De Carl Sagan
Uma viagem pessoal
O LIMITE DA ETERNIDADE
Há uma experiência que todo ser humano,
de qualquer idioma e cultura, compartilha: O nascimento.
Nossas reminiscências do nascimento são, quando muito, vagas.
Elas têm a aparência e a aura
não tanto de lembranças
quanto de transfigurações místicas.
Seria espantoso se essa profunda primeira experiência
não influenciasse nossos mitos, religiões, filosofia e ciência.
O nascimento de um bebê evoca o mistério de outras origens,
os inícios e fins de mundos,
o infinito e a eternidade.
Como o Universo surgiu?
O que havia antes?
Seria possível ele nunca ter começado?
O Universo pode ser infinitamente velho?
Há limites no cosmos?
A versão atualmente aceita da origem do Universo
começa com uma explosão que fez o próprio espaço se expandir.
Há uns 15 bilhões de anos,
toda a matéria e energia que hoje formam o Universo conhecido
ocupavam um espaço menor que a cabeça de um alfinete.
Então, o cosmos sofreu uma explosão desmesuradamente colossal:
O "Big Bang".
A matéria do Universo,
junto com a trama do próprio espaço,
está se expandindo em todas as direções até hoje.
Podemos visualizar este processo com uma grade tridimensional
que acompanha a expansão do espaço.
O cosmos primordial
era um todo incandescente,
mas, com o tempo, a radiação expandiu-se e esfriou
e o espaço tornou-se escuro no espectro visível, como é hoje.
Mas então pequenos bolsões de gás começaram a crescer.
Filamentos de nuvens rendilhadas,
colônias de objetos muito pesados, girando lentamente,
cintilando sem cessar, cada qual uma espécie de fera
composta por centenas de bilhões de pontos brilhantes.
Elas são as maiores estruturas identificáveis do Universo.
Vemos essas estruturas hoje,
e habitamos um canto esquecido de uma delas.
Nós a chamamos de galáxias.
Vivemos num Universo de galáxias.
Há amontoados sem forma, como as galáxias irregulares,
galáxias globulares e elípticas
e os graciosos braços azulados das galáxias em espiral.
Investigamos a origem, evolução e movimento das galáxias
há menos de um século.
Tal estudo estende nossa compreensão
para os confins mais longínquos do Universo.
Nossa nave imaginária leva-nos para essa fronteira definitiva.
Observamos o cosmos na mais grandiosa das escalas.
A magnificência das galáxias é revelada pela ciência.
As estrelas dispõem-se nas galáxias de muitas formas.
Quando a face de uma galáxia espiral está virada para a Terra,
vemos os braços da espiral iluminados por bilhões de estrelas.
Já quando a borda de uma galáxia está virada para nossa direção,
vemos as faixas centrais de gás e poeira que geram as estrelas.
Nas espirais barradas, um rio de matéria estelar
atravessa o centro da galáxia,
ligando os dois braços opostos.
As galáxias elípticas podem ser gigantescas
ou minúsculas.
Há galáxias misteriosas,
onde algo saiu terrivelmente errado
e onde há explosões, colisões e torrentes de gás e estrelas,
pontes entre as galáxias.
As galáxias parecem rígidas e imóveis,
mas vemos apenas um fotograma do filme cósmico.
As partes delas estão se dissipando e se formando
numa escala temporal de centenas de milhões de anos.
Uma galáxia é um fluido formado por bilhões de sóis,
todos unidos pela força da gravidade.
Estas gigantescas formações existem em todo o Universo,
e talvez sejam uma fonte comum de reverência e instrução
para bilhões de espécies inteligentes.
As mesmas leis físicas regem a evolução de todas as galáxias.
Só um computador pode ilustrar o movimento de tantas estrelas,
cada qual influenciada pela gravidade de todas as outras.
1 bilhão de anos estão comprimidos aqui, em poucos segundos.
Em alguns casos, os braços da espiral formam-se sozinhos.
Em outros casos, o encontro gravitacional de duas galáxias
puxa para fora os braços da espiral.
Mas quando 2 galáxias próximas colidem,
é como um projétil passando por um enxame de abelhas.
As estrelas mal se tocam,
mas a forma das galáxias pode ficar muito distorcida.
A colisão direta de 2 galáxias pode durar 100 milhões de anos
e espalhar as estrelas que as formam
pelo espaço intergaláctico.
Quando uma galáxia muito densa colide de frente com outra maior,
pode surgir uma das mais belas entre as raras galáxias irregulares:
Uma galáxia anular.
Medindo milhares de anos-luz de diâmetro,
uma galáxia anular destaca-se no fundo aveludado do espaço.
É uma configuração temporária de estrelas irrequietas.
As ondas de uma pedra lançada no lago cósmico.
Às vezes, as galáxias explodem sozinhas.
Os quasares, localizados a bilhões de ano-luz da Terra,
podem ser as explosões colossais de jovens galáxias,
mas não temos certeza disso.
Quasares ainda são um mistério.
As galáxias revelam uma ordem e beleza universais,
mas também violência, numa escala nunca antes imaginada.
O Universo não parece benigno nem hostil,
apenas indiferente em relação aos temores de criaturas como nós.
Os quasares podem ser versões monstruosas dos pulsares,
ou o resultado da colisão múltipla de milhões de astros
concentrados no núcleo da galáxia.
Ou ainda, explosões em cadeia de supernovas no núcleo.
Alguns astrônomos acham que o quasar é causado por milhões de sóis
caindo num buraco negro no meio da galáxia.
Algo parecido com um buraco negro,
algo de enorme massa,
muito denso e pequeno,
que pulsa e manifesta-se nos núcleos das galáxias próximas.
Mesmo uma galáxia bem comportada como a Via Láctea
tem seus movimentos e ritmos.
As estrelas da Via Láctea movem-se com precisão e graça.
O Sol leva 250 milhões de anos para dar volta na galáxia.
As áreas externas dela giram mais lentamente que as internas.
Em razão disso, gás e poeira acumulam-se em forma de espiral.
Em tais áreas de maior densidade, estrelas novas e quentes nascem
e seu brilho ilumina os braços da espiral.
Essas estrelas brilham somente por uns 10 milhões de anos
e explodem.
Mas quando as estrelas que iluminam um braço se apagam,
outras surgem dos destroços
e o padrão espiralado persiste.
O Sol, aqui demarcado com um círculo,
entrou e saiu dos braços da espiral várias vezes,
ao longo das 20 voltas que já deu na galáxia.
Atualmente, ele está na borda de um dos braços.
Vimos o movimento interno das galáxias
numa escala de 1 milhão de anos-luz, ou menos.
Mas o movimento das próprias galáxias
por bilhões de anos-luz é diferente.
Esse movimento é um resquício do Big Bang.
A chave da cosmologia, que é o estudo de todo o Universo,
é algo comum na natureza,
uma experiência do dia-a-dia.
Imagine um objeto em movimento, emitindo ondas.
Podem ser ondas luminosas,
sonoras ou de qualquer outro tipo.
Quando o objeto passa por nós, percebemos uma mudança de tom.
Isso se chama "efeito Doppler".
Se você for o maquinista, ouvirá o som do apito sempre igual,
porque estará se movendo junto com a fonte de som.
Mas se você estiver parado ao lado dos trilhos,
ouvirá aquele desvio familiar no tom:
O desvio Doppler.
Isso é bem fácil de entender quando visualizamos as ondas.
Um trem parado emite ondas perfeitamente circulares,
como as de uma pedrada na água.
Vamos movimentar o trem.
As ondas à frente dele são comprimidas
e as que ficam para trás são esticadas.
As ondas comprimidas têm uma freqüência,
uma altura maior do que as ondas esticadas.
O mesmo se aplica à luz.
A cor é para a luz a mesma coisa que a freqüência é para o som.
Ondas de luz comprimidas têm um desvio para o azul
e ondas esticadas têm um desvio para o vermelho.
Percebe-se o desvio no som do trem,
mas não na luz,
pois ele está a um milionésimo da velocidade necessária para isso.
Na verdade, o efeito Doppler nas ondas luminosas
é a chave do cosmos.
As provas disso foram coletadas inesperadamente
por um ex-condutor de mulas
que nunca fez mais que a 8ª série.
Na década de 1910, o maior telescópio do mundo
estava sendo construído no Monte Wilson,
sob o limpo céu de Los Angeles.
Grandes peças do telescópio eram levadas para lá
por caravanas de mulas.
Um dos condutores era o jovem Milton Humason,
o filho "imprestável" de um banqueiro da Califórnia.
Ele era inteligente, as peças que transportou o deixaram curioso.
Então, depois que o telescópio foi terminado, em 1917,
ele conseguiu ficar como zelador e eletricista no observatório.
Dizem que uma noite o assistente do astrônomo ficou doente
e pediram que Humason o substituísse.
Humason era um jogador
conhecido por sua habilidade no pôquer e no bilhar,
mas seu jeito com telescópios era ainda mais admirado.
Ele descobriu em si mesmo um talento natural para a astronomia.
Tornou-se um virtuose do telescópio de 100 polegadas.
Neste instrumento, a luz de galáxias distantes é concentrada
numa chapa fotográfica de vidro,
por meio de um enorme espelho de 2,5 m de diâmetro.
No final da década de 1920, Humason já observava o céu sozinho.
Sr. Nelson?
Estou na câmara de Coudé, senhor!
Humason já tinha seu próprio assistente nas observações.
- Boa tarde, Sr. Nelson. - Boa tarde, Sr. Humason.
Começaremos às 18h.
Vou fazer um espectrograma com o foco Cassegrain.
Sim, senhor.
O telescópio deve ter a capacidade de apontar, com grande precisão,
para uma determinada região celeste e manter-se direcionado para lá.
Um instrumento que pesa 78 toneladas, tão pesado quanto uma locomotiva,
e que deve se mover com uma precisão maior
do que a do mais sofisticado relógio de bolso.
Tudo tem de ser verificado minuciosamente.
O sistema de alimentação elétrico deve funcionar de forma impecável.
Horas antes do início das observações,
a cúpula é aberta
para que as temperaturas interna e externa se equilibrem.
Humason preparava as emulsões fotográficas,
protegidas por estojos de metal,
para capturar com o telescópio a tênue luz de galáxias remotas.
Isso fazia parte de um programa sistemático
no qual Humason e seu mentor,
o astrônomo Edwin Hubble,
intencionavam medir o desvio de Doppler
das mais remotas galáxias conhecidas.
Mas a luz de tais galáxias é muito fraca, por isso,
mesmo com o maior telescópio do mundo,
eram necessários tempos de exposição muito longos,
em geral uma noite toda e, às vezes, várias noites sucessivas.
Humason dava a seu assistente as coordenadas da galáxia-alvo.
Durante a noite fria e longa,
ele tinha de fazer ajustes precisos
para que o telescópio seguisse o alvo com precisão.
Era impossível ver a própria galáxia, mesmo através de um grande telescópio,
mas ela podia ser fotografada com a exposição prolongada.
O telescópio miraria uma brilhante estrela próxima
e seria, então, desviado para um pedaço escuro do céu
a partir do qual, durante a longa noite,
a luz da galáxia invisível lentamente iria se acumular.
O telescópio focava a fraca luz branca no espectrômetro,
onde era distribuída em seu arco-íris de cores componentes.
O espectro ficava então registrado nas pequenas placas de vidro.
Certo. Você poderia girar o telescópio e focar a estrela, por favor?
Você está pronto?
- Vou girar para o leste. - Sim, acho que estou preparado,
mas vá com calma.
Certo, já consegui.
Agora, vamos focar a NGC 7619, estou pronto.
Farei uma exposição de 10 horas.
- Que horas são? - 7h15
Pronto, apague as luzes, por favor.
A chapa já foi removida.
Um grande telescópio só consegue focar um minúsculo pedaço do céu.
À medida que a Terra gira, a estrela guia ou a galáxia
saem do campo de visão do telescópio
em apenas alguns minutos.
Humason tem de ficar acordado, rastreando a galáxia,
enquanto um complexo maquinário move o telescópio
lentamente na direção oposta,
para compensar a rotação da Terra.
O telescópio é uma espécie de relógio.
E a cúpula?
Já está aberta.
Era um trabalho difícil, rotineiro e tedioso, mas,
embora não soubessem, Hubble e Humason estavam coletando
as provas do Big Bang.
Eles descobriram que quanto mais distante a galáxia,
maior era o desvio para o vermelho em seu espectro.
Pode recolher o telescópio. Eu vou descer.
Se tal desvio era devido ao efeito Doppler,
as galáxias distantes deviam estar se afastando de nós.
Ao fim de sua vigília,
Humason recolhia o pequeno espectro
e levava-o cuidadosamente para ser revelado.
Obrigado, Sr. Nelson.
Vou para o laboratório agora.
- Bom dia. - Bom dia, senhor.
Humason achou desvios vermelhos em quase todas as galáxias que examinou,
como o desvio Doppler no som de uma locomotiva se afastando.
E quanto mais distantes, mais rápido elas se afastavam.
Atadas à trama do espaço,
as galáxias, ao se distanciarem,
estão traçando a expansão do próprio Universo.
Aquelas pequenas lâminas de vidro levaram a uma conclusão espantosa.
Humason e Hubble haviam descoberto o Big Bang.
Acima e abaixo estão as linhas de calibração
fotografadas previamente por Humason.
No meio deles,
está o espectro de uma galáxia relativamente próxima.
Cada elemento cria um padrão espectral característico
nas freqüências em que a luz é absorvida.
Estas 2 linhas escuras no violeta
são devidas ao cálcio presente na atmosfera
das centenas de bilhões de estrelas que formam esta galáxia.
Galáxias próximas têm muito pouco desvio Doppler.
Mas, no espectro de uma galáxia mais distante,
Humason viu o mesmo par de linhas bem evidentes,
só que desviadas para a direita, para o vermelho.
E ao examinar uma remota galáxia a 4 bilhões de anos-luz,
ele viu que o desvio era maior ainda.
Essa galáxia deve estar se afastando a 200 milhões de km/h.
As pacientes observações de Milton Humason,
astrônomo e ex-condutor de mulas,
fundamentaram a expansão do Universo.
Ao discutir a estrutura da grande escala do cosmos,
os astrônomos, às vezes, dizem que o espaço é curvo
ou que o Universo é finito, mas sem fronteiras.
Do que eles estão falando?
Vamos imaginar que você é perfeitamente plano,
absolutamente plano,
e que vivemos na "Planolândia",
uma terra criada por Edwin Abbot,
erudito shakespeariano que viveu na Inglaterra vitoriana.
Todo mundo, na "Planolândia", é excepcionalmente plano.
Temos quadrados, círculos, triângulos,
todos nós andamos apressados
e voltamos para nossas casas
e cuidamos de nossos negócios planos.
Temos largura e comprimento,
mas nenhuma altura.
Essas figuras têm uma pequena altura, mas vamos ignorar isso,
vamos imaginar que elas são absolutamente planas.
Nesse caso,
nós, os "planolandenses", conhecemos a esquerda e a direita,
sabemos nos deslocar para frente e para trás,
mas não temos a menor idéia do que seja alto e baixo.
Bem, imaginemos que, rondando a "Planolândia",
chegue uma estranha criatura tridimensional que,
bem esquisita, se pareça com uma maçã.
A criatura tridimensional avista um quadrado simpático,
observa-o entrar em casa,
e então decide, num gesto de amizade interdimensional,
dar um alô.
"Olá!", diz a criatura tridimensional.
"Como vai? Sou um visitante da terceira dimensão.' '
Bem, o pobre quadrado em sua casa fechada,
olha a sua volta e não vê ninguém
e, o que é pior, acaba de testemunhar
uma saudação vinda de dentro dele,
uma voz interior.
Ele começa a ficar preocupado com sua sanidade.
A criatura tridimensional sente-se infeliz
por ser considerada uma aberração psicológica
e, por fim, decide entrar de uma vez na "Planolândia".
Uma criatura tridimensional existe apenas em parte na "Planolândia".
Somente um plano, um corte transversal pode ser visto.
Portanto, quando a criatura tridimensional chega a "Planolândia",
apenas seus pontos de contato podem ser vistos,
e podemos representar isso, marcando esta maçã com tinta
e posicionando a imagem na "Planolândia".
E, à medida que a maçã começa a descer, roçando a superfície da "Planolândia",
veríamos progressivamente fatias cada vez maiores,
que representaremos cortando esta maçã.
Assim, o quadrado, com o passar do tempo,
vê um conjunto de objetos aparecer misteriosamente,
mesmo dentro de uma sala fechada,
mudando drasticamente de forma.
Acaba concluindo que só pode ser uma coisa: Ele ficou biruta.
Bem, a maçã deve estar um pouco aborrecida com esta conclusão
e, num gesto não muito amigável de uma dimensão para outra,
ela faz contato com o quadrado por baixo
e arremessa nossa criatura plana,
que esvoaça e rodopia por cima da "Planolândia".
A princípio, o quadrado não faz a mínima idéia do que aconteceu.
Ele está terrivelmente confuso, essa é uma experiência inédita para ele.
Mas, depois de um tempo,
ele acaba se dando conta de que está vendo
o interior das casas da "Planolândia".
Ele pode observar o interior da casa de seus colegas planos.
Está vendo a "Planolândia" de uma perspectiva
que nunca ninguém havia visto, até onde ele soubesse.
Ingressar numa outra dimensão
nos dá, como um benefício acidental,
uma espécie de visão de raio X.
Nossa criatura plana agora desce lentamente para a superfície
e seus colegas apressam-se para vê-lo.
Do ponto de vista deles,
ele apareceu misteriosamente do nada.
Ele não caminhou até ali vindo de algum lugar,
ele apareceu de algum outro lugar.
Eles dizem: "Minha nossa, o que aconteceu com você?"
E o pobre quadrado:
"Bem, estive em uma dimensão mística chamada 'Acima'.' '
E eles lhe dão um tapinha nas costas e o confortam,
ou poderiam perguntar:
"Conte-nos como é a terceira dimensão? Aponte-a para nós.' '
E o pobre quadrado não consegue lhes dizer.
Mas, talvez, mais interessante seja uma outra direção na dimensionalidade.
Que tal a quarta dimensão?
Agora, para compreendê-la, vamos analisar um cubo.
Podemos imaginar um cubo da seguinte maneira:
Tomamos um segmento linear
e o movemos em ângulos retos de mesmo tamanho,
formando um quadrado.
Movemos esse quadrado
em comprimentos iguais de ângulos retos para dentro de si mesmo
e teremos um cubo.
Este cubo projeta uma sombra.
E essa sombra nos é familiar.
É, como se sabe, desenhada nas salas da terceira série,
como 2 quadrados com seus vértices ligados.
Se observarmos a sombra de um objeto tridimensional em 2 dimensões,
vemos isto. Neste caso, nem todas as linhas aparecem iguais.
Nem todos os ângulos são ângulos retos.
O objeto tridimensional não foi perfeitamente representado
nessa projeção em 2 dimensões,
mas esse é o preço que se paga pela perda de uma dimensão na projeção.
Vamos agora tomar este cubo tridimensional
e projetá-lo,
transportá-lo para uma quarta dimensão física.
Não dessa forma,
nem assim,
mas em ângulos retos nas 3 direções.
Eu não posso lhes mostrar que direção é essa,
mas imaginem que temos aqui uma quarta dimensão física.
Neste caso, geraríamos um hipercubo quadridimensional,
que também é chamado de "tesseract".
Não posso lhes mostrar um tesseract,
pois estamos aprisionados nas 3 dimensões.
O que posso lhes mostrar é a sombra em 3 dimensões
de um hipercubo quadridimensional ou tesseract.
É isto aqui, como você pode ver são 2 cubos aninhados,
todos os vértices ligados por linhas.
Para um tesseract real, em 4 dimensões,
todas as linhas teriam o mesmo comprimento
e todos os ângulos seriam retos.
Não é o que podemos ver aqui, mas essa é a desvantagem da projeção.
Assim, se não podemos imaginar um mundo quadridimensional,
podemos ao menos pensar sobre ele perfeitamente bem.
Imaginemos agora um Universo igual ao da "Planolândia",
verdadeiramente bidimensional
e completamente plano em qualquer direção,
mas com uma diferença:
Sem que seus habitantes saibam,
seu Universo bidimensional é curvado numa terceira dimensão física,
talvez numa esfera, seja como for,
em algo completamente alheio à experiência deles.
Localmente, o Universo deles ainda parece plano o bastante.
Mas, se um deles, muito menor e mais plano que eu,
saísse para uma longa caminhada em linha reta,
descobriria um grande mistério.
Suponha que o marco inicial dele seja este
e que ele tenha partido para explorar o Universo.
Ele nunca sai do rumo nem alcança nenhuma barreira.
Ele não sabe que seu Universo aparentemente plano é, na verdade,
curvo como uma grande esfera.
Ele não tem a sensação de estar dando uma volta no globo.
Por que seu espaço seria curvo?
Porque há tanta matéria no Universo
que o espaço é deformado gravitacionalmente
encerrando-o numa esfera.
Mas nosso "planolandense" não sabe disso.
Depois de um tempo, ele descobrirá que, de alguma forma,
ele retornou ao ponto de partida.
Deve haver uma terceira dimensão.
Nosso "planolandense" não pode imaginar essa terceira dimensão,
mas certamente pode deduzi-la.
Agora, adicione a todas as dimensões dessa história mais uma.
Você terá uma situação parecida
com a que os cosmologistas acreditam que se aplique a nós.
Somos seres tridimensionais, presos a 3 dimensões.
Imaginamos que o Universo seja plano em 3 dimensões.
Mas talvez ele seja curvo numa quarta.
Falamos da 4ª dimensão física, mas não podemos percebê-la.
Ninguém pode apontar para a 4ª dimensão.
Ou seja, há a largura, a profundidade,
a altura e há alguma outra direção
que forma ângulos retos com todas estas 3 dimensões familiares.
Imagine que este Universo esteja se expandindo.
O que acontecerá se o inflarmos como um balão quadridimensional?
Um astrônomo numa certa galáxia verá todas as outras se afastando.
Quanto mais distante a galáxia, mais rápido parecerá se afastar.
Exatamente o que Humason e Hubble verificaram.
Na superfície deste Universo curvo, não há limites nem centro.
O Universo pode ser, ao mesmo tempo, finito e ilimitado.
O desvio para o vermelho das galáxias sugeria aos contemporâneos de Humason
que estávamos no centro do Universo em expansão,
que nosso lugar era privilegiado.
Mas, se o Universo estiver em expansão, sendo curvo ou não em uma 4ª dimensão,
a visão de qualquer galáxia será a mesma:
Todas as galáxias se distanciando
como se tivessem cometido uma terrível gafe intergaláctica.
Se há matéria suficiente para encerrar o Universo gravitacionalmente,
então ele está envolto em si mesmo como esta esfera.
Se não há matéria suficiente para encerrar o cosmos,
então ele tem uma forma aberta,
estendendo-se em todas as direções.
Este "Universo em forma de sela" é apenas um de uma infinidade
de possíveis universos abertos.
Diferente de universos fechados, como uma esfera,
os universos abertos contêm uma quantidade infinita de espaço.
Se nosso Universo estiver de fato fechado,
então nada pode escapar dele, nem a matéria, nem a luz.
Estaríamos vivendo então dentro de um buraco negro.
No entanto, há uma forma de escapar dele:
Um túnel hipotético,
um buraco de minhoca,
que dá acesso à próxima dimensão,
um lugar capaz de sugar matéria e luz.
Poderíamos achar um túnel como esse?
Poderíamos sobreviver a essa viagem?
Poderíamos emergir em outro tempo e espaço,
talvez em outro Universo
ou quem sabe
noutra parte de nosso próprio Universo.
Se quiser saber como é dentro de um buraco negro,
olhe a sua volta.
Mas ainda não sabemos se o Universo é aberto ou fechado.
Além disso, alguns astrônomos duvidam que o desvio para o vermelho
das galáxias distantes ocorra em função do efeito Doppler
e são céticos com o Universo em expansão e o Big Bang.
Talvez nossos descendentes, um dia, sentirão pena de nossa ignorância,
a mesma que sentimos dos povos antigos,
por não saberem que a Terra orbita o Sol.
Porém, se o conceito do Big Bang
estiver basicamente correto,
o que aconteceu antes disso?
Será que o Universo era desprovido de matéria até que,
de repente, ela foi criada? Como isso aconteceu?
Para muitas culturas, a resposta tradicional é que um deus ou deuses
criou o Universo do nada.
Mas, se quisermos estudar a questão corajosamente,
temos de fazer a próxima e óbvia pergunta: De onde veio Deus?
Se decidirmos que essa é uma pergunta sem resposta,
por que não nos poupamos de uma etapa
e concluímos que a origem do Universo não tem explicação?
Ou, se dissermos que Deus sempre existiu,
por que não poupamos uma etapa e dizemos que o Universo sempre existiu,
que não precisou ser criado?
Não são questões fáceis.
A cosmologia faz com que encaremos
o mais profundo dos mistérios
e questões que, antes,
só religiões e mitos abordavam.
"Quem sabe ao certo?
Quem irá aqui declarar?
Quando ela nasceu, quando veio a Criação?
Os deuses são posteriores à criação deste mundo.
Quem, então, pode conhecer as origens do mundo?"
"Ninguém sabe quando a Criação surgiu
ou se Ele a fez ou não.
Ele que assiste lá dos céus.
Somente Ele sabe
ou então talvez nem Ele saiba.' '
Essas palavras têm 3.500 anos de idade.
São do Rig Veda, uma coleção de hinos ancestrais em sânscrito.
As idéias cosmológicas mais sofisticadas da Antiguidade vêm da Ásia
e, especialmente, da índia.
Aqui, há uma tradição de questionamento cético
e humilde perante os grandes mistérios cósmicos.
Em meio a rotina da vida cotidiana,
digamos, na colheita e no peneiramento dos grãos,
as pessoas de todo o mundo imaginavam,
de onde veio o Universo?
Fazer esta pergunta é uma característica de nossa espécie.
Há uma tendência natural para compreender a origem do cosmos
em termos biológicos mais conhecidos.
O acasalamento de divindades cósmicas
ou o chocar de um ovo cósmico
ou, talvez, o proferimento de alguma frase mágica.
O Big Bang é nosso mito de criação moderno,
que advém da mesma necessidade humana de solucionar o enigma cósmico.
A maioria das culturas achava que o mundo
só existia há algumas centenas de gerações humanas.
Quase ninguém supunha que o cosmos fosse muito mais antigo.
Mas os hindus já sabiam disso.
Eles, como todas as sociedades,
registravam e mediam os ciclos da natureza,
o nascer e o pôr do sol e das estrelas.
As fases da lua.
A mudança das estações.
Por todo o sul da índia, uma cerimônia muito antiga é celebrada a cada janeiro:
O regozijo pela generosidade da natureza, na colheita anual.
A cada janeiro, a natureza concede o arroz
para a celebração de Pongal.
Até mesmo os animais têm um dia de folga
e são ornados com guirlandas de flores.
Desenhos coloridos são pintados no chão
para atrair a harmonia e a boa sorte para o ano vindouro.
O pongal, um simples mingau, uma mistura de arroz e leite adocicado,
simboliza a colheita, a passagem das estações.
No entanto, não é apenas um festival de colheita.
Essa cerimônia está intimamente ligada
a uma profunda e refinada tradição cosmológica.
O festival de Pongal é uma celebração dos ciclos naturais.
Mas como teriam surgido tais ciclos, se não dos deuses?
E, se houvesse ciclos nos anos dos humanos,
será que não haveria ciclos nas eras dos deuses?
A religião hindu é a única das grandes fés a aceitar a idéia
de que o próprio cosmos passa por um imenso, ou melhor,
um infinito número de mortes e renascimentos.
É a única religião cuja escala temporal corresponde,
sem dúvida, acidentalmente, à da cosmologia científica atual.
Seus ciclos vão de um dia nosso comum até o dia de Brahma,
que dura 8,64 bilhões de anos,
mais que a idade da Terra ou do Sol
e cerca de metade do tempo desde o Big Bang.
Há escalas temporais maiores ainda.
Há a profunda e atraente noção de que o Universo
é apenas o sonho de um deus,
que, após 100 anos de Brahma,
se dissolve num sono sem sonhos,
levando o Universo com ele.
Até que, após outro século de Brahma,
ele se espreguiça,
se recompõe
e começa a sonhar de novo,
o sonho do grande lótus cósmico.
Enquanto isso, em outros lugares,
há infinitos Universos,
cada um com seu próprio deus, sonhando o sonho cósmico.
Essas ótimas idéias são mescladas com outra,
talvez, melhor ainda.
Diz-se que os homens podem não ser o sonho dos deuses,
mas que os deuses são os sonhos dos homens.
Na índia há muitos deuses, cada um com muitas manifestações.
Estes bronzes Chola, fundidos no século 11,
incluem várias encarnações do deus Shiva,
visto aqui em seu casamento.
O mais elegante e sublime desses bronzes
é uma representação da criação do Universo,
no início de cada ciclo cósmico,
um tema conhecido como a "Dança Cósmica de Shiva".
O deus tem 4 mãos.
Na mão superior direita,
há um tambor cujo som é o da criação.
Na mão superior esquerda, há uma língua de fogo,
uma lembrança de que o Universo recém-formado
será, dentro de bilhões de anos, completamente destruído.
Criação e destruição.
Essas idéias profundas e atraentes
são vitais para as antigas crenças dos hindus
como mostra o templo Chola de Darasuram.
São uma espécie de premonição das modernas idéias astronômicas.
Sem dúvida, o Universo vem se expandindo desde o Big Bang,
mas não está claro se continuará a se expandir sempre.
Se a matéria nele contida for menor que uma determinada quantidade,
a gravidade mútua das galáxias que se afastam será insuficiente
para deter a expansão, e o Universo continuará aumentando para sempre.
Mas se houver mais matéria que não podemos ver
escondida em buracos negros, por exemplo,
ou num gás quente, porém invisível, entre as galáxias,
o Universo se manterá unido
e passará por uma sucessão bem indiana de ciclos.
Expansão seguida de contração,
um cosmos após o outro,
Universos sem fim.
Se nós vivemos num Universo oscilante,
então o Big Bang não é a criação do cosmos,
mas apenas o fim do ciclo anterior,
a destruição da última encarnação do cosmos.
Pode ser que nenhuma dessas cosmologias nos agrade totalmente.
Em uma, o Universo é criado, de alguma maneira, do nada,
há uns 15 ou 20 milhões de anos
e se expande para sempre,
as galáxias se afastando mutuamente,
até a última sumir para além de nosso horizonte cósmico.
Então, todos os astrônomos perderão o emprego,
as estrelas esfriarão e morrerão, a própria matéria se esfacelará.
O Universo será uma névoa fria e fina
de partículas elementares.
Na outra, a do Universo oscilante,
o cosmos não tem início ou fim.
E nós estamos no meio de um ciclo infinito
de mortes e renascimentos cósmicos,
em que nenhuma informação vaza de um ciclo para o outro,
nenhuma das galáxias, estrelas,
planetas, formas de vida e civilizações,
que havia na encarnação anterior do Universo,
atravessou o apogeu do cosmos
e sobreviveu ao Big Bang
para vir a ser conhecidos em nosso Universo.
A morte do Universo em ambas as cosmologias
pode nos deixar um tanto deprimidos,
mas podemos nos consolar, pensando no tempo envolvido.
Esses eventos levarão dezenas de bilhões de anos ou mais.
Os seres humanos ou seus descendentes, seja quem for,
podem fazer muita coisa boa em dezenas de bilhões de anos,
antes que o cosmos morra.
Se o Universo realmente oscila,
se a versão científica moderna da antiga cosmologia hindu é válida,
então questões ainda mais estranhas são levantadas.
Alguns cientistas pensam que,
quando o desvio para o vermelho é seguido por um desvio para o azul,
a causalidade é invertida
e as conseqüências são precedidas pelas causas.
Primeiro ocorre a ondulação de um ponto da superfície da água,
depois a pedra é jogada no lago.
Alguns cientistas se perguntam o que acontece em um Universo oscilante,
nos apogeus, nas transições entre contração e expansão.
Alguns acham que as leis naturais são embaralhadas aleatoriamente
e que a física e a química que temos neste Universo
são apenas uma de uma variedade infinita
de possíveis leis naturais.
É fácil perceber que apenas uma faixa restrita de leis naturais
é consistente com galáxias, estrelas, planetas,
vida e inteligência.
Se as leis naturais são mesmo definidas ao acaso, no apogeu,
então, é uma coincidência incrível que a roleta cósmica
tenha, desta vez, criado um Universo consistente conosco.
Será que nosso Universo se expande para sempre
ou está preso a uma série infinita de ciclos?
Há uma maneira de responder essa pergunta.
Não com misticismo, mas com ciência.
Determinando a quantidade exata de matéria do Universo ou,
olhando para o limite do cosmos.
Radiotelescópios podem detectar quasares
a milhões de anos-luz, expandindo-se com o espaço.
Olhando para longe no espaço, olhamos para trás no tempo,
para o horizonte do Universo,
para a época do Big Bang.
Radiotelescópios detectaram até a radiação cósmica de fundo.
Os fogos do Big Bang, arrefecidos e desviados para o vermelho
ainda ecoam fracamente pelos corredores do tempo.
Este é o Very Large Array,
um conjunto de 17 radiotelescópios individuais,
trabalhando em conjunto numa região remota do Novo México.
Os radiotelescópios modernos são extremamente sensíveis.
Um quasar distante é tão fraco
que a radiação que um destes radiotelescópios recebe dele
não deve passar de 1 quatrilionésimo de watt.
Aliás, e esta informação é de espantar,
a energia já recebida por todos os radiotelescópios da Terra
é menor
que a energia de um só floco de neve ao cair no chão.
Ao detectar a radiação cósmica do fundo,
fazer contagem de quasares
ou procurar sinais de inteligência no espaço,
os astrônomos lidam com uma energia que
quase não existe.
Esses radiotelescópios,
brotando como flores gigantes no deserto,
são monumentos à engenhosidade humana.
As ondas de rádio são captadas, focadas, reunidas e amplificadas
e tornam-se imagens de nebulosas, galáxias e quasares.
Se seus olhos captassem ondas de rádio,
eles seriam maiores que rodas de carroça
e este é o Universo que você veria:
Uma galáxia elíptica, por exemplo, deixando atrás de si
um longo e brilhante rastro de ondas de rádio.
As ondas revelam um Universo de quasares,
galáxias interagindo e explosões titânicas.
Toda vez que usamos um novo tipo de luz para ver o cosmos,
abrimos uma nova porta da percepção.
À medida que os murmúrios dos confins do cosmos se acumulam,
nossa compreensão aumenta.
Esta é uma exploração do antigo e do invisível,
uma pesquisa humana contínua
sobre as grandes questões cosmológicas.
Outra importante descoberta recente
foi feita por observatórios de raios X em órbita terrestre,
satélites artificiais lançados para perscrutar os céus,
não em luz comum, não em ondas de rádio, mas na luz dos raios X.
Parece haver uma gigantesca nuvem de hidrogênio extremamente quente,
cintilando em raios X no espaço intergaláctico.
Se essa quantidade de matéria intergaláctica
for típica de todos os aglomerados de galáxias,
então pode haver matéria suficiente para fechar o cosmos
e aprisionar-nos para sempre num Universo oscilante.
Se o cosmos for mesmo fechado,
há uma possibilidade estranha, assombrosa e inspiradora,
uma das mais belas conjecturas tanto científicas quanto religiosas.
Ela nunca foi provada, e pode ser que nunca o seja,
mas é comovente.
Todo nosso Universo até a galáxia mais remota
pode não passar de um elétron
em um Universo muito maior que não podemos ver.
E esse Universo seria só uma partícula elementar
em um Universo ainda maior,
e assim por diante, para sempre.
E também cada elétron em nosso Universo
seria todo um cosmos em miniatura
com galáxias, estrelas, vida e elétrons.
E cada um desses elétrons seria um Universo ainda menor
numa região infinita,
para cima e para baixo.
Toda geração humana já indagou qual é a origem e o destino do cosmos.
A nossa é a primeira a ter alguma possibilidade real
de descobrir algumas respostas.
Seja como for, estamos pairando no limite da eternidade.
ATUALIZAÇÃO - 10 anos depois
Com exceção da exploração planetária,
o estudo das galáxias e a cosmologia, que foram abordados neste episódio,
fizeram grandes progressos desde que Cosmos estreou na TV pela primeira vez.
Por exemplo, finalmente temos uma boa foto de nossa Via Láctea,
com cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro.
Aqui está.
A foto foi feita pelo satélite Cobe da NASA.
Nós a vemos de perfil, pois estamos inseridos em seu plano.
Mas não é preciso um satélite para vê-la.
Se hoje à noite o céu estiver limpo,
por que você não sai e dá uma olhada na Via Láctea?
Novas evidências também sugerem que a Via Láctea
talvez não seja uma galáxia espiral, mas uma espiral barrada,
como esta aqui.
Um trabalho importante está sendo realizado no mapeamento
da distribuição das galáxias no espaço intergaláctico.
Para surpresa de muitos cientistas,
numa escala de centenas de milhões de anos-luz,
as galáxias não parecem estar espalhadas ao acaso
ou concentradas em aglomerados galácticos,
mas dispostas sobre superfícies irregulares e esquisitas,
como esta aqui.
Cada ponto nesta animação representa uma galáxia.
Com o auxílio do computador, podemos vê-la de vários ângulos,
mas é assim que ela é vista da Terra.
Observamos uma estranha silhueta
na distribuição dessas galáxias.
Este trabalho foi feito, em sua maior parte, por Margaret Geller
e seu colaborador John Hukra,
na Universidade de Harvard e no Instituto Smithsonian.
Lembram um pouco bolhas de sabão numa banheira ou numa pia.
As galáxias ficam nas superfícies das bolhas.
O interior das bolhas parece quase não conter galáxias.
O diâmetro médio das bolhas é de cerca de 100 milhões de anos-luz,
ou seja, mapeamos apenas um pequeno volume do Universo acessível:
As galáxias mais próximas.
Porém, logo estenderemos a busca para distâncias enormes,
tão enormes, que estaremos olhando para a época
em que as galáxias e suas estruturas se formaram.
E isso representa um grande problema.
A maioria dos cosmologistas sustenta que as galáxias surgiram
de uma granulosidade preexistente no Universo primordial
e cada grânulo deu origem a uma galáxia.
Só que a radiação de fundo do Big Bang que permeia o espaço
foi cuidadosamente medida pelo satélite Cobe,
o mesmo que tirou aquela foto.
Tal radiação parece quase perfeitamente uniforme no espaço,
como se o Big Bang não tivesse sido fragmentário e granular de nenhuma forma.
Mas se a radiação primordial e a matéria no Universo nunca foram fragmentárias,
como as galáxias individuais poderiam ter se formado?
Como estas bolhas se formaram?
Haveria uma contradição
entre a uniformidade da radiação pós-Big Bang
e a estrutura de bolha das galáxias?
Eis a questão.
Quando nossa pesquisa das galáxias alcançar bilhões de anos-luz,
teremos a resposta para esta pergunta.
Talvez você esteja achando que estas bolhas
impliquem um borbulhador.
Mas, então, eu lhe perguntaria: Quem fez o borbulhador?
Cairíamos mais uma vez na armadilha da regressão infinita.
E quanto a uma das questões mais importantes:
Há matéria suficiente no Universo para fechá-lo?
A única resposta honesta é que ainda não sabemos.
Se for fechado, que tipo de matéria oculta se encerra nele?
Serão pálidas estrelas, buracos negros, neutrinos maciços
ou algum tipo exótico de matéria escura desconhecida na Terra?
Não sabemos,
mas há razões para crer que logo teremos as respostas.