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O universo - Parte 1

Caruso Samel

Existem incontáveis sóis e incontáveis Terras todas girando em volta de seus sóis do mesmo jeito que os sete planetas de nosso sistema solar. Nós vemos apenas os sóis, pois estes são os maiores corpos e os mais luminosos, mas seus planetas permanecem invisíveis para a gente por serem menores e não luminosos. Os incontáveis mundos no universo não são nem mais nem menos habitados do que nossa Terra.

Giordano Bruno
De l´Infinito, Universo e Mondi

O universo está cheio de coisas misteriosas esperando pacientemente que o nosso espírito fique mais aguçado.

Palavras otimistas de um filósofo anônimo.

1. Astronomia, Cosmologia e Astrofísica

Com toda certeza, a Astronomia é a mais antiga de todas as ciências. Desde 3000 anos a.C., os chineses, assírios, babilônios e egípcios já observavam o firmamento com objetivos práticos como, por exemplo, medir o tempo, determinar a época mais apropriada para plantio e colheita de alimentos ou até mesmo com o objetivo de prever o futuro e determinar a influência dos astros sobre os humanos (astrologia). Uma das mais antigas descobertas foi a determinação, relativamente precisa, da duração do ano (inclusive na cultura asteca), das fases da lua e das estações do ano. Não é nosso intuito fazer um histórico da evolução da Astronomia ao longo da cultura humana, mas vale a pena lembrar que o ápice dessa ciência na Antigüidade se deu na Grécia antiga (600-400 a.C.), somente sendo ultrapassada a partir do século XVI.

Atualmente, a Astronomia é uma ciência tecnologicamente muito sofisticada que tem por objeto o estudo da constituição, posição relativa, mapeamento e movimento dos astros ou corpos celestes existentes por todo o universo. Essa sofisticação compreende dois grandes ramos: a Cosmologia e a Astrofísica, ambos na vanguarda do conhecimento do universo, atuando em uma interface nem sempre muito clara. (1,2)

A Cosmologia tem por objeto o estudo da estrutura e origem do universo, além de descobrir as leis que o regem num sentido mais amplo. Os cosmólogos desenvolveram e vêm desenvolvendo as mais diversas teorias e leis num esforço de desvendar o enigma do universo, contando para isso com os recursos da Astrofísica e da Física moderna. (3)

A Astrofísica, por sua vez, é o ramo da Astronomia que cuida da constituição física e química dos astros disseminados pelo Espaço e que, no seu conjunto, constituem o universo. Ela trata do uso dos radiotelescópios, do telescópio Hubble (no espaço), do telescópio Chandra (raios-X), da espectrofotogrametria, dos desvios espectrais, etc. (4)

Já a Física moderna cuida de dar respostas às grandes questões da estrutura da matéria e das partículas (de matéria e de energia) existentes e atuantes no interior do núcleo atômico (força nuclear forte e decaimento radiativo). Trata, também, do estudo das várias formas de energia que atuam fora do núcleo (força nuclear fraca e magnetismo), bem como da força da gravidade e das leis que a regem entre si e no seu conjunto. Desde a década de 50, os físicos vêm teorizando sobre a unificação dessas forças no sentido de se obter uma possível "Teoria do Tudo", apaziguando, assim, a Teoria Quântica, que cuida do microcosmo e a Teoria da Relatividade Geral, que cuida do macrocosmo.

2. Teorias sobre a formação do universo

Ao longo dos tempos, desde as mais remotas Eras, o homem não só contemplou infinitas vezes o firmamento como deve ter se questionado sobre a forma e a extensão do espaço e os astros que ele abriga, isto é, sobre o cosmos.

Foram os gregos, de quem tanta cultura herdamos, seja na literatura, seja nas artes, seja no campo filosófico e até mesmo na área das ciências naturais, que nos passaram as primeiras idéias sobre o universo. Por volta de 600 a.C., Anaximandro admitia que o cosmos tivesse surgido da água. Idéia esdrúxula, mas não foi contestada durante 200 anos!

Ainda na Grécia, 400 a.C., Eudoxo de Cnido, aproveitando uma idéia de Pitágoras, criou o modelo geocêntrico, colocando a Terra no centro do universo. Em 200 a C., Ptolomeu e Aristóteles adotaram e difundiram este modelo, que prevaleceu durante quase 2000 anos.

Somente no século XVI surgiram os primeiros movimentos no sentido de alterar este modelo. Nicolau Copérnico (1473-1543) foi o primeiro a sugerir que o Sol era o centro do universo e não a Terra, teoria que tomou o nome de modelo heliocêntrico. Giordano Bruno (1548-1600) acrescentou que o universo não tinha limites, era infinito e, por contrariar os ensinamentos da Igreja Católica, foi julgado e queimado pela Inquisição. Galileu Galilei (1564-1642) apoiou esta teoria e foi obrigado a negá-la, sob confissão, para não ter o mesmo fim que Giordano Bruno.

No século XX surgiu a teoria do modelo finito do universo, em constante expansão, proposto por George Lemaître e Alexander Friedman. Em 1950, Fred Hoyle tentou ridicularizá-los, chamando-a de teoria do Big Bang, nome que acabou sendo adotado para essa teoria, que também prega a existência de quatro dimensões no universo. Esta é a teoria mais aceita atualmente.

Em 1960, surgiu a teoria do multiverso que prega a existência de mais de um universo no espaço infinito, haja vista que a teoria do Big Bang não respondeu a duas questões, a saber, primeiro, o que existia antes e, segundo, o que há além do espaço do universo.

No início do século XXI (2001), surgiu a teoria ecpirótica, que defende a idéia de que o universo teria surgido do choque entre duas "membranas cósmicas", as branas, a partir de uma quarta dimensão do espaço e este choque teria sido percebido como o Big Bang. Se a teoria da relatividade e a teoria quântica estiverem corretas, diz uma corrente de físicos, esta é uma teoria que faz sentido.

3. Um pouco mais sobre a teoria do Big Bang

Como dissemos acima, atualmente é a teoria mais aceita sobre a origem do universo. Foi estabelecida pelo cientista russo, naturalizado norte-americano, George Gamow em 1948. Ele postulou que o universo teve origem entre 13 e 20 bilhões de anos atrás e se formou a partir de uma concentração de matéria e energia extremamente densa e quente, situada em um único ponto (ponto zero - não dimensão zero). Nesse momento, o tamanho do universo seria quase zero. Nele estava contida toda a matéria de forma tão concentrada que sua temperatura seria quase infinita. Segundo essa teoria, esse ponto teria sido o começo dos tempos e a partir dele teve início a formação e a expansão das galáxias. Os físicos fazem uma descrição especulativa e pormenorizada dos eventos desde o instante zero, isto é, a partir do exato momento da explosão ou big bang, mas nós não vamos nos preocupar com isso aqui. Uma das evidências do acerto dessa teoria é que as galáxias estão se afastando umas das outras, como acontece com os destroços de uma explosão, conforme verificaram os astrofísicos. Ainda não foram respondidas pela comunidade científica duas grandes perguntas: qual o motivo pelo qual nosso universo teria sido estruturado da forma como o foi e porque ele teria sido criado.

Segundo essa teoria, desde a sua formação, o universo vem se expandindo e resfriando. Os físicos e cosmólogos admitem que no primeiro milésimo de segundo da criação teria existido somente uma mistura de partículas subatômicas composta de quarks e elétrons, que são as formas de matéria (partículas) mais fundamentais conhecidas pela ciência.

Nessa primeira etapa de formação, com o resfriamento decorrente da expansão, os quarks que se movem inicialmente a velocidades próximas à da luz, entram em desaceleração em razão da redução da temperatura e, por isso, deixam de existir como partículas livres. É o momento em que eles se associam uns aos outros para formar os prótons e os nêutrons, o que ocorre entre os dez primeiros minutos de idade do universo, havendo a formação dos núcleos mais simples, na forma de hidrogênio, constituído de apenas um próton. Ao mesmo tempo, formam-se, também, núcleos de hélio, o segundo átomo da escala atômica, composto de um próton e um nêutron. Nesta altura, toda a matéria do universo, que está na forma de plasma, é constituída desses dois núcleos, ainda sem os elétrons, na proporção de 75% de hidrogênio e 25% de hélio. Ainda hoje, esses são os dois principais elementos químicos mais abundantes no universo, representando mais de 90% de toda a matéria conhecida.

A terceira etapa dessa história fantástica, começa cerca de 300 mil anos depois do início da grande explosão, com a junção dos elétrons aos núcleos atômicos para formar os primeiros átomos completos. Devido à alta gravidade ainda reinante até esse momento, a luz não conseguia escapar da massa em expansão, até que um ponto crítico foi alcançado e fez-se a luz! Até então, ela fazia parte da expansão, no mesmo ritmo em que esta ocorria junto à matéria e tudo estava às escuras.

Daí para frente, o universo torna-se transparente e luminoso e os fótons, que são partículas de luz, libertam-se e passam a interagir em menor grau com os átomos. Estes fótons deixaram rastros ou "fósseis", atualmente captados pelos nossos melhores telescópios, inclusive o Hubble, de que falaremos mais adiante. Decorridos quase um bilhão de anos desde o Big Bang, os átomos se agregam e começam a formar as primeiras galáxias.

Continua

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