O início do Universo nunca existiu? Mas… então quem nos enganou?

A humanidade olha para o espaço e precisa compreender como foi o início de tudo. Vivemos num Universo que não conhecemos nem sabemos onde começa e onde acaba. A única esperança que tínhamos era de recolher indícios de como foi que tudo começou. Mas… e se afinal nunca começou?

Sim, talvez não tenha havido começo. Talvez o nosso universo sempre tenha existido. Pelo menos é que nos vem dizer agora uma nova teoria da gravidade quântica.

Universo: Então não houve o Big Bang?

Bruno Bento, um físico português que estuda a natureza do tempo na Universidade de Liverpool, no Reino Unido, empregou uma nova teoria da gravidade quântica. Esta abordagem foi chamada de teoria do conjunto causal, na qual o espaço e o tempo são divididos em pedaços discretos de espaço-tempo.

A algum nível, existe uma unidade fundamental de espaço-tempo, de acordo com esta teoria.

A realidade tem tantas coisas que a maioria das pessoas associaria à ficção científica ou mesmo à fantasia.

Explicou Bruno Bento.

O físico e os seus colaboradores utilizaram esta abordagem causal para explorar o início do Universo. A equipa descobriu que é possível que o Universo não tenha tido início – que tenha sempre existido no passado infinito e só recentemente evoluiu para o que chamamos o Big Bang.

Singularidades: só sabemos que nada sabemos

A gravidade quântica é talvez o problema mais frustrante que a física moderna enfrenta. Existem duas teorias extraordinariamente eficazes sobre o universo: a física quântica e a relatividade geral.

A física quântica produziu uma descrição bem sucedida de três das quatro forças fundamentais da natureza (o eletromagnetismo, a força fraca e a força forte) até escalas microscópicas. A relatividade geral, por outro lado, é a descrição mais poderosa e completa da gravidade jamais concebida.

Contudo, apesar de ter os seus pontos fortes, a relatividade geral é incompleta. Em pelo menos dois lugares específicos do universo, a matemática da relatividade geral simplesmente decompõe-se, não produzindo resultados fiáveis: nos centros dos buracos negros e no início do universo.

Estas regiões são chamadas “singularidades”, que são pontos no espaço-tempo onde as nossas leis atuais da física se desmoronam, e são sinais matemáticos de alerta de que a teoria da relatividade geral está a tropeçar em si mesma. Dentro destas duas singularidades, a gravidade torna-se incrivelmente forte a escalas de comprimento muito pequenas.

Assim, para resolver os mistérios das singularidades, os físicos precisam de uma descrição microscópica da forte gravidade, também chamada teoria quântica da gravidade. Há muitas ideias concorrentes por aí, incluindo a teoria das cordas e a gravidade quântica em loop.

E há outra abordagem que reescreve completamente a nossa compreensão do espaço e do tempo.

Teoria do conjunto causal

Em todas as teorias atuais da física, o espaço e o tempo são contínuos. Eles formam um tecido liso que sustenta toda a realidade. No tal espaço-tempo contínuo, dois pontos podem estar o mais próximos possível um do outro no espaço, e dois eventos podem ocorrer o mais próximos possível no tempo.

Mas outra abordagem, chamada teoria dos conjuntos causais, reimagina o espaço-tempo como uma série de pedaços discretos, ou “átomos” de espaço-tempo. Esta teoria colocaria limites estritos sobre o quão próximos os eventos podem estar no espaço e no tempo, uma vez que eles não podem estar mais próximos do que o tamanho do “átomo”.

Por exemplo, se estiver a olhar para o seu ecrã a ler isto, tudo parece suave e contínuo. Mas se olhar para o mesmo ecrã através de uma lupa, poderá ver os pixels que dividem o espaço, e descobrirá que é impossível aproximar duas imagens no seu ecrã mais do que um único pixel.

Fiquei emocionado quando encontrei esta teoria, que não tenta apenas ser o mais fundamental possível — apresentando-se como uma abordagem à gravidade quântica que repensa a noção do espaço-tempo — mas que também dá um papel central ao tempo e ao que significa a sua passagem.

Explicou o investigador à revista Live Science.

O Universo e o início dos tempos

A teoria do conjunto causal tem implicações importantes para a natureza do tempo.

Uma grande parte da filosofia do conjunto causal é que a passagem do tempo é algo físico, que não deve ser atribuído a algum tipo de ilusão emergente ou a algo que acontece dentro do nosso cérebro que nos faz pensar que o tempo passa; esta passagem é, em si mesma, uma manifestação da teoria física.

Assim, na teoria do conjunto causal, um conjunto causal irá crescer um ‘átomo’ de cada vez e tornar-se cada vez maior.

Disse Bento.

Portanto, sem uma singularidade do Big Bang, como é o início do nosso universo? Foi aí que Bento e o seu colaborador, Stav Zalel, aluno de pós-graduação do Imperial College London, pegaram no fio da meada, explorando o que a teoria do conjunto causal tem a dizer sobre os momentos iniciais do universo.

O seu trabalho aparece num artigo publicado a 24 de setembro na base de dados de pré-impressão arXiv. (O artigo tem ainda de ser publicado numa revista científica revista por pares).

Há agora uma densa linha de estudo. Conforme referem os investigadores, há ainda muito trabalho para ser feito.