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quinta-feira, 14 de julho de 2022

A ciência pode explicar o início do Universo?

 


Todo mundo adora uma boa história de origem.

Por Marcelo Gleiser.

A origem do Universo – o início de tudo – é uma questão em que as narrativas científicas e religiosas às vezes se confundem. Isso não é porque eles abordam o problema da mesma maneira; claramente não. É porque a pergunta que está sendo feita a ambos é a mesma. Queremos saber como tudo aconteceu. Queremos saber, porque senão nossa história estaria incompleta. Somos criações deste Universo, e a história do Universo é fundamentalmente a nossa história também.

Não há dúvida de que a cosmologia e a astronomia modernas produziram uma narrativa notável do início da história do Universo. Mas a ciência pode realmente fornecer uma resposta?

Assim como você e eu, o Universo faz aniversário. Sabemos que começou há 13,8 bilhões de anos e podemos descrever com confiança como o jovem Universo evoluiu a partir de 1/100 de segundo após o Big Bang, embora existam algumas lacunas importantes na história que ainda precisamos preencher.

Esse conhecimento é uma conquista fenomenal. Mas a questão que permanece é quão perto da fonte a ciência pode chegar.

A história da vida.

As coisas rapidamente se complicam se persistirmos com a analogia do aniversário. Você e eu temos pais. Nossos pais também têm pais, e assim por diante. Podemos traçar essa continuidade até a primeira entidade viva, o que chamamos de nosso último ancestral comum – provavelmente uma bactéria que viveu há mais de 3 bilhões de anos.

Uma vez que encontramos esse ancestral, enfrentamos outra pergunta difícil: como essa primeira entidade viva surgiu se não havia nada vivo para criá-la? A única explicação científica aceitável é que a vida deve ter vindo da não-vida. Surgiu há pelo menos 3,5 bilhões de anos a partir do aumento da complexidade das reações químicas entre as biomoléculas presentes na Terra primordial.

E o Universo? Como aconteceu se não havia nada antes?

Se a origem da vida é misteriosa, a origem do Universo é infinitamente mais misteriosa. Afinal, o Universo, por definição, inclui tudo o que existe. E como tudo pode vir do nada?

O trabalho da ciência é desenvolver explicações sem recorrer à intervenção divina. Usamos as leis da Natureza como nosso modelo. Essa limitação torna um enorme desafio conceitual para a ciência descrever a origem do Universo. Este problema é conhecido na filosofia como a Primeira Causa. Se o Universo surgiu por si mesmo, foi causado por uma causa não causada. Ele começou a existir sem uma fonte para precedê-lo. A ciência opera dentro de limites conceituais coerentes. Para explicar a origem de tudo, a ciência precisaria se explicar. E para fazer isso, precisaríamos de um novo modo de explicação científica.

A história do Universo não pode começar na segunda página.

Descrições atuais da origem do Universo repousam sobre os dois pilares da física do século XX. O primeiro pilar é a relatividade geral – a teoria de Einstein de que a gravidade se deve à curvatura do espaço causada pela presença de massa. O segundo pilar é a física quântica, que descreve o mundo dos átomos e partículas subatômicas.

Combinar os dois é bastante razoável, dado que em sua infância todo o Universo era pequeno o suficiente para que os efeitos quânticos fossem importantes. Modelos atuais da origem do Universo - da teoria das cordas à gravidade quântica em loop, à cosmologia quântica e a um universo que oscila entre expansão e contração – usando os efeitos bizarros descritos pela física quântica para explicar o que parece ser inexplicável. A questão é até que ponto eles podem realmente explicar a primeira causa.

Da mesma forma que um núcleo radioativo decai espontaneamente, todo o cosmos pode ter surgido de uma flutuação aleatória de energia – uma bolha de espaço que surgiu do “nada”, a quantidade que os físicos costumam chamar de vácuo.

O interessante é que essa bolha poderia ter sido uma flutuação de energia zero, devido a uma compensação inteligente entre a energia positiva da matéria e a energia negativa da gravidade. É por isso que muitos físicos que escrevem para o público em geral afirmam com confiança que o Universo veio do “nada” – o vácuo quântico é esse nada – e declaram orgulhosamente que o caso está encerrado. Infelizmente, as coisas não são tão simples.

Esse chamado nada, o vácuo quântico dos físicos, está longe da noção metafísica de vazio completo. Na verdade, o vácuo é uma entidade cheia de atividade, onde partículas emergem e desaparecem como bolhas em um caldeirão fervente. Para definir o vácuo, precisamos partir de muitos conceitos fundamentais, como espaço, tempo, conservação de energia e campos gravitacionais e de matéria. Os modelos que construímos baseiam-se em leis naturais que só foram testadas para situações muito distantes do ambiente extremo do Universo primordial.

O vácuo quântico já é uma estrutura de enorme complexidade. Usá-lo como ponto de partida é começar a história do Universo na segunda página do livro.

Nossas tentativas de entender como o Universo começou exigem que extrapolemos o que sabemos para energias 15 ordens de magnitude acima do que podemos testar (isso é 10 ²¹, ou seja, setilhões de vezes). Esperamos que as coisas façam sentido, e atualmente não podemos prever que não farão. No entanto, essas previsões sobre o início do Universo são baseadas no que podemos medir com nossas máquinas e usando modelos atuais de física de alta energia.

Esses modelos também são baseados no que podemos medir e no que consideramos uma extrapolação razoável. Isso é bom, e é a abordagem que temos que tomar para compelir os limites do conhecimento para reinos desconhecidos. Mas não devemos esquecer em que se baseia esse arcabouço teórico e afirmar que sabemos ao certo como conceituar a origem do Universo. Mencionar o multiverso, afirmar que ele é eterno e concluir que nosso Universo é uma bolha que brota dele, não nos aproxima de uma resposta real.

O Universo vai humilhar qualquer um.

Não me parece que a ciência, como está formulada agora, possa responder à questão da origem do Universo. O que ele pode fazer é fornecer modelos que descrevam cenários possíveis. Esses modelos são excelentes ferramentas que podemos usar para expandir os limites do conhecimento para tempos cada vez mais remotos, na esperança de que observações e dados nos guiem ainda mais.

No entanto, isso é muito diferente de explicar a origem da vida através de uma química complexa. Para explicar a origem de tudo, precisamos de uma ciência capaz de explicar a si mesma e a origem de suas leis. Precisamos de uma metateoria que explique a origem das teorias. Um multiverso não é uma saída. Ainda precisamos do aparato conceitual de espaço, tempo e campos para descrevê-lo. Tampouco temos ideia de como as leis da Natureza podem variar entre os diferentes ramos desse multiverso.

O infinito e seu oposto, o nada, são ferramentas essenciais para a matemática. Mas eles são muito perigosos como conceitos para descrever a realidade física. São labirintos onde é muito fácil se perder, como lembra Jorge Luis Borges em "The Library of Babel."

Identificar uma dificuldade científica conceitual é muitas vezes ridicularizado como assumir uma posição derrotista. A pergunta retórica que se segue é: “Devemos desistir então?” Claro que não devemos. O conhecimento só avança se o impulsionarmos e corrermos riscos ao fazê-lo.

Não há falha em nosso esforço para entender um mistério profundo por meio da razão e da metodologia científica. Isso é o que fazemos de melhor. O que é um erro é afirmar que sabemos muito mais do que sabemos, e que compreendemos coisas que um momento de reflexão nos dirá que estamos muito longe de compreender. Há muitas questões que exigem humildade intelectual, e a origem do Universo é a principal delas.

Fonte: https://bit.ly/3LRv4No

Jumar Vicenth


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