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O que aconteceu antes do Big Bang?

Pedir à ciência para determinar o que aconteceu antes do início do tempo é como perguntar: 'Quem você era antes de nascer?'

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Principais conclusões

• A ciência pode nos permitir determinar o que aconteceu trilionésimos de segundo após o Big Bang.
• Mas provavelmente nunca será possível saber o que causou o Big Bang.
• Por mais frustrante que seja, algumas coisas são totalmente incognoscíveis. E isso é uma coisa boa.

Vamos encarar: pensar que o universo tem uma história que começou com uma espécie de aniversário há cerca de 13,8 bilhões de anos é estranho. Isso ressoa com muitas narrativas religiosas que postulam que o cosmos foi criado por intervenção divina, embora a ciência não tenha nada a dizer sobre isso.

O que aconteceu antes do tempo começar?

Se tudo o que acontece pode ser atribuído a uma causa, o que causou o universo? Para lidar com a questão muito difícil da Causa Primeira, os mitos religiosos da criação usam o que os antropólogos culturais às vezes chamam de Ser Positivo, uma entidade sobrenatural. Como o próprio tempo teve um começo em algum ponto do passado distante, essa Primeira Causa tinha que ser especial: tinha que ser uma causa não causada, uma causa que acabou de acontecer, sem nada que a precedesse.

Atribuir o início de tudo ao Big Bang levanta a questão: O que aconteceu antes disso? Essa é uma questão diferente quando estamos lidando com deuses eternos, pois para eles, a atemporalidade não é um problema. Eles existem fora do tempo, mas nós não. Para nós, não existe antes do tempo. Assim, se você perguntar o que estava acontecendo antes do Big Bang, a pergunta não tem sentido, mesmo que precisemos que faça sentido. Stephen Hawking uma vez comparou isso a perguntar: O que há ao norte do Pólo Norte? Ou, como eu gosto de dizer, quem você era antes de nascer?

Pedir à ciência que explique a Causa Primeira é pedir à ciência que explique sua própria estrutura. É pedir um modelo científico que não use precedentes, nem conceitos prévios para operar. E a ciência não pode fazer isso, assim como você não pode pensar sem um cérebro.

Santo Agostinho postulou que o tempo e o espaço surgiram com a criação. Para ele, foi um ato de Deus, é claro. Mas para a ciência?

Cientificamente, tentamos descobrir como o universo era em sua adolescência e infância voltando no tempo, tentando reconstruir o que estava acontecendo. Um pouco como os paleontólogos, identificamos fósseis – restos materiais de tempos remotos – e os usamos para aprender sobre a física diferente que prevalecia na época.

A premissa é que estamos confiantes de que o universo está se expandindo agora e há bilhões de anos. A expansão aqui significa que as distâncias entre as galáxias estão aumentando; as galáxias estão se afastando umas das outras a uma taxa que depende do que estava dentro do universo em diferentes eras, ou seja, os tipos de coisas que preenchem o espaço.

O Big Bang não foi uma explosão

Quando falamos do Big Bang e da expansão, é difícil não pensar em uma explosão que deu início a tudo. Especialmente porque chamamos isso de Big Bang. Mas essa é a maneira errada de pensar sobre isso. As galáxias se afastam umas das outras porque são literalmente carregadas pelo próprio espaço. Como um tecido elástico, o espaço se estende e as galáxias são transportadas, como rolhas flutuando em um rio. Assim, as galáxias não são como pedaços de estilhaços voando para longe de uma explosão central. Não há explosão central. O universo se expande em todas as direções e é perfeitamente democrático: cada ponto é igualmente importante. Alguém em uma galáxia distante veria outras galáxias se afastando assim como nós.

(Nota lateral: para galáxias que estão próximas o suficiente de nós, há desvios desse fluxo cósmico, o que é chamado de movimento local. Isso é devido à gravidade, a galáxia de Andrômeda está se movendo em nossa direção, por exemplo.)

Voltando no tempo

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Reproduzindo o filme cósmico de trás para frente, vemos a matéria sendo espremida cada vez mais em um volume cada vez menor de espaço. A temperatura sobe, a pressão sobe, as coisas se desfazem. Moléculas são quebradas em átomos, átomos em núcleos e elétrons, núcleos atômicos em prótons e nêutrons, e então prótons e nêutrons em seus quarks constituintes. Esse desmantelamento progressivo da matéria em seus constituintes mais básicos acontece à medida que o relógio avança em direção ao próprio estrondo.

Por exemplo, átomos de hidrogênio dissociam-se cerca de 400.000 anos após o Big Bang, núcleos atômicos em cerca de um minuto e prótons e nêutrons em cerca de um centésimo de segundo. Como nós sabemos? Encontramos a radiação que sobrou de quando os primeiros átomos se formaram (a radiação cósmica de fundo em micro-ondas) e descobrimos como os primeiros núcleos atômicos leves foram feitos quando o universo tinha apenas alguns minutos. Estes são os fósseis cósmicos que nos mostram o caminho para trás.

Atualmente, nossos experimentos podem simular condições que aconteceram quando o universo tinha aproximadamente um trilionésimo de segundo. Isso parece um número ridiculamente pequeno para nós, mas para um fóton – uma partícula de luz – é muito tempo, permitindo que ele percorra o diâmetro de um próton um trilhão de vezes. Ao falar sobre o universo primitivo, devemos deixar de lado nossos padrões humanos e intuições de tempo.

Queremos continuar voltando o mais próximo possível de t = 0, é claro. Mas, eventualmente, chegamos a um muro de ignorância, e tudo o que podemos fazer é extrapolar nossas teorias atuais, esperando que elas nos dêem algumas dicas do que estava acontecendo muito antes, em energias e temperaturas que não podemos testar em laboratório. Uma coisa que sabemos com certeza, muito perto de t = 0, nossa teoria atual que descreve as propriedades do espaço e do tempo, a teoria geral da relatividade de Einstein, falha.

Este é o domínio da mecânica quântica, onde as distâncias são tão pequenas que devemos repensar o espaço não como uma folha contínua, mas como um ambiente granular. Infelizmente, não temos uma boa teoria para descrever essa granularidade do espaço ou a física da gravidade na escala quântica (conhecida como gravidade quântica). Existem candidatos, é claro, como a teoria das supercordas e gravidade quântica em loop . Mas atualmente não há evidências apontando para qualquer um dos dois como uma descrição viável da física.

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A cosmologia quântica não responde à pergunta

Ainda assim, nossa curiosidade insiste em empurrar os limites para t = 0. O que podemos dizer? Na década de 1980, James Hartle e Stephen Hawking, Alex Vilenkin e Andrei Linde criaram separadamente três modelos de cosmologia quântica , onde todo o universo é tratado como um átomo, com uma equação semelhante à usada na mecânica quântica. Nesta equação, o universo seria uma onda de probabilidade que essencialmente liga um reino quântico sem tempo a um clássico com tempo – ou seja, o universo em que habitamos, agora em expansão. A transição do quântico para o clássico seria o surgimento literal do cosmos, o que chamamos de Big Bang sendo um sem causa flutuação quântica tão aleatória quanto decaimento radioativo: de vez em quando.

Se assumirmos que um desses modelos simples está correto, essa seria a explicação científica para a Causa Primeira? Poderíamos simplesmente acabar com a necessidade de uma causa usando as probabilidades da física quântica?

Infelizmente não. Claro, tal modelo seria um feito intelectual incrível. Constituiria um tremendo avanço na compreensão da origem de todas as coisas. Mas não é bom o suficiente. A ciência não pode acontecer no vácuo. Ele precisa de uma estrutura conceitual para operar, coisas como espaço, tempo, matéria, energia, cálculo e leis de conservação de quantidades como energia e momento. Não se pode construir um arranha-céu com ideias e não se pode construir modelos sem conceitos e leis. Pedir à ciência que explique a Causa Primeira é pedir à ciência que explique sua própria estrutura. É pedir um modelo científico que não use precedentes, nem conceitos prévios para operar. E a ciência não pode fazer isso, assim como você não pode pensar sem um cérebro.

O mistério da Causa Primeira permanece. Você pode escolher a fé religiosa como resposta, ou pode optar por acreditar que a ciência conquistará tudo. Mas você também pode, como o pirro cético grego, abraçar com humildade os limites de nosso alcance ao incognoscível, celebrando o que realizamos e certamente continuaremos realizando, sem a necessidade de saber tudo e entender tudo. Não há problema em ficar imaginando.

A curiosidade sem mistério é cega, e o mistério sem curiosidade é manco.

Neste artigo astrofísica cosmos física universo

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