12:01 pmStephen Hawking: como Deus escolheu o estado inicial do Universo?

Stephen Hawking

« A física parece ter descoberto um conjunto de leis que, dentro dos limites impostos pelo princípio da incerteza, nos dizem como o Universo vai evolver, se soubermos em que estado está em determinado momento. Estas leis podem ter sido decretadas por Deus, mas parece que Ele deixou depois o Universo evoluir segundo elas, sem intervir mais. Mas como é que Ele escolheu o estado ou configuração inicial do Universo? Quais foram as "condições-fronteira" no começo do tempo?

« Uma resposta possível é dizer que Deus escolheu a configuração inicial do Universo por razões que nunca compreenderemos. Isso estaria certamente dentro dos poderes de um ser omnipotente, mas se Ele o criou de uma maneira tão incompreensível, por que é que o deixou depois evoluir segundo leis que conseguimos compreender? Toda a história da ciência tem sido a compreensão gradual de que os acontecimentos não ocorrem de maneira arbitrária, mas que refletem certa ordem subjacente, que pode ou não ser de inspiração divina. Nada mais natural do que supor que essa ordem se aplica não apenas às leis, mas também às condições que, na fronteira do espaço-tempo, especificam o estado inicial do Universo. Pode haver grande número de modelos do Universo com diferentes condições iniciais que obedecem todos às leis. Devia haver algum princípio que determinasse um estado inicial e daí um modelo para representar o nosso Universo.

« Uma possibilidade é aquilo a que se chama condições-fronteira caóticas. Estas presumem implicitamente que o Universo é espacialmente infinito ou que há infinitamente muitos universos. Sob condições-fronteira caóticas, a probabilidade de descobrir uma região particular do espaço numa dada configuração logo após o big bang é a mesma, em certo sentido, que a probabilidade de a descobrir em qualquer outra configuração: o estado inicial do Universo é escolhido puramente ao acaso. Isto significa que o Universo, no princípio, era provavelmente muito irregular e caótico, por haver muito mais configurações caóticas e irregulares para o Universo do que regulares e ordenadas. (Se cada configuração é igualmente provável, é admissível que o Universo tenha tido início num estado desordenado e caótico, simplesmente por haver mais soluções destas). É difícil ver como é que tais condições iniciais caóticas podem ter dado origem a um Universo tão regular e sem acidentes, em macro-escala, como é o nosso atualmente. Também se esperaria que as flutuações de densidade em tal modelo tivessem levado à formação de mais buracos negros primevos do que o limite máximo imposto por observações da radiação gama de fundo.

« Se o Universo é mesmo espacialmente infinito, ou se há infinitamente muitos universos, haveria provavelmente muitas extensas regiões em algum local surgidas de uma maneira regular e uniforme. É um pouco como o bem conhecido bando de macacos a escrever à máquina; a maior parte do que escrevem não presta, mas ocasionalmente, por puro acaso, poderão escrever um soneto de Shakespeare. Igualmente, no caso do Universo, será que estamos a viver numa região que, por mero acaso, é regular e uniforme? À primeira vista, isto pode parecer muito pouco provável, porque regiões assim regulares seriam largamente ultrapassadas em número por regiões irregulares e caóticas. Porém, vamos supor que só nas regiões regulares é que se formaram galáxias e estrelas e que as condições eram adequadas ao desenvolvimento de complicados organismos auto-replicativos, como nós, que fossem capazes de fazer a pergunta: por que motivo o Universo é tão regular? Este é um exemplo da aplicação do chamado princípio antrópico, que pode ser parafraseado do seguinte modo: "Nós vemos o Universo da maneira que é porque existimos".

« Há duas versões do princípio antrópico, a fraca e a forte. O princípio antrópico fraco afirma que, num universo que é grande ou infinito no espaço e/ou no tempo, as condições necessárias para o desenvolvimento de vida inteligente só se encontram em certas regiões limitadas no espaço e no tempo. Os seres inteligentes dessas regiões não devem, portanto, admirar-se por observarem que a sua localização no Universo satisfaz as condições necessárias à sua existência. É um pouco como uma pessoa muito rica que vive numa área de pessoas ricas e nunca vê a pobreza.

« Um exemplo da utilização do princípio antrópico fraco é explicar por que motivo o big bang ocorreu há cerca de dez bilhões de anos: porque é esse o tempo necessário para a evolução de seres inteligentes. Como já expliquei, começou por se formar uma primeira geração de estrelas. Essas estrelas converteram algum do hidrogênio e do hélio originais em elementos como o carbono e o oxigênio, dos quais somos formados. As estrelas então explodiram como supernovas e os seus detritos formaram outras estrelas e os planetas, entre eles os do nossos sistema solar, que tem cerca de cinco bilhões de anos de idade. Os primeiros um ou dois bilhões de anos da existência da Terra foram demasiado quentes para que qualquer coisa complicada se pudesse desenvolver. Os restantes três bilhões de anos, ou coisa parecida, foram ocupados pelo processo lento da evolução biológica, que foi desde os organismos mais simples até seres capazes de medir o tempo para trás, até ao big bang.

« Poucas pessoas argumentariam contra a validade ou utilidade do princípio antrópico fraco. Algumas, no entanto, vão muito mais além e propõem uma versão forte do princípio. De acordo com esta teoria, ou existem muitos universos diferentes ou muitas regiões diferentes num único universo, cada uma com a sua configuração inicial e, talvez, com o seu conjunto próprio de leis físicas. Na maior parte destes universos, as condições não seriam adequadas ao desenvolvimento de organismos complicados; só nos poucos universos semelhantes ao nosso é que se desenvolveriam seres inteligentes que fariam a pergunta: "Por que é que o Universo é como o vemos?" A resposta então é simples: se fosse diferente, não estaríamos aqui!

« As leis da ciência, tal como as conhecemos atualmente, contêm muitos números fundamentais, como a magnitude da carga elétrica do elétron e a proporção das massas do próton e do elétron. Pelo menos de momento, não podemos prever os valores destes números a partir da teoria; temos de os medir por observação. Pode ser que um dia descubramos uma teoria unificada completa que preveja tudo isso, mas também é possível que alguns, ou todos eles, variem de universo para universo, ou dentro do mesmo universo. O que é notável é que os valores destes números parecem ter sido muito bem ajustados, para tornar possível o desenvolvimento da vida. Por exemplo, se a carga elétrica do elétron fosse apenas ligeiramente diferente, as estrelas ou seriam incapazes de queimar hidrogênio e hélio, ou então não teriam explodido. Claro que pode haver outras formas de vida inteligente, nem sequer sonhadas pelos escritores de ficção científica, que não precisem da luz de uma estrela como o Sol ou dos elementos químicos mais pesados que são sintetizados nas estrelas e devolvidos ao espaço quando as estrelas explodem. Todavia, parece claro que há relativamente poucas escalas de valores para os números que permitissem o desenvolvimento de qualquer forma de vida inteligente. A maioria dos conjuntos de valores daria origem a universos que, embora pudessem ser muito bonitos, não conteriam ninguém que se maravilhasse com essa beleza. Podemos tomar isto como prova de um propósito divino na Criação e na escolha das leis da natureza ou como suporte do princípio antrópico forte.

« Várias objeções se podem levantar contra o princípio antrópico forte como explicação do estado observável do Universo. Primeiro, em que sentido é que pode dizer-se que existem todos esses universos? Se estão realmente separados uns dos outros, o que acontece em outro universo não pode ter consequências observáveis no nosso Universo. Devemos, portanto, utilizar o princípio da economia e eliminá-los da teoria. Se, por outro lado, não são mais do que regiões diferentes de um único universo, as leis físicas seriam as mesmas em todas as regiões, porque, se assim não fosse, não se podia andar continuamente de uma região para outra. Neste caso, a única diferença entre as regiões seria a sua configuração inicial e, portanto, o princípio antrópico forte reduzir-se-ia ao fraco.

« Uma segunda objeção ao princípio antrópico forte é o fato de correr contra a maré da história da ciência. Desenvolvemo-lo a partir das cosmologias geocêntricas de Ptolomeu e dos seus antepassados, através da cosmologia heliocêntrica de Copérnico e de Galileu, até ao quadro moderno em que a Terra é um planeta de tamanho médio orbitando em redor de uma estrela média nos subúrbios de uma galáxia espiralada comum, que é apenas uma de cerca de um milhão de milhões de galáxias no Universo observável. Contudo, o princípio antrópico forte afirmaria que toda esta vasta construção existe simplesmente por nossa causa. O que é muito difícil de acreditar. O nosso sistema solar é certamente um pré-requisito para a nossa existência, e podemos abranger com isto toda a nossa Galáxia para justificar uma geração anterior de estrelas que criaram os elementos mais pesados. Mas não parece haver qualquer necessidade para todas as outras galáxias nem para o Universo ser tão uniforme e semelhante em todas as direções em macro-escala.

« Podíamos sentir-nos mais felizes quanto ao princípio antrópico, pelo menos na sua versão fraca, se pudéssemos mostrar que um vasto número de diferentes configurações iniciais para o Universo podiam ter evoluído para produzir um universo como o que observamos. Se for esse o caso, um universo que se desenvolveu ao acaso a partir de quaisquer condições iniciais devia conter um número de regiões regulares, uniformes e adequadas à evolução da vida inteligente. Por outro lado, se o estado inicial do Universo teve de ser escolhido com todo o cuidado para conduzir a qualquer coisa como o que vemos à nossa volta, seria improvável que o Universo contivesse qualquer região onde tivesse aparecido vida. No modelo quente (ou modelo padrão) do big bang já descrito, não houve tempo suficiente no estado inicial do Universo para o calor ir de uma região para outra.

« Isto significa que o estado inicial do Universo devia ter tido exatamente a mesma temperatura por toda a parte, para explicar o fato de a radiação de microondas de fundo ter a mesma temperatura, para onde quer que olhemos. A taxa inicial de expansão também devia ter sido escolhida com grande precisão para que se mantivesse tão próxima da razão crítica necessária para evitar o colapso. Isto significa que, se o modelo quente do big bang está certo até ao começo do tempo, o estado inicial do Universo deve ter sido realmente escolhido com grande cuidado. Seria muito difícil explicar o motivo pelo qual o Universo deve ter começado exatamente assim, exceto como ato de um deus que tencionava criar seres como nós

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Uma Breve História do Tempo, de Stephen W. Hawking.