vamos deixar para outro tópico e, neste aqui, vamos nos preocupar (preocupação no bom sentido, é claro!) somente com a primeira delas, ou seja: “De onde viemos?”. Então vamos tentar entender isto analisando aquilo que sabemos, aquilo que conhecemos.

Nós, os seres humanos, sempre fomos muito curiosos e sempre fomos observadores da “nossa” realidade (talvez a coisa mais democrática que podemos definir; uma vez que cada um de nós tem a sua própria realidade). O ser humano está sempre procurando por encrencas, ou, melhor ainda, ele está sempre procurando explicar todas as coisas, qualquer coisa. E, para algumas dessas explicações, eles dão a isto o nome de teoria. E é só uma proposição mesma, para a qual apresentamos uma montanha de justificativas, algumas até acompanhadas de muitos cálculos e muitos modelos metafóricos (uns tais de exemplos, provas ou comprovações). O tal de método científico utilizado na elaboração dessas explicações implica que as mesmas devem ser falseáveis, ou seja, elas devem oferecer algum tipo de experiência que possa torná-las falsas. Se não for assim, a teoria não é teoria, é só considerada como uma mera hipótese, como uma especulação.

Bom! Esse ser humano aí observou que ele tinha uma mãe e, também, pelo menos um pai (sabe como é: mãe é uma só, mas pai...) e que esses dois aí, por sua vez, também tinham uma mãe e um pai (que deviam ser seus avós, é claro). E, fazendo uma regressão infinita, ele procurou pelos “primeiros”, ou seja, a mãe e o pai primordiais. É mais um hipótese, a tal da causalidade, da “causa-e-efeito”. Para todo efeito (o filho) tem que existir uma causa (a mãe e o pai). Porém, como isto aí não apresentou qualquer solução muito lógica, ele definiu (como podemos ver, a praticidade é uma coisa bem antiga, é a causa de todos os efeitos, até de alguns tópicos...) algo como: em algum momento deve ter aparecido do nada um pai e uma mãe, ou então, “alguém” ou “alguma coisa” “criou” esse pai e essa mãe primordiais. E esse alguém, a tal “causa primeira”, deveria ter poderes incríveis para fazer esta “criação” a partir do nada (Caramba! Esse “nada” aí é outro que gera um monte de explicações, acredite quem quiser). E assim, sem entrar em muitos detalhes, estava “criado” o “criacionismo”.

Ué! E, se esse “alguém” aí criou esse pai e essa mãe originais, ele também deve ter criado todo o “ambiente” para que as tais criaturas sobrevivessem, não é verdade? E esse ambiente todo deveria ser o nosso planeta, a Terra. Então, o “propósito” deste planeta era, “logicamente”, sustentar as criaturas que este tal “criador” criou. E, de novo, estava então “criado” o “princípio antrópico” (É alguma coisa meio prepotente que afirma ser o Universo mais ou menos do jeito que é, porque, pois, se fosse diferente, não existiria ninguém para observá-lo. Acho que esse ninguém aí somos nós mesmos.).

Então, tudo que existe na Terra e no céu (Opa! Este céu aí é o físico, não o metafísico, aquele tal de paraíso) era para o deleite dos seres humanos, os quais seriam “obra-prima” deste tal criador. Pode parecer meio arrogante, mas nós somos o máximo, não é verdade?

Pronto! Esse ser humano já se tinha resposta pra tudo. Aliás, ele sempre tem resposta prá tudo, não é assim? (Ele só não diz como faço para conquistar a Clarimunda.)

Bom! E já que era mesmo para se deleitar com essa tal “criação”, esse ser humano aí resolver aproveitar a vida, isto sim. E, à noite, ele olhou para um céu claro (é uma coisa bem difícil nos dias atuais) e ficou ali, todo deleitado, ou melhor, todo deitado numa rede, observando as estrelas. Que beleza! (Cara! Dizem as más línguas que esse ser humano aí era baiano, mas isto também não é verdade). E o tal sujeito deleitado verificou que elas se apresentavam em diferentes posições, em relação a algum referencial fixo (uma montanha, uma árvore, um coqueiro, etc). E o deleitado aí percebeu (devia estar com insônia) que algumas dessas estrelas até a se deslocavam dentro dessa configuração toda. Mais tarde, descobriu que isto aí eram planetas e não estrelas; a tal estrela matutina, ou estrela d´Alva, por exemplo, é, na verdade, o planeta Vênus (Propaganda é a alma do negócio. Oi! Lúcifer é a estrela matutina.).

O posicionamento dessas estrelas e desses planetas levou esse nosso ser humano deleitado aí a relacionar isto tudo com sua vida e, pronto, de novo, já nascia a Astrologia, a mãe da Astronomia (parece que essas coisas aí nunca têm pai, não é mesmo?). E, segundo aqueles que acreditam na Astrologia, o que acontece no céu (é o físico), se reflete na terra (uma suposição ainda não confirmada cientificamente, mas todo mundo lê seu horóscopo, não é verdade? E o meu é escorpião).

E, vai daí, por conta desta sua curiosidade toda (a coisa pecaminosa, segundo a doutrina judaico-cristã. Porra meu! O cara é curioso e eu é que sou a serpente.) o ser humano deleitado começou a estudar essas drogas de posicionamentos. É só coisa de quem não tem o que fazer. Naquela época ele acreditava que a Terra era o centro do Universo (Afinal, o cara morava aqui e ele se considera(va) a coisa mais importante...), e que as estrelas faziam parte de um fundo fixo, uma esfera celeste cujo centro era a própria Terra (ou ele mesmo; era o antropocentrismo. O homem, e a mulher também, no centro de tudo).

Copérnico foi o primeiro (ao menos oficialmente) a teorizar que isto aí não era bem verdade, e então ele colocou o Sol neste centro hipotético. E o estudo desses posicionamentos continuou com Tycho Brahe, que criou inúmeras tabelas descrevendo as tais posições (nada parecido com o KamaSutra, fiquem sossegados). E essas tabelas foram aproveitadas pelo Johannes Kepler, mostrando que os planetas “giravam” em torno do Sol em órbitas elípticas, mas as estrelas ficaram fora desse sistema. Na época tinha até um pessoalzinho por ali que era meio crente, meio Mandrake, e que não aceitava muito bem essa deposição da Terra (ou deles mesmos) como centro do Universo e, me parece, deu bastante trabalho para esses “inovadores” (era alguma coisa conhecida como “Santa” Inquisição, apesar daquilo ali não ter nada de santa).

Esses seres humanos deleitados, além de curiosos, são cheios das invenções. E vai daí, vieram os tais telescópios, e, assim, muito mais coisas do céu (é o físico, pô) foram sendo observadas (além da janela da vizinha ao lado, é claro). Muitos telescópios enormes foram construídos, e a “visão” do Universo foi sendo ampliada, e ampliada. Caramba! O Universo não era mais o Sistema Solar, era a tal de Galáxia, ou Via Láctea. E, passado mais um pouco de tempo, descobriu-se que a coisa também não parava por aí não, pois existiam muitas outras galáxias, milhares, milhões de galáxias. Cara! Esse tal Universo é outro cheio de coisas esquisitas. É sistema estrelar, é galáxia, é quasar, é aglomerado, é tudo que é coisa. Tem até buraco nisto aí, pois vivem falando de uns tais de buracos negros.

Afinal, parecia que o ser humano não estava assim tão sozinho (Cacete! Acho até que esse tal ser humano deleitado aí nunca foi em Sampa, na Rua 25 de março, em época de Natal, isto sim), e, também, não era bem o centro deste Universo (mas como é difícil de aceitar isto, até hoje). Bem! Ai o deleitado, que não tinha muito mais o que fazer, começou a “catalogar” essas estrelas e galáxias, definindo características para elas, tais como: posição, brilho, distância e muitas outras mais; todo dia esse sujeito aí descobria algo de novo. Ué! Será que esse Universo nunca acaba, será que é infinito?

Epa! Mas espere aí! Um das perguntas que ele mesmo se fez foi: Por que a noite é escura? Se o Universo não tem fim (ele não é infinito?), então deve ter infinitas estrelas, não é mesmo? Ué! Então, desta forma, para qualquer ponto que olharmos (e traçando uma reta imaginária e infinita) deve existir uma estrela neste percurso e, desta forma, todo o céu (é o físico, o físico...) deveria ser muito claro, muito brilhante. Para todo e qualquer ponto desse Universo infinito deveria ter uma estrela por ali. Aliás, se assim fosse, esse Universo também deveria ser bem “quentinho”. Esta indagação (ou perguntação; coisa daqueles caras super chatos) é conhecida como Paradoxo de Olbers (http://pt.wikipedia.org/wiki/Paradoxo_de_Olbers). Mas este fato (a não "clareza" da noite), a princípio, também não explica um Universo não estático ou não infinito, como se pode ver no link citado.

...

Intervalo para o café...

Bem! Enquanto tudo isto acontecia, as “outras áreas” da ciência também se desenvolviam (incrível como esses deleitados aí vivem desenvolvendo coisas esquisitas, não é verdade?), e, em especial, a química e a física; mas vamos falar mesmo é da Física. O J.C.A.Doppler, um estudioso das ondas sonoras, descreveu uma teoria, confirmada posteriormente pelo C.B.Ballot, sobre os efeitos do som em relação ao movimento da fonte, ou do observador. Nas grandes cidades isto é facilmente verificado quando um carro de polícia, bombeiro ou uma ambulância passa perto de nós. À medida que o veículo se aproxima, o som é mais agudo, e, à medida que ele se afasta, o som é mais grave (e todo bandido sabe disto). Acontece uma “compressão” do som na aproximação do veículo, e uma “descompressão” no afastamento. E a explicação disto aí também é conhecida como “efeito Doppler”. As ondas sonoras se comprimem e se descomprimem, parece que é isto aí.

Ora, mas este efeito também foi verificado nas tais "ondas eletromagnéticas", como por exemplo: a luz. Quando um ponto luminoso de aproxima de nós, ocorre uma “compressão”, e essa luz tende para o azul ou para o violeta (é como o som mais agudo). Quando o ponto luminoso se afasta de nós, ocorre uma “descompressão”, e essa luz tende para o vermelho (aí é como o som mais grave). Isto é “facilmente” (prá esse pessoal tudo é muito fácil) observável através de técnicas de espectrografia. Bem! Essa teoria foi suficientemente verificada e, desta forma, não existe nenhuma dúvida quanto à mesma, ao menos nada que falseie tal teoria até agora. Então, se uma fonte luminosa se afasta de nós, a luz que ela emite tende para o vermelho (os caras chamam isto aí de "redshift").

...fim do intervalo (o café tava “um pouco” frio).

...

Nota da redação: Não se deve confundir o “redshift cósmico” com o “redshift” do efeito doppler, que tem a ver com o movimento da fonte no espaço. O “redshift cósmico” se dá com a luz que uma fonte emite em todas as direções (e não só na que se afasta de nós) porque o próprio esgarçamento do espaço aumenta o comprimento da onda de luz. Neste caso, é o próprio espaço quem está aumentando e não a fonte que está se distanciando do observador.

Bom! Voltando às observações!

E, continuando com essas observações todas do nosso deleitado aí, foi que, em 1929, o Edwin Hubble forneceu a tal base observacional para a teoria do Lemaitre (esse aí era um padre católico, astrônomo e físico belga que, em 1927, afirmou que o universo estava em expansão, que ele estava aumentando). Então, o Hubble (o cientista e não o telescópio) ao medir um desvio para o vermelho ("redshift") no espectro das galáxias mais distantes, verificou que este tal desvio era proporcional às suas distâncias. Quanto mais longe, maior era o desvio. E isto aí, a explicação-demonstração, ficou conhecido como Lei de Hubble-Humason. (http://pt.wikipedia.org/wiki/Edwin_Powell_Hubble).

Cara! Podemos visualizar esta idéia disto num balão de borracha (uma bexiga), onde pintamos vários pontos sobre a superfície do mesmo. À medida que sopramos ar no interior do balão, ele enche e expande, e “todos” aqueles pontos se afastam uns dos outros. É como se toda a superfície do balão estivesse em expansão, o que é mesmo um fato. E, como esses físicos gostam de modelos simples, então adotaram este aí mesmo como um provável modelo para o que o Hubble observou. Pô! É claro que o modelo real é muito mais complexo, mas, aqui neste texto, isto não vem ao caso. E, depois, modelos tem um montão por aí; o físico Stephen Hawking também usa a metáfora do Universo numa casca de noz; e, assim como a borracha do balão, o Universo é a casca da noz. Se o cara fosse brasileiro seria o Universo na casca do coco, não é verdade?

Bom! Baseando-se nessa expansão observável (a tal fuga para o vermelho. Pô! Isto aí tá até parecendo coisa de comunista), e trabalhando num processo de engenharia reversa (do resultado para a origem), o nosso deleitado "pressupôs" que todo o Universo que conhecemos devia estar "mais junto no passado". Devia ser que nem marido e mulher, começa tudo junto e vai se afastando com o tempo. Ora bolas, se todas as galáxias estão mesmo se afastando umas das outras, é lógico, e também mais simples, supor que tais galáxias estavam mais próximas no passado, isto é óbvio.

Nota: O raio do Universo observável não é a distância que a luz percorre desde que o Universo existe, pois, enquanto isto, o espaço também está se expandindo. Cálculos mostram que esta expansão, até hoje, multiplica este raio por três.

E é neste contexto, que podemos inferir que toda a matéria do Universo (e haja matéria! Só a Clarimunda já reúne muito material, acreditem em mim) devia estar reunida num único “planetão”, de onde tudo partiu. Seria este “planetão” como uma bexiga vazia (murchinha) onde tudo estava muito próximo quando “começou” a expandir. E, neste caso, nada é mais simples que isto.

Nota: As atuais estimativas dão para a massa do Universo o valor de 1,6 x 10^{60 kg. Isto engloba a massa das estrelas, planetas, gases, poeira, de toda a radiação, neutrinos, buracos-negros, enfim, todo o conteúdo de matéria e energia, inclusive a matéria escura e a energia escura. Então, se a conservação da massa-energia prevalece desde o surgimento do Universo, no “ovo primordial”, esta era a energia que existia.}

A teoria científica que tenta explicar esta expansão toda é conhecida como a “grande explosão”, ou “Big-Bang”. Ela foi primeiramente esboçada por físico russo, o George Gamow, e isto no final da década de 1940. Esse nome “Big-Bang” (o grande bang, a grande explosão) foi dado a esta teoria, e de um modo bem sarcástico, por um de seus maiores opositores, o cientista inglês Fred Hoyle (ele defendia um Universo estacionário, sem nenhuma expansão). No entanto, somente quando a tal radiação de fundo de microondas cósmica foi descoberta, e isto em 1964, é que a comunidade astronômica começou a considerar seriamente esta teoria explosiva. E olhe que não foi só a comunidade astronômica não, pois isto aí também caminha com a idéia da criação, de um começo, ou seja, da tal causa inicial. Bem! Atualmente, além dessa radiação de fundo de microondas cósmico, dois outros pilares dão apoio à teoria do “Big Bang”: a atual expansão observável para no Universo conhecido, e a abundância (Epa! Abundância aqui é só uma referência a uma grande quantidade.) medida dos elementos químicos leves (Hidrogênio e Hélio, principalmente).

Nota: Bom! O “Big Bang” não foi bem uma explosão de um ponto cheio de matéria para um espaço vazio circundante. O Big Bang mesmo foi uma súbita expansão do próprio espaço com todo o seu conteúdo, que se deu igualmente em todos os lugares. A teoria do Big Bang não explica como isso começou, apenas como aconteceu já acontecendo. O Universo todo se expande até hoje, mas não há espaço vazio para onde ele vai. Todo o espaço existente está dentro dele mesmo; não tem nenhum lado de fora nisto ai.

Mas, prá dizer a verdade, a coisa toda pega é nesse conceito do “planetão”, do “tudo junto”, do “mais próximo”. Mas quanto seria esse mais próximo? Então vamos lá!

Quando nós reunimos matéria (e sua propriedade massa), isto implica no aumento da tal de “força” gravitacional. Mas que raio seria esta tal gravidade ou força gravitacional?

A medida da gravitação surgiu com Isaac Newton no século XVII (http://pt.wikipedia.org/wiki/Gravidade). A idéia, expressa matematicamente, era que os corpos materiais se atraem na razão direta do produto de suas massas dividido pelo quadrado da distância que os separa (f = G * m₁*m₂ / d² - e isto ai funciona muito bem partindo do pressuposto que o espaço, massa e tempo são valores absolutos). A força de atração aumenta à medida que aumentamos os valores das massas (m₁ ou m₂); e a força diminui à medida que aumentamos a distância entre essas massas (d).

Mas, se, por exemplo, jogarmos uma pedra (com massa m₁) para o ar, a tal força da gravidade faz com que ela “caia” de volta à superfície da Terra (com massa m₂), a pedra é “atraída” de volta. A princípio a pedra é atraída pela Terra e, da mesma forma, a Terra é atraída pela pedra. Mas em função da sua grande massa (m₂), a Terra “não sofre influência” perceptível.

Bom! A força gravitacional na superfície deste nosso hipotético “planetão” deveria ser algo incomensurável, pois ali tinha massa que não acabava mais. E a pressão no centro deste “planetão”, então? Devia ser alguma coisa mais do que incomensurável, devia ser inimaginável. Seria como fazer uma pilha de tijolos: o peso sobre o coitado do primeiro tijolo aumenta a todo novo tijolo que colocamos no topo, e chega uma hora em que esse primeiro aí, o lá de baixo, se “quebra todo”, vira um farelo. Cara! Então imagine o “peso” sobre o núcleo deste “planetão” todo.

E, quando vamos reunindo tanta matéria assim, a bicha fica toda incomodada, fica fervendo de raiva, e esquenta prá xuxu; parece até aqueles ônibus lotados do final do expediente (parece até coração de mãe, pois sempre cabe mais um). Aquele material todo querendo sair dali, vibrando todo, esquentando, e fica empurrando prá tudo que é direção. É matéria batendo na matéria prá tudo que é lado mesmo, e todo mundo fica muito nervoso, fica quente mesmo. É a tal agitação térmica (Cara! Tentei explicar esse negócio todo para a Clarimunda, esse calor da nossa proximidade e coisa e tal; mas quem ficou quente mesmo foi a minha cara, isto sim. A mulher me encheu de bolachas. Acho até que ela não é muito chegada nessas teorias científicas não).

Caramba! Uma estrela, que já reúne uma grande quantidade de matéria (ínfinitesimal se comparada ao total desse Universo de que estamos falando), isto já dá uma idéia da complexidade desses cálculos. Aquilo ali, a estrela, é como uma grande caldeira pronta para explodir, e que só tem mesmo essa tal gravidade como contendor, esta é a única “parede” desta caldeira. À medida que aumentamos a quantidade de matéria, a “pressão” dessa caldeira fica maior, mas, em compensação, a gravidade também deve aumentar (mais massa, mais atração). Cara! Aquilo é um verdadeiro “braço-de-ferro”, onde um dos lados pode perder a qualquer momento, mas, em geral, esta disputa dura alguns bilhões de anos (ufa! ainda bem).

Mas a coisa também não é bem assim.

Aquela pedra que jogamos para o ar, lembra disto? Se “dermos mais energia”, e se jogarmos essa pedra com uma velocidade maior que 11,2 km por segundo, essa força da gravidade da Terra não será suficiente para trazer a pedra de volta. A pedra vai mesmo é para o espaço, os foguetes da NASA também fazem isto. Se a velocidade for acima desse limite (11,2 km/s), a coisa não retorna, ela vai embora de vez. E chamamos a este limite como “velocidade de escape” da Terra.

Mas todo planeta e toda estrela tem a sua própria velocidade de escape (http://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_de_escape). Então vamos ver essa tal velocidade sucintamente, pulando alguns pontos prá não encher muito o saco.

Vamos lá! Em 1905, o Albert Einstein propôs a sua TRR - Teoria da Relatividade Restrita (http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_restrita) na qual ele diz que as medidas de espaço e de tempo não são absolutas, mas relativas à velocidade entre um observador e aquilo que ele observa. E essa TRR aí é descrita matematicamente pelas transformadas de Lorentz.

Bom! Por esta teoria, essas medidas de espaço e o tempo se contraem à medida que a velocidade entre eles aumenta (observador/objeto), até um limite máximo que é a velocidade da luz (insuperável, inatingível). Se observador e objeto estiverem parados (é só uma suposição, pois neste nosso Universo nada está parado), um em relação ao outro, nós obtemos uma medida para o espaço e para o tempo. Contudo, se estiverem em velocidade constante, um em relação ao outro, as medidas serão diferentes. E, se estiverem na velocidade da luz então, um em relação ao outro, ai essas medidas resultam em zero. E é mais ou menos isto aí mesmo que essa teoria diz.

Isto pode parecer meio místico, mas, acredite, já foi comprovado empiricamente, com experiências.

Então, segundo esta teoria (TRR), nada pode superar a velocidade da luz.

Nota: A coisa não é bem assim, mas vamos considerar que seja. Entretanto, esta expansão toda, o “Big Bang”, pode sim ultrapassar a velocidade da luz, que é um limite de velocidade de corpos no espaço. A velocidade de expansão é uma velocidade do espaço. A lei de Hubble diz que a velocidade de afastamento é proporcional à separação (em coordenadas comoventes), pela expressão v = H x d. A constante de Hubble H varia ao longo do tempo cosmológico. A distância d = h para a qual a velocidade v = c (velocidade da luz) é denominada "distância de Hubble" e, atualmente, vale 14 bilhões de anos-luz. Galáxias mais longíquas se afastam com velocidade maior que a da luz. Como as galáxias além da distância de Hubble se separam de nós mais rápido do que a luz caminha, esta nunca chegaria a nós. Mas acontece que a distância de Hubble está crescendo (pela variação de H), de modo que, em algum momento, a luz delas proveniente entrará dentro da distância de Hubble e poderá chegar até nós. A própria radiação de fundo do Universo é um caso deste.

http://en.wikipedia.org/wiki/Observable_universe#_note-ly93

http://www.sciam.com/article.cfm?id=0009F0CA-C523-1213-852383414B7F0147&page=2

Continuando seu trabalho, o Einstein procurou uma explicação para a tal gravidade (sua teoria restrita, TRR, falava de velocidade constante, e, desta forma, não contemplava a tal aceleração da gravidade) e, dez anos depois, em 1915, ele publicou sua TRG – Teoria da Relatividade Geral (http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_geral).

A tal TRG conceitua a gravidade como sendo uma deformação do tal “continuum-espaço-tempo”, a essência do universo (anteriormente falava-se do tal de Éter que preenchia o universo, mas isto foi completamente desconsiderado). Pela TRG a massa de um objeto (uma característica associada ao mesmo) “curva” esse tal “espaço-tempo”, faz com que ele se deforme nas proximidades dessa massa.

Nota: A gravitação é uma "força" atrativa que se opõe à separação dos corpos enquanto o Universo se expande. Ela é responsável pela formação de galáxias, estrelas e aglomerado de galáxias, uma vez que alguma flutuação aleatória tenha criado uma semente de condensação. Assim, cada grupamento de matéria, mesmo com a expansão do Universo, mantêm-se do mesmo tamanho.

Neste contexto, nós podemos dizer que planetas percorrem uma trajetória retilínea (uma reta), mas como o Sol curva o espaço-tempo em torno de si, o resultado que se obtém é uma trajetória elíptica (uma curva). A Terra tem a sua inércia cinética, ela percorre seu espaço em uma linha reta sem qualquer influência. É que ela “não sabe” que o espaço que percorre está curvado pelo Sol, é a percepção do pessoal que a habita que “acha” que o Sol a atraia (Cara! Eu também preciso aprender a curvar o espaço em torno de mim, pois a Clarimunda sempre passa reta. Ele não deve saber nada de TRG).

E, além da matéria, esse nosso Universo também contém o que se chama “energia do vazio”. Uma energia presente inclusive num espaço aparentemente vazio e, segundo a equação de Einstein (E=mc²), esta tal energia do vazio também tem massa (massa não é matéria, massa é só uma propriedade). Desta forma, ela também deve exercer um efeito sobre a expansão do universo.

Mas vamos lá! A massa provoca uma atração, uma diminuição na expansão. Já essa energia faz com que a expansão se acelere. Einstein, que também defendia um Universo estático, colocou isto em suas equações originais como sendo tal de “constante cosmológica”. Depois de Hubble, ele até retirou isto, dizendo ter sido seu grande engano. Mas, como se podemos ver, a tal constante já esta de volta. Mas, deixe isto prá lá, e vamos voltar à nossa gravidade.

Então, segundo a TRG, não existe uma força atrativa, mas uma deformação do tecido espaço-tempo. A essência do universo se “comprime” na presença de massa. Seria como colocar uma bola de tênis dentro de um colchão de espuma: a espuma fica comprimida próxima à bola para dar lugar à mesma, a essência do colchão se deforma. Mas tudo isto são metáforas; o Universo não é um colchão de espuma. (Vou tentar usar essa metáfora do colchão com a Clarimunda. Acho que isto é uma boa idéia mesma).

Bem! Em 1939 dois físicos norte-americanos, o Robert Oppenheimer e o H. Snyder, publicaram um trabalho onde eles mostravam que um objeto esférico com grande massa poderia sofrer um colapso gravitacional impossível de ser detido (ele encolheria). Durante muito tempo esses possíveis “objetos colapsantes”, essas abstrações, receberam o nome genérico de "estrelas congeladas" ou "estrelas escuras".

Mais tarde, já em 1969, um físico norte americano, o John Wheeler, criou o termo "buraco negro". No livro Uma Breve História do Tempo, o Stephen Hawking explica essa singularidade do espaço-tempo (http://www.esnips.com/web/david-ebooks).

Esse tal buraco-negro seria uma grande massa (talvez um estrela antiga) onde a gravidade supera a pressão interna e a coisa toda se encolhe, a tal matéria encolhe. Mas vamos ver isto direito. Se o cara fica menor, então o raio do mesmo diminui, não é isto? E, se a distância do centro até a superfície fica menor, então a força de atração fica maior ainda (tá lá na formula do Newton, alguns parágrafos atrás). Se o raio da matéria diminui, a distância centro-superfície também diminui e, com isto, a força gravitacional (aquela definida por Newton) fica maior, uma vez que a distância diminui. Ué! Então a gravidade na superfície, definida aqui pela sua velocidade de escape, também fica maior.

Então, enquanto o raio da matéria vai ficando menor, maior será a força gravitacional na sua superfície e, conseqüentemente, maior será a velocidade de escape associada à mesma, e isto é óbvio. Ou aparentemente é óbvio. Mas, como já citado, a TRR impõe um limite que é a velocidade da luz; e, desta forma, nenhuma velocidade pode ser maior que a velocidade da luz (pelo menos, não neste caso). E a coisa toda começa a complicar (como se não estivesse complicada).

Mas então! Se a velocidade de escape for igual à velocidade da luz, e, se aplicarmos as tais transformadas de Lorentz, nós teremos que as medidas de espaço e de tempo na superfície desta matéria toda devem tender a zero, não é verdade? Ora bolas, se essas medidas tendem a zero, então o raio desta matéria toda também deve tender a zero, ou seja, nossa matéria foi-se, desapareceu. Cadê a nossa matéria? E é mais ou menos isto.

Mas, como dizia o Lavoisier, neste mundo nada se cria nada se perde; tudo de transforma. Então, nada disto foi perdido, foi só o espaço-tempo que se contraiu (como dizem por aí: foi tudo pro espaço). Mas em volta deste ponto ainda existe uma atração gravitacional, e, até uma determinada distância do mesmo, a velocidade de escape será igual à velocidade da luz. A esfera, que podemos imaginar, e que tem por centro este ponto e por raio esta distância, é também conhecida por “horizonte de eventos” (fizeram até um filme com este nome). Do “lado de dentro” dessa esfera a velocidade de escape é igual à velocidade da luz (insuperável) e, do “lado de fora” desta esfera, a velocidade de escape é menor (quanto mais longe deste ponto, menor é a velocidade de escape). Naquele nosso colchão de espuma (Calma Clarimunda! Não é o nosso, é o daquele exemplo daqui), é como se tirássemos a bola de tênis, mas mantivesses a deformação (tem umas espumas por aí de tão má qualidade que isto é muito perceptível).

Agora vamos tentar imaginar tudo que existe neste nosso Universo, reunido num único buraco-negro, num único ponto. Mas não é isto mesmo o que se deduz das observações do Hubble? Ué! Se tudo no Universo está se afastando, então num determinado momento este tudo aí devia estar junto, é óbvio. E este tudo, pelo que vimos da relatividade, estava era contido num único ponto, num tremendo buracão-negro. Nosso “planetão” virou um “buracão”.

Nota: A inflação cósmica inicial e a aceleração da expansão, em oposição à gravidade, tem que ser explicada por algum mecanismo de "força" atuante no próprio espaço-tempo e não no seu conteúdo. Como o espaço-tempo é um dos constituintes do Universo (e não algo apriorístico sobre o qual o Universo se situa), mas não é o conteúdo substancial, será preciso entender melhor esse "campo primordial" e que interações surgiram a partir de suas quebras de simetria.

Note-se que a gravidade, até o momento, pela Relatividade Geral, também não é uma interação, mas uma força (num sentido ampliado da palavra) proveniente do encurvamento local do espaço-tempo devido a seu conteúdo energético e massivo. A dita constante cosmológica seria algo dessa ordem, mas em sentido oposto.

Espere aí! A coisa toda não é bem assim. Vamos parar com essas conclusões apressadas!

Um buraco-negro é uma deformação local na essência do espaço-tempo, como a metáfora da bola de tênis dentro do tal colchão de espuma. Ele, o buraco-negro, deforma a essência nas suas proximidades. Mas, no caso do nosso “planetão”, o raio desta esfera é inimaginável, abrange toda a essência e, neste contexto, não existe uma deformação local, mas uma contração de toda a essência mesmo; toda a essência do universo seria atingida e não uma porção local. Tudo encolhe.

Pô! Se toda a essência se contrai, então não existe qualquer deformação local. Cara! Ai a coisa complica mais ainda. Então a essência do universo (espaço-tempo) estaria toda comprimida neste ponto, não é mesmo? Ué! Desta forma aí, a própria atração gravitacional, que foi explicada como sendo uma deformação de espaço-tempo, fica meio sem sentido, não é verdade? Afinal, não se deforma um ponto e, pior ainda, todo o espaço-tempo tá lá dentro deste ponto, não tem nada do lado de fora para ser deformado. Aliás, não tem nenhum lado de fora, o que é mais difícil de se compreender. Caramba! Espaço tende a zero, tempo tende a zero e a gravidade fica sem sentido. E aí?

Aliás, tudo isto fica sem qualquer sentido. Nada do que conhecemos ou do que podemos imaginar se enquadra nisto aí. Toda a física quântica, com seus quantas, suas partículas e suas incertezas, morre na “porta” deste ponto. Mas não tem porta nenhuma aí, e não tem como se explicar isto aí com modelos de nosso dia-a-dia. Aliás, é muito difícil até de se engolir esse negócio todo, essa conversa é intragável.

Nota: Parece que, em algum lugar, há uma teoria que mexe com as constantes fundamentais da física, que fixa esse limite (que também é o limite de densidade dos caroços dos buracos negros oriundos de estrelas colapsadas) em cerca de 10⁸⁴ g/cm³.

No interior do buraco negro isto seria um "hiper-híperon", isto é, uma única partícula com toda a massa da estrela. Na singularidade inicial do Universo seria a densidade do "campo", aí inteiramente indiferenciado. As flutuações quânticas aleatórias teriam perturbado a simetria desse campo e originado sua expansão. À medida que a densidade caia, com a expansão, também caía a temperatura e as diferentes interações foram surgindo, bem como o espaço-tempo e suas curvaturas locais (com torções e vorticidades também).

Possivelmente a chamada constante cosmológica (que Einstein introduzira para evitar a possibilidade, mostrada por Friedmann de um Universo em expansão e não estacionário), explicaria não só a atual aceleração da expansão mas também a chamada "inflação" dos primeiros momentos, em que a expansão foi tremenda, devido a uma interação não conhecida. As outras interações (gluônica (forte), eletromagnética e fraca) surgiram pouco depois e decompuseram o campo indistinto.

Ah! E tem mais uma colocação, agora meio filosófica. Quando falamos deste ponto parece que o estamos vendo, que estamos falando de alguma coisa do tipo: olhe ali! Aquele ponto era o universo. Mas o ser humano em potencial estava lá no ponto, lá dentro. Essa transcendência toda (esse ver do lado de fora) é irreal, tudo que conhecemos estava nesse ponto, não tinha nada do lado de fora, nem tem esse negócio de lado de dentro ou de fora. Cara! Não tem espaço nisto aí.

Esta deve ser a parte mais difícil (ou mesmo impossível) de se imaginar. Não é um ponto marcado no vazio do espaço. Esse ponto é todo o espaço e não tem “nada” além dele, nenhum vazio espacial; o vazio também está lá dentro.

Pô cara! Eu tenho uma pergunta: Se o Universo estava todo contido neste ponto, como é que ele chegou onde está hoje? Se nada escapa de um horizonte de eventos (mas isto é num buraco negro, não tem nada a ser deformado por aí), como é que o Universo inteiro escapou deste ponto?

Nota: O problema de se explicar como se consegui sair do interior deste buraco negro que era o "planetão primordial" do Universo não se coloca porque, de fato, nunca saímos de dentro desse buraco até hoje (eu, pelo menos, estou sempre no buraco, seja ele da cor que for).

Bem! Isto, até o momento, não tem qualquer resposta. Não se sabe como é que isto aconteceu (a causa desta expansão repentina). As teorias existentes conseguem nos levar até alguns instantes depois disto aí ter começado (com o universo já com algum diâmetro, já dando para medir espaço e tempo), mas nada antes disto. Por enquanto, o que se tem mesmo são especulações, conjecturas. E por isto mesmo que essa teoria toda tem sido um prato cheio para os criacionistas, que colocam ai o dedo de um criador.

Nota: Se você considerar que o Universo tem 13,7 bilhões de anos você pode concluir que a luz que saiu da coisa mais longe que se pode avistar caminhou este tempo e, multiplicando pela velocidade da luz, de 3 X 10⁸ m/s, você acharia a distância de 1,29 x 10²⁶ m.

No entanto, há que se considerar que, nesse tempo, com a expansão do Universo, aquele ponto de onde essa luz originou-se não está mais lá. O cálculo mais atual que leva em conta este fator dá para o diâmetro do Universo observável 93 bilhões de anos-luz. Mas, isto é apenas o diâmetro da base do cone de luz do passado que tem vértice no evento aqui e agora e se prolonga 13,7 bilhões de anos para o passado.

O Universo pode ser maior, mesmo se for finito, pois, com a inflação, a expansão se deu mais rápida do que a luz (pois não era nada material que se movia e sim a escala de distâncias - há muita coisa que pode ser mais rápida que a luz sem contrariar a relatividade, por exemplo, a velocidade de uma sombra).

Se tudo estava contido neste único ponto, então todas as partículas existentes (fermions e bósons), postuladas pela teoria quântica, também deviam estar contidas no mesmo. Mas a teoria quântica não consegue explicar o que existia neste universo inicial. Ela só começa a “compreender” isto alguns momentos após esta grande explosão e não “antes”.

Outra coisa que temos que levar em conta é que as dimensões de espaço e de tempo estavam comprimidas a um valor zero. Com a “grande explosão” essas dimensões passam a se expandir e é deste ponto em diante que tais dimensões são passíveis de medição (não é que não existissem, mas não eram mensuráveis).

Nota: Então, se a conservação da massa-energia prevalece desde o surgimento do Universo, no “ovo primordial”, esta era a energia que existia. Levando esse valor na fórmula do raio do horizonte de eventos (interior do buraco-negro) r = 2GM/c², obtém-se um raio de 2,37 x 10³³m. O raio atual do Universo (considerando seu tempo de vida de 13,7 bilhões de anos e a velocidade de recessão das galáxias) é de 7,4 x 10²⁶ m. Isto significa que o Universo sempre se encontrou no interior de um buraco negro; nada sai do Universo. Mas pode sair da singularidade primordial porque, por sua massa, nada estaria atravessando o horizonte de eventos. Meio esquisito, não é mesmo?

O interessante é que as fórmulas da Relatividade Geral (métrica de Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker) que prevêem a expansão do Universo, e, por conseguinte, sua origem em uma singularidade (percorrendo-se o tempo no sentido negativo), na verdade se reportam não ao "raio do Universo", mas a um "fator de escala de distâncias". As coordenadas usadas nessa métrica são chamadas "comoventes". Isto significa que elas são acopladas a cada partícula que se expande com o Universo. É como se a régua fosse desenhada sobre a superfície da bexiga inflável que ilustra o modelo e se esticasse com ela também. As três possíveis soluções, tanto no caso de Lamaitre (com a constante cosmológica), quanto no de Friedmann (sem a constante cosmológica) representam Universos de curvatura positiva, negativa ou nula. A escolha depende de um balanço entre o valor da constante cosmológica e da densidade de matéria-energia do Universo num dado estagio (por exemplo, hoje). No primeiro caso, o Universo seria finito e se expandiria até um máximo, voltando a se contrair. No segundo e terceiro casos, ele seria infinito e jamais deixaria de se expandir. As medidas atuais da taxa de expansão e de sua aceleração, bem como da densidade de matéria e energia do Universo (incluindo tudo: matéria ordinária, radiação, campos estáticos, matéria escura e a dita "energia escura", que se associa à constante cosmológica), parecem indicar que a expansão será indefinida e o Universo infinito.

Mas, se ele é assim, ele sempre foi assim, desde seu surgimento. Isto é: o Universo já surgiu infinito. Os valores que citados anteriormente se referem ao Universo "observável". E se ele é infinito, na singularidade sua densidade seria infinita, mas o tamanho infinito também. E se ele está se expandindo, continua infinito, pois o infinito não aumenta. O que aumenta é o "fator de escala" das distâncias.

E um Universo infinito é um buraco negro infinito em cujo interior nos encontramos.

Se o Universo é infinito (e é o que parece), então ele sempre foi infinito, desde o surgimento. Uma coisa infinita, ao se expandir ou contrair, continua infinita. O que era diferente no início era a densidade de massa-energia e a temperatura.

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Bom! Ai fica sempre a pergunta: e “antes” disto?

Esse conceito de “antes” está associado ao conceito de “tempo” e, desta forma, não tem “antes” nenhum, uma vez que a dimensão “tempo” também só é mensurável a partir deste evento.

Nota: Espaço-tempo e o conteúdo. É preciso ficar bem claro que não existe espaço e nem tempo dissociados de seu conteúdo. Não existe lugar vazio no Universo. Todo o espaço é preenchido, mesmo o vácuo. O conteúdo substancial do Universo, isto é, aquilo de que tudo é feito, é um único e vasto "campo". Este campo não é feito de nada, ele é ele mesmo, a substância primordial. Como a Relatividade Geral é uma teoria que não é válida na singularidade, mas apenas próximo dela; e o mesmo ocorrendo com a física quântica; uma das abordagens do problema é considerar que, simplesmente, a singularidade não existiu.

Quando tudo o que existe passou a expandir, neste instante inicial dos tempos surgiu um conteúdo, esse campo, preenchendo tudo, sem provir de coisa alguma e sem existir previamente, com uma densidade enorme, mas não infinita.

Existem algumas variantes que discutem uma serialização de expansão (big-bang) e contração (big-crunhs) mas isto, a princípio, depende da quantidade total de matéria do universo (http://pt.wikipedia.org/wiki/Big_Crunch). A atração gravitacional deve superar a velocidade de expansão (a velocidade de escape do universo) para que ocorra uma parada e a posterior contração. As especulações sobre a contração da dimensão tempo também é um prato cheio para os autores de ficção científica, além dos cientistas sérios, obviamente.

Outra teoria, que atualmente está meio desacreditada, é o do universo estacionário (http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_do_estado_estacion%C3%A1rio) de Fred Hoyle, aquele mesmo sujeito que, ao criticar com sarcasmo o Big-Bang, acabou dando o nome para a teoria mais aceita.

Além disto tudo, como a quântica não explica claramente este universo inicial, atualmente a física está se projetando na teoria das strings, ou das cordas.

Trata-se de uma teoria na qual os constituintes fundamentais da matéria não são as partículas elementares mas pequeníssimos objetos uni-dimensionais, os quais podem ser imaginados como "cordas". Estes strings são tão diminutos, com um comprimento de apenas 10^-33 centímetros, que, mesmo nas atuais energias disponíveis nos laboratórios de física de altas energias, eles parecem se comportar exatamente como partículas. Deste modo, de acordo com a teoria dos strings, o que nós chamamos de "partículas elementares" são, na verdade pequeníssimas "cordas", e os diferentes modos de vibração destas "cordas" é que caracteriza uma determinada "partícula elementar", os elementos mais fundamentais da natureza.

Nota: Sobre o campo primordial, as quebras de simetria com o decaimento da temperatura fizeram surgir os campos de Higgs cujas quantizações (condensações) deram orígem às partículas que formam o que denominamos "matéria" que são os quarks e os leptons (que formam os prótons, neutrons e elétrons) e os bósons vetoriais intermediários das interações. Os campos não quantizados são as partículas "virtuais".

Tudo isto tem energia e preenche todo o Universo. Mas, entenda-se: O Universo não é feito de "Matéria e Energia". É feito de campo e matéria (que é campo condensado, que, por sua vez "possuem", mas não "são", energia). Energia não é uma entidade constitutiva do Universo e sim um atributo das entidades. A carga elétrica e o campo eletromagnético também surgiram de quebras de simetria do campo original.

Existem livros excelentes sobre o tema, a começar do clássico "Os três primeiros minutos" de Steven Weinberg. A Edição atual (3ª, em português de Portugal) incorpora as mais recentes pesquisas (até 1993). "The Big Bang" de Joseph Silk (Freeman) é outra boa opção, bem como o traduzido "Big Bang" de Simon Singh (Record).

Para uma abordagem mais técnica o próprio Weinberg tem seu livro "Gravitation and Cosmology", além da bíblia, "Gravitation" de Misner, Thorne e Wheeler. Os livros do Hawking enveredam pela linha da teoria das cordas, mas este é outro caso.

Na Wikipedia (em inglês) é possível formar um verdadeiro tratado sobre o tema pegando o artigo http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_cosmology e os demais que nele são linkados.

Bem! A Ciência com suas atuais teorias da Física, nos levam a considerar que o nosso Universo conhecido começou assim, ou melhor, ele começou a se mostrar a partir desta expansão. Afinal, se ele se expandiu, é por que já existia, só que tinha uma outra cara, algo que nos é desconhecido.

Lúcifer da Silva