UNIVERSO EM EXPANSÃO (1/2)

O UNIVERSO SERIA ESTÁTICO?

Sabe-se hoje que a parte visível do Universo comporta cerca de 100 bilhões de galáxias, cada uma contendo em média cerca de 100 bilhões de estrelas. Somando tudo, são 10 bilhões de trilhões de estrelas! Com o impressionante detalhe de que as estrelas guardam entre si distâncias extraordinárias: a estrela mais próxima do Sol, a estrela Alfa, da constelação de Centauro, dele dista cerca de quatro anos-luz (38 trilhões de quilômetros!). A distância da Terra ao Sol é de pouco mais de 8 minutos-luz, cerca de 150 milhões de quilômetros, "apenas".

Constelação de Centauro

- Se não existir vida fora da Terra, então o Universo será um grande desperdício de espaço (...), costumava dizer Carl Sagan.

Até 1929 acreditava-se que o Universo era estático, o que significava admitir que suas grandes massas permaneciam mais ou menos equilibradas e distribuídas homogeneamente, uma crença induzida pela invariabilidade aparente da posição das estrelas isoladas, das constelações e das próprias galáxias.
A esse respeito escreveu Aristóteles, quatro séculos antes de Cristo:

Aristóteles

“Desde o início da Humanidade, de acordo com as informações transmitidas no decorrer das gerações, não se encontrou nenhuma alteração no céu distante, nem em nenhuma das suas partes observáveis."

Newton estava de acordo com o Universo estático de Aristóteles, assim como Einstein e a grande maioria das pessoas.

A natureza da gravidade

Em 1915, Einstein formulou a Teoria da Relatividade Geral, demonstrando que o espaço é deformado pela matéria.

- A matéria deforma o espaço, o qual, assim deformado, indica o caminho a ser seguido pela matéria.

Essa a verdadeira natureza da gravidade newtoniana. Na prática, além disso, não prevalece a Geometria Euclidiana, mas a Riemanniana, de Georg Friedrich Riemann, na qual o espaço é curvo e tem quatro dimensões (três dimensões espaciais e uma de tempo) e as retas são substituídas por curvas chamadas "geodésicas".

Como estático?

A partir da Teoria da Relatividade, a concepção do Universo estático começou a ser contestada. As equações de Einstein não permitiam nenhuma solução estacionária, pois, se a gravidade fosse a única força essencial, as grandes massas deveriam se atrair, provocando num futuro qualquer uma grande hecatombe universal, o chamado "Big Crunch".
Como a aproximação das galáxias de fato não ocorre, a conclusão óbvia era a de que o Universo devia ser considerado em expansão, submetido a uma força que suplantava a gravidade e, além disso, determinava a sua evolução.

- Einstein descobriu a expansão do Universo, apenas munido de lápis e papel, uma consagração da inteligência humana...

Podia ter sido assim, mas não foi, pois Einstein não conseguiu aceitar o que era indicado pelas suas geniais equações e deixou-se vencer pelo preconceito.

- Falta algo nas minhas equações, pois o Universo é estático, como todos acreditam e eu também.

Foi por isso que Einstein, numa iniciativa que em ciência se chama ironicamente de “salvar o fenômeno”, apressou-se em introduzir nas suas equações um termo, que chamou de "constante cosmológica", para se opor à atração universal:

- Se fosse só a gravidade, as galáxias deveriam se atrair, provocando o colapso do Universo; há, entretanto, uma força, que chamei de constante cosmológica, deformando o espaço no sentido contrário. A constante cosmológica contrabalança a gravidade, de modo que o Universo é realmente estático. Aristóteles e Newton estavam cobertos de razão.

Friedmann

Friedmann

Em junho de 1922, o cientista russo Alexander Alexandrovich Friedmann enviou um trabalho à Revista de Fisica da Alemanha ("Zeitschrift der Physik") no qual demonstrava que o Universo não poderia ser estático, pois a solução da constante cosmológica proposta por Einstein era instável e inconsistente. Ou seja, como Einstein desprezara suas próprias equações, arranjando um jeito de contorná-las, coube a Friedmann a primazia de prever teoricamente a expansão do Universo.

- O Universo estático é impossível, postulou Friedmann, baseando-se em cálculos matemáticos rigorosos, cujo ponto de partida foi a própria Relatividade Geral.

A reação de Einstein foi refutar precipitadamente o trabalho de Friedmann, ainda em 1922, alegando que o mesmo violava o princípio da conservação da energia, conforme comentário que enviou à "Zeitschrift der Physik". Essa objeção einsteiniana era equivocada, o que foi demonstrado oito meses depois pelo cientista russo Yuri A. Krutkov, amigo de Friedmann.

- Venci Einstein na discussão sobre Friedmann, e a honra de Petrogrado está salva!, escreveu Krutkov à irmã, em 18 de maio de 1923.

Einstein não teve outra saída senão retratar-se, nos termos da carta que enviou à "Zeitschrift der Physik", também em 1923:

"Em nota enviada a esta revista, critiquei o trabalho de Friedmann "Sobre a Curvatura do Espaço". Minha crítica fundamentou-se num erro de cálculo cometido por mim, conforme pude constatar com base na carta que acabo de receber do senhor Friedmann e nas conversas que mantive com Yuri Krutkov, em Leiden, na casa do físico holandês Paul Ehrenfest. As equações, de fato, permitem tanto a solução estática como as soluções dinâmicas de Friedmann, cujos cálculos são corretos e esclarecedores."

Gráficos apresentados no trabalho de Friedmann

Apesar da humildade da retratação, reconhecendo seu erro de cálculo e a impertinência da observação que fizera para desqualificar o trabalho de Friedmann, Einstein permaneceu com a convicção de que o Universo era estático, incluindo esta possibilidade entre as soluções possíveis, no próprio texto da retratação.
Mas, afinal, o Universo está se expandindo ou é estático?
(continua)