Resumo de O Futuro Colapso do Universo

A grande revolução científica desenvolvida por Edwin Hubble no século XX foi à questão da expansão do universo. Observou que o universo não podia ser estático, como se pensava anteriormente, mas está cada vez mais se expandindo. Este comportamento do universo poderia ter sido previsto pela teoria da gravidade de Newton, na última metade do século XVII. Mas era tão forte a crença no universo estático, que persistiu até os primórdios do século XX. Mesmo Einstein, quando formulou a teoria geral da relatividade estava tão certo de que o universo tinha necessariamente que ser estático, que modificou sua teoria, para tornar possível esta idéia, introduzindo a chamada constante cosmológica em suas equações. Ele mesmo afirmou, depois, que foi o maior erro de sua história. De fato, quando surgiu o modelo de Friedmann ele descreveu o universo da seguinte forma: O universo, eventualmente, pode parar de se expandir e começar a se contrair, ou se expandirá para sempre? Se a densidade for menor do que um valor crítico específico determinado pela velocidade de expansão, a atração gravitacional será muito fraca para conter a expansão. Se a densidade for maior do que o valor crítico, a gravidade interromperá a expansão em algum tempo no futuro e provocará o desmoronamento do universo. Não obstante a isto, todas as soluções de Friedmann têm como característica o fato de que, em algum tempo no passado a distância entre galáxias vizinhas deve ter sido zero. Muitas pessoas não aceitam a idéia de que o tempo tenha um começo, provavelmente porque ela cheira a intervenção divina. Existem, ainda assim, inúmeras tentativas de evitar a conclusão de que teria havido a grande explosão, o Big Bang. A proposta que recebeu mais ampla aceitação foi à chamada teoria do estado estacionário, sugerida por dois austríacos, Hermann Bondi e Thomas Gold, mas foi abandonada quando da descoberta da radiação de microonda, por Penzias e Wilson, onde indicava também que o universo deve ter sido muito mais denso no passado. Portanto, a teoria do estado estacionário teve que ser abandonada. Como, então, podemos dizer se o universo real começou com a grande explosão? A resposta para esta pergunta surgiu de uma abordagem completamente diferente, introduzida pelo matemático e físico inglês Roger Penrose. Utilizando a forma como se comportam os cones de luz na relatividade geral, e o fato de a gravidade ser sempre atrativa, ele demonstrou que uma estrela, contraindo-se sob sua própria gravidade, fica presa numa região cuja superfície eventualmente se encolhe até o tamanho zero. E, dado que a superfície da região se encolhe até zero, assim também deve se comportar seu volume. Toda a matéria da estrela será suprimida numa região de volume zero e, assim, a densidade da matéria e a curvatura do espaço-tempo se tornam infinitas. Em outras palavras, surge uma singularidade, contida numa região do espaço-tempo, conhecida como Buraco Negro. Em 1965 li sobre o teorema de Penrose, que afirmava que qualquer corpo sob o efeito do colapso gravitacional pode eventualmente provocar uma singularidade. O teorema de Penrose demonstrava que qualquer estrela que colapse deve acabar numa singularidade. Por razões técnicas, o teorema de Penrose exigia que o universo fosse infinito no espaço. Então eu pude, de fato, usá-lo para provar que só pode ter havido uma singularidade se o universo estivesse se expandindo em velocidade suficiente para evitar novo colapso. A descoberta de Hubble de que o universo está em expansão, e a percepção da insignificância de nosso planeta na vastidão do universo, foi apenas o ponto de partida. À medida que as evidências observáveis e teóricas aumentavam, tornou-se mais claro que o universo deve ter tido um começo em algum tempo, até que em 1970, isto foi definitivamente provado, por Penrose e por mim, com base na teoria geral da relatividade de Einstein. Esta prova demonstrou que a relatividade geral é apenas uma teoria incompleta: não explicita como ouniverso teria começado porque prevê que todas as teorias físicas, incluindo ela mesmas, falhem com relação ao começo do universo. Entretanto, a relatividade geral afirma ser apenas uma teoria parcial; assim, o que os teoremas da singularidade realmente demonstram é que deve ter havido um tempo, no estrito começo do universo, em que ele foi muito pequeno; e que não se pode mais ignorar os efeitos em pequena escala da outra grande teoria parcial do século XX, a mecânica quântica.

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