O Modelo do Big Bang: Uma avaliação

A cosmologia trata da estrutura e origem do universo. A cosmologia moderna começou na década de 1920, quando os maiores telescópios de então estavam sendo usados para estudar os objetos mais remotos no espaço e para achar respostas a questões sobre a estrutura do universo. As respostas levaram a perguntas sobre a origem do universo. As observações do astrônomo norte-americano Edwin Hubble (1935) demonstraram que quase todas as galáxias indicam um “deslocamento para o vermelho”. Isso significa que a cor da luz que recebemos delas é mais vermelha do que quando partiu de sua fonte. Um modo possível de produzir tais mudanças de cor é pelo efeito Doppler, isto é, o movimento das galáxias afastando-se da Terra.

Para interpretar suas observações, Hubble precisava de um modelo cosmológico do universo. Diversos modelos existiam na época. Os de Milne e Lemaitre indicavam um universo em expansão de acordo com a Teoria Geral da Relatividade, de Einstein. O modelo de Zwicky era mais estático, mas requeria ajustes menores à física conhecida e nenhuma introdução de conceitos novos. Era, portanto, o quadro ao qual as observações de Hubble podiam adaptar-se melhor. O próprio Hubble não estava muito seguro sobre como interpretar suas observações e, sendo relutante de início para tirar a conclusão de um universo em expansão, chamou os deslocamentos para o vermelho de “deslocamentos aparentes de velocidade”.

Pouco depois, Hubble abandonou em parte suas reservas iniciais e interpretou o deslocamento para o vermelho pelo efeito Doppler; isto é, concluiu que a maior parte das galáxias está se afastando de nós. Daí surgiu a expressão “universo em expansão”.

O universo em expansão

O passo seguinte foi simples. Se hoje o universo está se expandindo, então, no passado, ele devia ser menor. Retrocedendo bastante no tempo, o universo deve ter tido um tamanho mínimo a partir do qual se expandiu. Parecia uma conclusão lógica dizer que o universo teve um começo no tempo. Não devia surpreender que essa idéia fosse bem recebida pelos cristãos, que viram esse momento no passado como o equivalente ao “no princípio” de Gênesis 1:1. Não se podia responder facilmente à questão de quão longe no passado ocorreu este começo. Era necessário medir não só a velocidade presente de expansão mas também suas variações com a distância. A relação observada entre distância e deslocamento para o vermelho é chamada a lei de Hubble, e o parâmetro que descreve a expansão do universo é o parâmetro de Hubble, H0. A primeira estimativa de Hubble deu H0= 500km/seg/kpc com uma conseqüente idade do universo de 2 bilhões de anos.

O Big Bang

Isso causou um problema imediato, porque os geólogos já tinham calculado a idade da Terra como de uns quatro bilhões de anos, e era inconcebível que a Terra, como parte do universo, pudesse ser mais velha que o próprio universo. A razão dessa estimativa baixa para a idade do universo era a distância limitada para a observação das galáxias naquele tempo. Ao se fabricarem telescópios mais poderosos, o valor de H0 podia ser determinado com maior precisão, com um melhor acordo entre as escalas geológica e cosmológica de tempo. Por volta de 1960, a situação tinha melhorado tanto que a idade do universo então geralmente aceita era de cerca de 10 bilhões de anos.

Embora outras teorias sobre a história inicial do universo tenham surgido através dos anos, o mundo científico em geral aceitou a teoria do Big Bang depois da descoberta de evidência importante em 1965. Em suas fases iniciais, supõe-se que o Big Bang tenha consistido de um gás muito quente e muito denso de partículas elementares no início, e de hidrogênio e hélio mais tarde. Neste gás, a luz emitida por uma partícula não podia ir longe antes de esbarrar com outra partícula, quando sua direção e freqüência seriam alteradas. Assim, se tivesse sido possível ver o universo primitivo de fora, poder-se-iam ver somente as camadas exteriores; o universo não era transparente.

Como resultado da expansão contínua do universo, por fim sua densidade teria diminuído o bastante para permitir que a radiação emitida por uma partícula pudesse atravessar quase todo o universo sem encontrar outra partícula. Naquele momento o universo se tornou transparente. O universo teria então uns 300 mil anos. Esta é uma idade bastante reduzida; 300 mil anos de um total de cerca de 15 bilhões é equivalente a duas horas na vida de uma pessoa de 50 anos. Já na década de 1940, Gamow, Alpher e outros tinham previsto essa situação e tinham calculado que a radiação emitida naquela época poderia atingir-nos hoje sem modificação e, assim, informar-nos sobre a condição do universo de então.

Em 1965, dois engenheiros trabalhando para a companhia de telefones Bell fizeram uma descoberta inesperada. Acharam um barulho estranho que atingia sua antena de rádio e, depois de analisá-lo, concluíram que vinha de uma fonte de radiação que era uniforme por todo o céu e tinha uma temperatura de apenas 3 Kelvin. Foi logo reconhecido que essa era a radiação emitida no momento em que o universo se tornou transparente. Esta descoberta deu um apoio muito forte à teoria do Big Bang e convenceu muitos cosmologistas de sua validade.

Esta radiação de 3 K, ou radiação cósmica em microonda (CMB), parecia ter a mesma intensidade em todas as direções. Significava que ela se originava em lugares com a mesma temperatura e densidade. Isso era um problema. Num meio tão uniforme, como podiam ser formadas as estruturas presentes no universo — estrelas, galáxias, superaglomerados de galáxias? Esta estrutura representa a ausência de homogeneidade que devia existir em uma data primitiva porque, sendo um meio completamente homogêneo, é impossível introduzir nele elementos heterogêneos sem se referir a uma influência exterior.

Visto que estas primeiras conclusões foram todas tiradas com base em observações feitas da Terra, com todas as incertezas introduzidas pela passagem de radiação através da atmosfera da Terra, planos foram feitos para que um satélite pudesse fazer observações do espaço e obter maior precisão. Assim, o satélite explorador do fundo cósmico (COBE) foi lançado em 1990. Em 1992 seus resultados tinham sido analisados e pequenas diferenças de temperatura foram descobertas quando olhando em direções diferentes. Estas pequenas flutuações de temperatura e densidade pareciam suficientes para explicar a formação de galáxias e outras estruturas. Como resultado, em suas linhas gerais, a teoria do Big Bang foi aceita pela maioria dos cosmologistas e, com o auxílio da mídia, por muita gente mais. É duvidoso que o modelo do Big Bang tivesse sido recebido com tanto interesse se tivesse sido apenas um modelo para a origem do universo físico, inanimado.

Tentando explicar a origem da matéria que se encontra em seres vivos, a teoria do Big Bang ficou envolvida com a teoria da evolução biológica naturalista. Assim, durante os três primeiros minutos, quando o universo era muito quente e denso, crê-se que somente os mais simples elementos químicos — sobretudo hidrogênio e hélio — foram formados. Quando isso foi realizado, a temperatura tinha diminuído tanto que a formação de núcleos de elementos químicos — nucleossíntese — não mais era possível. Portanto, a questão sobre a origem dos elementos químicos importantes para a vida — como oxigênio, nitrogênio, carbono, cálcio e muitos outros — que também são achados na Terra, torna-se uma das mais interessantes na cosmologia moderna.

O processo de nucleossíntese

Depois dos primeiros 300 mil anos — de acordo com a teoria do Big Bang — quando o universo se tornou transparente, forças gravitacionais ainda fizeram sentir sua influência. Sob esta influência, pequenas heterogeneidades começaram a crescer, atraindo a matéria próxima. Finalmente isso levou à formação de grandes nuvens compostas principalmente de hidrogênio e hélio. Essas se contraíram ainda mais, e como resultado a temperatura em seus núcleos subiu. Quando a temperatura central nesses objetos atingiu 10 milhões K, iniciaram-se processos nucleares. O hidrogênio começou a ser transformado em hélio com a produção de muita energia que se tornou visível como radiação, e estrelas “nasceram”. Assim, as estrelas brilham por causa das reações nucleares no seu centro. Embora as estrelas sejam enormes, a quantidade de combustível nuclear — hidrogênio — que elas contêm não é ilimitada. Depois de consumida grande parte do hidrogênio, o núcleo da estrela entra em colapso, e a temperatura aumenta para cerca de 25 milhões K. A essa temperatura, o hélio que até aqui tinha estado inerte, passa a ser usado como combustível para a etapa seguinte de nucleossíntese, que converte hélio em carbono.

Este processo se repete várias vezes, cada ciclo levando menos tempo que o precedente, até que elementos químicos, incluindo o ferro, sejam formados. O que acontece a seguir depende agora da massa da estrela. Se uma estrela tem massa suficiente, explode como uma supernova, produzindo muitos elementos mais pesados que o ferro em bem pouco tempo. Na explosão, a quantidade maior da matéria da estrela volta para o espaço, onde pode formar grandes nuvens das quais uma outra geração de estrelas pode ser formada. Por fim, e muito provavelmente em mais de um lugar, formam-se planetas compostos de massa sólida, incluindo mesmo a Terra. Neste ponto, imagina-se que os processos da evolução naturalística assumam o controle para gerar a vida e desenvolvê-la em seres vivos inteligentes. Quanto ao Big Bang, paramos aqui.

Há muito no modelo do Big Bang com o qual os cristãos podem concordar. O universo primitivo era dominado por radiação e luz, lembrando-nos do que ocorreu no primeiro dia da semana da criação. Adão foi formado de material existente na terra, isto é, do pó da terra. O sol, a lua e as estrelas foram feitos quando muitas outras coisas já existiam: o quarto dia vem depois do “princípio”. Infelizmente para o Big Bang, há também muitas discrepâncias com Gênesis 1: Os primeros 300 mil anos, quando o universo se encheu de luz, realmente não podem ser comparados com o primeiro dia de Gênesis; a vida não é criada, mas surge a partir da matéria inanimada; muito mais do que seis dias são necessários para se completar o processo, etc.

Problemas científicos e filosóficos

Fora as diferenças entre a cosmologia e o Gênesis, percebo problemas científicos e filosóficos dentro do próprio modelo do Big Bang. Estes podem ser mencionados brevemente como segue:

Problemas científicos. Primeiro, a causa do deslocamento para o vermelho não é necessariamente o afastamento das galáxias. Há outros fenômenos que podem causar um deslocamento para o vermelho. Entre estes, o assim-chamado “deslocamento gravitacional para o vermelho” implica em massas incrivelmente grandes para as galáxias mais distantes; e o assim-chamado “efeito Doppler transversal” exigiria uma revolução muito rápida ao redor de um centro. Lembrando o que Ellen White escreveu sobre “sóis, estrelas e sistemas planetários, todos na sua indicada ordem, a circular em redor do trono da Divindade”1 deveríamos admitir esta possibilidade, especialmente uma vez que a revolução em volta de um centro é uma caraterística geral de objetos cósmicos. Finalmente há também a idéia de que, por interação com a matéria, a luz perderia parte de sua energia durante a longa viagem de uma galáxia distante até a Terra. Em minha opinião, a idéia de “luz cansada” nunca recebeu a atenção que merece.

Segundo, na teoria do Big Bang, as partículas elementares como elétrons, prótons, neutrinos, nêutrons e outras, foram produzidas nos primeiros momentos do universo. De acordo com a melhor informação, bem apoiada por experiências de laboratório, tais partículas elementares são formadas em pares: com cada partícula aparece uma antipartícula, feita de antimatéria: pósitrons com elétrons, antiprótons com prótons, etc. Quando uma partícula encontra sua antipartícula, as duas desaparecem num fulgor de energia. No universo muito denso, justamente depois que partículas e antipartículas foram formadas, teria sido inevitável que toda partícula tivesse encontrado sua antipartícula. Como resultado, o universo estaria cheio de radiação e destituído de matéria, exceto partículas como os nêutrons, que não têm antipartículas. Todavia, há muita matéria normal no universo. Ou devia haver alguma assimetria na produção de partículas elementares — com mais partículas normais do que “antis”, ou então cerca da metade do universo devia consistir de antimatéria, cuidadosamente isolada da matéria normal. Mas não há indicação disso.

Problemas filosóficos. Primeiro, embora a condição do universo durante os primeiros 300 mil anos de sua existência não esteja aberta para observação direta, podemos notar sua condição naquela época a partir do CMB e, assumindo que a expansão ocorreu também antes daquele tempo, extrapolar em direção a épocas anteriores. Regredindo no tempo deste modo, encontramos um universo cada vez mais denso e quente, onde temos de aplicar princípios de física cada vez menos compreendidos a fim de esclarecer o que estaria acontecendo. Inevitavelmente, chegamos a um ponto no tempo antes do qual o universo era tão denso e quente que mesmo nosso conhecimento mais avançado de física teórica não mais pode lidar com essas condições extremas. Chegamos a esse ponto quando estamos a apenas 10-43 segundos do ponto zero, o começo do tempo e do espaço.

A condição incompreensível do universo durante esta primeira fração de segundo é chamada uma singularidade. Alguém poderia pensar que uma fração de segundo tão pequena pudesse ser olvidada e que teríamos condições de anunciar triunfalmente que chegamos ao começo do tempo. Mas o problema é que num intervalo de 10-43 segundos o universo já devia conter muita matéria e que, como resultado, não chegamos muito mais perto de compreender de onde veio tudo isso. Alguns dizem que esta matéria “primordial” é o resultado de uma fase prévia do universo, quando ele sofreu colapso depois de ter-se expandido inicialmente. Assim, pode-se invocar um universo que atravessa ciclos repetidos de expansão e contração, com nosso universo simplesmente sendo a versão atual. Este assim-chamado “universo oscilante” não responde realmente à pergunta sobre sua origem. Dizer que sempre houve um universo ou o priva de todo propósito, ou o identifica com o eterno Deus da Bíblia. Nenhuma dessas alternativas é aceitável para o cristão. Outros, sendo mais honestos, lembram que é possível criar matéria a partir de energia. A questão óbvia permanece, naturalmente: de onde veio essa energia? Em minha opinião, um Deus todo-poderoso é a única resposta real.

Segundo, o desenvolvimento da teoria do Big Bang durante os últimos 70 anos tem sido cheio de pressuposições, as quais — segundo as regras de raciocínio puramente científico — não deviam fazer parte do processo científico. Entre elas, as seguintes devem ser mencionadas: (1) A expansão do universo é baseada numa filosofia tendenciosa. Em sua interpretação do deslocamento para o vermelho, Hubble adotou a validade da Teoria Geral da Relatividade (não má escolha) e do Princípio Cosmológico — o universo parece o mesmo de qualquer ponto de observação. Embora pareça ser uma hipótese razoável — de fato a única que pode ser feita de modo útil — sua validade em qualquer escala conhecida não é, e talvez nunca seja, confirmada. (2) A teoria do Big Bang é baseada na pressuposição de que a ciência pode explicar tudo, que pode responder a todas as perguntas. Esta é uma pressuposição incapaz de ser provada, e aqueles que crêem em Deus sabem que não pode ser correta. A ciência não tem boas explicações sobre a origem do amor e do ódio, da alegria e tristeza, verdade, beleza, consciência e muitas outras características humanas. (3) Várias teorias alternativas têm sido rejeitadas, muitas vezes sem uma investigação adequada de suas propostas. Teorias assim-chamadas não-científicas, isto é, teorias que contêm elementos de filosofia ou religião, são rejeitadas sem a devida consideração. Assumindo esta atitude, a cosmologia condenou-se a si mesma porque ela também incorporou certas pressuposições filosóficas, não científicas. E, pior, a cosmologia fechou os olhos àquilo que bem poderia ser uma parte essencial da realidade e do universo.

Isso é mais bem visto naquilo que considero o dogma não expresso mas muito bem entendido da cosmologia, segundo o qual o Deus da Bíblia e do Calvário não existe, e qualquer deus no qual creiamos é fruto de nossa própria imaginação.

Conclusão

Com base do que dissemos acima, precisamos concluir que a cosmologia moderna, representada pela teoria do Big Bang, pode ter seu mérito ao explicar numerosos aspectos do universo físico, inanimado, mas é uma teoria pobre quando se trata de explicar tudo, deixando muitas questões sem resposta. Como Roberto Jastrow conclui em seu livro, God and the Astronomers: “Neste momento parece que a ciência nunca poderá levantar a cortina que cobre o mistério da criação. Para o cientista que tem vivido por sua fé no poder da razão, a história termina como um pesadelo. Ele escalou as montanhas da ignorância; está a ponto de conquistar o pico mais alto; ao alcançar finalmente a última rocha, é saudado por um grupo de teólogos que aí se assentavam havia séculos”.2

É possível, então, harmonizar a cosmologia moderna com a Bíblia? Dever-se-ia tentar fazê-lo? E, em caso afirmativo, como pode ser feito? Não obstante as últimas considerações críticas, permitam-me dizer que admiro o método e o empreendimento científicos. Aprendemos sobre a natureza muita coisa que nos pode ajudar a viver vidas mais confortáveis. Além disso, a ciência é um dos métodos de Deus comunicar-Se conosco a respeito dEle mesmo e Seus planos para nós. “Os céus” ainda “proclamam a glória de Deus” (Salmo 19:1). Mas há pelo menos dois problemas com esta forma de comunicação. O pecado prejudicou a obra de Deus, que Lhe reflete o caráter apenas obscuramente. E nossa compreensão da natureza, e dAquele que deseja revelar-Se através dela, é incompleta enquanto houver lacunas em nosso conhecimento das leis da natureza que nos deviam ajudar a interpretar a mensagem de Deus corretamente. Ao mesmo tempo, não nos esqueçamos de que não podemos recuar para a torre de marfim da teologia e explicar tudo ao nosso redor a partir da Bíblia somente.

Com efeito, é precisamente por causa de nossa compreensão incompleta, tanto da natureza como das leis de Deus, que muitas vezes elas parecem contradizer-se. Mas Deus é o autor de ambas, e não pode haver conflito se as coisas são compreendidas corretamente. Precisamos das duas disciplinas a fim de ver sentido no universo em que vivemos. Albert Einstein disse certa vez: “A religião sem a ciência é cega; e a ciência sem a religião é manca”.3

Continua difícil saber exatamente como havemos de combinar as descobertas da ciência com nossa compreensão da Bíblia, no esforço por obter respostas às nossas perguntas sobre as origens. Creio que Deus criou o universo. “No princípio” pode bem significar que Ele começou Sua obra da criação há muito tempo. A cosmologia, se bem compreendida, diz-nos como Deus iniciou a obra de preparar um planeta com suficiente pó da composição química correta para formar seres humanos e mantê-los vivos. Então Deus coroou Sua obra de criação. Em seis dias Ele preparou a Terra para ser habitada e então criou muitos seres viventes, entre eles a humanidade para ocupar um lugar especial.

O resto da Bíblia conta-nos o que aconteceu a seguir, e como — a despeito de nossa rebelião — o magnífico plano de Deus será finalmente cumprido naqueles que aceitam a redenção oferecida mediante Jesus Cristo. O cumprimento deste plano inclui a oportunidade de aprender a verdade real sobre o universo, e eu trocarei minha opinião de bom grado se o Criador me disser que Ele o fez de outro modo.

Mart de Groot (Doutor em Ciências Naturais, Universidade de Utrecht) é associado de pesquisas no Observatório de Armagh no Norte da Irlanda. O Dr. Groot foi entrevistado em Diálogo 3:1 (1991), págs. 18, 19. Seu endereço postal: 2 Sandymount Road; Richhill, Co. Armagh; BT61 8QP Irlanda do Norte, Reino Unido. E-mail: mdg@star. arm.ac.uk

Notas e referências

  1. Ellen G. White, O Grande Conflito (Tatuí, SP.: Casa Publicadora Brasileira, 1988), págs. 677, 678.
  2. Robert Jastrow, God and the Astronomers (New York: W. W. Norton & Co., 1978).
  3. P. Frank, Einstein: His Life and Times (New York: Alfred Knopf, 1947).