A teoria mais aceita sobre a origem e o desenvolvimento do universo é o Big Bang, que significa "Grande Explosão".
Sim, cientistas concordam que tudo o que conhecemos, inclusive o espaço e o tempo, surgiu há cerca de 13,8 bilhões de anos a partir de um único ponto, da espessura da cabeça de uma agulha. Sua explosão resultou em enorme liberação de energia e a formação dos primeiros elementos químicos.
Difícil de acreditar? Pois saiba que existem evidências de que foi assim mesmo.
Passo a passo para entender o Big Bang
1. O ponto inicial
Esse embrião cósmico, como dissemos, era da espessura de uma cabeça de agulha, com densidade e temperatura absolutamente extraordinárias. Imagine que todo o universo que conhecemos hoje, formado por inúmeras galáxias com até centenas de bilhões de estrelas cada uma, esteve um dia concentrado num único ponto compacto e extremamente quente. É isso que diz a teoria do Big Bang.
2. A Grande Explosão
Houve, então, a grande liberação de energia: a Grande Explosão. Mas se no início só havia energia concentrada, como se formou a matéria? Afinal, o universo é composto por matéria, não é mesmo?
Para responder a essa questão, que não é nada simples, temos de recorrer àquela que talvez seja a fórmula mais famosa da física moderna: a da equivalência entre energia e matéria (E=m.c²). Seu autor é ninguém menos que o físico alemão Albert Einstein (1879-1955). A fórmula de Einstein permite explicar como a energia pôde se converter em matéria.
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3. A origem dos primeiros elementos químicos
O universo em expansão foi gradualmente se esfriando e formando matéria. Depois se formaram os primeiros elementos químicos: o hidrogênio e o hélio. No início, tudo o que existiu foram nuvens enormes formadas de hidrogênio. O que existia eram trevas e nada mais.
4. As primeiras estrelas: condição para a origem da vida
Após alguma centena de milhões de anos, surgem as primeiras estrelas. Elas "se acenderam" devido à agregação do hidrogênio gasoso, dando início a reações nucleares entre os átomos do hidrogênio. Foi, portanto, ao longo de um lento processo que surgiram estrelas como o Sol, absolutamente indispensável à vida humana.
Mas o que havia antes do Big Bang?
Aqui estamos diante de uma pergunta intrigante. Tão intrigante quanto perguntar a alguém religioso: "Se Deus criou tudo, então o que havia antes de Deus? Ou quem criou Deus?".
Será que o ponto zero do universo foi precedido por alguma coisa?
Pouco antes de morrer, o físico britânico Stephen Hawking (1942-2018), respondendo a essa pergunta feita pelo astrofísico Neil deGrasse Tyson num canal de televisão, disse que não havia nada antes do Big Bang. Não existia tempo e espaço antes do Big Bang. Não havia nada do que conhecemos hoje e nada que pode ser acessado pelas teorias científicas de que dispomos.
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Apesar do modelo do Big Bang ser amplamente aceito e de existirem evidências que o comprovem, isso não quer dizer que não haja enigmas. E eles são muitos. Aliás, o que não faltam são dúvidas sobre este que é o principal assunto que vem povoando o pensamento dos seres humanos desde os primórdios: a origem do universo.
Como os cientistas chegaram à teoria do Big Bang
Toda descoberta científica envolve a observação da realidade, a formulação de uma hipótese e a realização de testes que comprovam a validade dessa hipótese. É assim que se chega a uma teoria científica: uma explicação testada e bem fundamentada sobre um determinado fenômeno.
Do "átomo primordial" ao universo em expansão
No caso da teoria do Big Bang, tudo começou nos anos 1920, com o matemático Alexander Friedmann (1888-1925) e o físico Georges Lemaître (1894-1966), responsáveis por lançar a hipótese de que tudo teria se desenvolvido a partir de um único ponto. Eles chamaram essa ideia de "hipótese do átomo primordial".
A teoria do Big Bang inclui a ideia de que o universo está em expansão, hoje uma teoria amplamente aceita pela comunidade científica. Mas, como dissemos logo acima, uma hipótese é uma especulação, uma formulação de caráter provisório. Ela não basta para explicar um fenômeno, seja ele qual for. Que dirá um fenômeno tão complexo quanto a origem do universo.
Por isso, seria necessário que alguém confirmasse essa hipótese. E esse alguém é o astrônomo norte-americano Edwin Hubble (1889-1953). Em 1929, a partir da observação do movimento das galáxias através de telescópios, pôde constatar que as galáxias estavam se afastando da Terra. A Lei de Hubble diz que as galáxias não só estão se afastando da Terra, mas que as mais distantes se afastam numa velocidade ainda maior que as que estão mais próximas.
Uma experiência bem fácil para entender a lei do universo em expansão
Em artigo intitulado A Origem do Universo, João E. Steiner, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP, sugere uma experiência muito simples para entendermos como funciona a Lei de Hubble.
Para entender por que as galáxias se afastam e por que as mais distantes de nós se afastam ainda mais rápido, desenhe pequenos pontos numa bexiga vazia. A bexiga representa o universo (ainda que bidimensional), e os pontinhos representam as galáxias. Use uma cor diferente para desenhar a nossa galáxia, a Via Láctea, da qual o Sistema Solar faz parte.
Quando você encher a bexiga, vai observar que as galáxias mais próximas da nossa se afastam mais lentamente que as mais distantes. É assim que o observador terrestre vê o fenômeno acontecendo diante de seus próprios olhos. Eis a Lei de Hubble em operação!
E se esvaziarmos a bexiga? Se fizermos isso, veremos que os pontinhos-galáxias vão se aproximar novamente.
Quais as conclusões?
- O universo não está parado, mas em expansão.
- Antigamente ele era menor do que é hoje.
- No futuro, o universo será maior do que ele é hoje ou foi no passado.
- Houve, algum dia, uma origem, um ponto inicial de onde surgiu todo o universo.
- Dá-se o nome de Big Bang à explosão que deu origem ao universo, há 13,8 bilhões de anos.
- Desde então, o universo não parou de se expandir, segundo a Lei de Hubble.
A teoria do universo inflacionário
Mas será que o universo sempre seguiu um padrão ou ritmo de expansão? O cosmólogo americano Alan Harvey Guth afirma que o universo, logo após o "boom" original, passou por um período de expansão mais rápida que o normal. Esse período, que teria durado pouquíssimo tempo, é conhecido como cenário inflacionário do universo.
Esse modelo proposto por Guth seria um complemento para certas limitações da teoria do Big Bang, como o problema da curvatura do universo. Você já parou para pensar no formato do universo? Seria ele achatado? Ou o universo é redondo?
De acordo com Guth, o universo é plano. E isso se explica pelo cenário inflacionário, ou seja, a ideia de que inicialmente a expansão se deu de forma assustadoramente rápida.
Para explicar essa teoria, o professor de física do Dartmouth College, Marcelo Gleiser, dá o exemplo de uma bola que é inflada rapidamente. Quando observamos qualquer região dessa bola durante o enchimento, veremos que essa curvatura diminui. Ou seja, torna-se cada vez mais plana. O mesmo ocorreu com o universo.
Origem do universo: um enigma que acompanha a humanidade
Apesar da teoria do Big Bang ser recente, o desejo de conhecer a origem do universo é muito antiga. Assim, há milhares de anos, as culturas têm elaborado tentativas de resposta a tão importante e enigmática pergunta.
Estudos da antropologia revelam essas histórias de como o mundo começou e se desenvolveu e de como surgiu a humanidade: as cosmogonias. Mitos de origem são comuns às mais diversas religiões, que tentam explicar como tudo o que conhecemos foi criado. Como sabemos, a crença de que o universo surgiu a partir da vontade de um ser sobrenatural (Deus) ainda é muito presente.
Se pensarmos na história da humanidade, a ciência é muito recente. E portanto as explicações de caráter científico para fenômenos do universo físico surgiram há pouquíssimo tempo. Só para termos uma ideia, até a publicação da famosa teoria heliocêntrica de Copérnico em 1543, pensávamos que a Terra estava no centro do universo.
Assim, à medida que a ciência foi evoluindo, foram surgindo novas teorias. E, no que diz respeito à origem do universo, o Big Bang não é a única.
A maior rival da teoria do Big Bang, na época em que ela surgiu, era a teoria do estado estacionário, de Hermann Bondi (1919-2005), Thomas Gold (1920-2004) e Fred Hoyle (1915-2001). Esta teoria diz que o universo é o que sempre foi. Segundo ela, o universo é constante no tempo; ou seja, ele não evolui ou se expande como se pôde comprovar com as observações de Hubble.
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