terça-feira, abril 15, 2014

O Universo veio do nada?

Do nada veio tudo?
O mundo da cosmologia foi abalado no mês passado pelo bombástico anúncio de que um experimento norte-americano havia detectado confirmação da expansão violenta do Universo após o Big Bang [confira aqui] – um processo que teria acontecido no primeiro bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo após o nascimento do cosmos. Agora, um trio de físicos chineses diz que pode explicar o instante inicial, o momento exato do surgimento do Universo. E o cosmos inteiro, tudo que existe, teria nascido do nada. É isso mesmo. Do nada. Deixe essa conclusão assentar por alguns segundos, porque é de abalar todas as estruturas. Agora, vamos qualificar essa ideia. Nem é preciso dizer que se trata de uma afirmação para lá de controversa. Como a expansão inicial – chamada de inflação cósmica – teria “apagado” qualquer sinal de algo que aconteceu naquela minúscula fração de segundo antes dela, não existe esperança de encontrar confirmação observacional desse fato. [E existe “ciência” sem confirmação observacional? – MB]

Por outro lado, é exatamente a conclusão a que você chega quando aplica a mecânica quântica ao estudo da origem do Universo. E não existe na física uma teoria mais testada e retestada que essa. Todos os nossos estudos da física de partículas – incluindo a recente descoberta do bóson de Higgs, tão celebrada – confirmam sua solidez.

Há tempos os cientistas já sabem que o que chamamos de vácuo não é realmente a ausência completa de tudo. Isso porque a mecânica quântica nos confronta com uma ideia muito maluca: coisas podem existir e não existir ao mesmo tempo. Todas as partículas são, na verdade, ondas de probabilidade.

Isso significa que no vácuo, a cada dado momento, existe uma probabilidade não nula (ou seja, maior que zero) de que uma partícula esteja ali. E tudo bem, contanto que essa partícula só exista por uma minúscula fração de segundo antes de ser destruída, preservando assim um dos pilares da física, que é a lei de conservação de matéria/energia do Universo. É a proibição do almoço grátis, que se manifesta da seguinte maneira: a cada vez que a lei das probabilidades faz o vácuo gerar partículas, elas nascem aos pares, que logo se aniquilam e desaparecem. Por essa razão, elas são chamadas pelos físicos de partículas virtuais.

Disso tiramos duas conclusões importantes. A primeira: não existe nada de mágico no surgimento de partículas a partir do nada – o vácuo faz isso o tempo todo. [Lembre-se de que essa afirmação não está fundamentada em observação.] E a segunda: como essas partículas em geral desaparecem numa mínima fração de segundo, isso tem efeito zero no total de energia no cosmos. [Então fica claro que o “nada” dos físicos e cosmólogos não é realmente nada, mas no senso comum é isso: do nada surge tudo e esse tudo se aprimora, “evolui”. Abracadabra!]

É bom lembrar que as partículas virtuais são mais que uma hipótese. Elas são confirmadas, por exemplo, nas colisões promovidas no LHC. Ninguém duvida que o vácuo possa parir coisas do nada. Há demonstração experimental desse fato. E por isso a ideia de que o Universo nasceu do nada sempre foi atraente para os cientistas. [Perguntar não ofende: no LHC, eles colidem partículas que existem a fim d investigar subpartículas provenientes dessas colisões. Como um experimento dessa natureza poderia provar que do nada absoluto poderiam surgir partículas?]  

Uma alternativa seria supor que o Universo nasceu de outro Universo, mas isso só transfere a pergunta deste para a encarnação cósmica anterior. Uma terceira opção, menos favorecida pelos físicos [por que será?], é a de que um Criador teria concebido o cosmos, 13,8 bilhões de anos atrás. Naturalmente, não é a favorita da maioria dos cientistas, e nem é por desgostarem das religiões. O problema aí é que, quando você evoca Deus para explicar alguma coisa, a ciência termina [e quando evoca o “nada”?]. Não há como testar essa hipótese – nem por matemática, nem por observação. [Como assim não dá para “testar” por observação? E o que dizer das muitas evidências de design inteligente e de complexidade irredutível? Como na ciência forense, pode-se partir das evidências para a causa.] É um beco sem saída do ponto de vista científico. (Não quer dizer que não seja verdade; só quer dizer que a ciência jamais pode chegar a essa conclusão, por definição. E a atitude de dispensar Deus das explicações tem sido recompensadora para os cientistas durante séculos – pelo menos desde que eles decidiram que trovões não eram manifestações de uma divindade furiosa.) [Dispensar Deus faz com que os cientistas deixem de acreditar em milagres e passem a usar palavras como “singularidade”. Crer em Deus não significa se acomodar e aceitar o tal “deus das lacunas”. Crer em Deus faz com que o pesquisador sincero saia em busca de respostas para o como: Como Deus fez isso e aquilo? Assim nasceu a ciência experimental, com cientistas cristãos como Galileu, Copérnico e Newton.]

Pois bem. Por essas razões todas, a noção de que o Universo nasceu do nada é atraente. Mas ninguém havia apresentado uma prova matemática rigorosa de que podia funcionar desse modo. Até agora.

“Neste trabalho, nós apresentamos essa prova, baseados nas soluções analíticas da equação de Wheeler-DeWitt”, afirmam corajosamente Dongshan He, Dongfeng Gao e Qing-yu Cai, físicos da Academia Chinesa de Ciências, num artigo recém-publicado na rigorosa revista científica Physical Review D. O título do trabalho? “Criação espontânea do Universo a partir do nada.” [Põe corajosa nisso! Usar a palavra “prova” quando o que se tem é “apenas” uma indicação vinda de modelos matemáticos é, no mínimo, arrogância.]

A tal equação mencionada é um instrumento importante que está sendo usado no desenvolvimento das teorias de gravidade quântica – uma tentativa de reunir a relatividade geral (que descreve a gravidade) e a mecânica quântica (que explica todo o resto) no mesmo balaio. Ninguém sabe ainda qual versão dessas teorias vingará, mas aproximações ocasionais são possíveis. É o caso aqui. [“Aproximações ocasionais” são prova?]

Seguindo rigorosamente a matemática, os pesquisadores concluem que, a partir de flutuações quânticas de um “falso vácuo metaestável”, um desfecho natural é a criação de uma pequena bolha de vácuo verdadeiro, que então infla agressivamente por uma fração de segundo e então para, exatamente como previsto e confirmado nas observações que temos à disposição.

Ok, para tudo. Meu reflexo aqui foi: bacana, mas que diabos é um “falso vácuo metaestável”, o suposto fabricante do Universo? Perguntei a Qing-yu Cai, e ele me explicou que é chamado de falso porque ele teria mais energia do que a presente num vácuo verdadeiro (embora ainda fosse vácuo), e metaestável porque é um estado que não se sustenta por muito tempo. “Ele pode decair para um estado de vácuo verdadeiro por flutuações quânticas”, afirma Qing-yu Cai. “No artigo, demonstramos [matematicamente, não se esqueça] que uma vez que uma pequena bolha de vácuo verdadeiro seja criada por flutuações quânticas de um falso vácuo metaestável, ela pode expandir exponencialmente. Quando a pequena bolha de vácuo verdadeiro se torna grande, a expansão exponencial termina, e o Universo-bebê aparece.”

Incrível, não é? Mas ainda falta uma coisinha. Descobrimos [descobrimos?!] aí de onde veio o espaço-tempo em que habitamos – é a tal pequena bolha de vácuo verdadeiro que se expandiu durante o período de inflação cósmica. Mas não está faltando alguma coisa, não? E toda a matéria do Universo? Sem ela, isso aqui não teria a menor graça. De onde ela pode ter vindo?

Os pesquisadores explicam isso de maneira graciosa ao final de seu artigo. E a chave está nas partículas virtuais, que já mencionamos anteriormente. Veja o que eles dizem: “Em razão do princípio da incerteza de Heisenberg, deve haver pares de partículas virtuais criadas por flutuações quânticas. Falando de maneira geral, um par de partículas virtuais irá se aniquilar logo após seu nascimento. Mas duas partículas virtuais de um par podem ser separadas imediatamente antes da aniquilação pela expansão exponencial da bolha. Logo, haveria uma grande quantidade de partículas reais criadas conforme a bolha de vácuo se expande exponencialmente.”

Ou seja, a expansão súbita (lembre-se, por uma mínima escala de tempo, o Universo cresceu mais depressa que a velocidade da luz!) converteria os pares de partículas virtuais em reais, ao separá-las e levá-las a cantos opostos do cosmos. Eis aí a matéria-prima para tudo que existe, inclusive você e eu. Vamos combinar que pode até não ser verdade, mas é uma história convincente e bem fundamentada. [A mim não convence, pois partem de uma hipótese, criam-se modelos matemáticos para testar a hipótese crida a priori e depois afirmam a hipótese com os resultados da modelagem. Além disso, a linguagem empregada neste artigo que você está lendo também me soa suspeita. Começam usando termos que sugerem uma ideia hipotética para, depois, dar a impressão de que se trata de quase um fato.]

Ao navegar por essas águas complicadas, contudo, o Mensageiro Sideral ficou com uma preocupação. Se o vácuo pode parir um Universo inteiro do nada, quem garante que não vai acontecer agora, neste instante, e rasgar o nosso espaço-tempo em favor desse novo bebê cósmico? Perguntei a Qing-yu Cai, mas ele me tranquilizou. “Quando a bolha de vácuo se torna suficientemente grande, seu potencial quântico é tal que a energia para expansão exponencial será muito pequena, e portanto a expansão exponencial irá parar. O escalar do vácuo atual é muito grande, e seu potencial quântico é negligenciável”, disse. “Em minha opinião, se o espaço pudesse ser dividido em pequenas partes diferentes, isso iria rasgar o nosso Universo. Mas o espaço-tempo é um todo, não pode ser separado arbitrariamente. Isso impede nosso vácuo atual de passar por esse processo de novo.”

Ótima notícia. Seja lá qual for sua crença a respeito da origem do Universo, todas as alternativas apontam para o fato de que ele foi feito para durar.

(Mensageiro Sideral, Folha)

Comentário do Dr. Marcos Eberlin, da Unicamp: “Nunca vi uma afirmação mais tabajara e desprovida de qualquer lógica ou precisão filosófica que a feita por esse tal de Salvador Nogueira no lixo de artigo acima. De onde esse sujeito tirou essa? Onde ele estudou filosofia da Ciência? Na universidade Tabajarense, só pode ser... Comprou seu diploma? Bota essa cara aí, senhores e senhores, para estudar um pouco e deixar de falar asneira na Folha de S. Paulo. Ai, caramba! No dia em que a Ciência descobrir a resposta certa, a Ciência termina. Pode? Pode só terminar o domínio do materialismo filosófico, e de suas definições tabajaras de ciência, que só servem para eles de consolo. Não sabe esse tal de Salvador Nogueira que foi exatamente a noção de que Deus existe, e que Ele governava seu Universo com leis, e que assim seu Universo seria racional e consistente, que fez a Ciência nascer? Que a Existência de Deus é o único pressuposto científico? Que redescobrir Deus é redescobrir a própria Ciência livre e sem pré-conceitos? Que essa noção nada prejudica, de que Deus existe, alia purifica a Ciência de besteiróis como esse que acabei de ler? Vade retro ignorância científica de repórter que se acha no direito de definir ciência e de decretar a morte dela! Ou seja, na opinião do ilustre ‘jornalista científico’, e só na dele, vamos que vamos na Ciência nos enganando procurando a resposta errada. Que besteirol mas besteirento esse repórter tem coragem de falar. A ciência é paga por mim e por você para encontrar a resposta certa, e se alguém deixa de fazê-lo, você e eu devemos demiti-lo, pois então iria torrar nossos suados impostos em busca de uma ilusão naturalista. Chamem o Procon, se assim for! A ciência jamais pode chegar a essa conclusão, por definição! Vade retro ignorância, de novo! Que definição seria essa que nos proibiria de concluir pela resposta certa? Reproduzo aqui o que li e que me irou ao extremo, pois foi ignorância demais, petulância demais, e conhecimento de menos, de nada: ‘Naturalmente, não é a favorita da maioria dos cientistas, e nem é por desgostarem das religiões. O problema aí é que, quando você evoca Deus para explicar alguma coisa, a ciência termina. Não há como testar essa hipótese – nem por matemática, nem por observação. É um beco sem saída do ponto de vista científico. (Não quer dizer que não seja verdade; só quer dizer que a ciência jamais pode chegar a essa conclusão, por definição.)’”