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Há 6 anos morria o cientista que lidava com as leis do universo. Stephen Hawking

Ele tratou de questões fundamentais, como onde nascem e morrem o tempo e o espaço e se a humanidade tem futuro



Hawking experimentando
em 26 de abril de 2007
a falta da gravidade

FOTO: JIM CAMPBELL / AERO-NEWS NETWORK




Emílio Elizalde
professor e pesquisador de física teórica e cosmologia do Instituto de Ciências Espaciais, uma instituição pública da Espanha 

The Conversationl
plataforma de informação produzida por acadêmicos e jornalistas

14 de março marca seis anos desde a morte de Stephen Hawking. Em seu site pessoal (agora substituído), Hawking se definiu como “cosmólogo, viajante espacial e herói”. 

Ele foi, de fato, as três coisas. Afirmou estar trabalhando nas leis básicas que governam o universo, e descreveu quais haviam sido suas três principais descobertas.

Vamos resumi-los aqui. E abordaremos, a partir delas, quatro questões transcendentais às quais 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 espaço (espaço-tempo), baseada no princípio da equivalência de forças. Fruto, por sua vez, de um momento Eureka: uma queda livre imaginada por Einstein do alto do telhado de sua casa.

De sua lógica penetrante, apoiada em princípios incrivelmente óbvios, resultou uma única lei possível para o cosmos, dada por suas equações relativísticas de campo. Que, para o nosso universo, segundo o princípio cosmológico, admitem apenas uma solução: a de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker .

Resultado excepcional: uma única equação e solução possível para o universo!

Hawking partiu daí e conseguiu ir mais longe, com surpreendentes teoremas de singularidade (Hawking-Penrose) e resultados sobre a termodinâmica do 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 teve 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 as nascentes do Nilo, como fez Livingstone, o local preciso onde ele nasce.

E onde eles terminam?

O espaço-tempo chega ao seu fim em cada um dos buracos negros que se formam constantemente 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. Em outras palavras, a Relatividade Geral e a Física Quântica de Einstein tiveram que 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.

“Todo 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); a da gravitação universal, G (física newtoniana); Boltzmann, k (termodinâmica); e o número π (matemática).

Todas 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?

Essa 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 de alguma forma autossustentável.

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 otimista: 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 viver um momento Eureka, a descobrir pela primeira vez algo que não existe. alguém 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 único em que hoje, seis anos após a sua morte, o recordamos.

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