Uma breve história do tempo

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Sobre
Categoria: Livro
Título: Uma breve história do tempo
Autor: Stephen Hawking
Ano de publicação: 1988, tradução de 2015
Editora: Intrínseca
Páginas: 256

Quando e como nosso universo foi criado? De onde nós viemos? Onde estamos indo? Estas são algumas das perguntas que a humanidade tem feito durante séculos na nossa busca para compreender o mundo.

Usando termos simples para leigos, o livro Uma breve história do tempo explica conceitos abstratos sobre cosmologia e física – como espaço, tempo, buracos negros e teoria quântica – para nos ajudar a compreender o nosso universo em termos científicos.

O livro foi escrito por Stephen Hawking (1942-2018), um físico, cosmólogo e autor britânico reconhecido internacionalmente por suas diferentes contribuições à ciência, sendo considerado um dos mais renomados cientistas do século.

Para ter uma discussão significativa sobre o universo, devemos primeiro ter uma explicação do que é uma teoria científica. Nesse sentido, devemos saber que uma boa teoria deve:

Descrever eventos com precisão com base em um modelo (com raras exceções);
Prever com precisão resultados ou observações futuras. No entanto, todas as teorias são provisórias, porque algo que foi verdade até agora ainda pode ser contrariado no futuro. Basta um evento diferente do observado para refutar uma teoria e sabemos que o universo está em constante mudança. Ainda assim, quando possui um bom embasamento científico, uma teoria demora para ser modificada.

Embora o universo possa parecer vasto e impossível de se conhecer por completo, ele segue certas leis que podem ser observadas, compreendidas e previstas, como as Leis da Gravidade de Newton e a Teoria da Relatividade de Einstein. E sabemos que, ao longo dos séculos, a humanidade atualizou enormemente o conhecimento, fazendo observações, formando teorias e depois testando-as, descartando-as ou refinando-as constantemente com base na forma como as nossas observações correspondiam às nossas previsões.

Por exemplo, Aristóteles teorizou pela primeira vez em 340 a.C. que a Terra era redonda (não plana) e que o Sol, a Lua, as estrelas e os planetas se moviam em torno da Terra em órbitas circulares. Muitas teorias diferentes foram debatidas depois disso, mas nos anos 1600, as previsões de Aristóteles finalmente alinharam-se com novas observações, quando foi teorizado que a Lua, as estrelas e os planetas (incluindo a Terra) orbitavam em torno do Sol em elipses (círculos alongados). Então, em 1687, a teoria da gravidade de Newton explicou porque é que isto acontecia – os corpos celestes eram atraídos uns pelos outros pela força gravitacional.

stephen hawking tempo — Esquema do sistema solar. Fonte: freepik.com

Em Uma Breve História do Tempo, Stephen Hawking basicamente nos conduz pela evolução das teorias científicas ao longo dos séculos. É impossível cobrir tudo neste texto, então aqui está uma visão geral de algumas das principais teorias e conceitos explicadas detalhadamente no livro.

No livro, o autor traz duas vertentes teóricas que atualmente são as que mais explicam o mundo, sendo elas:

Teoria da Relatividade: Nada é absoluto. Tudo é relativo.

No passado, as pessoas presumiam que o estado natural dos objetos era de repouso, ou seja, permaneceriam totalmente imóveis se não houvesse força agindo sobre eles. Porém, o matemático e físico Isaac Newton refutou isso com suas Leis da Gravidade, afirmando que tudo já está em movimento e os objetos estão em constante movimento uns em relação aos outros.

Ex: Uma cadeira pode parecer estar em repouso, mas está em movimento porque é um objeto que está na Terra e a mesma está em constante movimento.

Nesse contexto, pode-se dizer que o espaço é relativo: já que tudo está em constante movimento, é impossível determinar se 2 eventos que aconteceram em momentos diferentes e aparentemente em um mesmo local, realmente aconteceram nesse mesmo espaço. Afinal, porque existe a relatividade desse espaço, de fato estar no mesmo lugar que outrora depende do ponto de onde estmos observado. Retomando o exemplo da cadeira: se alguém se sentar na cadeira, você pode dizer que ele se sentou no lugar que a cadeira ocupava 2 dias atrás? A resposta depende do ponto de observação: em relação à própria Terra, sim, ela estava no mesmo lugar; mas em relação ao Sol, a Terra se deslocou, e portanto a cadeira também.

Além disso, o tempo também é relativo: move-se em velocidades diferentes para observadores diferentes.

Assim, espaço e tempo não podem ser tratados separadamente; eles estão entrelaçados na estrutura que foi chamada de espaço-tempo e podem ser mapeados por 4 coordenadas: (1) um ponto no tempo e (2) um ponto no espaço, em relação a (3) a posição do observador e (4) o movimento do observador.

Em 1916, a Teoria Geral da Relatividade de Einstein acrescentou a gravidade nesse cenário. Einstein teorizou que o espaço-tempo não é plano e não viaja em linha reta. Imagine colocar um objeto pesado sobre um pedaço de tecido esticado – o peso do objeto fará com que o tecido afunde. Da mesma forma, a gravidade distorce a curvatura do espaço-tempo, de modo que ele viaja com uma ligeira curva em vez de uma linha reta.

Um exemplo do nosso cotidiano que se utilizada da teoria da relatividade é o GPS. O GPS funciona devido a presença de satélites que estão em órbita em volta da Terra, os quais emitem sinais eletromagnéticos, emitidos na velocidade da luz (quase 300 mil quilômetros por segundo), permitindo determinar a localização de um objeto na Terra. Para que os dados sejam precisos, os relógios nos satélites precisam estar perfeitamente sincronizados com os do solo e, se não fossem essa distorção da relatividade, a diferença dos relógios dos satélites com relação aos que estão na Terra poderia levar a um erro de 8 km por dia com a da posição indicada pelo GPS.

Essa teoria de Einstein explica a maioria das coisas no universo, mas não consegue explicar como o universo começou. É aqui que entra a teoria quântica.

Teoria quântica

A teoria quântica, área em que Stephen Hawking teve grandes contribuições, reconhece a aleatoriedade das coisas e adota uma abordagem probabilística. Em vez de tentar prever exatamente como as partículas (átomos e partículas menores que os átomos) para construir uma forma específica, como a nossa forma humana (corpo, órgãos, tecidos, etc), ela prevê as probabilidades de vários resultados possíveis a depender de diferentes fenômenos físicos, como descargas elétricas e radiação, por exemplo.

Assim, ao prever diferentes possibilidades, a teoria quântica pode ajudar a explicar como se deu a formação do universo, dos planetas e das diferentes formas que neles habitam. Obviamente, há muito mais para entender sobre cada uma dessas leis e conceitos científicos, mas esse é um resumo simplificado das mesmas.

A busca por uma teoria unificada

A partir do livro, pode-se perceber a compreensão do mundo pela humanidade mudou em um período relativamente curto da história humana e isso é fascinante. No entanto, ainda temos um longo caminho a percorrer antes de termos uma teoria unificada que possa explicar todo o universo.

As leis da relatividade geral não funcionam para explicações em níveis subatômicos e a teoria quântica, por outro lado, funciona para todos os cenários, mas não incorpora a gravidade.

Só podemos ter certeza de que essas duas teorias fazem previsões consistentes que estão alinhadas com as observações do mundo. Ainda assim se conclui que temos uma compreensão incompleta do nosso universo e podemos explicar e prever partes dele através de teorias separadas. Assim, uma teoria unificada poderia de alguma forma combinar as leis da relatividade geral e da teoria quântica, mas conforme explicado anteriormente, nunca podemos provar 100% de uma teoria. Portanto, talvez nunca saibamos se descobrimos a teoria unificada e se, de fato, entenderemos completamente o universo, devendo sempre buscar conhecimento para o que acontece ao nosso redor.

Colaboradora:

Nathália Amato Khaled sobre a autora

Nathália é perita criminal, professora, doutora em genômica e bioinformática, mestre em imunologia e graduada em Biomedicina. Fascinada pela área forense desde os 11 anos de idade, atua na mesma e vê na educação, aliada à ciência, as possibilidades de mudanças significativas para a sociedade. Nathália também é responsável pelo desenvolvimento do website e gestão de conteúdo na Ilha do Conhecimento.