A ciência de The Big Bang Theory é revelada! (A ciência do seriado, e não da origem do universo). Na última temporada, eu estava discutindo possíveis títulos para o blog com os roteiristas da série, os quais tinham excelentes ideias. Afinal de contas, é isso o que os roteiristas fazem. Um dos atores principais passou por nós, nos ouviu conversando, e então nos deu este título por cima do ombro, ao mesmo tempo em que se direcionava a uma cena.
O título “The Big Bang Theory” (A Teoria do Big Bang) era originalmente um nome de escárnio (Da teoria da origem do universo, e não do seriado). A partir dos anos 40, Fred Hoyle e outros proponentes de uma teoria chamada de “Teoria do Estado Estacionário” do universo, observaram que o universo estava se expandindo, como descoberto por Edwin Hubble na década de 20, e propuseram que o universo estava constantemente gerando nova matéria para preencher o novo espaço. Eles diziam ainda que a nova matéria era gerada exatamente à mesma razão, de forma a manter o universo com a mesma aparência a qualquer tempo.
Os defensores do Estado Estacionário batizaram esta ideia de “o princípio cosmológico perfeito”. “Perfeito” porque o universo deles era o mesmo a qualquer tempo, em comparação ao mais prosaico “princípio cosmológico”, pelo qual o universo é meramente o mesmo em todos os lugares (homogeneidade) e em todas as direções (isotropia). Alguns leitores podem reclamar que tal princípio cosmológico obviamente é falso. É claro que se você estiver em Marte, sua vizinhança imediata teria uma aparência bem diferente do que aquela vista por uma pessoa em sua (breve) estadia no núcleo central de Júpiter. Entretanto, o princípio cosmológico aplica-se somente ao universo em suas maiores escalas, em distâncias que ultrapassam as muitas centenas de galáxias. O princípio é uma observação empírica, algo sujeito a mudanças se as observações assim disserem. Há até alguns indícios tentadores em dados recentes referentes a isso.
- Uma visão do universo nas maiores escalas já observadas. Cada ponto é uma galáxia. Apesar de elementos como paredes e vazios estarem visíveis, nas maiores escalas (centenas de milhões de anos-luz) o universo parece homogêneo e isotrópico.
Sua teoria rival se originou algumas décadas antes, nos anos 20. Um padre belga, Georges Lemaître, se guiou pela (então) recente teoria da Relatividade Geral de Einstein e propôs que toda a matéria e energia no universo haviam sido criadas em um único evento e que o universo se tornava menos denso à medida que se expandia. Talvez agradasse Lemaître, um padre, o evento de criação implícito no modelo. Os defensores do Estado Estacionário discordavam da ideia de que tanta matéria e energia pudessem ser criadas em um único evento e Hoyle satirizou a teoria de Lemaître dando a ela o nome de “The Big Bang” (Nota de Tradução: termo coloquial livremente traduzido como “A Grande Cópula”) durante uma entrevista a uma estação de rádio em 1949.
Os modelos do Estado Estacionário e do Big Bang eram, ambos, plausíveis e ofereciam uma boa descrição da história e evolução do universo. Mas pelo menos um deles tinha de estar errado. Felizmente, como todas as teorias úteis, cada uma delas havia feito predições definidas e distintas que podiam ser testadas por observação. Levaram muitas décadas, mas agora a ideia do Estado Estacionário está em conflito com uma grande variedade de dados. Por exemplo, as duas teorias predizem números diferentes de galáxias distantes, e os números encontrados pelos astrônomos concordam com a Teoria do Big Bang e discordam da Teoria do Estado Estacionário. Além disso, a abundância relativa de elementos como deutério, hélio e lítio comparados com o hidrogênio pode ser mensurada. Os dados são bem explicados pelo fato de o universo inteiro ter sido um reator nuclear quando tinha de 3 a 20 minutos de idade, um estado que está implícito na Teoria do Big Bang, mas que nunca existiu no modelo do Estado Estacionário. O dobre de sinos final da teoria do Estado Estacionário ocorreu na década de 60 quando a radiação de micro-ondas pôde ser observada vindo de todas as direções no céu. Esta radiação, a qual agora sabemos ser a a luz mais antiga no universo, é chamada de “Radiação Cósmica de Fundo”. Ela foi produzida quando o jovem universo era quente e opaco, um período que nunca existiu no modelo do Estado Estacionário e o qual não podia ser explicado por aquela teoria.
Um sumário mais avançado dos problemas com a ideia do Estado Estacionário (link em inglês) é dado por meu amigo Ned Wright em seu excelente tutorial de cosmologia.
Os defensores do Estado Estacionário não eram doidos de pedra, e certamente não eram estúpidos. Muito pelo contrário, Fred Hoyle foi o primeiro a descrever como os elementos pesados foram sintetizados a partir do hidrogênio e hélio presentes nas estrelas. Muitas das observações que eventualmente favoreceram a Teoria do Big Bang levaram muito tempo para se tornarem convincentes. Por exemplo, levaram décadas para distinguir a fração primordial do lítio observado da fração que havia sido gerada posteriormente nos núcleos das estrelas. A idade do universo prevista inicialmente o consideraria mais jovem do que as estrelas mais antigas, uma situação remediada somente quando a taxa de expansão de difícil mensuração foi finalmente estabelecida.
Mesmo após a maioria da comunidade científica ter favorecido a Teoria do Big Bang, Hoyle tentou manter viva a teoria do Estado Estacionário. Ainda que alguns tenham ridicularizado sua posição, há um espaço saudável na discussão científica para alguns céticos detentores de bom senso. Hoyle continuou a moldar a Teoria do Estado Estacionário de maneira a explicar os dados, apesar da teoria estar se tornando cada vez mais contraditória. Sempre cético, num estágio mais avançado de sua vida, Hoyle desafiou o fato de que a evolução biológica possa ser determinada pela seleção natural. Contudo, uma de suas ideias básicas, a panspermia, que afirma que os blocos fundamentais da vida podem ter vindo à Terra em cometas, foi considerada uma forte adversária por algum tempo. Ao menos dois pontos de vista de tamanha contrariedade podem ser adotados: Talvez seu ceticismo tenha causado um apuramento dos argumentos das principais correntes, beneficiando a ciência, de maneira geral, ao tornar seus argumentos mais fortes. Ou talvez só nos reste o conforto trazido pela máxima: De funderal em funeral, a ciência caminha.
Ou talvez, ainda mais importante, se a Teoria do Estado Estacionário estivesse certa, a música tema da série não seria, nem de perto, tão interessante:
The whole universe was in a Steady State.
(Todo o universo estava em um Estado Estacionário.)
And nearly 14 billion years ago, nothing special happened, wait…
(E há quase 14 bilhões de anos, nada de especial aconteceu, espere…)
…
Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 19 de Setembro de 2009.
The Big Blog Theory (em Português!) 