O cientista que batizou o Big Bang sem querer e provou que somos feitos de pó de estrelas

“Palavras são como arpões”, disse o astrofísico e cosmólogo Fred Hoyle em uma entrevista em 1995. “Depois que elas entram, é muito difícil tirá-las.”

Ele estava se referindo a duas das centenas de palavras que havia dito durante uma palestra quase meio século antes.

Na época, ele era um dos cientistas mais famosos fora dos círculos acadêmicos por sua genialidade em explicar coisas fascinantes, mas difíceis de entender, para o público em geral.

Por isso, a BBC o convidava com frequência para fazer exatamente isso — e, em 1949, anunciou que apresentaria um programa no qual “um astrofísico analisaria as pesquisas recentes sobre o Universo em expansão”.

“O orador, Fred Hoyle, é membro do St. John’s College, da Universidade de Cambridge, e professor de matemática na universidade”, acrescentou.

A ideia de que o Universo estava se expandindo já havia sido aceita pela maioria dos físicos.

A teoria geral da relatividade de Albert Einstein previu o fenômeno.

Fascinado pela matemática das fórmulas da relatividade de Einstein, o padre católico e físico belga Georges Lemaître descobriu que elas levavam inexoravelmente à conclusão de que o Universo estava se expandindo.

De forma independente, o matemático russo Aleksandr Fridman fez o mesmo.

E, em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble corroborou isso, após observar que a maioria das galáxias estava se afastando rapidamente da nossa.

As “pesquisas recentes” sobre as quais Hoyle iria falar não questionariam esse fato.

Mas ilustrariam duas versões da eternidade que se chocariam ferozmente por décadas.

A grande explosão

Depois de concluir a teoria geral da relatividade, Einstein aplicou sua nova abordagem da gravidade ao Universo.

Em 1917, ele propôs um modelo conhecido como Universo estático eterno de Einstein e, por mais de uma década, com pouquíssimas exceções, a origem física do Universo não foi tema de debate.

O próprio Einstein confirmou em 1929 que o espaço havia existido eternamente quando afirmou que “o continuum [espaço-tempo] é infinito em sua extensão temporal”.

Mas, àquela altura, Lemaître já estava ruminando uma nova ideia.

Se o Universo estava ficando maior, em algum momento ele deve ter sido menor, ele deduziu.

Portanto, se você se projetasse no passado distante, chegaria ao ponto em que toda essa vastidão acabaria reduzida a uma massa muito compacta e quente.

Essa ideia, que ele chamou de “hypothèse de l’atome primitif” ou hipótese do átomo primitivo ou primordial, eclodiu na cena científica em 1931.

Embora tenha aparecido em artigos de revistas científicas, como a Nature, e em palestras de eventos de prestígio, o conceito do “padre cientista”, conforme era chamado pela imprensa, contrariava as noções de seus pares.

O principal problema era que ele supunha que a origem de tudo era aquele átomo e que, antes do momento em que ele começou a se expandir, nem o tempo nem o espaço existiam.

Um Universo com uma história como esta não apenas era finito — como também, para muitos cientistas, incluindo Einstein, tinha ecos da ideia de criação divina.

Finito ou eterno

O modelo de Lemaître — com aquele objeto primordial altamente radioativo e tão denso que compreendia toda a matéria, espaço e energia de todo o cosmos, e sua explosão, a partir da qual as estrelas se formaram — foi deixado no ar.

Mas recebeu um impulso decisivo quando, em 1948, o astrofísico soviético-americano George Gamow apresentou sua versão.

Desenvolvida com seu aluno Ralph Alpher e seu colega Robert Herman, a teoria postulava que a criação do Universo tinha sido de fato o resultado de um clarão de energia, a partir de um gás primordial superdenso.

E que, no fogo desta erupção, os elementos químicos cozinharam juntos a partir de partículas básicas “em menos tempo do que leva para cozinhar um prato de pato com batatas assadas”, de acordo com Gamow.

Crucialmente, eles chegaram a prever que esse evento teria deixado uma radiação de fundo no Universo.

No mesmo ano, Hoyle e seus amigos, o astrofísico Thomas Gold e o matemático Hermann Bondi, apresentaram outra teoria.

O site da Universidade de Cambridge, onde os três trabalhavam, conta que dois anos antes Hoyle, Bondi e Gold foram assistir ao clássico filme de terror Na solidão da noite, no qual um pesadelo se repete.

Em uma conversa posterior, Gold imaginou um filme cíclico que poderia começar a ser assistido a qualquer momento.

Ele então especulou que talvez o Universo fosse assim, sem começo nem fim — e, talvez, à medida que se expandia, fosse “reabastecido” com matéria nova.

O comentário ganhou força, e os cálculos matemáticos de Hoyle indicaram que a matéria poderia ser criada continuamente no espaço e no tempo.

E se matéria nova estivesse sendo gerada em todos os lugares o tempo todo, o Universo teria que se expandir para acomodá-la.

A teoria do Estado Estacionário falava então de um Universo infinito e eternamente criativo.

O grande estrondo

No ano seguinte, Hoyle foi convidado a dar a palestra em que proferiu aquelas palavras que ele comparou a arpões.

Depois de explicar sua teoria cosmológica, ele descreveu a oposta.

“Essas teorias se baseiam na hipótese de que toda a matéria do Universo foi criada em um grande estrondo em um momento específico do passado remoto”.

Este “grande estrondo” em inglês é um big bang.

É claro que o físico não tinha a intenção de cunhar um termo para nomear uma ideia na qual ele não acreditava, e nunca acreditou.

Mas ele tampouco escolheu este termo para ridicularizá-la, como muitos afirmaram desde então — nem sequer Lemaître, que era seu amigo, nem Gamow ficaram ofendidos.

Era um termo descritivo, não depreciativo.

Além disso, o termo big bang não causou muito impacto.

Ele apareceu impresso pela primeira vez pouco tempo depois na revista The Listener, da BBC, que publicou o texto daquela palestra, e no ano seguinte na transcrição de outra série de palestras muito populares de Hoyle, mas ele não o mencionou novamente até 1965.

Nas duas décadas seguintes, o termo, embora adotado pela imprensa, foi amplamente ignorado por físicos e astrônomos, como observou o historiador da ciência dinamarquês Helge Kragh.

Lemaître nunca o utilizou, e Gamow usou apenas uma vez em suas inúmeras publicações sobre cosmologia.

“Não gosto da palavra big bang; nunca chamo de big bang porque é meio clichê”, Gamow diria ao historiador da ciência Charles Weiner em 1968, referindo-se à sua teoria.

“Eu a chamo de regime de radiação e metarregime”, disse ele nesta entrevista, que foi preservada pelo Instituto Americano de Física.

A verdade é que o nome das hipóteses rivais era o de menos.

O conflito entre ambas as convicções era absoluto — e despertou por anos fortes sentimentos que levaram a uma das divisões científicas mais amargas do século.

Embora muitos cientistas tenham tomado partido, Gamow e Hoyle se tornaram seus rostos públicos.

Foi a mais significativa das controvérsias em que Hoyle se envolveu, mas não a única: o cientista tinha o hábito de ser franco.

Tanto que alguns se perguntam se, apesar de suas contribuições monumentais para a astrofísica e a cosmologia, essa franqueza custou a ele o Prêmio Nobel.

Um lampejo de brilhantismo

Uma destas contribuições monumentais foi resolver um grande mistério: até então, ninguém entendia como o Universo criava e construía os elementos químicos.

Lembra que Gamow havia dito que todos eles cozinharam logo após o estrondo, “em menos tempo do que leva para cozinhar um prato de pato com batatas assadas”?

Então, não exatamente.

O hidrogênio, o elemento mais leve, provavelmente sim.

Mas as conjecturas de Gamow não explicavam a formação de elementos mais pesados.

Hoyle demonstrou que todos os elementos que compõem nosso mundo estão sendo cozinhados dentro das estrelas desde sempre.

Ele desenvolveu a ideia de nucleossíntese.

E argumentou que, no interior das estrelas, sob pressões e temperaturas colossais, núcleos de hidrogênio se fundiram para formar núcleos de hélio.

Eles então se combinaram para formar berílio e assim por diante, até que carbono, oxigênio, ferro, silício e outros elementos pesados ??foram criados.

Era uma ideia brilhante, mas só funcionaria se, no interior das estrelas, o carbono existisse em um estado muito especial, que nunca havia sido observado antes.

No entanto, ele deduziu que ele tinha que existir, porque, do contrário, não haveria carbono no Universo e, sem ele, não haveria vida.

Acabou que ele estava certo: com a ajuda do físico americano William Fowler, Hoyle o encontrou.

Superado esse obstáculo, ele continuou com elementos cada vez mais pesados, forjados no interior das estrelas, até chegar ao ferro.

Mas para os ainda mais pesados, algo mais era necessário: grandes explosões estelares chamadas supernovas.

Com elas, todo esse material enriquecido foi lançado ao espaço, onde mais tarde se solidificou para formar asteroides, planetas, ar, água… e seres humanos.

Portanto, efetiva e literalmente, somos poeira estelar.

“É 100% verdade: quase todos os elementos do corpo humano foram criados em uma estrela, e muitos deles vieram de várias supernovas”, confirma o cientista planetário Ashley Kin, especialista em poeira estelar.

E o Big Bang?

A nucleossíntese foi um componente essencial da teoria do Estado Estacionário: não tinha havido apenas um grande estrondo, mas inúmeros desde então e para sempre.

Mas com o tempo, a comunidade científica, incluindo Einstein, passou a reconhecer a validade da hipótese de Lemaître, a quem concedeu várias honrarias.

E, em 1964, uma descoberta importante pôs fim às teorias conflitantes.

Os astrônomos Arno Penzias e Robert Wilson detectaram o brilho de radiofrequência do céu, que ficaria conhecido como radiação cósmica de micro-ondas.

Isso significava, como o jornal americano The New York Times anunciou em sua primeira página em 21 de maio de 1965: “Sinais sugerem ‘Big Bang’ do Universo”.

A batalha havia terminado, mas levou tempo para que os cientistas se sentissem confortáveis ??com esse nome para a teoria vencedora.

Era “um rótulo muito pouco digno para o maior e mais misterioso evento da história do Universo, o início definitivo de tudo”, observa Kragh.

Embora o termo inapropriado tenha se tornado arraigado na literatura e na linguagem popular em vários idiomas, em 1993 a revista de astronomia Sky and Telescope realizou um concurso para mudá-lo.

O painel de jurados, que incluía o astrônomo Carl Sagan, analisou 13.099 sugestões de 41 países… e decidiu que nenhuma era digna de suplantar o Big Bang.

E essa não foi a única impressão de Hoyle sobre a teoria à qual ele se opunha.

Ironicamente, sua descoberta da nucleossíntese foi posteriormente incorporada à teoria do Big Bang, fortalecendo-a.

Criativo e controverso

Em 1983, Fowler recebeu o Prêmio Nobel de Física por sua pesquisa que ajudou a revelar a origem estelar dos elementos que compõem o Universo.

Ele dividiu o prêmio com outro cientista eminente… que não era Hoyle.

A decisão surpreendeu Fowler e muitos outros.

Será porque Hoyle tendia a expressar suas opiniões sem reserva, ofendendo vários de seus colegas e até mesmo, em algumas ocasiões, a própria Academia Sueca de Ciências?

Quando o astrônomo Antony Hewish recebeu o Prêmio Nobel pela descoberta do primeiro pulsar em 1974, por exemplo, Hoyle questionou por que Jocelyn Bell, que o detectou, não compartilhou a honraria.

Ou será porque os Prêmios Nobel não são concedidos por um trabalho específico, mas sim como reconhecimento à reputação geral de um cientista?

Hoyle não apenas nunca se retratou a respeito de suas opiniões sobre a teoria do Big Bang, como começou a levantar a hipótese de que a vida deveria ser uma ocorrência frequente no Universo.

E que as moléculas primordiais a partir das quais a vida evoluiu na Terra haviam sido transportadas de outras partes do cosmos.

A ideia não era necessariamente absurda para a comunidade científica — na verdade, ele é considerado um pioneiro da astrobiologia.

Mas Hoyle foi mais além, argumentando que várias epidemias estavam associadas à passagem de meteoritos, cujas partículas transportavam vírus para a Terra.

Essa ideia foi descartada como fictícia, mais alinhada com o trabalho de Hoyle como escritor de 19 romances de ficção científica (assim como peças de teatro, roteiros para TV e até mesmo uma ópera).

Quando ele morreu em 2001, os obituários o descreveram como “o homem mais imaginativo de todos”, um dos cientistas “mais ilustres e controversos”, “mais criativos e provocadores”, “mais originais e prolíficos”…

Mas hoje ele é mais lembrado como o homem que deu o nome a uma teoria que ele nunca aceitou: o Big Bang, um dos neologismos científicos mais bem-sucedidos de todos os tempos.

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