As Gotas Quânticas do Tempo

As Gotas Quânticas do Tempo 1

Os Últimos Modelos de Universo

Este artigo, devido sua extensão, será dividido em 6 partes. Esta primeira parte trata de um escorço de modelos de universo. Em seguida serão revistas certas antinomias do pensamento, os paradoxos que minam a lógica, as incertezas na física e matemática, os mistérios da Teoria da Relatividade e da Mecânica Quântica, os números e outras considerações.

Uma das abordagens sobre a origem e a estrutura do Universo se refere a Teoria Quântica da Gravidade em Loop, de Lee Smolin, pesquisador no Perimeter Institute for Theoretical Physics em Waterloo, Ontario . Esta teoria procura quantizar o espaço e o tempo. O espaço seria constituído por uma rede de spin cujos nós dessa rede representam um volume discreto mínimo e igual ao cubo do comprimento de Planck ( Max Planck, 1858-1947), 10-33cm, que é igual a 10-99cm3, e as linhas correspondem a áreas de 10-66 cm2 ; o tempo também é discreto e seu valor mínimo seria igual ao intervalo de tempo de Planck que é 10-43s. O tempo é definido por uma espuma de spin que se propaga discretamente junto com a rede de spin, onde o quantum de tempo seria como o tique de um relógio infinitesimal. Essa teoria espera comprovação experimental por meio de detectores montados em satélites, a exemplo do telescópio espacial Hubble, para a detecção de burst de raios gama provindo de explosões cósmicas distantes da ordem de bilhões de anos-luz. Assim, o Universo seria formado por átomos de espaço e átomos de tempo, deixando sua configuração de continuidade atual. Este modelo de universo deixa intacta a teoria da relatividade geral de Einstein, mas introduz implementos na teoria quântica.

A outra abordagem se deve a Gabriele Veneziano, físico teórico do CERN, que é o pai da Teoria das Cordas. Esta teoria sugere que o Universo atual não teve origem no Big Bang primordial mas é a continuação de outros universos anteriores; daí se justificaria uma era anterior à Grande Explosão, a era pré-Big Bang. Este seria apenas o rebote de uma situação anterior na qual o Universo se expande durante certo tempo antes do Big Bang, e depois se expande nesse mesmo tempo; a taxa de variação da expansão seria oposta nos dois instantes ; desse jeito o Big Bang pode não ter sido a origem do Universo, mas uma transição violenta da aceleração para a desaceleração, e resolveria o problema da singularidade no modelo convencional do Big Bang no qual nesse ponto as leis da Física falham, devido às temperaturas e densidades infinitas. E ainda, explicaria a alta homogeneidade e isotropia do Universo primordial. Assim, o Universo pré-Big Bang seria uma imagem espelhada do Universo pós-Big Bang (o nosso). Neste caso a origem do tempo não estaria na singularidade, mas na origem de um buraco negro formado pelo pré-Big Bang cuja matéria teria se contraído até atingir a densidade, a temperaturas, e a curvatura permitidas pela teoria das cordas, excluindo a singularidade do Big Bang; isso admite um tempo passado e um tempo futuro, pois dentro de um buraco negro o tempo e o espaço trocam de papel, isto é, o centro de um buraco negro não é um ponto no espaço, mas um instante no tempo. Outro cenário para o Big Bang seria o resultado do modelo Ecpirótico (conflagração) que sugere que o nosso Universo seria uma membrana multidimensional, ou ´brana´, entre outras, flutuando dentro de um espaço com muitas dimensões, e que teria colidido com outra paralela, num ciclo eterno de colisões e separações. Estas superfícies seriam formadas por cordas infinitamente finas cujas vibrações quânticas correspondem às partículas elementares conhecidas da física atual. A teoria das cordas vai mais além da teoria da gravidade quântica em loop, pois faz uma modificação realmente revolucionária na teoria de Albert Einstein (1879-1955), descartando a singularidade do Big Bang. Isto ainda espera comprovação experimental no futuro, tal como vestígios da era pré-Big Bang que podem aparecer em campos magnéticos galácticos e intergalácticos.

Do mesmo modo que o termo inflação do modelo convencional, a teoria das cordas incorpora outro termo, o áxion, um campo quântico do pré-Big Bang, relacionado ao inflaton, um campo que armazena uma formidável energia potencial que seria responsável pelo surto de inflação cósmica ocorrida cerca de 10-35 s depois do Big-Bang. Esse campo inflaton é estranho, pois ao contrário da energia gravitacional que atrai a matéria comum, acelera a expansão cósmica, fato já observado no Universo atual. Assim, na teoria convencional, a inflação ou a aceleração ocorre depois do Big Bang devido a esse campo inflaton, já no cenário pré-Big Bang a aceleração vem antes.

Portanto, a teoria das cordas sugere que o tempo não teve princípio e não terá fim, e o Universo começou praticamente vazio e teria se construído até o Big Bang, ou teria efetuado ciclos de morte e renascimento ad nauseam (Scientific American, no 21, Paradoxos do Tempo).

O mais recente modelo do Universo é devido a Petr Orava, físico da University of California, em Berkeley, também com base na gravitação quântica. Ele propõe um universo onde o tempo está desacoplado do espaço como na teoria de Newton; é claro que isto vai de encontro à Relatividade Geral de Einstein na qual o tempo e o espaço formam um tecido indissolúvel. Essa teoria tenta explicar a existência da misteriosa energia escura que seria responsável pela expansão acelerada do Universo, além de eliminar o inconveniente da singularidade da teoria do Big Bang na qual as leis da física quebram. Poderia explicar também a matéria escura associada a essa energia escura que dá a impressão que as galáxias têm mais matéria do que supõe a teoria da relatividade; é essa matéria escura que preenche a maior parte do Universo conhecido, mas que ainda não foi observada. Muitos físicos estão cépticos quanto a essa teoria no que diz respeito a separação espaço-tempo da relatividade geral. Outro modelo de gravidade quântica mostra que se isso acontece a informação seria transmitida com velocidade mais rápida que a luz, o que contradiz a experiência e um dos postulados da Teoria da Relatividade Especial de Einstein (Scientific American, no 92, janeiro de 2010).