O Big Bang é comumente considerado como o começo de tudo: cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, o universo observável cresceu e se expandiu. Mas o que veio antes?
Resposta curta: não sabemos. Resposta longa: Pode ter sido um monte de coisas.
O começo de tudo
A primeira coisa a entender é o que o Big Bang realmente foi.
“O Big Bang é um momento no tempo, não um ponto no espaço”, disse Sean Carroll, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia e autor de “The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning and the Universe Itself”.
Então, descarte a imagem de uma partícula minúscula de matéria densa que de repente explode em um vazio. Por um lado, o universo no Big Bang pode não ter sido particularmente pequeno, disse Carroll. Claro, tudo no universo observável hoje – uma esfera com um diâmetro de cerca de 93 bilhões de anos-luz contendo pelo menos 2 trilhões de galáxias – era um amontoado em um espaço de menos de um centímetro de diâmetro.
Mas pode haver muita coisa fora do universo observável que os terráqueos não podem ver porque é fisicamente impossível que a luz tenha viajado mais longe que 13,8 bilhões de anos-luz.
Assim, é possível que o universo no Big Bang tenha sido minúsculo ou infinitamente grande, disse Carroll, porque não há como voltar no tempo para as coisas que nem podemos ver hoje. Tudo o que realmente sabemos é que era muito, muito denso e que rapidamente ficou menos denso.
Como corolário, realmente não há nada fora do universo, porque o universo é, por definição, tudo. Então, no Big Bang, tudo era mais denso e mais quente do que é agora, mas não havia mais um “fora” do que há hoje. Por mais tentador que seja ter uma visão divina e imaginar que você poderia ficar em um vazio e olhar para o universo bebê amassado logo antes do Big Bang, isso seria impossível, disse Carroll. O universo não se expandiu no espaço; o espaço se expandiu – não havia nada, nem mesmo espaço nem tempo ao redor.
Imagem de Gerd Altmann por Pixabay
“Não importa onde você esteja no universo, se você voltar 14 bilhões de anos, chegará a este ponto em que estava extremamente quente, denso e em rápida expansão”, disse ele.
Ninguém sabe exatamente o que estava acontecendo no universo até um segundo depois do Big Bang, quando o universo esfriava o suficiente para que prótons e nêutrons colidissem e ficassem juntos. Muitos cientistas pensam que o universo passou por um processo de expansão exponencial chamado inflação durante o primeiro segundo. Isso teria suavizado o tecido do espaço-tempo e poderia explicar por que a matéria é distribuída tão uniformemente no universo hoje.
Antes do Big Bang
É possível que antes do Big Bang o universo fosse um trecho infinito de um material ultra-denso, persistindo em um estado estacionário até que, por algum motivo, o Big Bang ocorreu. Este universo extra-denso pode ter sido governado pela mecânica quântica, a física da escala extremamente pequena, segundo Carroll. O Big Bang, então, teria representado o momento em que a física clássica assumiu o papel de principal impulsionadora da evolução do universo.
Para Stephen Hawking, esse momento era tudo o que importava: antes do Big Bang, os eventos são imensuráveis e, portanto, indefinidos. Hawking chamou isso de proposta sem fronteiras: o tempo e o espaço, ele disse, são finitos, mas não têm fronteiras nem pontos de início ou fim, da mesma forma que o planeta Terra é finito, mas não tem limites.
“Como os eventos antes do Big Bang não têm consequências observacionais, pode-se tirá-los da teoria e dizer que o tempo começou no Big Bang”, disse ele em uma entrevista no programa “StarTalk” da National Geographic em 2018.
Ou talvez houvesse outra coisa antes do Big Bang que vale a pena ponderar. Uma ideia é que o Big Bang não é o começo do tempo, mas sim um momento de simetria. Nessa ideia, antes do Big Bang, havia outro universo, idêntico a este, mas com entropia aumentando em direção ao passado, em vez de em direção ao futuro.
Aumentar a entropia, ou aumentar a desordem em um sistema, é essencialmente mudar a flecha do tempo, portanto, nesse universo especulativo, o tempo seria oposto ao tempo no nosso universo. Os proponentes dessa teoria também sugerem que outras propriedades do universo seriam invertidas nesse universo especulativo. Por exemplo, o físico David Sloan escreveu no Blog de Ciências da Universidade de Oxford que assimetrias em moléculas e íons (chamadas de quiralidades) estariam em orientações opostas ao que estão em nosso universo.
Uma teoria relacionada sustenta que o Big Bang não foi o começo de tudo, mas sim um momento no tempo em que o universo mudou de um período de contração para um período de expansão. Essa noção de “Big Bounce” sugere que pode haver Big Bangs infinitos à medida que o universo se expande, se contrai e se expande novamente. O problema com essas idéias, Carroll disse, é que não há explicação para por que ou como um universo em expansão se contrairia e retornaria a um estado de baixa entropia.
Carroll e sua colega Jennifer Chen têm sua própria visão pré-Big Bang. Em 2004, os físicos sugeriram que talvez o universo como o conhecemos seja a prole de um universo parental do qual um pouco de espaço-tempo fora arrancado.
É como um núcleo radioativo decaindo, segundo Carroll: quando um núcleo decai, ele cospe uma partícula alfa ou beta. O universo parental poderia fazer a mesma coisa, exceto que em vez de partículas, ele cospe universos bebês, talvez infinitamente. “É apenas uma flutuação quântica que permite que isso aconteça”, disse Carroll. Esses universos bebês seriam “literalmente universos paralelos”, disse Carroll, e não interagem ou influenciam uns aos outros.
Se tudo isso soa um pouco estranho, é porque os cientistas ainda não têm uma maneira de olhar até o instante do Big Bang, muito menos o que veio antes dele. Há espaço para explorar, todavia. A detecção de ondas gravitacionais de fortes colisões galácticas em 2015 abriu a possibilidade de que essas ondas possam ser usadas para resolver mistérios fundamentais sobre a expansão do universo naquele primeiro segundo crucial.
Físicos teóricos também têm trabalho a fazer, disse Carroll, como fazer previsões mais precisas sobre como forças como a gravidade quântica podem funcionar.
“Nem sabemos o que estamos procurando”, disse Carroll, “até termos uma teoria”. [LiveScience]