Universo e as suas "libertações"

Vou agora procurar contar a história do Universo de um modo diferente. Vou supor que o Universo é um ser vivo que alcança libertações, sofre crises, vai respondendo aos desafios que lhe aparecem pelo caminho. Pode parecer que há uma evolução teleológica (com um objectivo determinado), mas esta posição não é científica; é muito mais de tipo religioso. Portanto, o leitor fica avisado que esta maneira de contar as coisas tem pouco de científico, enquanto parece apresentar uma finalidade para a evolução, que seria o aparecimento do homem. Contudo o que se diz tudo isso aconteceu. Por exemplo, quando falar da primeira crise de crescimento, dou conta de um facto; o nome é que não é muito apropriado; quando falo da solução dessa crise, ela realmente existiu, mas não foi planeada pelo Universo a regra e esquadro. Trata-se pois de uma linguagem, muito antropomórfica, que pode induzir em erro, mas que permite apresentar os vários desafios com que foi confrontando o Universo e a evolução de um modo, que penso ser mais didáctico.

Acompanharei as primeiras secções citando E. Cardenal, no seu Cântico Cósmico (Trotta, Madrid 1992, 410 pp.) para quebrar a monotonia do meu relato e para os que gostam de relatos poéticos, cheios de criatividade, mas também de alguma física quântica. Quem não gostar de poesia pode saltar.

Segundo as últimas informações (sonda Planck), o Universo tem cerca de 13,8 x 10⁹ anos de idade, isto é, 13 800 000 0000 ou 13,8 Ganos (giga anos). A maior parte dos acontecimentos marcantes deste Universo aconteceu nestes primeiros segundos, no quarto de hora inicial. Este pequeníssimo intervalo de tempo foi “vivido” com tal intensidade que o Universo, partindo de uma situação caótica, “conseguiu” formar átomos que, depois, actuados pela força da gravidade vão conduzir-nos a este espectáculo único que é uma noite límpida de céu estrelado.

Céu Estrelado

Vou contar esta história a partir das libertações de situações difíceis, da superação de crises de crescimento; depois, das crises que afectaram a vida e o seu desenvolvimento e, finalmente, das libertações somáticas que conduziram ao homem.

           Lá em cima chamam as estrelas

           convidando-nos a despertar, a evoluir,

                sair dos cosmos.

          Elas engendradas pela pressão e pelo calor.

                               Como alegres quarteirões iluminados

                               Ou povoações vistas de noite de um avião.

                O amor: que acendeu as estrelas…

          O universo está feito de união.

                               O universo é condensação.

          Condensação é união, e é calor (Amor.)

          O universo é amor.

                               Um electrão nunca quer estar só.

          Condensação, união, isso são as estrelas.

          A Lei da Gravidade

                               che muove il sole e l’altre stelle (1*)

         é uma atracção entre os corpos, e a atracção

         se acelera quando se aproximam os corpos.

         A força de atracção da matéria caótica.

                                           Cada molécula

        atrai qualquer outra molécula do universo.

                A linha mais recta é a curva.

                                                         Só o amor é revolucionário.

                                                         O ódio é sempre reaccionário.

        O calor é um movimento (agitação) das moléculas,

        como o amor é movimento (e como o amor é calor).

                   Um electrão procura pertencer a um grupo completo ou um subgrupo.

                                 Toda a matéria é atracção.

Cantiga 8, p. 57

VOLTO A AVISAR: não sei se a evolução tinha ou não intenção de fazer aparecer o homem. Dá-me jeito adoptar esta perspectiva para, ao contar uma história, não ser obrigado a usar os palavrões técnicos nem a descrever mecanismos, alguns deles bem complexos.

LIBERTAÇÕES

Foram várias as “libertações” que permitiram ao Universo continuar a sua evolução.

Neste esquema da evolução do Universo podem ver-se os tempos e as temperaturas em cada momento. Vemos o instante do Big Bang, a Inflação, os domínios da Radiação (azul a avermelhado) e o da Matéria (a azul).
Verifica-se que os principais acontecimentos do Universo se desenrolaram nos primeiros minutos. No resto do tempo houve de notável o aparecimento das estruturas (galáxias e estrelas), a aceleração da expansão (indicada pla espécie de sino deitado), o aparecimento da Terra, da Vida e do Homem.

a) Libertação do Caos

No princípio dos princípios, tudo seria caos, confusão. Violentas explosões de energia produzindo partículas muito massivas que não teremos nunca possibilidade de ver em laboratório. Não se sabe nada hoje porque não há modelos nem teorias físicas que permitam “olhar” este inferno inicial. Várias tentativas matemáticas podem vir a abrir janelas, mas por enquanto não vemos nada.

Nada se sabe. Por isso fala-se de flutuações quânticas, palavrões que nada dizem e só servem para camuflar a nossa ignorância.

Talvez se possa imaginar como qualquer coisa parecida com esta fotografia composta do Sol.

Esta imagem quase dantesca do nosso Sol é uma composição de 25 fotografias feitas em luz UV (ultra violeta) pelo SDO (Solar Dynamics Observatory) durante um ano.

                No princípio não havia nada

                               nem espaço

                                               nem tempo.

                                                               O universo inteiro concentrado

                no espaço do núcleo de um átomo,

                e antes ainda menos, muito menor que um protão

                e ainda menos ainda, um infinitamente denso ponto matemático.

                                                                              E foi o Big Bang.

                A Grande Explosão.

                O universo submetido a relações de incerteza,

                O seu raio de curvatura indeterminado,                             

                                               a sua geometria imprecisa

                com o princípio de incerteza da Mecânica Quântica,

                geometria esférica no seu conjunto mas não no seu detalhe,

                como qualquer pasta ou papa indecisamente redonda

                imprecisa mas mudando constantemente de imprecisão

                tudo numa louca agitação,

                era a era quântica do universo,

                                               período no qual nada era seguro

                nem as “constantes” da natureza flutuantes indeterminadas

                               isto é

                                               verdadeiras conjecturas do domínio do possível

Cantiga 1, p. 9

  

b) Libertação da Força unificada

No princípio havia uma única força que manietava tudo e da mesma maneira. Nada escapava à sua violência e omnipresença. Linhas de força muito intensas sujeitavam tudo, indiscriminadamente, à ditadura dessa força única. As quatro forças fundamentais não tinham identidade própria. Formavam uma “quimera”, entrançadas numa única entidade que exercia um efeito catastrófico sobre tudo o que existia.

O Universo libertou-se desse espartilho aproveitando a descida de temperatura. A força omnipotente começou a destrançar-se nas suas componentes, adquirindo cada uma a sua identidade própria e permitindo que tudo entrasse na “normalidade”. A partir de dada altura, cada força ficou no seu domínio sem “oprimir” os outros, apenas pondo ordem em tudo o que fora desordenado. Agora tudo estava no seu lugar; não se vivia na anarquia pois cada força controlava a anarquia que havia inicialmente e introduzia alguma ordem num Universo tão rebelde. 

Forças fundamentais

Estas são as forças que regulam todos os fenómenos do nosso Universo:
- a força da gravidade determina a estabilidade de galáxias, estrelas, planetas e seres vivos e não vivos; têm um alcance infinito, tal como a força electromagnética, mas nos domínios dos maiores espaços domina absolutamente;
- a força forte permite a existência dos núcleos atómicos, sobrepondo-se à força electromagnética que faz com que objectos do mesmo sinal eléctrico não se afastem e sejam estáveis juntos;
- a força fraca preside aos decaimentos radioactivos dos elementos instáveis;
- a força electromagnética é responsável por toda a arquitectura estável de nós próprios e dos objectos à nossa volta; regula toda as ligações químicas sob duas formas: atracção, se as cargas eléctricas são de sinal oposto (positivas e negativas); repulsão se são ambas do mesmo sinal (positivas-positivas; negativas-negativas).
Como se vê a força electromagnética tem um predomínio nas coisas do "dia-a-dia": nas grandes distâncias é vencida pela força da gravidade; nas pequeníssimas distâncias, do tamanho de um núcleo atómico, é vencida pela força forte.

       

            No princípio foi o caos.

            O caos foi apenas o primeiro instante da Grande Explosão.

            Depois tudo foi lei no universo.

            A sua criação foi a suspensão momentânea das leis físicas.

           Um caos em que algo apareceu do nada.

                               No princípio era o caos                

                                                                              (Génese assírio-babilónico)                      

                               quando os céus ainda não tinham nome.

           Como é que um universo caótico se converteu em estruturado?

                               Através dos telescópios e

                               dos aceleradores de partículas

                                                                              vemos uma mesma realidade.

           O átomo não só canta mas canta em uníssono com as estrelas

           E a singeleza e simplicidade do universo:

                               99% de hidrogénio e hélio

                               e o resto impurezas.

           Hidrogénio e hélio, os dois átomos mais simples.

           E como sementes num campo recém-lavrado

           as moléculas básicas, diz-se, estão regadas

                               por toda a negrura do espaço.

Cantiga 37, p. 323.

                                                                                             

c) Libertação da Aniquilação

Quando uma partícula encontrava a sua antipartícula, aniquilavam-se, transformando-se em energia. Por sua vez essa energia ia dar origem ao aparecimento de uma par partícula-antipartícula. A aniquilação, ao destruir todas as partículas, impedia a formação estável de estruturas consistentes, subsistindo um mar de energia. Tudo parecia resumir-se a um eterno jogo de ping-pong. O Universo parecia uma arena de fratricidas: um universo só de Caims sem haver nenhum Abel. As partículas andavam numa roda louca. Pouco a pouco, a temperatura foi baixando de tal modo que mais nenhuma partícula se podia materializar. E as partículas existentes foram-se destruindo mutuamente.

O Universo parecia condenado a ficar um mar de fogo sem perspectivas futuras. Foi então que, não se sabe donde nem a que propósito, surgiu um mecanismo ou uma qualquer mão invisível que fez com que o número de partículas fosse ligeiramente maior que o número de antipartículas. Assim ao desaparecerem todas as antipartículas (porque chocavam com as respectivas partículas), sobrou um ligeiro excesso de matéria, permitindo que a evolução continuasse.

Aniquilação

            Aproxima-te desta rocha junto ao mar e olha:

            é quase inteiramente espaço vazio

                                                               (olha-a electronicamente)

            é evanescente espuma toda ela

           como a espuma do mar que das rochas nasce e nas rochas se desfaz.

           Efémeras partículas que não estão nem aqui nem ali,

           indo e vindo ao acaso das ondas de um mar vazio.

           Partículas que surgem do nada e voltam ao esquecimento.

                               Viajam do vazio ao vazio.

          "A palavra realidade não é utilizável para as partículas.”

                No princípio não havia o vazio absoluto.

                Ou o vazio absoluto em todos os sentidos.

          O electrão pode não ter saído de parte nenhuma

          porém deixou algo do nada donde saiu,

          uma espécie de oco no vazio, ou uma invisível borbulha de nada.

                               “A posição de uma partícula no espaço

                               é dependente da sua posição no tempo.”

          A gravidade é o espaço-tempo curvado, enrevesado.

          E ao mesmo tempo o espaço-tempo tem estrutura de espuma

                               e desvanece-se como espuma na areia.

         Caótico mar onde mesmo a noção comum de lugar desaparece!

          E onde o próprio espaço pode mudar e mover-se

          (e fazer-se espuma).

          Vivemos num mundo de electrões indeterminados

          intercambiando fotões de posição confusa, fotões

          perdidos na neblina da incerteza quântica.

         Que são como a quase invisível bola de ténis

         que caprichosamente faz movimentar-se a dois jogadores

         com movimentos indeterminados mas também bem determinados.

                               Um mundo que não é senão um nada estruturado.

        As fantasmagóricas semiformas do vazio

        no agitado mar de quanta virtuais que são todo o espaço.

        Partículas elementares que não parecem possuir estrutura interna

        e juntas constituem todas as formas conhecidas da matéria.

                Partículas fantasmas indo e vindo, aparecendo

                               e desaparecendo.

        Partículas que bailam um louco rock num salão de engalanado nada.

                Não são

        exactamente electrões fantasmas os das equações quânticas

        mas realidades fantasmas, mundos fantasmas

        que apenas existem quando são observados.

                                               Einstein não o aceitou em toda a sua vida.

       A incerteza como propriedades inerente à matéria.

                Esta intangível qualidade das partículas quânticas…

     “Ninguém entende a física quântica”

                                                                Disse Feynmann

Cantiga 29, pp. 239-240.

d) Libertação do Uniformismo

Tudo era uniforme: radiação com partículas que se tornavam radiação. Já há componentes da matéria, os núcleos atómicos, mas devido às elevadas temperaturas, não conseguem associar-se com os electrões e formar os átomos, os “tijolos” das estrelas e galáxias.

A energia tudo destrói, tudo uniformiza. Existe um plasma onde se cruzam quarks e gluões e, mais tarde, núcleos atómicos e electrões. Tudo uniforme, alinhadinho; nada de estruturas consistentes.

De novo é o abaixamento da temperatura que vai permitir que os electrões se unam aos núcleos para formar os átomos. Embora haja poucos tipos de átomos, a composição do Universo já não é uniforme: 75% de hidrogénio e 24% de Hélio. A diversidade começa a impor-se. O problema é que a diversidade não avança e o Universo parece preso na armadilha da primeira crise de crescimento, que veremos mais abaixo.

Quando a temperatura baixar o suficiente, o plasma quarks-gluões dissocia-se nos seus componentes: quarks (uma das partículas elementares da matéria) e gluões (uma das "partículas" mediadoras da força forte). Como os quarks não podem "viver" isolados associam-se para formar as partículas de matéria, nomeadamente os protões e os neutrões.

Os protões e os neutrões, logo que a energia ambiente o permita, associam-se formando os primeiros núcleos atómicos: dois protões e sois neutrões formam o núcleo atómico do Hélio.

Mais tarde, os núcleos atómicos, ao associarem-se, forma os primeiros átomos (nucleossíntese cosmológica): Hidrogénio e Hélio. Os protões, apesar de terem a mesma carga eléctrica (positiva) não se repelem por causa da força forte que os une estavelmente.
Assim, todo o uniformismo presente no plasma quarks-gluões desaparece para dar origem aos primeiros individualizados diferentes.

e) Libertação da Opacidade

Tudo era um nevoeiro cerradíssimo. Não se via “um palmo à frente do nariz”. A luz perdia-se logo no meio daquele smog mais intenso que o de qualquer cidade poluída.

Quando a temperatura baixa e se formam os primeiros átomos, não é só a uniformidade que vai acabar; também a opacidade.

Os fotões interagem com os electrões. Como os electrões ficaram aprisionados pelos núcleos atómicos, os fotões libertam-se das suas ligações com eles. Antes, os fotões formavam um emaranhado de trajectórias: estavam continuamente a mudar direcção por causa dos contínuos choques com os electrões. Agora, livres, passam a deslocar-se em trajectórias lineares, permitindo o aparecimento dos raios luminosos. O Universo ficava transparente à luz.

Nevoeiro

Livres da interacção com os electrões (que ficaram presos aos nucleões para formar átomos), os fotões deslocam-se segundo trajectórias rectilíneas. Antes, chocavam continuamente com os electrões e era impossível seguir a sua trajectória. Agora, partem à aventura.

f) Libertação das Trevas

O silêncio, o frio e a escuridão caíram sobre o Universo: os átomos que existiam já estavam demasiado separados para se encontrarem e, quando se encontravam, seguiam não dando origem a nada. Eram apenas ressaltos num bailado de cegos onde poucos chocavam com poucos. A temperatura era muito baixa para iniciar reacções.

Tudo estava mergulhado numa escuridão total. Tudo parecia terminado. Mas não. Sob essas condições adversas, havia zonas de matéria mais densas que outras. Ligeiramente, mas o suficiente, para servirem de núcleos de futuras estrelas e galáxias. Até que passados muitos milhões de anos, começaram a surgir os primeiros pontos luminosos, pequenas luzes a ulcerar as trevas. Então, pouco a pouco, as trevas começam a desaparecer, os pontos brilhantes aumentavam e o céu, antes tão tétrico, tornou-se num belo espectáculo.

Na era das trevas nem sequer se via uma luz ao fundo do túnel.

Como se viu, a maior parte destas libertações ocorreu porque a temperatura ia baixando. Mas, quando ela baixou demasiado, o Universo teve de fazer apelo a um outro mecanismo para resolver este estrangulamento. No caso da Escuridão, o abaixamento de temperatura já não era capaz de eliminar as trevas.

Entrou em campo a força da gravidade, até agora desparecida. Como o Universo não era totalmente homogéneo, havia algumas zonas um pouco mais densas em matéria e outras menos. Aquelas tinham uma força de gravidade um pouco maior e começaram a atrair mais massa. A massa atraída aumentava a massa. O aumento de massa aumentava a força de gravidade. E assim sucessivamente chegou-se a um momento em que a massa condensada era tal que no seu centro a temperatura atingiu o valor de milhões de graus. Esta era uma energia suficiente para fazer desencadear reacções nucleares e acender os luzeiros no céu.

Céu estrelado sobre o o Ródano

Vincent van Gogh (1888)

             A matéria é movimento.

                               O universo, transformação.

                                               As velocidades dentro dos átomos

                                                                                              são como as do céu.

                               Em contínua dança a matéria.

            As nuvens de hidrogénio em rotação

                               Engendrando estrelas em rotação,

           e as galáxias em discos, esferas ou espirais       

                                                                              também girando.

                               Expandindo-se tudo (além do mais)

                                                                                              ao mesmo ritmo.

         E qual é a sua razão de ser?

         Como foi a sua criação?

                E nós por que estamos?

                E quem somos?

                Terá o universo uma alma

                e somos nós essa alma

                com todo o cosmos por corpo,

         mesmo os gases mais distantes, o nosso corpo?

        Assim o cosmos conhece-se a si mesmo por nós.

                “Conhece-te a ti mesmo”.

        …

        A gravidade que é o amor, dizíamos, por quem os beijos são dados.

        A gravidade é consequência do espaço-tempo curvo.

        A gravidade e todos nós.

        Também o mesmo Paul Davies disse:

                               Tempo e espaço essas duas ideias aproximadas…

        (Talvez uma teoria do futuro

        nem sequer use as noções de espaço e tempo.)

                               Passado, presente e futuro, é linguística

                Porém o último que prevalecerá será

                a segunda lei da termodinâmica?

        Só buracos negros e buracos negros e buracos negros

        nos quais tudo será submerso no esquecimento. São Paulo disse

        que o último inimigo vencido será a morte, será             

        a segunda lei da termodinâmica.

        Talvez outra vez a matéria, como no princípio,

        reduzida a uma densidade infinita.

        O Apocalipse segundo Davies.

Cantiga 5, pp. 35-36 e

Cantiga 9, pp. 66-67.

Assim chegámos a uma nova etapa. Liberto dos muitos empecilhos, o Universo vai agora debater-se com algumas crises. Veja o  próximo episódio.

Notas

(1*) Últimas palavras da Divina Comédia de Dante (Paraíso, canto XXXIII,146). Dante aplica-a ao "amor que move o céu e as outras estrelas" (l'amor che move il sole e l'altre stelle). Aqui Cardenal aplica-a à gravidade, da qual diz, na Cantiga 9, "a gravidade que é amor" (citada mais abaixo)