Quantos anos você pretende viver?

A TEORIA COSMOLÓGICA DO ESTADO QUASE ESTACIONÁRIO

Domingos S.L. Soares *

(29 de Setembro de 2001 - Revisto em 20 de Novembro de 2001)

O astrofísico e cosmólogo Fred Hoyle - falecido recentemente, no dia 20 de agosto de 2001, aos 86 anos de idade - contribuiu de forma fundamental para a ciência contemporânea. De sua vasta contribuição científica destaca-se aqui alguns aspectos de sua visão cosmológica, a saber, as teorias do estado estacionário e do estado quase estacionário. Apresenta-se também um relato breve a respeito das observações recentes de supernovas em grandes desvios para o vermelho, as quais confirmam uma das previsões de Hoyle e colaboradores, qual seja, a de um universo atualmente em expansão acelerada.

Introdução

Pode-se afirmar que a cosmologia, como hoje é entendida, teve o seu início em 1917, quando o físico alemão Albert Einstein propôs o seu modelo do universo. Baseado na teoria da relatividade geral (TRG), de sua autoria, e na sua percepção do mundo físico, Einstein estabeleceu um modelo do universo que, em grande escala, era homogêneo, isotrópico e estático. A idéia de um universo em expansão, tão popular hoje em dia, não era de forma alguma óbvia.

As soluções das equações da TRG que admitiam a expansão do universo foram obtidas pela primeira vez pelo russo Alexander Friedmann, tornadas públicas em artigos científicos datados de 1922 e 1924. Estes trabalhos foram seguidos, de forma independente, pelas pesquisas do cosmólogo belga Georges Lemaître, publicadas em 1927 e 1931, que também resultaram em modelos de universo em expansão.

Tais modelos alcançaram projeção no mundo científico a partir da descoberta da relação proporcional entre o desvio para o vermelho e a distância das galáxias. Esta relação, investigada por vários astrônomos, foi estabelecida de forma segura e definitiva em 1929 pelo astrônomo norte-americano Edwin Hubble. Verificara-se observacionalmente, que a luz emitida pelas galáxias possuía comprimentos de onda cujos valores eram deslocados em direção ao vermelho, no espectro de luz visível, e a relação mostrava que este desvio era proporcional à distância das galáxias. Este tipo de relação entre comprimento de onda da radiação e distância era exatamente o que era predito pelas soluções de Friedmann e Lemaître.

A invenção portanto do conceito de um universo em expansão decorreu de dois aspectos, a saber, de resultados teóricos e de observações astronômicas. Isto significa que a expansão do universo não é um fato empírico, i.e., deduzido diretamente da observação da natureza, como o é, por exemplo - e para mencionar um caso estreitamente relacionado à cosmologia -, a existência individualizada das galáxias. O grande astrônomo Edwin Hubble teve aqui também atuação decisiva. Foi ele quem mostrou, de forma brilhante e definitiva, que as chamadas "nebulosas espirais" eram objetos astronômicos independentes de nosso sistema estelar, a galáxia da Via Láctea. A sua descoberta foi baseada inteiramente em relações empíricas, obtidas a partir das observações astronômicas. Quer dizer, as galáxias não foram "inventadas" mas, de fato, descobertas.

Ao se aceitar a expansão do universo, as conseqüências são dramáticas. Uma simples extrapolação temporal da expansão do universo, para épocas passadas, leva a um estado de altas densidade e temperatura, que em princípio não tem limites. E acima de tudo estabelece um início para a história do universo como um todo.

Muitos cientistas, contemporâneos destes desenvolvimentos científicos, não aceitaram estas idéias, reputando-as como simplórias e até mesmo repugnantes. Entre eles estão os astrônomos britânicos Arthur Eddington e Fred Hoyle, este último, personagem principal da história aqui contada. Fred Hoyle tentou inclusive ridicularizar o modelo de Friedmann-Lemaître apelidando-o de universo da "grande explosão" (em inglês, big bang). O nome no entanto passou a pertencer ao jargão científico, sem as características de ridicularização que o motivaram.

Várias tentativas foram feitas no sentido de se evitar a desconfortável - do ponto de vista científico - singularidade, predita no universo da grande explosão. Menciona-se aqui apenas duas delas, das quais a segunda será o objeto de uma descrição mais detalhada. A primeira, o modelo de Eddington-Lemaître, foi proposto com o fim específico de se evitar a singularidade - eufemismo para "fase desconhecida" - inicial. Neste modelo, a extrapolação temporal para o passado termina num estado inicial com características semelhantes ao universo estático de Einstein. Em todas as outras fases ele é indistinguível do modelo com singularidade.

A segunda tentativa, de caráter mais amplo e revolucionário, foi proposta por Fred Hoyle e colaboradores. Esta segunda tentativa se ramifica em duas, separadas por quase 50 anos. A primeira, denominada "cosmologia do estado estacionário" foi proposta por Hoyle e pelos