Excurso sobre teologia natural (Parte 11): Confirmação científica do começo do universo

Primeira confirmação científica para a segunda premissa

Andamos vendo argumentos filosóficos para a segunda premissa do argumento cosmológico kalam. Vimos que a impossibilidade de formar uma coleção realmente infinita de coisas pela adição de um membro após o outro implica que o universo começou a existir, o que é a segunda premissa do argumento. Podemos resumi-lo da seguinte forma:

1. Uma coleção formada pela adição sucessiva não pode ser um infinito real.

2. A série temporal de eventos é uma coleção formada pela adição sucessiva.

3. Logo, a série temporal de eventos não pode ser um infinito real.

Agora, temos dois argumentos filosóficos para a segunda premissa do argumento cosmológico: um baseado na impossibilidade da existência de um número de coisas realmente infinito, e o outro baseado na impossibilidade de formar uma coleção de um número de coisas realmente infinito por adição sucessiva (acrescentando um membro após o outro, um de cada vez).

Para que não troquemos os pés pelas mãos, vamos dar um passo para trás e perguntar o que fizemos aqui. O que basicamente defendemos é que a ideia de um passado infinito é absurda. O passado não pode ser infinito e, portanto, deve ter um começo. Estes argumentos, embora aparentemente muito complexos e exigentes, podem ser partilhados de modo muito simples. É importante entender este ponto, para que não se joguem as mãos para o alto dizendo: “toda esta matemática é difícil demais para mim”.

Para primeiro argumento baseado na impossibilidade de um número de coisas realmente infinito: o que costumo fazer num debate é simplesmente dizer que a existência de um número de coisas realmente infinito é impossível por causa dos absurdos que ocorreriam, caso pudesse existir. Por exemplo, o que é infinidade menos infinidade? É uma pergunta simples. Obtêm-se respostas contraditórias, e isto mostra que a infinidade é apenas uma ideia na sua mente, e não algo que existe na realidade. Assim, não pode haver um número de eventos passados realmente infinito. Trata-se de declaração bem simples desse primeiro argumento.

Para o segundo argumento: pode-se simplesmente dar uma ilustração de uma série infinita de peças de dominó e dizer: como é que a presente peça de dominó pode sequer cair, se um número infinito de peças de dominó anteriores tinha de cair primeiro, uma após a outra? Nunca se chegaria à presente peça de dominó. Sabemos que o passado não pode ser infinito; deve ter um começo, deve ser finito.

Vejam só: compartilhei os dois argumentos em cerca de 45 segundos. Embora haja essa riqueza de materiais interessantes por debaixo da superfície, a ponta do icebergue pode ser partilhada de modo relativamente simples e direto.

Agora queremos passar para as confirmações científicas do começo do universo.

Um dos avanços mais impressionantes da astronomia e astrofísica modernas, que o nosso amigo e teólogo muçulmano Algazali jamais teria antecipado, é que, agora, temos provas científicas bem fortes para o começo do universo. Gosto de pensar nestes argumentos científicos como confirmações dos argumentos filosóficos. São confirmação de conclusão já alcançada com o argumento filosófico. Ou seja, dadas as provas científicas, a afirmação: “o universo começou a existir” é mais provável do que o seria sem tais provas. As provas confirmam a verdade dessa premissa de que o universo começou a existir. Assim, se alguém lhe disser, como costumam fazer: ninguém sabe como o universo começou; ninguém sabe se o universo teve um começo ou é eterno, o que estão geralmente pensando com a palavra “saber” é “saber com certeza”. Obviamente, não é o que estamos alegando aqui: que alguém saiba com certeza.[1] A ciência não opera segundo certezas. O que estamos dizendo é que, dadas as provas científicas que temos, é mais provável do que improvável que o universo teve, sim, um começo. Parece-me que é quase inegável, ao menos, dizer que as provas científicas confirmam que o universo começou a existir. Tal afirmação é mais provável, dadas as provas científicas que temos hoje, do que teria sido sem elas — do que seria, digamos, no século XIX, antes de ser o modelo do Big Bang sequer cogitado ou a expansão do universo descoberta. As provas, pelo menos, confirmam a segunda premissa, ainda que não a tornem uma certeza. Certeza é objetivo ilusório com o qual não precisamos nos preocupar. A pergunta é a seguinte: será que a premissa é mais provável do que improvável, dadas as provas que temos? Acho que sim.

Vejamos a primeira confirmação científica que advém da expansão do universo.

Por toda a história, os homens sempre supuseram que o universo como um todo era imutável. Obviamente, as coisas no universo se moviam e mudavam, mas o universo como um todo só estava ali, por assim dizer. Foi também a suposição de Albert Einstein quando começou o seu trabalho sobre a Teoria Geral da Relatividade.

Em 1917, Einstein aplicou a sua teoria gravitacional, chamada de Teoria Geral da Relatividade. Não é bem uma teoria da relatividade. É uma teoria da gravitação. É a teoria da gravitação aceita na física atualmente. Em 1917, Einstein passou a aplicar a sua teoria gravitacional recém-descoberta ao universo como um todo.

Porém, ele descobriu que havia algo terrivelmente descabido. As suas equações descreviam um universo que estava enchendo como um balão ou, então, desmoronando-se em si mesmo. Durante a década de 1920, o matemático russo Alexander Friedman e o astrônomo belga Georges Lemaître descobriram, de forma independente, modelos do universo que aceitavam as equações de Einstein ao pé da letra e, consequentemente, descobriram modelos de um universo em expansão. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble, mediante observações incansáveis no Observatório do Monte Wilson, confirmou a teoria de Friedman e Lemaître. Ele descobriu que a luz que nos chega de galáxias distantes parece ser mais vermelha do que o esperado. Este “deslocamento vermelho” na luz tinha sua explicação mais plausível porque as galáxias estão a afastar-se de nós e, portanto, as ondas de luz (os comprimentos de onda) são esticadas, de modo que parecem ser mais vermelhas do que o esperado. Aonde quer que Hubble direcionasse o seu telescópio no céu noturno, observava este mesmo deslocamento vermelho na luz das galáxias. Parecia que estamos no centro de uma explosão cósmica e todas as demais galáxias estão a fugir de nós a velocidades tremendas!

Ora, de acordo com o modelo de Friedman-Lemaître, não estamos bem no centro do universo. Antes, um observador em qualquer galáxia olhará à distância e verá as demais galáxias a fugirem de si. Isto porque, segundo esta teoria, é realmente o próprio espaço que está em expansão. As galáxias estão, na realidade, em repouso em relação ao espaço, mas elas se afastam umas das outras à medida que o próprio universo se expande. A melhor maneira de visualizar a situação, na minha opinião, é imaginar um balão com botões colados na sua superfície. Os botões estão colados nos seus lugares, de modo que não podem se deslocar na superfície do balão. Os botões estão presos nos seus lugares. Contudo, à medida que se infla o balão, os botões ficam cada vez mais afastados uns dos outros porque o próprio balão está a encher-se.[2] Esses botões são justamente como as galáxias no espaço exterior. As galáxias estão, na verdade, em repouso com relação ao espaço em expansão, mas afastam-se umas das outras à medida que o próprio espaço se expande.

A teoria de Friedman-Lemaître passou, em dado momento, a ser conhecida como a teoria do Big Bang. Porém, tal nome pode levar a equívocos. O Big Bang soa como uma explosão, não é? No entanto, pensar na expansão do universo como uma espécie de explosão poderia induzir-nos ao erro de pensar que as galáxias estão se deslocando para um espaço vazio pré-existente, a partir de um ponto central. Seria um completo mal-entendido da teoria. Conforme vimos, a teoria é muito mais radical. É o próprio espaço que está a expandir-se.

Ao rastrear esta expansão retroativamente no tempo, as galáxias se aproximam cada vez mais umas das outras. Em dado momento, a distância entre dois pontos quaisquer no espaço se torna zero. Não dá para chegar mais perto do que isso! Assim, a esta altura, chegou-se à borda do espaço e tempo. Espaço e tempo não podem ser estendidos para muito mais além antes disso. Trata-se, literalmente, do começo do universo.

Para imaginar a situação, podemos pensar no espaço tridimensional como um disco bidimensional. Ao retroceder-se no tempo, o espaço se encolhe, até a distância entre dois pontos quaisquer no espaço virar zero. Trata-se do começo do universo. A dimensão vertical representa o tempo. Ao longo do tempo, o universo está em expansão. Podemos representar a expansão do espaço geometricamente como um cone. O interessante num cone é que, embora possa estender-se indefinidamente em uma direção, ele possui um ponto limítrofe na outra direção, não podendo ser estendido em tal direção. Uma vez que tal direção representa o tempo, e o ponto limítrofe se encontra no passado, tal ponto representa o começo do universo. Implica que o passado é finito e que, portanto, o tempo e o universo começaram a existir.

Já que o espaço-tempo é a arena em que toda a matéria e energia existem, o começo do espaço-tempo é o começo de toda a matéria e energia no universo. É o começo do próprio universo.

Observe que, simplesmente, não há nada anterior ao ponto limítrofe inicial. Não há nada antes do começo do universo. Aqui, é importantíssimo que não sejamos induzidos ao erro por causa das palavras. Quando os cientistas dizem: “Não há nada anterior ao limite inicial”, não querem dizem que há algo que lhe seja anterior, sendo isto um estado de nada. Seria tratar o nada como se fosse algo! Lembrem quando falamos do significado de “nada”. É só um termo de negação universal com o significado de “não-algo”. Assim, quando dizem que não há nada anterior ao Big Bang ou nada anterior ao ponto limítrofe, o que querem dizem é que não havia coisa alguma anterior ao ponto limítrofe. Em tal ponto limítrofe, é falso que haja algo anterior a esse ponto.

É incrível que o modelo convencional do Big Bang prediga, assim, um começo absoluto do universo. Se este modelo estiver correto, temos maravilhosa confirmação científica da segunda premissa do argumento cosmológico kalam: o universo começou a existir.

DISCUSSÃO COMEÇA

Aluno: Esse ponto zero é também o limite do tempo?[3]

Dr. Craig: Sim. Tanto do tempo quanto do espaço.

Aluno: Os cosmólogos consideram que a singularidade seja algo? Um ente? Um objeto de existência real?

Dr. Craig: A pergunta é muito, muito boa. Ele está dizendo: quando se chega a este ponto limítrofe, será que se trata de um estado físico real da realidade? A minha impressão é que muitos cosmólogos diriam não; diriam que se trata de uma idealização. Seria...

Aluno: Como uma assíntota?

Dr. Craig: Certo. Não seria um estado físico real. Seria como a série de frações a convergir em zero como limite. Seria ½, ¼, 1/8, 1/16. No caso, o ponto final é, simplesmente, um limite ideal que, na verdade, não existe. Não se trata de um estado físico real. Daí, não haveria um T=0 real na singularidade. Seria só como a série descendente de frações.

Aluno: Mas isto nada faz para evitar um começo, mesmo que haja um ponto inicial.

Dr. Craig: Exatamente.

Aluno: De acordo com certos modelos de Teoria M, os cientistas propuseram uma ideia de uma energia escura variável que ora é positiva, ora negativa, permitindo um universo oscilante. Qual seria a sua resposta a algo assim?

Dr. Craig: Em um minuto, vou tocar na questão a respeito de outros modelos, distintos do modelo convencional. Queria que, primeiramente, entendêssemos o que diz e implica o modelo convencional do Big Bang. Como você disse, ao longo das décadas houve inúmeros modelos alternativos a serem propostos, incluindo modelos oscilantes nos quais o universo, na verdade, não se reduziria a uma singularidade. Seria como uma ampulheta. Ele se reduziria e, então, sofreria expansão novamente. Representaria um universo em contração, que, então, de algum modo, reverte-se e expande-se. Tal contração seria precedida por uma expansão anterior, e isto tudo por uma contração. Assim, o universo é como um acordeão a expandir-se e contrair-se desde a infinidade passada. Este modelo circulou durante a década de 1960, em especial entre cosmólogos russos que queriam restaurar a eternidade da matéria e do universo. Os teoremas da singularidade desenvolvidos por Stephen Hawking e Roger Penrose (dos quais falarei e os quais aparecem no filme A teoria de tudo) praticamente puseram o ponto final nesses modelos oscilantes, porque o que se mostrou foi que, num universo em contração como este aqui, uma singularidade é inevitável. Não se pode lá escapar da singularidade. Além disso, mesmo que fosse possível, a entropia é conservada de ciclo em ciclo, o que tem o efeito de tornar cada ciclo cada vez mais comprido e maior do que o ciclo anterior, de modo que, ainda assim, não se poderia haver um passado infinito. Ainda haveria um começo antes do ciclo menor. O astrônomo Joseph Silk, no seu livro The Big Bang, diz que, com base nos níveis atuais de entropia no universo, ele não pode ter passado por mais de cem oscilações anteriores. Assim, há todo tipo de problemas com esses modelos oscilantes, em decorrência dos quais eles não se provaram à comunidade dos cosmólogos, de maneira geral, como mais plausíveis do que um modelo mais direto.

Aluno: No começo do espaço e tempo, o meu entendimento é que Deus colocou em ação uma série de eventos no tempo, a começar naquele ponto. Não havia nada anterior a tal ponto. Nenhuma energia. Nada. Indo para um entendimento cosmológico, qual é a diferença? Em outras palavras, será que ele afirma que é preciso haver um Deus para começar? Caso se concorde que o Big Bang, o colapso, a junção de espaço e tempo realmente ocorreram, como é que eles abordariam qual era a causa inicial, se não há um Deus fora do espaço e tempo para criar esse começo inicial? Eles têm uma resposta, ou será que se chega ao universo oscilante e a todas as teorias das cordas?[4]

Dr. Craig: Aí, parece que o cientista, enquanto cientista, diz que simplesmente oferecerá uma descrição do universo até ao seu começo, mas, além disso, trata-se de metafísica, e não de física.

Aluno: Então, é o Deus das lacunas. Em outras palavras, estamos dizendo: “não sabemos, mas...”

Dr. Craig: Não, acho que estão dizendo que não se trata de questão científica, a menos que se esteja propondo um modelo alternativo, como um modelo oscilante, para evitar o começo. Porém, uma vez que se tem um começo absoluto, a questão de por que o universo veio a existir é realmente uma questão metafísica, e não algo que se situa no domínio da ciência. É importante entender que o teísta não está oferecendo, aqui, uma teoria alternativa à teoria do Big Bang. Não é como se ele estivesse oferecendo uma explicação teísta da criação ou algo assim. As provas para as quais estou apelando simplesmente confirmam a segunda premissa do argumento cosmológico de que o universo começou a existir. Trata-se de declaração teologicamente neutra que pode ser encontrada em qualquer manual de astronomia e astrofísica. Assim, não é o Deus das lacunas. Deus absolutamente não entra em cena a esta altura. Tudo que se está dizendo é que as melhores provas da ciência contemporânea confirmam a premissa segundo a qual o universo começou a existir. Se isto tem ou não implicações teístas, aí já é questão filosófica posterior.

Aluno: Será que a razão para que os argumentos científicos sejam meramente confirmações é que o kalam deve buscar provar um começo metafísico para o tempo, e não meramente um começo físico? Ouvi quem enfatizasse a pergunta de qual seria mesmo a importância de sequer estudar os argumentos científicos, se não se busca assim mostrar o começo do tempo de que precisaríamos, a fim de que o kalam tenha sucesso.

Dr. Craig: Creio haver alguma verdade no que está dizendo, porque, caso se aborde a questão só puramente do ponto de vista científico, o naturalista comprometido pode justamente apelar para leis naturais desconhecidas, física desconhecida, para explicar como o universo veio a existir, e recorrer a uma espécie de metafísica naturalista. Por exemplo, há quem possa dizer que, talvez, o nosso universo só explodiu no laboratório de algum tipo de estudo científico mega-gigante em algum lugar e que somos só um universo em teste dentro dessa outra coisa maciça maior. Cientificamente, é algo fadado ao fracasso. Como é que sequer se avalia algo assim? Neste sentido, acho que é verdade dizer que as provas científicas sejam confirmatórias de um argumento que já é alcançado pelo argumento filosófico, e será o argumento filosófico que excluirá esse tipo de alternativas metafísicas diferentes. Porém, mais uma vez, como se está só fazendo ciência pura e não se especulando metafisicamente, parece-me que é praticamente inegável que tal premissa — o universo começou a existir — é mais provável do que improvável, dado o estado atual das provas, o que é tudo que se está afirmando.

Aluno: Será que a constância da temperatura da radiação cósmica em segundo plano depõe contra qualquer tipo de oscilação ou sequer de multiverso? Eu penso que se veria a oscilação, perturbação ou mudança na radiação cósmica em segundo plano de diferentes direções.

Dr. Craig: Você está falando de uma descoberta feita por alguns cientistas do Laboratório Telefônico Bell, em 1965, em que detectaram uma espécie de radiação em segundo plano de micro-ondas em baixo grau no universo. É o mesmo tipo de radiação presente no seu forno de micro-ondas em casa. Descobriram que o universo inteiro é permeado por essa radiação de micro-ondas em segundo plano. A melhor explicação para a questão é que se trata de vestígio de um estado muito quente e denso do universo primitivo. É uma das provas para o Big Bang, além do deslocamento vermelho observado por Hubble. As provas de deslocamento vermelho existem desde Hubble no fim da década de 1920, mas essa radiação cósmica em segundo plano só foi descoberta em 1965, ajudando a fechar o caixão do velho modelo de estado constante, que não conseguia explicar o porquê de haver tal radiação em segundo plano.[5] Se é compatível ou não com modelos oscilantes...

Aluno: Eu diria que refuta modelos oscilantes, porque a constância das temperaturas é a mesma em todas as direções.

Dr. Craig: Sim, correto. O que você está indicando é que é algo incrivelmente homogêneo em toda direção, em uma parte por cem mil. Não varia. Tem distribuição uniforme extraordinária. A sugestão é que, se o universo fosse o resultado de uma oscilação anterior, tal fase de contração criaria todo tipo de buracos negros e perturbações de densidade que, então, seriam refletidos no segundo plano de micro-ondas, na próxima expansão. É, de fato (acho que você está correto), um problema enorme. Um universo em contração estaria repleto desses buracos negros e outros objetos formados pelo auto-colapso gravitacional que, simplesmente, não se estabilizaria quando o universo começasse a expandir-se de novo. A meu ver, este é um dos desafios.

DISCUSSÃO TERMINA

A questão, então, é a seguinte: será que o modelo convencional está correto? Ou, na minha opinião a pergunta mais importante: será que ele está correto em prever um começo do universo? Apesar da confirmação empírica advinda da radiação em segundo plano de micro-ondas com deslocamento vermelho, além de outras provas, o modelo convencional precisará ser modificado de diversas maneiras. O modelo se baseia, conforme mencionei, na teoria gravitacional de Einstein: a Teoria Geral da Relatividade. Porém, a Teoria Geral da Relatividade colapsa quando o universo é encolhido a proporções subatômicas. A esta altura, é preciso introduzir a física quântica, a fim de descrever a primeira fração de segundo do universo. O problema é que ninguém sabe ainda como fazê-lo; a teoria não existe. Além disso, a expansão do universo, provavelmente, não é constante, como o é no modelo convencional. Ela está, provavelmente, acelerando (como eu acho que alguém fez alusão em relação à energia escura). O universo está, na realidade, a acelerar-se na sua expansão e pode ter tido um período de expansão super-rápida (ou inflacionária) bem no começo da história do universo. Assim, o modelo convencional precisará ser modificado de diversas maneiras, caso queira ser adequado do ponto de vista empírico.

Porém, nenhum desses ajustes precisa afetar a predição fundamental do modelo de que o universo teve um começo absoluto. De fato, conforme mencionei, ao longo das décadas, os físicos propuseram inúmeros modelos alternativos desde Friedman e Lemaître, a fim de evitar o começo absoluto do universo. E demonstrou-se, repetidamente, que esses modelos que não exibem um começo absoluto são insustentáveis. Dito de modo mais positivo, os únicos modelos viáveis não-convencionais são aqueles que envolvem um começo absoluto do universo. Tal começo pode ou não envolver um ponto inicial. Porém, mesmo os que não possuem um começo pontual ainda são finitos no passado. O passado não é infinito, mas finito. Segundo estes modelos (como a chamada proposta “sem limite” de Stephen Hawking), o universo não existe desde sempre. Antes, ele veio à existência, mesmo que não o tenha feito em um ponto definido claramente.

Em certo sentido, a história da cosmologia do século XX pode ser vista como um desfile de uma tentativa fracassada após a outra de evitar o começo absoluto predito pelo modelo convencional. Tal predição agora se sustentou por quase 100 anos, através de um período de enormes avanços na astronomia observacional e no trabalho teórico criativo em astrofísica.[6]

Por aqui, encerro a aula de hoje. Na próxima semana, continuaremos a discutir a importância de teoremas da singularidade mais recém-descobertos que também implicam ter o universo começado a existir.[7]