Ele 14 de março Já se passaram seis anos desde a morte de Stephen Hawking. Em seu site pessoal (agora substituído), Hawking se definiu como “cosmólogo, viajante espacial e herói”. Na verdade, eram as três coisas. Ele afirmou estar trabalhando nas leis básicas que governam o universo e descreveu quais foram suas três principais descobertas.
Vamos resumi-los aqui. E abordaremos, a partir deles, quatro questões transcendentais ao que Hawking respondeu: Onde nascem o tempo e o espaço? Onde eles morrem? O universo é finito? A humanidade tem futuro nisso?
Baseado em Einstein
O trabalho de Hawking tem como ponto de partida a extraordinária teoria que temos sobre o cosmos: a Relatividade Geral de Albert Einstein. Uma concepção revolucionária de tempo e de espaço (do espaço tempo), com base no princípio da equivalência de forças. Fruto, por sua vez, de um momento Eureca: uma queda livre imaginada por Einstein do topo do telhado de sua casa.
Da sua lógica penetrante, apoiada em princípios incrivelmente óbvios, resultou uma apenas lei possível para o cosmos, dada por suas equações de campo relativísticas. Que, para o nosso universo, de acordo com princípio cosmológicoeles admitem sozinho solução: a de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker.
Resultado excepcional: um apenas Possível equação e solução para o universo!
Hawking partiu daí e conseguiu ir mais longe, com resultados surpreendentes. teoremas de singularidade (Hawking-Penrose) e resultados no termodinâmica espaço-tempo (Bekenstein-Hawking). Com eles, ele conseguiu responder perguntas eternas.
Onde nascem o tempo e o espaço?
Usando a teoria de Einstein, Hawking concluiu que o nosso universo tinha uma origem no passado, um começo. Essa foi sua primeira descoberta. Os teoremas da singularidade de Hawking-Penrose afirmam que o espaço-tempo começou em uma singularidade: a do Big Bang.
É demonstrado voltando no tempo, utilizando as equações da teoria e as condições que existiam no universo primitivo (recriadas, em parte, em grandes laboratórios, como o CERN).
Chega um momento em que o tempo e o espaço desaparecem: não é mais possível voltar atrás. Aí está a sua origem! É como procurar fontes do Nilocomo fez Livingstone, o local preciso onde ele nasceu.
E onde eles terminam?
O espaço-tempo chega ao seu fim em cada um dos buracos negros que estão constantemente se formando no cosmos. São as outras singularidades que surgem dos teoremas de Hawking-Penrose. Afunda-se onde o tempo e o espaço desaparecem para sempre.
Tais resultados levaram à necessidade de quantificar a gravidade, a fim de validá-los em escalas muito pequenas. Só então poderiam ser considerados definitivos e não meras aproximações clássicas da realidade. Por outras palavras, a Relatividade Geral e a Física Quântica de Einstein tiveram de ser combinadas: as duas grandes teorias do século XX.
Um primeiro passo nessa direção foi dado pelo próprio Hawking, com sua segunda grande descoberta: a radiação Hawking.
“Cada buraco negro de Schwarzschild, de massa M, emite radiação eletromagnética como se fosse um corpo negro perfeito à temperatura: T = ℏc³/8πGMk.”
Fórmula mágica, que combina as constantes fundamentais mais importantes da natureza: Planck, ℏ (física quântica); A velocidade da luz, c (física relativística); o da gravitação universal, g (física newtoniana); Boltzmann, k (termodinâmica); e o número π (A matemática).
Todos as principais teorias físicas reunidas em uma fórmula simples. Uma bela sinfonia universal!
Com isso, Hawking abriu novos caminhos ainda inexplorados. Um, em direção à quantização da gravidade. Outra, em direção à nascente teoria da informação quântica e seus surpreendentes paradoxos cósmicos.
Nosso universo é finito?
Esta questão intrigou muitas gerações. Durante séculos acreditou-se que o universo era eterno, infinito no espaço e no tempo. Então ele mudou de ideia várias vezes.
Até Hawking e Hartle mostrarem que, se o tempo fosse imaginário para começar, então o universo não teria limites e fronteiras. Seria finito, embora ilimitado, e não haveria singularidade inicial. A forma como se originou seria então determinada pelas leis da Física.
Essa foi sua terceira descoberta, a conjectura de Hartle-Hawking sobre um universo autossuficientede algum modo.
A humanidade tem futuro no universo?
Já nos últimos anos de sua vida, Hawking analisou os gravíssimos problemas que enfrentamos. Ele concluiu que eles poderiam tornar-se letais para a humanidade se não os resolvermos nos próximos cem anos.
Hawking era um optimista: previu que, até lá, teremos estabelecido colônias autossustentáveis fora da Terra. E os avanços na inteligência (humana e artificial) terão encontrado a solução para os múltiplos problemas que agora se escondem. Abrindo um novo horizonte, de séculos de esperança.
O seu último conselho aos jovens cientistas (sempre foram o seu público preferido) foi manter permanentemente vivo aquele sentimento maravilhoso ao contemplar o nosso vasto e complexo universo: “Não há nada comparável a vivenciar um momento Eurecapara descobrir pela primeira vez algo que ninguém sabia.”
Até que o universo desapareça ou os humanos desapareçam, as descobertas extraordinárias que Stephen Hawking nos legou – como a sua bela fórmula, agora gravada na sua lápide – gerarão novos conhecimentos. Neste espaço-tempo singular em que hoje, seis anos após a sua morte, nós lembramos você.
Emilio Elizalde, Professor Pesquisador Sênior, Física Teórica e Cosmologia, Instituto de Ciências Espaciais (ICE – CSIC).
Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o original.
