Pergunta

------Mensagem original-----
De: Francisco Lacerda [mailto:clacerda@vicunha.com.br]
Enviada em: quinta-feira, 9 de novembro de 2000 06:29
Para: 'melao@sigmasociety.com'
Cc: 'angelam@unifor.br'
Assunto: Dúvida cruel...
Prioridade: Alta

Pessoal, gostaria muitíssimo de ter a resposta a uma pergunta, e, acho que aí, do outro lado da telinha, deve ter alguém que pode responder com alguma parcela de segurança!

O universo é mesmo infinito???

Se for infinito, é necessário que haja matéria escura suficiente para que não ocorra o paradoxo de Olbers, mas as teorias vigentes sugerem que seja finito e com tamanho relativamente bem conhecido.

Minha pobre mente não consegue entender o infinito! E mesmo antes do big-bang, algo existia, não é verdade?

É uma boa pergunta! :-) Para tratar do que acontece alguns instantes depois do Big-Bang, precisamos de uma teoria de gravitação quântica, que permita entender o que se passa sob o raio de Schwarzschild. Mas não dispomos de uma teoria unificada que inclua a gravitação. Para entender o momento do Big-Bang, precisamos de mais do que isso, porque seria preciso compreender o se passa numa singularidade, e perguntar o que acontece “antes” disso, eu não creio que faça algum sentido, porque os modelos cosmológicos vigentes supõem que o tempo começou a existir com o universo, ou seja, sem universo não há tempo e não podemos falar em “antes”.

Mas o que?
E desde quando?

A expressão "Quando" implica em "tempo". "Antes" também requer existência de tempo. Mas se havia alguma coisa "antes" do Big-Bang, essa coisa não era propriamente o tempo, uma vez que o tempo e o espaço começaram a existir com a origem do universo. Um detalhe importante: o Big-Bang é apenas uma das teorias sobre a origem do universo, e a partir dela se pode formular diferentes modelos.

È possível que algo sempre tenha existido e sempre exista???

Você está usando muitas expressões ligadas ao conceito de tempo. Não temos nenhum motivo para acreditar que o tempo seja "eterno". Aliás, "eterno" é uma expressão que pressupõe a existência do tempo. Se você deseja formular uma pergunta sobre alguma coisa que esteja fora dos limites do universo, precisa respeitar o fato de que o tempo e o espaço estão contidos no universo, não fora dele, nem antes dele. A questão é muito delicada e para fazer perguntas que tenham algum sentido, antes precisamos estabelecer um conjunto de normas coerentes e uma linguagem apropriada.

Pois mesmo que morramos, mesmo que todo o universo encolha e expluda, mesmo assim, algo permanecerá! Mas o quê ???

Desculpem-me se vocês acham isso uma baboseira, mas esta é uma de minhas dúvidas! ! !

Carlos Lacerda, direto de Pacajus - Ce - BRA.

Fui...

É uma boa dúvida! :-) Porém não temos uma resposta a altura. Por isso vamos dar uma enrolada...O fato é que nosso modelo matemático de universo não representa o universo propriamente. Se retrocedermos até as culturas mais primitivas, encontraremos muitas concepções bizarras, com chacais comendo pedaços da lua ou a Terra sustentada sobre a carapaça de tartarugas. Se avançarmos até os tempos áureos da Grécia, encontraremos modelos mais racionais, formulados por filósofos que observavam os céus e procuravam representar os fenômenos celestes por meio de modelos coerentes. Os primeiros sistemas cosmológicos consistiam em esferas concêntricas de cristal, todas girando em torno da Terra (Pitágoras), ou tudo girando em torno de um “Fogo Central” (Filolau), ou ainda tudo girando em torno do Sol (Aristarco). O mais lógico era o sistema geocêntrico, conforme demonstrou Aristóteles, por meio de argumentos tão persuasivos que só foram refutados 2 mil anos depois. Isso é um detalhe muito importante! Aristóteles e seus contemporâneos não eram menos inteligentes do que os pesquisadores modernos, e os critérios que usavam não eram inferiores aos atuais. Eles pecavam por negligenciar a experiência, e hoje pecamos por burocracia científica, entre outras coisas. A ausência de paralaxe estelar e a queda perpendicular dos corpos foram possivelmente os melhores argumentos em favor do modelo da terra imóvel. E a Teoria da Relatividade talvez seja um dos melhores argumentos em favor do universo finito e em expansão. Mas vamos aguardar alguns milhares de anos antes de garantir que nossas teorias atuais são corretas.
Como a resposta ficou muito curta, vamos encher um pouco de lingüiça. J Os gregos se perguntavam o que havia por traz da última esfera, onde estavam as estrelas fixas, e alguns achavam que as estrelas eram na verdade furos na última esfera (essa esfera era um pano escuro), e que por traz dela havia muita luz, que atravessava tais furos.
Hoje tudo isso nos parece rudimentar, do mesmo modo que nossa concepção moderna será obsoleta num futuro distante. Alguns pesquisadores, provavelmente quase todos, podem ter a impressão de que esgotamos os limites de até onde se pode enxergar, mas essa visão me parece um tanto ingênua. Antes da Mecânica Quântica e da Relatividade, também se acreditava que o conhecimento científico estava quase esgotado.
Se pudermos entender a evolução das idéias sobre o universo, teremos uma noção mais adequada sobre o assunto. Os modelos vigentes naquela época (voltando aos gregos) eram compatíveis com os conhecimentos disponíveis, do mesmo modo que nossos modelos atuais (Lemaître, De Sitter etc.) são compatíveis com nosso atual estágio tecnológico, nada além disso. Se julgamos que nossos modelos são representativos da realidade, é por mera vaidade e arrogância, a mesma vaidade e a mesma arrogância que conduziram ao fanatismo pelo modelo geocêntrico. Mas agora trata-se de um fanatismo diferente, pelo paradigma científico ou, no extremo oposto, o fanatismo pelas idéias de Thomas Khun (de anti-paradigmas). A grande verdade é que vivemos numa busca constante pelo conhecimento, e vamos subindo um degrau de cada vez, eventualmente tropeçamos, caímos, voltamos a subir... Mas nunca chegaremos ao topo, se é que existe um topo. As duas "grandes" teorias do nosso século me desagradam profundamente. Tanto a Mecânica Quântica como a Relatividade são um tanto mirabolantes e repletas de paradoxos. São apelações abstratas que usamos para prosseguir investigando além dos limites do que podemos entender. Elas agridem nosso bom senso, e seus defensores tentam sustentá-las com equações, como se tais equações fossem o esqueleto dourado sobre o qual está erigida toda a Natureza. É importante não nos esquecermos de que uma teoria que funciona em 99% dos casos é incorreta, e nem a Relatividade nem a Mecânica Quântica dão conta de prever 99% dos fenômenos que deveriam. Mas isso não significa que deveríamos abandonar essas teorias, porque embora sejam incompletas, continuam sendo o melhor de que dispomos. Do mesmo modo, o sistema geocêntrico só foi abandonado quando o heliocêntrico se tornou suficientemente bem demonstrado (e ainda foi preciso vencer algumas barreiras que são típicas durante as transições de um modelo tradicional para outro inovador). Portanto, o jeito é aguardar até que teorias melhores venham substituir ou complementar as duas grandes teorias supracitadas. Ou, em vez de aguardar, você pode investigar o assunto e tentar revolucionar a Física. Note que eu não gosto das idéias apregoadas pela Mecânica Quântica ou pela Relatividade, mas eu não proponho nada melhor, isso porque é bem mais fácil criticar do que "criar" ;-)
Voltando novamente aos gregos, à medida em que as observações foram se refinando, os modelos tiveram que ser modificados a fim de se manterem ajustados aos dados empíricos. Eudoxo teve que “aperfeiçoar” (remendar) o modelo de Pitágoras, e mais tarde Ptolomeu levou esse modelo aos seus limites de precisão, usando um conjunto com mais de 50 epiciclos e gradientes para representar o movimento dos planetas, do sol e da lua. Esse modelo ainda não comportava os cometas ou os meteoros, que eram considerados fenômenos atmosféricos.
No século XV, isto é, cerca de 2000 anos depois do modelo geocêntrico ter sido adotado, as discrepâncias entre a teoria e os dados observados chegaram ao seu apogeu, então Copérnico propôs uma mudança fundamental no modelo, deslocando a Terra do centro do universo e colocando o Sol nesse lugar. Ele manteve os epiciclos, que só foram eliminados cerca de um século depois, com as órbitas elípticas de Kepler. A mudança de posição tinha implicações importantes nas dimensões do universo, porque se a Terra se movia, necessariamente produziria um efeito paralático, mudando a posição relativa das estrelas de fundo. Se essa paralaxe não era observada, significava que as estrelas se encontravam muito mais afastadas do que os planetas. Isso levou Kepler a estimar que as estrelas (ele ainda conservava a noção de esferas de cristal e imagina todas à mesma distância do Sol) ficavam a cerca 500 bilhões de quilômetros do Sol. É importante lembrar que nessa época Cassini ainda não havia determinado a distância Terra-Sol, com base na observação de Marte (em sua oposição periélica) de dois pontos diferentes na superfície terrestre (em sincronia com Richer), e as estimativas de Kepler situavam o Sol a apenas 24 milhões de quilômetros.
Giordanno Bruno chegou mais próximo da verdade, concebendo um modelo de universo infinito, com estrelas espalhadas por todas as partes, cada uma delas um sol, como o nosso, em torno das quais giram planetas habitados por civilizações. Mas Bruno era um filósofo, não um astrônomo, por isso suas “divagações” não se baseavam em dados empíricos e não poderiam ser encaradas pela comunidade científica com algo além de “palpites” (bons palpites, sem dúvidas). Além do mais, a idéia de universo infinito uniformemente povoado por estrelas implica num paradoxo, que foi notado mais tarde por Olbers.
Com a invenção do telescópio, na Holanda, e sua rápida reprodução por Galileu e Kepler, a precisão das observações deu um grande salto e desde então foi crescendo rapidamente. À medida que os instrumentos foram se tornando maiores, foi sendo possível determinar paralaxes cada vez menores, e mesmo assim não era possível notar nenhum efeito paralático nas posições estelares, portanto a distância das estrelas foi sendo “empurrada” para cada vez mais longe... Até que Bessel, no século XIX, finalmente conseguiu determinar a paralaxe de uma estrela. O resultado foi 60 trilhões de quilômetros (6 anos-luz), e nos anos seguintes foram determinadas paralaxes ainda menores, para estrelas situadas a quatrilhões de quilômetros. Esse método apresenta limitações relacionadas à capacidade dos equipamentos, e usando a órbita terrestre para produzir o efeito paralático não se pode medir nada muito além de 1.000 anos-luz. Por isso foram usadas outras técnicas combinadas. Eu estou tentando abordar todos os detalhes importantes, e colocá-los mais ou menos em ordem cronológica, mas acabo de me lembrar que não mencionei as estimativas de Herschell sobre o tamanho da Via-Láctea. E, mais importante do que isso, acabo de me lembrar que preciso dormir. J Por isso vou dar uma arrematada nisso. Bom, depois vieram as técnicas de paralaxe estatística, variação de luminosidade das cefeidas e, finalmente, com Hubble, chegamos ao desvio para o vermelho, que assumindo como correta a Teoria da Relatividade, sugere a recessão das galáxias e implica num universo finito.
Entendemos por “universo” o espaço-tempo onde se encontram os corpos que podemos observar. Se forem corretas as estimativas sobre paralaxe estatística, sobre luminosidade das cefeidas e sobre desvio para o vermelho, o universo deve ter cerca de 10 a 15 bilhões de anos-luz. A incerteza nesses valores é grande, porque os cálculos envolvem muitos métodos indiretos, cuja propagação de erros torna o resultado final bastante impreciso. Além disso, o resultado se baseia num conjunto de teorias e hipóteses que podem não ser corretas, como a variação de brilho das cefeidas obedecer a uma regra geral, a teoria da relatividade estar correta em toda sua extensão, entre outras coisas.
Nossa situação atual não é muito diferente da situação dos gregos. Temos à disposição equipamentos mais sofisticados, ferramentas matemáticas mais poderosas, computadores para tratar as equações que não oferecem soluções analíticas etc., mas nossa capacidade intrínseca de pensar e criar não mudou muito de lá para cá, e continuamos nos debatendo para entender o que acontece nos estreitos limites do que podemos enxergar, e nos esforçamos para transcender e saber o que se passa além do que enxergamos. Na década de 1960 ninguém jamais tinha observado diretamente um átomo, mas todos já acreditavam na existência de prótons, nêutrons e elétrons, que são 100.000 vezes menores, e já se começava a especular sobre a existência dos quarks. A Ciência nos permite isso, graças aos métodos indiretos usados para estudar o comportamento dessas partículas, por isso é possível conhecer as características que elas devem ter, mesmo sem nunca tê-las observado. O mesmo se aplica ao universo. Acreditamos compreender algumas de suas propriedades, e procuramos nos manter nos limites de onde nosso conhecimento empírico pode ser comparado à teoria, afim de corroborá-la ou refutá-la. Por isso não faz sentido, sob o ponto de vista científico, especular sobre o que existe além das fronteiras do que podemos estudar. Precisamos de novas teorias que permitam tratar melhor das informações disponíveis e também precisamos de equipamentos mais sofisticados para coletar dados mais acurados. Por enquanto só podemos opinar sobre o existe num raio de 10 a 15 bilhões de anos-luz. Fora desses limites, é campo para os escritores de ficção, religiosos e esotéricos, que gostam de falar sobre o que não conhecem.

Um abraço!
Piu