Parabéns, Dr. Hawking!

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No início dos anos sessenta, um jovem investigador na Universidade de Cambridge dava os seus primeiros passos no estudo de um tópico da física que a maioria da comunidade científica considerava um beco sem saída, uma área mais dada aos devaneios religiosos ou às visões místicas do que aos cálculos matemáticos, a cosmologia, o estudo do início do Universo e da sua evolução como um todo. Aos 23 anos de idade foi-lhe diagnosticada uma doença neurológica degenerativa que levaria à atrofia de todos os músculos do seu corpo culminando na morte. Os médicos prognosticaram-lhe dois anos de vida. Mas tal não se concretizou. Em 2009, este jovem retirou-se, como professor em Física Teórica na Universidade de Cambridge, da cátedra ocupada outrora por Newton e Dirac e é, provavelmente, o físico mais conhecido do mundo, de seu nome Stephen Hawking. O que o tornou tão mediático foram tanto as suas descobertas na área da cosmologia como a sua luta constante contra uma doença que lhe paralisou por completo o corpo e fala, mas não lhe diminuiu as suas extraordinárias capacidades de pensamento lógico-matemático e abstracto. Além disso, tornou-se mundialmente conhecido como divulgador científico com o seu livro bestseller "Breve História do Tempo", que pessoalmente ainda me lembro de ler com fascínio na adolescência.

Capa do livro que inspirou uma geração

Do ponto de vista físico, é uma pessoa que, desde há mais de 40 anos, é totalmente dependente de outros para as tarefas mais básicas necessárias à sobrevivência. Neste campo, recomendo a leitura da biografia da primeira mulher de Hawking, Jane, (e que deu origem ao filme "Teoria de Tudo"), onde é apresentado um relato comovente de uma casamento que durou 30 anos e que confirma a velha máxima (goste-se ou não do seu tom machista) que “por trás de um grande homem há sempre uma grande mulher”.

Mas do ponto de vista da Física, a ascensão de Hawking foi meteórica, acompanhado por alguns companheiros, mas visto e admirado de longe por todos os outros. No final dos anos sessenta e início dos anos setenta do século XX, do esforço conjunto das mentes de Hawking, Roger Penrose e outros, surgiu um corpo de ideias que descrevem, com um grau de consistência interna notável, as condições, mecanismos e resultado final do colapso gravitacional de estrelas, e os buracos negros como possível resultado desses processos, assim como um aprofundamento da própria estrutura do espaço-tempo. O ponto mais alto alcançado nesta batalha pelo conhecimento foi o estabelecimento dos chamados ‘teoremas de singularidades’. Estes físicos utilizaram técnicas matemáticas inovadoras para demonstrarem uma série de teoremas baseados no modelo clássico da estrutura do espaço-tempo que previam, a verificarem-se determinadas condições, a ocorrência de ‘singularidades’ na estrutura do espaço-tempo, regiões ou pontos que têm de ser retirados do espaço-tempo, não sendo possível definir neles as equações de Einstein e não sendo, portanto, possível prever, com base apenas na teoria actual, nada mais além. Revertendo a ordem no tempo destes argumentos, Hawking e Penrose provaram que o Universo, actualmente em expansão, teve necessariamente de ter início num ponto singular, onde as leis físicas actuais deixam de ser válidas, sendo a compreensão deste facto o “Santo Graal” da física moderna, busca essa em que Hawking participa ainda activamente, com os seus 74 anos de idade, feitos hoje.

Tal como Hawking já disse (ou melhor, digitou com o seu único dedo móvel num teclado e cujo sintetizador de voz reproduziu), este descoberta é imensamente superior à descoberta de uma qualquer partícula elementar, mas o comité Nobel ainda não reconheceu a sua importância. Esperemos que não se atrasem demasiado, pois mesmo Hawking não é eterno e um dia a morte libertará esta mente brilhante do seu corpo aprisionado.

R. entregou uma pizza #à amigo secreto #à neutrinos à solta

100 anos da Relatividade Geral de Einstein

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Faz hoje 100 anos que Albert Einstein entregou, na Academia de Ciências de Berlim, a sua versão final da Teoria da Relatividade Geral. Nela, apresentava equações matemáticas que relacionavam a gravidade com a geometria do espaço e do tempo. Tempo e espaço deixaram de ser entidades absolutas, meros espectadores da realidade física; a matéria molda a estrutura geométrica do espaço-tempo, e esta determina o movimento da matéria. Juntamente com a mecânica quântica, desenvolvida nos anos 20 do século passado, a Relatividade Geral constitui um dos pilares da Física moderna, mudando para sempre a nossa visão do universo. Com base nas suas equações, Einstein pôde fazer uma descrição muito mais rigorosa do movimento de corpos celestes e de raios de luz sujeitos à interacção gravítica, prevendo o desvio da luz perto de grandes massas. Além disso, também previu a existência de ondas gravitacionais, semelhantes a ondas electromagnéticas (como a luz visível), mas extremamente fracas e difíceis de detectar, o que pode explicar ainda não terem sido observadas.

Mas, como todas as grandes teorias físicas, a obra ultrapassou o seu criador. As equações apresentadas a 25 de Novembro de 1915 continham revelações que nem Einstein conseguiu, ou teve coragem, de reconhecer. Uma delas foi a que levou à maior descoberta científica do século passado, a expansão do universo, transformando o universo de algo eterno e imutável, para um sistema que teve um início, que evolui e que, provavelmente, terá um fim. As equações de Einstein provavam-no; Einstein não acreditou e modificou as suas próprias equações de modo que resultasse um universo estático. Poucos anos depois, o astrónomo Edwin Hubble viria a provar o contrário. Outra revelação foi a previsão da existência de corpos celestes com uma gravidade tão intensa que nem a luz lhes pode escapar, os chamados buracos negros. Einstein nunca acreditou neles, mas hoje há fortes indícios experimentais da sua existência, e a teoria desenvolvida a partir dos anos 60 do século passado descreve, com um grau de consistência interna notável, as condições, mecanismos e resultado final do colapso gravitacional de uma estrela, do qual pode resultar um buraco negro.

No entanto, todas as teorias físicas têm um âmbito de aplicação limitado, e a teoria da Relatividade Geral não é excepção. Por exemplo, sabe-se que ela tem limitações intrínsecas quando a natureza corpuscular da matéria se evidencia. Diz-se que é uma teoria clássica, e não uma teoria quântica. Não quer dizer que esteja errada; apenas quer dizer que o seu campo de aplicação não é infinito, isto é, existirão fenómenos que ocorrem na Natureza para os quais a teoria não tem explicação. A Relatividade Geral é notável no sentido em que a sua própria estrutura interna prevê as condições em que deixará de ser válida. Em situações de concentrações de massa extremas as equações de Einstein caiem por terra, indicando que nessas circunstâncias os modelos existentes actualmente, quer para a geometria do espaço-tempo, quer para a estrutura da matéria, deixam provavelmente de ser válidos em certas zonas designadas por ‘singularidades’. É precisamente o estudo destas situações extremas que nos permite esticar o nosso conhecimento até à sua fronteira actual e assim ‘espreitar’ um pouco o futuro da física e, consequentemente, da própria humanidade.

Centenas de anos antes de Einstein, Newton revolucionou a nossa visão do universo, mas só muito depois da sua morte a humanidade interiorizou a revolução científica que ele e outros protagonizaram: o determinismo das leis físicas, o optimismo científico, a posição do Homem e de Deus no universo. Da mesma forma, a visão einsteiniana do espaço e tempo ainda não foi assimilada pela esmagadora maioria da população, 100 anos depois da criação da teoria. Todos nós pensamos instintivamente de forma newtoniana, não nos dando conta que o espaço e tempo fazem parte da dinâmica do universo e não têm uma existência independente de nós. O progresso científico é por vezes lento, mas também pode ser extraordinariamente rápido e revolucionário. É impossível prever o grau de conhecimento científico quando se comemorar o bicentenário da teoria da Relatividade Geral, mas uma coisa é certa: a busca pela compreensão da Natureza continuará tão acesa como hoje, pois essa é uma das características básicas do ser humano. E, quem sabe, estaremos nessa altura a comemorar a visão singular de um próximo Einstein.

R. entregou uma pizza # à neutrinos à solta