Onde está o centro do Universo? Aqui, ali e em todo lugar
O Big Bang é comumente mal compreendido, distorcendo nossa compreensão sobre o tamanho e a forma do Universo.
- As pessoas entendem mal o Big Bang. Não foi uma explosão, mas uma expansão explosiva.
- Essa expansão começou há cerca de 13,8 bilhões de anos e continua até hoje. O Universo pode ser infinito, mas mesmo que não seja, a parte observável dele é apenas uma parte incompreensivelmente minúscula do todo.
- Qualquer ponto do Universo pode ser considerado o centro, com igual validade. Na verdade, você pode ser o centro do Universo.
O Big Bang é o nome que demos ao momento em que o Universo começou. Embora a ideia seja bem conhecida, muitas vezes é mal compreendida. Mesmo as pessoas com uma boa compreensão da ciência têm conceitos errados sobre isso. Por exemplo, uma pergunta comum é: “o Big Bang aconteceu?” E a resposta a essa pergunta é surpreendente. Então, vamos mergulhar nisso e tentar entender onde surge o mal-entendido.
Quando as pessoas são informadas sobre o Big Bang, geralmente dizem que “toda a massa do universo foi compactada em um ponto com volume zero chamado singularidade”. A singularidade então “explodiu”, expandindo e esfriando e eventualmente resultando no Universo que vemos hoje. As pessoas se baseiam em sua própria experiência e comparam o Big Bang com algo como um fogo de artifício ou uma granada – um objeto que fica em um local e depois explode, dispersando detritos no espaço existente. Esta é uma imagem mental completamente natural e razoável. Também está completamente errado.
A forma do Universo
A teoria que descreve o Big Bang é a teoria geral da relatividade de Einstein. Nele, Einstein descreve a gravidade como a própria forma do espaço à medida que se dobra e se estica. Perto de uma estrela ou planeta, o espaço é distorcido; longe de qualquer corpo celeste, o espaço é plano. Se o espaço é maleável, como diz a teoria, também pode ser comprimido ou esticado.
Esse alongamento e compressão nos levam ao que o Big Bang realmente é. Não é uma explosão no sentido familiar da palavra, mas sim uma expansão rápida e tridimensional do espaço. Isso é muito para entender, então vamos tentar entender por analogia. Para simplificar o assunto, usaremos uma analogia unidimensional – um elástico.
Imagine que você tivesse esse incrível elástico – um que pode ir do tamanho de um átomo até o tamanho que você precisar. O material do elástico representa o espaço. Pegue esse elástico e estique-o para que seja longo o suficiente para abranger o Universo visível atual de um lado para o outro. Pegue um marcador e coloque marcas nele. Essas marcações representarão as galáxias em suas localizações atuais.
Agora deixe o elástico encolher para metade desse comprimento. Os pontos não se moveram no elástico, mas se aproximaram um do outro. Isso nos mostra que as distâncias que crescem ou diminuem entre os pontos (ou galáxias) nem sempre exigem que os pontos se movam. Se o espaço que habitam muda de tamanho, as galáxias podem permanecer estacionárias dentro desse espaço, mas parecem estar se movendo.
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O começo do infinito
O Big Bang é basicamente isso ao contrário. O elástico encolhido é o Universo antes de começar. Alguma coisa – e ainda não sabemos o quê – fez com que o elástico se esticasse, e esse alongamento é o nosso Universo em expansão. Começou há 14 bilhões de anos e continua até hoje.
Então essa é a maneira certa de pensar sobre o Big Bang: não é uma explosão. Pelo contrário, é uma expansão explosiva e alongamento do espaço. Então, como isso nos ajuda a descobrir onde ocorreu o Big Bang?
Para fazer isso, invocamos novamente nosso elástico. Desta vez, o elástico é ainda mais elástico. Nosso anterior se estendia por todo o Universo visível, mas o Universo em sua totalidade é muito maior do que isso. De fato, as evidências sugerem fortemente que o Universo é infinito. Existem locais tão distantes que não podemos vê-los - a luz desses locais ainda não chegou até nós. Mais sobre este ponto em um pouco.
Se todo o Universo é realmente infinito, o novo elástico se estende até o infinito, digamos no eixo direito/esquerdo. Escolha um ponto aleatório, então, e a faixa se estende até o infinito, tanto para a direita quanto para a esquerda. Mas agora escolha outro local, e a mesma coisa é verdade. De fato, qualquer local escolhido terá uma distância igual e infinita à direita e à esquerda.
Quando misturamos infinito e elasticidade, obtemos consequências estranhas adicionais. Se o elástico for infinito e você o esticar para que o espaçamento entre esses pontos da galáxia seja dobrado, ou deixá-lo encolher para que o espaçamento seja reduzido pela metade, o elástico ainda será infinito. Infinito significa para sempre – você não pode obter o dobro para sempre e não pode obter metade de sempre.
Centralize-se
Quando combinamos essas ideias, ficamos com a surpreendente conclusão de que não existe um centro único no Universo ou, equivalentemente, todos os locais poderiam ser chamados de centro. De fato, como você sempre deve ter suspeitado, você está inteiramente dentro do seu direito de pensar em si mesmo como o centro do Universo. (Vá em frente, é uma ótima sensação. Mime-se com uma segunda porção de sobremesa hoje à noite.)
Mas e se não for verdade que o Universo é infinito ? Bem, os cientistas estão certos de que o volume de todo o Universo é pelo menos 125 milhões de vezes o do Universo visível. Mesmo que o Universo seja finito, é difícil imaginar que seu centro seja encontrado dentro do nosso Universo visível. E é importante lembrar que as evidências favorecem fortemente um Universo infinito. Na ausência de alguns dados novos, é uma conjectura completamente plausível.
Então qual é a linha de fundo? É que não devemos pensar no Big Bang como um foguete cósmico que explodiu em algum ponto especial. Em vez disso, o Big Bang deve ser pensado como a rápida expansão do espaço, onde todos os pontos podem ser considerados o centro com igual validade. E porque todo o Universo é pensado para ser infinito, ele não se expande em nada. Ela estica ou encolhe, mas permanece infinita.
Esta pode parecer uma conclusão estranha, mas representa mais fielmente a compreensão da comunidade cosmológica sobre a natureza do espaço e como ele surgiu, e é um excelente exemplo de como a física moderna pode surpreender sua mente.
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