Duas revoluções, na física e na cosmologia, marcaram estes últimos séculos. Elas tiveram como seus principais expoentes Isaac Newton e Albert Einstein. Por outro lado, convivemos há quase três décadas com dois grandes mistérios que levaram alguns físicos a questionarem: será o fim da ciência?
O céu de Galileu
Quando apontou, pela primeira vez, o telescópio para o céu estrelado, Galileu observou fenômenos incompatíveis com a cosmologia vigente há mil anos, legada por Ptolomeu e Aristóteles. Manchas no Sol, buracos na superfície lunar e luas em Júpiter eram coisas que não podiam ser vistas a olho nu, como faziam os astrônomos gregos.No mesmo ano, Johannes Kepler publicou trabalhos que confirmaram a teoria heliocêntrica de Nicolau Copérnico. Ela dizia que o Sol, não a Terra, ficava no centro do Sistema Solar. Foi a primeira revolução na ciência, que seria completada pelas leis do movimento e da gravidade de Newton.
Nos séculos seguintes, a física newtoniana permitiu descobertas sobre a matéria, a luz, o calor, a eletricidade e o magnetismo. Era surpreendente a precisão matemática e a comprovação das teorias pelos experimentos. As equações possibilitavam descrever tanto a órbita de planetas distantes quanto a queda de uma pedra na Terra.
Segunda revolução
Assim, por três séculos, a ciência foi newtoniana. Contudo, no início do século 20, duas descobertas mudariam o panorama da física e da cosmologia, dando início à segunda revolução: a mecânica quântica e as teorias da relatividade(especial e geral).A mecânica quântica explicava o mundo subatômico, das partículas elementares, mas apresentava resultados estranhos. Primeiro, o comportamento dos átomos só poderia ser descrito em termos probabilísticos, eliminando a certeza do vocabulário dos cientistas. Segundo, a medição do estado de uma partícula pelo físico no laboratório afetava o experimento, impedindo uma separação entre sujeito (o cientista) e objeto (o fenômeno observado).
Não menos estranho era o cosmos revelado pela teoria da relatividade geral de Einstein, que substituiu a lei da gravidade de Newton. Enquanto em Newton a gravidade é uma força invisível que atua a distância, atraindo os corpos celestes, em Einstein, a matéria curva o espaço-tempo, de maneira que os planetas "rolem" em suas bordas. É como se o universo fosse uma superfície emborrachada, deformada pelo peso das estrelas, atraindo outros astros para os cantos da depressão.
Durante todo o século passado, essas novas teorias deram origem a tecnologias inovadoras, que vão desde a bomba atômica até a TV comum que temos em casa.
Dimensões extras
O universo ficou muito mais complexo. Mas tudo que existe pode ser descrito por meio de 12 partículas elementares (seis tipos de quarks e seis de léptons) que interagem entre si por meio de quatro forças fundamentais conhecidas: gravidade, eletromagnetismo, força nuclear fraca (responsável pela radioatividade) e força nuclear forte (que mantém o núcleo atômico).Mas aqui surge o primeiro grande mistério da física. Nos anos de 1960 e 1970, os cientistas tiveram sucesso em combinar a mecânica quântica e três campos (eletromagnético, nuclear fraco e forte) na teoria conhecida como modelo padrão. O problema é que não foi possível, até hoje, tornar compatível o mundo atômico, explicado pela mecânica quântica, com a gravitação da teoria da relatividade geral. É como se a natureza fosse dividida em dois domínios absolutamente distintos, quando sabemos que as coisas funcionam de modo unificado. Alguma coisa estava errada.
Surgiram, então, várias teorias candidatas ao posto de teoria unificada, umas mais bizarras que as outras. O objetivo era unir o modelo padrão e a gravitação numa fórmula quântica e relativística.
A mais popular dentre elas é a teoria das cordas ou das supercordas. Em termos gerais, ela diz que tudo que existe no universo, partículas e campos, seria formado pela vibração de "cordas" em frequências diferentes, como notas tocadas num violino. O mais estranho é que essa hipótese implica em pelo menos 10 dimensões de espaço, além das três conhecidas, e uma de tempo. Dimensões minúsculas, invisíveis ao homem.
Como nenhum experimento foi possível de ser realizado para comprovar a teoria, não se pode dizer se é verdadeira ou falsa.
O enigma da escuridão
Do nosso ponto de vista cotidiano, também no campo da cosmologia as descobertas foram tão surpreendentes quanto estranhas.Sabemos que somos uma espécie recente, habitando um planeta de 4,6 bilhões de anos, girando numa galáxia formada por 100 bilhões de estrelas e num universo observável composto por 100 bilhões de galáxias, com cerca de meio trilhão de planetas.
Sabemos, ainda, graças a teorias comprovadas por experimentos, que todo universo surgiu numa grande explosão, chamada de Big Bang, que deu início a tudo que existe, incluindo o tempo e o espaço.
Calcula-se que isso tenha acontecido há aproximadamente 14 bilhões de anos. E que, desde essa explosão inicial, o universo está em expansão, como se fosse uma bexiga sendo inflada. Nesse processo, ele se tornaria cada vez mais frio e menos denso, até uma morte gélida e solitária num futuro muito distante.
O segundo grande mistério desponta na astronomia. A teoria inflacionária prevê que a expansão cósmica deveria ser mais lenta na medida em que avança, por força da ação da gravidade. Mas, a partir dos anos de 1970, os cientistas observaram que, ao contrário, ela estava se acelerando.
Para os astrônomos só haveria uma maneira de explicar isso. Haveria um tipo de matéria que não emite nem reflete luz - e que, por isso, não pode ser observada -, que chamamos de matéria escura. E, também, uma energia escura.
Pelas contas dos astrofísicos, 70% de tudo que compõe o universo seria energia escura, 26% matéria escura e apenas 4% matéria comum. A conclusão é de que aproximadamente 96% de tudo que existe é formado por algo que não temos ideia do que seja. Simplesmente, um mistério!
| Este ano comemoram-se os 400 anos de invenção do telescópio, por Galileu Galilei. Por isso, a ONU escolheu 2009 como o Ano Internacional da Astronomia. Desde a descoberta de Galileu, a física e a cosmologia tiveram duas grandes revoluções: a primeira teve como principal protagonista Isaac Newton, a segunda, Albert Einstein. Perguntas sem respostas Apesar de todo sucesso nos últimos séculos, há pelo menos 30 anos a ciência vive um impasse. São dois grandes mistérios que até hoje não foram resolvidos: • Como conciliar a mecânica quântica, que descreve o microcosmo, e a teoria da relatividade geral, aplicada ao macrocosmo? • Como explicar a matéria e energias escuras, que seriam responsáveis pela aceleração da expansão cósmica? |
Saiba mais
- Micro-Macro: reflexões sobre o homem, o tempo e o espaço (Publifolha): coletânea de artigos publicados pelo físico brasileiro Marcelo Gleiser na Folha de S. Paulo, escritos com a preocupação de tornar claros e interessantes assuntos difíceis da física contemporânea.
- Ponto de Mutação (1990): filme baseado no livro homônimo de Fritjof Capra, mostra o encontro de uma física, um poeta e um político nas ruínas de um castelo na França, onde debatem a astrofísica moderna e suas consequências para a humanidade.
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