Por que a cosmologia sem filosofia é como um navio sem casco

Foto cedida pela NASA

Editado por: Sally Davies

Tradução: Iran Filho

Por que os cosmologistas e astrofísicos odeiam a filosofia? Desde a afirmação do falecido Stephen Hawking de que "a filosofia está morta", até o capítulo inteiro de jeremiadas de Steven Weinberg "Contra a Filosofia" em Dreams of a Final Theory (1992), muitos físicos e astrofísicos acham que a filosofia é inútil, ou pelo menos inútil para a ciência. Ao mesmo tempo, Hawking e seu co-autor Leonard Mlodinow propõem uma abordagem à pesquisa científica chamada "realismo modelo-dependente" em The Grand Design (2010), enquanto o livro de Weinberg argumenta apaixonadamente - e filosoficamente - contra o positivismo lógico e a metafísica. Se é tão inútil, por que Hawking e Weinberg - e Neil deGrasse Tyson, Lawrence Krauss e outros anti-filósofos - têm se envolvido tanto em discurso filosófico?

Apesar do que os odiadores podem pensar, todas as áreas da ciência confrontam perguntas que não podem ser respondidas dentro do próprio processo científico. Sempre que os cientistas examinam a melhor maneira de testar uma teoria ou se perguntam como os modelos científicos se relacionam com a realidade, eles estão fazendo filosofia. Mas, em sua posição única como estudo de toda a existência, a cosmologia em particular está cheia de quebra-cabeças filosóficos e posições.

Na verdade, há uma crença filosófica escondida no coração da cosmologia. O princípio cosmológico afirma que, em grandes escalas, o Universo é homogêneo (parece o mesmo em todas as localidades) e isotrópico (parece o mesmo em todas as direções). Por exemplo, a vista de um navio no meio do oceano seria isotrópica, mas, quando a terra está à vista, a vista não é a mesma em todas as direções. A superfície do oceano em si é homogênea, talvez, até você chegar perto da costa.

O princípio cosmológico é fundamental para a nossa compreensão de como o Universo evoluiu, expandindo-se a partir de um plasma uniforme e quente e esfriando para formar a intrincada rede cósmica que agora podemos ver através de nossos telescópios. Para assumir homogeneidade e isotropia em todos os lugares, é preciso primeiro fazer uma média sobre diferenças insignificantes, como planetas inteiros e até galáxias. O princípio cosmológico é, portanto, um princípio estatístico: é verdadeiro somente se aplicado a escalas grandes o suficiente.

Mas mesmo assim, pode não ser verdadeiro. O Universo não precisa ser homogêneo; A teoria da gravidade de Albert Einstein funciona perfeitamente se não for, e a gravidade faz com que as estruturas cresçam com o tempo, exagerando diferenças iniciais minúsculas. (Se essas diferenças iniciais vieram das "fluctuações quânticas" de partículas virtuais surgindo e desaparecendo, ou de alguma outra teoria - mais estranha? - é uma questão não resolvida.)

Assim, os cientistas ficam em um estado de aceitação hesitante. O princípio cosmológico é fundamental para como descrevemos a evolução do Universo, ainda assim até agora não fomos capazes de provar que é necessariamente verdadeiro. Tentativas de medir se o Universo é homogêneo - ou em que escala ele se torna homogêneo - tiveram resultados mistos. Mas a isotropia cosmológica foi observada: a radiação do Fundo Cósmico de Micro-ondas, emitida de todos os lados do Universo alguns centenas de milhares de anos após o Big Bang, é isotrópica para uma parte em 100.000. Analogamente, nosso navio no oceano pode ver pequenas diferenças, como pequenas ondas agitadas, mas a vista é largamente isotrópica.

Agora, é possível obter isotropia sem homogeneidade. Para um observador no centro de uma distribuição esférica de matéria, as coisas parecem as mesmas em todas as direções, mas tal distribuição não precisa ser homogênea. No entanto, muitos cosmólogos estão contentes em acreditar que a homogeneidade em alguma escala existe, seja ou não medida - porque com a ajuda de um princípio filosófico não empírico, a homogeneidade segue logicamente da isotropia.

Isso é conhecido como o princípio copernicano, que afirma que não há observadores privilegiados - não estamos em um lugar especial no Universo e o centro é certamente um lugar muito especial. Por este princípio, o Universo deve ser isotrópico em todos os lugares, a partir de todos os pontos de vista e não somente o nosso - e para isso ser verdadeiro, o Universo também deve ser homogêneo. Se cada navio vê uma vista que parece isotrópica, não deve haver terra para fazer as coisas parecerem diferentes, então o oceano deve ser o mesmo em cada local.

O princípio copernicano foi tão completamente aceito na cosmologia que muitos cientistas confundem-no com o princípio cosmológico ou simplesmente o tomam como dado, mesmo em livros didáticos. Para ser justo, o princípio cosmológico pode ser visto como uma versão mais geral do princípio copernicano - já que em um universo homogêneo e isotrópico, não há observadores privilegiados ou lugares especiais em lugar algum. No entanto, o princípio cosmológico pode ser testado explicitamente, enquanto o princípio copernicano adota uma crença de como o Universo é, sem recorrer a dados empíricos. Ele também é uma noção distintamente moderna; durante a maior parte da história humana, as pessoas não tiveram problemas em acreditar que a Terra estava no centro das coisas.

A importância dessas posições na cosmologia é apenas uma das formas pelas quais a disciplina se aproveita de argumentos filosóficos. Assim como a astronomia, o estudo de objetos celestes, a cosmologia só pode realmente testar suas teorias através da observação, e não da experimentação. Não podemos realizar experimentos no Universo como um todo, assim como não podemos explodir uma estrela em um laboratório. (Mesmo que pudéssemos explodir uma estrela em um laboratório, alguém poderia adotar a posição filosófica de que não deveríamos fazê-lo.) Mas, enquanto os astrônomos estão construindo telescópios para observar milhões de galáxias ou um bilhão de estrelas, existe apenas um Universo (ou, se você deve, apenas uma multiverso). Além disso, estamos presos a um ponto de vista nele e podemos observar apenas um volume limitado (embora muito grande) do Universo. Essas limitações significam que as escolhas filosóficas sempre desempenharão um papel na construção e teste de teorias cosmológicas.

Além de questões de método, o conteúdo da cosmologia levanta questões filosóficas sobre a natureza da existência. A cosmologia trata de começos, de forma a mais fundamental possível. O Universo começou na singularidade inicial do Big Bang? O próprio tempo? (E essa pergunta faz sentido?) Ou as singularidades - pontos de infinito localizado, como buracos negros - significam um problema com nossas teorias? Talvez devêssemos preferir cosmologias cíclicas, nas quais o Big Bang foi precedido pelo fim de algum universo passado, do qual o nosso próprio Universo nasceu. E se não for possível reproduzir as condições do Universo primitivo - se essas altas energias são inacessíveis para qualquer acelerador de partículas que possamos construir - como abordamos esses desafios?

Não é necessariamente o trabalho do cosmólogo ponderar ou responder a essas perguntas, assim como não é o trabalho de um filósofo da ciência propor uma "teoria de tudo". Mas os cosmólogos poderiam se beneficiar de uma colaboração mais disponível com seus companheiros filósofos. Com tantos cientistas presos em teorias como a falsificação popperiana e os físicos de partículas e cosmólogos se arrastando em raciocínios antrópicos sobre multiverso, poderíamos usar alguma ajuda. O crescente número de iniciativas de filosofia da cosmologia pode ser um sinal de que a perspectiva está melhorando, apesar dos detratores. O exemplo do princípio cosmológico nos lembra que a cosmologia está cheia de escolhas filosóficas, seja percebido ou não.