19/09/2014

Descoberta de dois estudos do físico alemão mostra como sua concepção de Cosmo evoluiu - de um Universo estático a um que se expande

por Rafael Garcia
da Folha de São Paulo

A descoberta de dois estudos de Albert Einstein abandonados em 1931 mostra que o físico teve ao menos quatro concepções diferentes sobre como é o Universo.

A história de como as ideias cosmológicas do célebre cientista evoluíram foi reconstruída pelo físico irlandês Cormac O'Raifeartaigh, do Instituto de Tecnologia de Waterford, que achou os dois artigos vasculhando o acervo deixado pelo cientista. Ele mostra como Einstein mudou gradualmente da ideia de um Universo estático para um que se expande indefinidamente.

A teoria da relatividade geral, lançada por Einstein em 1915, já tinha como uma de suas consequências a sugestão de que o Cosmo não poderia ser estático.

Incapaz de aceitar isso, o físico embutiu em suas equações um termo batizado de constante cosmológica. Era uma espécie de "pressão negativa", contrapondo-se à gravidade, impedindo o Universo inteiro de colapsar.

Em 1929, porém, tudo mudou. O astrônomo Edwin Hubble constatou que galáxias distantes estão se afastando de nós, e concluiu que o Universo não era estático nem estava colapsando: ele estava em expansão.

O próximo estudo cosmológico que se conhecia de Einstein, a partir de então, era um de 1932 em coautoria com o holandês Willem de Sitter, que descrevia um Universo em expansão indefinida, sem constante cosmológica. Mas os trabalhos descobertos agora por O'Raifertaigh mostram que Einstein ainda resistiu a essa ideia por um tempo.

EXPANSÃO ESTACIONÁRIA

A primeira reação de Einstein após um encontro com Edwin Hubble foi a de imaginar um Universo não estático mas que ainda teria uma constante cosmológica. Era um Universo bizarro, dentro do qual as galáxias estavam de fato se afastando uma das outras, mas com o espaço vazio que surgia sendo gradualmente preenchido pelo aparecimento de mais matéria.

Essa foi a melhor maneira que o físico encontrou de criar um Cosmo dinâmico que também não tivesse seu aspecto alterado com o tempo. A densidade de matéria nesse "universo estacionário" continuava sempre a mesma.

O manuscrito em que Einstein esboçou essa ideia, provavelmente datado de 1931, nunca chegou a ser publicado, e só veio a ser descoberto neste ano (leia ao lado).

Um modelo de Universo parecido veio a ser cogitado 20 anos mais tarde pelo físico Fred Hoyle - um notório inimigo da ideia de Big Bang--, mas sem inspiração em Einstein, que já não se opunha a essa ideia.

O outro estudo que O'Raifertaigh redescobriu já havia sido publicado, mas era pouco conhecido, mesmo marcando o momento em que Einstein havia abandonado a ideia da constante cosmológica. O modelo de Cosmo que ele apresentava eram um que se expandia e, em dado momento, voltava a se contrair.

Numa espécie de Big Bang ao contrário - depois apelidado de Big Crunch -, uma implosão faria o Universo todo voltar a se concentrar num espaço infinitesimal.

Essa, também, é uma ideia que chegou a ser cogitada por outros físicos depois, mas acabou abandonada à medida que os astrônomos se davam conta de que a densidade de matéria no Universo é pequena demais para que a força gravitacional provoque um Big Crunch.

ÚLTIMO ATO

No trabalho de 1932, com De Sitter, Einstein leva em consideração pela primeira vez que o Universo poderia crescer indefinidamente se as galáxias estivessem se afastando umas das outras com uma velocidade grande o suficiente para compensar a gravidade. Com uma taxa de expansão bem nesse limiar, o Universo seria "achatado", no jargão da cosmologia.

Einstein abandonou estudos de cosmologia logo após levantar esse hipótese. Curiosamente, todos os instrumentos sofisticados de astronomia indicam hoje que, de fato, o Cosmo parece achatado.

"Einstein não estava dizendo que o Universo é assim, apenas que o modelo mais simples era esse", diz O'Raifeartaigh.

"De qualquer modo, é incrível que todo o debate entre cosmólogos, travado décadas depois, sobre se o Universo era estacionário ou se evoluía já tivesse sido antecipado por Einstein."

Trabalho de 1931 ficou perdido por erro de arquivamento

O trabalho do físico irlandês Cormac O'Raifertaigh para descobrir dois artigos esquecidos de Einstein começou sem grandes pretensões.

Inicialmente, ele procurava apenas uma cópia do estudo de abril de 1931, que tinha o título genérico "Sobre o problema cosmológico da teoria da relatividade geral".

O'Raifertaigh, porém, constatou que o artigo nunca tinha sido traduzido para o inglês. Alguns dos físicos que o mencionavam não falavam alemão, e ele notou que faziam citações sem ter efetivamente lido o trabalho.

O estudo saíra nas "Atas da Academia Prussiana de Ciências", revista que foi descontinuada em 1932. Como Einstein deixou de divulgar esse trabalho, poucas citações ao estudo foram feitas antes de ele cair no esquecimento.

O'Raifeartaigh finalmente obteve uma cópia do trabalho original e certificou-se de que ele marcava o momento histórico em que Einstein abandonara a constante cosmológica ""elemento ao qual, mais tarde, ele se referiu como "sua maior falha".

No modelo de Universo que ele apresentava no artigo, seu Cosmo terminava no Big Crunch - uma implosão. Não era um Universo "cíclico", como diziam os físicos que vinham citando o trabalho.

O irlandês, além disso, notou algumas inconsistências matemáticas no artigo e decidiu consultar o manuscrito original. A Universidade Hebraica de Jerusalém, que detém os papéis, deixa fotocópias à disposição na internet.

Quando abriu o arquivo que deveria conter o estudo do Big Crunch, porém, O'Raifeartaigh encontrou um manuscrito diferente. O trabalho inédito era aquele com a descrição de um Universo estacionário. Tinha sido arquivado com o título errado, por isso nunca atraíra atenção.

"Havia uma falha de cálculo, e achamos que ela é o motivo pelo qual Einstein abandonou a ideia sem publicar", diz O'Raifeartaigh.

Fonte:
http://www1.folha.uol.com.br/fsp/cienciasaude/184543-os-universos-de-einstein.shtml

 

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