Porque nosso universo parece ser feito especificamente para nós?

A partir dos anéis de Saturno, a Terra é vista como uma luz brilhante distante (centro) nesta imagem tirada pelo veículo espacial Cassini. Foto cortesia de NASA/JPL.

Editado por: Ross Andersen
Tradução: Iran Filho

Algumas coisas ocorrem apenas por acaso. Mark Twain nasceu no dia em que a cometa de Halley apareceu em 1835 e morreu no dia em que ela reapareceu em 1910. Há uma tentação de se demorar em uma história como essa, de se perguntar se pode haver uma ordem mais profunda por trás de uma vida tão poéticamente delimitada. Para a maioria de nós, a tentação não dura muito tempo. Estamos contentes em nos lembrar de que a maioria das vidas não estão tão celestemente sintonizadas e seguimos com nossos negócios no mundo. Mas algumas coincidências são mais perturbadoras, especialmente se implicarem em fenômenos maiores ou na totalidade do universo conhecido. Durante as últimas décadas, a física descobriu características básicas do cosmos que parecem, à primeira vista, como acidentes felizes. Teorias sugerem agora que os elementos estruturais mais gerais do universo - as estrelas e os planetas, e as galáxias que os contêm - são os produtos de leis e condições finamente calibradas que parecem muito boas para ser verdade. E se nossas perguntas mais fundamentais, nossas reflexões tardias sobre por que estamos aqui, não têm resposta mais satisfatória do que um encolher de ombros exausto e um "As coisas simplesmente parecem ter acontecido assim"?

Pode ser perturbador contemplar a natureza improvável de sua própria existência, trabalhar para trás causalmente e descobrir a cadeia de sorte cega que o colocou na frente de sua tela de computador ou celular, ou onde quer que você esteja lendo essas palavras. Para você existir, seus pais precisaram se encontrar, e isso sozinho envolveu bastante acaso e coincidência. Se sua mãe não tivesse decidido fazer aquela aula de cálculo, ou se seus pais tivessem decidido morar em outra cidade, talvez seus pais nunca se encontrassem. Mas isso é apenas a ponta do iceberg. Mesmo se seus pais tivessem tomado uma decisão consciente de ter um filho, as chances do seu espermatozóide específico encontrar seu óvulo específico são de uma em vários bilhões. O mesmo vale para ambos os seus pais, que precisavam existir para que você existisse, e, portanto, já após apenas duas gerações, estamos com uma chance em 1027. Continuando dessa forma, sua chance de existir, dado o estado geral do universo até mesmo há alguns séculos atrás, era quase infinitamente pequena. Você, eu e todos os outros seres humanos somos os produtos do acaso e vieram à existência contra grandes probabilidades.

E assim como a sua própria existência parece, do ponto de vista físico, ter sido extremamente improvável, a existência de toda a espécie humana parece ter sido uma questão de sorte cega. Stephen Jay Gould argumentou em 1994 que o curso detalhado da evolução é tão incerto quanto o caminho de um espermatozoide para um óvulo. Os processos evolutivos não tendem naturalmente para o Homo sapiens, ou mesmo os mamíferos. Se a história fosse refeita com uma pequena variação, o resultado biológico poderia ser radicalmente diferente. Por exemplo, se o asteroide não tivesse atingido o Yucatán há 66 milhões de anos, os dinossauros ainda poderiam dominar este planeta e os humanos nunca teriam evoluído.

Pode ser difícil absorver emocionalmente a contingência radical da humanidade. Especialmente se você foi condicionado culturalmente pela história da criação bíblica, que faz com que os seres humanos sejam o motivo da existência de todo o universo físico, designados senhores de uma única região central, projetada e habitável. Nicolaus Copernicus desafiou essa imagem no século XVI ao relocar a Terra para uma posição ligeiramente fora do centro, e todo avanço subsequente em nossa compreensão da geografia cósmica reforçou essa visão - que a Terra não tem posição especial no grande esquema das coisas. A ideia de que as bilhões de galáxias visíveis, para não mencionar as extensões que não podemos ver, existem apenas para nossa causa é patentemente absurda. A cosmologia científica consignou essa noção à lata de lixo da história.

Até agora, tudo bem, certo? Por mais difícil que seja engolir, você pode se sentir seguro no conhecimento de que é um acidente e que a humanidade também é. Mas e o universo em si? Pode ser mera chance que haja galáxias, ou que as reações nucleares dentro das estrelas eventualmente produzam os blocos de construção químicos da vida a partir de hidrogênio e hélio? De acordo com algumas teorias, os processos por trás desses fenômenos dependem de condições iniciais finamente calibradas ou coincidências improváveis envolvendo as constantes da natureza. Sempre se poderia descartá-los como acidentes felizes, mas muitos cosmólogos encontraram isso insatisfatório e tentaram encontrar mecanismos físicos que poderiam produzir a vida em uma ampla variedade de circunstâncias.

Desde os anos 1920, quando Edwin Hubble descobriu que todas as galáxias visíveis estão se afastando umas das outras, os cosmólogos abraçaram uma teoria geral da história do universo visível. Nesta visão, o universo visível originou-se de um estado incrivelmente compacto e quente. Antes de 1980, os modelos padrão do Big Bang tinham o universo expandindo e esfriando a um ritmo constante desde o início do tempo até agora. Esses modelos foram ajustados para se adequar aos dados observados, selecionando condiões iniciais, mas alguns começaram a se preocupar com a precisão e especialidade dessas condições iniciais. Essas preocupações levaram ao desenvolvimento de novas teorias, como a inflação cósmica, que tentam explicar como as condições iniciais precisas para a formação de estruturas cósmicas poderiam ter sido estabelecidas. Além disso, essas teorias também buscam explicar por que as constantes da natureza têm os valores precisos que têm, e por que a energia escura e a matéria escura existem no universo. Ainda há muita incerteza e debate sobre essas questões, mas os cosmólogos continuam trabalhando para entender melhor as origens e as características fundamentais do universo.

Por exemplo, os modelos do Big Bang atribuem uma densidade de energia - a quantidade de energia por centímetro cúbico - ao estado inicial do cosmos, bem como uma taxa inicial de expansão do espaço em si. A evolução subsequente do universo depende sensível da relação entre essa densidade de energia e a taxa de expansão. Empacote a energia de forma muito densa e o universo eventualmente recontrairá em um grande colapso; espalhe-a muito fina e o universo se expandirá para sempre, com a matéria diluindo tão rapidamente que as estrelas e as galáxias não podem se formar. Entre esses dois extremos existe uma história altamente especializada em que o universo nunca recontrai e a taxa de expansão eventualmente diminui para zero. Na gíria da cosmologia, essa situação especial é chamada de W = 1. A observação cosmológica revela que o valor de W para o universo visível no presente está bastante próximo de 1. Isso, por si só, é uma descoberta surpreendente, mas o que é ainda mais surpreendente é que os modelos originais do Big Bang nos dizem que W = 1 é um ponto de equilíbrio instável, como uma bola de marfim perfeitamente equilibrada em uma tigela de cabeça para baixo. Se a bola acontecer de estar exatamente no topo, ela ficará lá, mas se for deslocada mesmo ligeiramente do topo, ela rolará rapidamente cada vez mais longe desse estado especial.

Este é um exemplo de ajuste fino cosmológico. Para que o modelo padrão do Big Bang produza um universo mesmo vagamente parecido com o nosso agora, essa condição inicial específica teria que ser perfeita no início. Alguns cosmólogos se opuseram a essa ideia. Pode ter sido apenas sorte que o Sistema Solar se formasse e que a vida evoluísse na Terra, mas parecia inaceitável que fosse apenas sorte que todo o universo observável tivesse começado tão perto da densidade crítica de energia necessária para haver estrutura cósmica em geral.

E essa não é a única condição inicial ajustada implícita pelo modelo original do Big Bang. Se você treinar um telescópio de rádio em qualquer região do céu, observará uma radiação cósmica de fundo, o chamado "luminescência do Big Bang". A coisa estranha sobre essa radiação é que ela é bastante uniforme em temperatura, independentemente de onde você a medir. Alguém poderia suspeitar que essa uniformidade é devido a uma história comum, e que as diferentes regiões devem ter surgido da mesma fonte. Mas de acordo com os modelos padrão do Big Bang, elas não. A radiação remonta a partes completamente desconectadas do estado inicial do universo. A uniformidade de temperatura, portanto, já teria de existir no estado inicial do Big Bang e, embora essa condição inicial fosse certamente possível, muitos cosmólogos sentem que isso seria altamente improvável.