Porque (quase todos) os cosmólogos são ateus

Autor: Sean Carroll

Tradução: Iran filho

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Preparado para God and Physical Cosmology: Russian-Anglo American Conference on Cosmology and Theology, Notre Dame, janeiro / fevereiro de 2003. Publicado na Faith and Philosophy 22, 622 (2005).

Resumo

A ciência e a religião fazem afirmações sobre o funcionamento fundamental do universo. Embora essas afirmações não sejam incompatíveis a priori (poderíamos nos imaginar sendo levados à crença religiosa por meio da investigação científica), argumentarei que, na prática, elas divergem. Se acreditarmos que os métodos da ciência podem ser usados para discriminar entre imagens fundamentais da realidade, somos levados a uma concepção estritamente materialista do universo. Embora os detalhes da cosmologia moderna não sejam uma parte necessária desse argumento, eles fornecem pistas interessantes sobre como uma imagem definitiva pode ser construída.

Introdução

Cada vez mais ouve-se rumores de uma reconciliação entre ciência e religião. Nas principais revistas de notícias, bem como em conferências acadêmicas, afirma-se que a crença no sucesso da ciência na descrição do funcionamento do mundo não está mais em conflito com a fé em Deus. Eu gostaria de argumentar contra essa tendência, em favor de um ponto de vista mais antiquado que é ainda mais característico da maioria dos cientistas, que tendem a não acreditar em qualquer componente religioso do funcionamento do universo.

O título "Por que os cosmólogos são ateus" foi escolhido não porque estou principalmente interessado em me aprofundar na sociologia e psicologia dos cientistas contemporâneos, mas simplesmente para chamar a atenção para o fato de que estou apresentando um ponto de vista comum e venerável, não promovendo um nova e criteriosa linha de raciocínio. Essencialmente, estarei defendendo uma posição que chegou até nós desde o Iluminismo e que foi aprimorada ao longo do caminho por vários avanços na compreensão científica. Em particular, discutirei qual impacto a cosmologia moderna tem em nossa compreensão dessas questões verdadeiramente fundamentais.

Os últimos cem anos testemunharam um grau significativo de tensão entre ciência e religião. Desde muito cedo, a religião forneceu uma certa maneira de dar sentido ao mundo - uma razão pela qual as coisas são como são. Nos tempos modernos, as explorações científicas forneceram suas próprias imagens de como o mundo funciona, aquelas que raramente confirmam as imagens religiosas pré-existentes. Grosso modo, a ciência trabalhou para aparentemente minar a crença religiosa, questionando os aspectos explicativos cruciais dessa crença; segue-se que outros aspectos (morais, espirituais, culturais) perdem as garantias de sua validade. Argumentarei que essa discordância não é necessária a priori, mas, no entanto, surge como uma consequência do método científico.

É importante desde o início distinguir entre dois conceitos relacionados, mas em última análise distintos: uma imagem de como o mundo funciona e uma metodologia para decidir entre imagens concorrentes. As imagens de interesse neste artigo podem ser rotuladas de "materialismo" e "teísmo". O materialismo afirma que uma descrição completa da natureza consiste em uma compreensão das estruturas das quais ela é composta juntamente com os padrões que essas estruturas seguem, enquanto o teísmo insiste na necessidade de um Deus consciente que de alguma forma se eleva acima desses padrões. (Essas categorias podem ser encontradas, por exemplo, em Richard Swinburne's Is There a God? (Oxford, 1996). Não pretendo criticar o organizador da conferência, mas este pequeno livro é um exemplo bem apresentado e paradigmático do Quero contrastar com o meu tipo de visão.) A ciência é mais frequentemente associada a uma visão materialista, mas a essência da ciência reside tanto em uma metodologia de alcançar a verdade quanto em qualquer visão de que forma essa verdade pode finalmente assumir. Em particular, o método científico é empírico, em contraste com os apelos à razão pura ou à revelação. Para os fins deste artigo, assumirei a validade do método científico e simplesmente perguntarei a que tipo de conclusões somos levados por sua aplicação.

Dentro dessa estrutura, existem dois caminhos possíveis para a reconciliação entre ciência e religião. Uma é alegar que ciência e religião não são incompatíveis porque falam a conjuntos de questões completamente distintos e, portanto, nunca entram em conflito. A outra é afirmar que pensar cientificamente não leva à rejeição do teísmo, mas na verdade que a crença religiosa pode ser justificada da mesma forma que qualquer teoria científica. Argumentarei que nenhuma das estratégias é bem-sucedida: a ciência e a religião abordam algumas das mesmas questões e, quando o fazem, obtêm respostas diferentes. Em particular, desejo argumentar que a crença religiosa necessariamente envolve certas afirmações sobre como o universo funciona, que essas afirmações podem ser julgadas como hipóteses científicas e que, como tais, devem ser rejeitadas em favor de maneiras alternativas de compreender o universo.

Provavelmente nada do que eu disser será algo que você não ouviu em outro lugar. Meus objetivos aqui são simplesmente descrever o que penso que um cientista típico tem em mente quando confrontado com a questão da ciência versus religião, mesmo que os próprios cientistas não tenham pensado nessas questões em detalhes.

Cosmovisões

Uma das tarefas mais difíceis ao discutir a relação entre ciência e religião é definir a terminologia de maneiras que sejam aceitáveis ​​para todos os ouvintes. Na verdade, é provavelmente impossível, especialmente quando se trata de religião, a terminologia é usada de maneiras incompatíveis por pessoas diferentes. Tentarei, portanto, ser o mais claro possível sobre as definições que estou usando. Nesta seção, quero descrever cuidadosamente o que quero dizer com as duas visões de mundo concorrentes, materialismo e teísmo, sem ainda abordar como escolher entre elas.

A essência do materialismo é modelar o mundo como um sistema formal, que é inequívoco e completo como uma descrição da realidade. Pode-se dizer que um modelo materialista consiste em quatro elementos. Primeiro, modelamos o mundo como uma estrutura formal (matemática). (A relatividade geral descreve o mundo como uma variedade curva com uma métrica Lorentziana, enquanto a mecânica quântica descreve o mundo como um estado em algum espaço de Hilbert. Como um exemplo mais trivial, poderíamos imaginar um universo que consistisse em nada além de uma lista infinitamente longa de ”bits” assumindo os valores 0 ou 1.) Em segundo lugar, essa estrutura exibe padrões (as “leis da natureza”), de modo que a quantidade de informação necessária para expressar o mundo é dramaticamente menor do que a estrutura permitiria em princípio. (Em um mundo descrito por uma sequência de bits, podemos, por exemplo, descobrir que os bits são uma série infinitamente repetida de um único seguido por dois zeros: 100100100100...) Terceiro, precisamos de condições de contorno que especificam a realização específica do padrão . (O primeiro bit em nossa lista é um.) Observe que a distinção entre os padrões e suas condições de contorno não está perfeitamente bem definida; esta é uma questão que se torna relevante na cosmologia, e discutiremos mais tarde. Finalmente, precisamos de uma maneira de relacionar este sistema formal com o mundo que vemos: uma ”interpretação”.

O leitor pode se preocupar com o fato de estarmos passando por cima de questões muito sutis e importantes na filosofia da ciência; eles estariam corretos, mas não precisa se preocupar. A filosofia da ciência torna-se difícil quando tentamos descrever a relação do formalismo com o mundo (a interpretação), bem como a forma como inventamos e escolhemos entre as teorias. Mas a ideia de que estamos tentando, em princípio, modelar o mundo como um sistema formal é bastante incontroversa.

A tese materialista é simplesmente: Isso é tudo que existe no mundo. Uma vez que descobrimos a estrutura formal, os padrões, as condições de contorno e a interpretação corretos, obtemos uma descrição completa da realidade. (Claro que ainda não temos as respostas finais sobre o que é tal descrição, mas um materialista acredita que tal descrição existe.) Em particular, devemos enfatizar que não há lugar nesta visão para conceitos filosóficos comuns como como "causa e efeito" ou "propósito". Do ponto de vista da ciência moderna, os eventos não têm propósitos ou causas; eles simplesmente se conformam às leis da natureza. Em particular, não há necessidade de invocar qualquer mecanismo para “sustentar” um sistema físico ou para mantê-lo funcionando; exigiria uma camada adicional de complexidade para um sistema deixar de seguir seus padrões do que simplesmente continuar a fazê-lo. Acreditar de outra forma é uma relíquia de uma certa maneira metafísica de pensar; essas noções são úteis de maneira informal para os seres humanos, mas não fazem parte da descrição científica rigorosa do mundo. É claro que os cientistas falam sobre “causalidade”, mas esta é uma descrição da relação entre padrões e condições de contorno; é um conceito derivado, não fundamental. Se conhecermos o estado de um sistema em um determinado momento e as leis que regem sua dinâmica, podemos calcular o estado do sistema posteriormente. Você pode ficar tentado a dizer que o estado particular da primeira vez “fez” o estado ser o que era na segunda vez; mas seria igualmente correto dizer que o segundo estado causou o primeiro. De acordo com a visão de mundo materialista, então, estruturas e padrões são tudo que existem - não precisamos de noções auxiliares.

Definir teísmo é mais difícil do que definir materialismo, pela simples razão de que a crença teísta assume muitas formas mais do que a crença materialista, e as mesmas palavras são frequentemente interpretadas como significando coisas totalmente diferentes. Evitarei parcialmente essa dificuldade, não tentando uma definição abrangente de religião, mas simplesmente aceitando a crença na existência de um ser chamado “Deus” como um componente necessário de ser religioso. (Essa escolha já exclui alguns modos de crença que às vezes são considerados "religiosos". Por exemplo, alguém poderia alegar que "as leis da física e sua atuação no mundo são o que considero Deus". não sou o objetivo de fazer isso, mas, em tal caso, nada do que eu tenho a dizer se aplicaria.)

A sutileza foi, portanto, transferida para a tarefa de definir "Deus". Considerarei que significa algum ser que não está vinculado aos mesmos padrões que percebemos no universo, que é, pelos nossos padrões, extremamente poderoso (não necessariamente onipotente, embora isso contasse), e de alguma forma desempenha um papel crucial no universo (criá-lo ou mantê-lo funcionando, etc.). Por "ser", quero dizer implicar uma entidade que reconheceríamos como tendo consciência - uma "pessoa" em algum sentido apropriadamente generalizado (em oposição a uma característica da realidade, ou algum tipo de sentimento). Em outras palavras, um Deus bastante concreto, não apenas um aspecto da natureza. Essa noção de Deus não precisa ser intervencionista ou fácil de detectar, mas tem pelo menos a capacidade de intervir em nosso mundo. Mesmo que não seja necessariamente onipotente, a característica relevante dessa concepção é que Deus não está sujeito às leis da física. Em particular, não incluo algum tipo de deus-super-herói que está sujeito a tais leis, mas descobriu como usá-las de maneiras que transmitem a impressão de um enorme poder (mesmo que seja difícil imaginar uma distinção final entre elas duas possibilidades). Quando digo que Deus não está sujeito às leis da física, tenho em mente, por exemplo, que Deus não está limitado a se mover mais devagar do que a velocidade da luz, ou que Deus poderia criar um elétron sem também criar um correspondente com carga positiva partícula. (Não estamos imaginando que Deus pode fazer o logicamente impossível, apenas violar os padrões contingentes da realidade que poderíamos imaginar que fossem diferentes.) É claro que esses poderes são escassos em comparação com a maioria das concepções de Deus, mas estou considerando os critérios mínimos. Existem vários tipos de crença que são convencionalmente rotulados como religiosos, mas inconsistentes com minha definição de Deus; sobre isso não tenho nada a dizer neste artigo.

Deve ficar claro que, por essas definições, materialismo e teísmo são incompatíveis, essencialmente por definição. (O primeiro diz que tudo segue as regras, o segundo diz que Deus é uma exceção.) Não segue imediatamente que “ciência” e “religião” são incompatíveis; poderíamos seguir o método científico para concluir que uma descrição materialista do mundo não era tão razoável quanto uma teísta. Por outro lado, segue-se que ciência e religião se sobrepõem em suas esferas de interesse. A religião tem muitos aspectos, inclusive sociais e morais, além de seu papel na descrição do funcionamento do mundo; no entanto, esse papel é crucial e necessariamente fala a algumas das mesmas questões que a ciência faz. Sugestões de que ciência e religião são simplesmente atividades desconexas. geralmente dependem de uma redefinição de "religião" como algo mais próximo de "filosofia moral". (Ver, por exemplo, S. J. Gould, Rocks of Ages: Science and Religion in the Fullness of Life, Ballantine, 2002.) Tal definição ignora aspectos cruciais da crença religiosa.

Ao julgar entre o materialismo e o teísmo, somos confrontados com duas possibilidades. Um ou outro sistema é logicamente impossível, ou precisamos decidir qual dos dois modelos concebíveis explica melhor o mundo que vivemos. Em minha opinião, nem o materialismo nem o teísmo são logicamente impossíveis, e prosseguirei com a ideia de que temos que ver o que se encaixa melhor na realidade. É claro que foram apresentados argumentos contra o materialismo que não se baseiam em características observadas específicas de nosso mundo, mas, em vez disso, na razão pura ou na revelação; Não vou tentar lidar com esses argumentos aqui.

Escolha de teoria

Dada essa compreensão do materialismo e do teísmo, como devemos decidir em quem acreditar? Não há uma resposta certa para essa pergunta, e argumentos sensatos só podem ser feitos depois de concordarmos sobre alguns elementos básicos de como devemos proceder para escolher uma teoria do mundo. Por exemplo, alguém pode insistir na primazia da revelação para compreender verdades profundas; em resposta, não há nenhum argumento lógico que poderia provar que tal pessoa está errada. Em vez disso, gostaria de perguntar a que conclusão devemos chegar ao empregar uma técnica mais empírica de decidir entre teorias. Em outras palavras, abordamos a escolha entre o materialismo e o teísmo como um cientista trataria a escolha entre quaisquer duas teorias concorrentes.

O pressuposto científico básico é que existe uma descrição completa e coerente de como o mundo funciona. (Esta não precisa ser uma descrição puramente materialista, na linguagem da seção anterior; simplesmente uma descrição sensata cobrindo todos os fenômenos.) Embora certamente ainda não saibamos o que essa descrição pode ser, a ciência tem sido extremamente bem-sucedida na construção de teorias provisórias que modelam com precisão alguns aspectos da realidade; esse grau de sucesso até agora convence a maioria dos cientistas de que realmente há uma descrição abrangente a ser encontrada. Esta suposição subjacente desempenha um papel crucial na determinação de como os cientistas escolhem entre teorias concorrentes que são mais modestas em seus objetivos, tentando modelar apenas alguns tipos específicos de fenômenos - em poucas palavras, os cientistas escolhem os modelos que eles sentem que são mais prováveis ​​de serem consistentes com a verdadeira descrição unificada subjacente.

Podemos fazer uma declaração tão abrangente com alguma confiança, apenas porque ela evita todas as perguntas difíceis. Em particular, como podemos decidir se uma teoria tem mais ou menos probabilidade de ser consistente com uma única descrição coerente da natureza? É neste ponto que o julgamento do cientista individual necessariamente desempenha um papel crucial; o processo é irredutivelmente não algorítmico. Vários critérios são empregados, incluindo adequação ao experimento, simplicidade e abrangência. Nenhum desses critérios é absoluto, mesmo adequado para experimentar; afinal, os experimentos às vezes estão errados.

Deixe-me dar um exemplo para ilustrar os diferentes critérios empregados pelos cientistas para julgar teorias. Quando observamos a dinâmica das galáxias, descobrimos que a força gravitacional aparente exercida pela galáxia sobre as partículas orbitando ao redor dela é inevitavelmente muito maior do que esperaríamos levando em consideração a massa combinada de todo o material visível na galáxia. Uma hipótese simples e popular para explicar essa observação é a ideia de "matéria escura", a noção de que a maior parte da massa nas galáxias não está em estrelas ou gás, mas sim em algum novo tipo de partícula que ainda não foi observada diretamente, e que tem uma densidade de massa média no universo que é aproximadamente cinco vezes maior do que a da matéria comum. Mas há uma ideia concorrente: que nossa compreensão da gravidade (por meio da relatividade geral de Einstein) se quebra nas bordas das galáxias, para ser substituída por alguma nova lei gravitacional. Essa lei foi realmente proposta por Milgrom, sob o nome de ”Dinâmica Newtoniana Modificada,” ou MOND, na sigla em inglês (M. Milgrom, 1983, Astrophys. Journ. 270, 365). Neste ponto, não sabemos ao certo se a hipótese da matéria escura ou a hipótese do MOND está correta, mas é seguro dizer que a grande maioria dos especialistas científicos concorda em favor da matéria escura. Por que? Por um lado, existe um sentido em que o MOND é mais compacto e eficiente: Foi demonstrado que descreve com precisão as observações de um amplo conjunto de galáxias, com apenas um único parâmetro livre, enquanto a ideia de matéria escura é um pouco menos preditiva nesta pontuação. Mas há duas características que trabalham fortemente a favor da matéria escura. Primeiro, ela faz previsões detalhadas para uma ampla classe de fenômenos, bem fora do reino das galáxias individuais: aglomerados de galáxias, lentes gravitacionais, estrutura em grande escala, fundo de micro-ondas cósmico e muito mais, enquanto a MOND é completamente silenciosa sobre essas questões (não há previsão para verificar ou refutar). O segundo ponto (intimamente relacionado) é que a MOND não é realmente uma teoria completa, ou mesmo uma teoria, mas simplesmente uma relação fenomenológica sugerida que supostamente vale para galáxias. Ninguém sabe como torná-lo parte de uma estrutura consistente maior. Portanto, apesar do maior poder preditivo do MOND dentro de seu domínio de validade, a maioria dos cientistas o considera um retrocesso, pois parece menos provável que seja parte de uma descrição abrangente. (Ninguém pode dizer com certeza, então a questão ainda está aberta, mas a maioria tem uma preferência definida.)

Deve ficar claro por que escolher entre teorias concorrentes é difícil - é uma questão de prever o futuro, não de aplicar um conjunto de critérios inequívocos. No entanto, também não é completamente arbitrário; é simplesmente uma questão de aplicar um conjunto de padrões um tanto ambíguos. Felizmente, os casos em que uma determinada teoria seria favorecida pela aplicação de um critério razoável, enquanto uma teoria diferente seria favorecida pela aplicação de um critério razoável diferente são raros e tipicamente de vida curta; a aquisição de dados experimentais adicionais ou maior compreensão teórica tende a resolver o problema de maneira relativamente limpa em favor de um modelo específico.

De acordo com essa descrição, a avaliação de uma teoria científica envolve tanto um julgamento sobre a própria teoria quanto sobre a teoria mais abrangente que, em última análise, descreveria a natureza. Embora vários fatores díspares sejam aplicados a teorias concretas, os critérios relevantes para julgar teorias abrangentes concorrentes são muito mais diretos: entre cada modelo possível que se encaixa em todos os dados, escolhemos o mais simples possível. ”Simplicidade” aqui está relacionada à noção de ”compressibilidade algorítmica”: a simplicidade de um modelo é julgada por quanta informação é necessária para especificar totalmente o sistema. Não há nenhuma razão a priori para que a natureza deva ser governada por um modelo abrangente que é absolutamente simples; mas nossa experiência como cientistas nos convence de que é esse o caso.

Deve ficar claro como essas considerações se relacionam com a escolha entre o materialismo e o teísmo. Essas duas visões de mundo oferecem noções diferentes sobre a forma que uma descrição abrangente assumirá. Atuando como cientistas, é nossa tarefa julgar se parece mais provável que a teoria abrangente mais simples possível, compatível com o que já sabemos sobre o universo, se tornará estritamente materialista ou exigirá a introdução de uma divindade.

Cosmologia e crença

Se aceitarmos o método científico como uma forma de determinar o funcionamento da realidade, somos levados a uma conclusão materialista ou teísta? Ingenuamente, o baralho parece estar contra o teísmo: se estamos procurando simplicidade de descrição, uma visão que apenas invoca estruturas e padrões formais pareceria mais simples do que aquela em que Deus aparecesse adicionalmente. No entanto, somos obrigados a encontrar descrições simples que também sejam completas e consistentes com o experimento. Portanto, poderíamos ser levados a acreditar em Deus, se isso fosse garantido por nossas observações - se houvesse evidência (direta ou não) da obra das mãos divinas no universo.

Existem várias maneiras possíveis de isso acontecer. Mais direta seria a observação direta de eventos miraculosos que seriam mais facilmente explicados pela invocação de Deus. Visto que tais eventos parecem difíceis de acontecer, precisamos ser mais sutis. No entanto, ainda existem pelo menos duas maneiras pelas quais uma cosmovisão teísta pode ser julgada mais convincente do que uma materialista. Primeiro, poderíamos descobrir que nossa melhor concepção materialista estava de alguma forma incompleta - havia algum aspecto do universo que não poderia ser explicado dentro de uma estrutura completamente formal. Isso seria como um “Deus das lacunas”, se houvesse uma boa razão para acreditar que certo tipo de “lacuna” fosse realmente inexplicável apenas pelas regras formais. Em segundo lugar, poderíamos descobrir que invocar a operação de Deus realmente funcionou para simplificar a descrição, fornecendo explicações para alguns dos padrões observados. Um exemplo seria um argumento do design, se pudéssemos estabelecer de forma convincente que certos aspectos do universo foram projetados em vez de montados por acaso. Vamos examinar cada uma dessas possibilidades separadamente.

Voltamo-nos primeiro para a ideia de que há algo inerentemente ausente em uma descrição materialista da natureza. Uma maneira de isso acontecer seria se houvesse uma classe de fenômenos que parecesse agir independentemente de quaisquer padrões que pudéssemos discernir, algo que resistisse obstinadamente à formalização em uma descrição mecanicista. Claro, em tal caso, seria difícil dizer se um formalismo apropriado realmente não existia, ou se apenas ainda não tínhamos sido inteligentes o suficiente para descobri-lo. Por exemplo, os físicos tentaram durante a maior parte do século passado inventar uma teoria que descrevesse a gravidade, embora fosse consistente com a mecânica quântica. (A teoria das cordas é a principal candidata a tal teoria, mas ainda não foi totalmente desenvolvida ao ponto em que a entendemos bem o suficiente para compará-la com experimentos.) É difícil saber em que ponto os cientistas ficariam suficientemente frustrados em suas tentativas de descrever um fenômeno que eles começariam a suspeitar que nenhuma descrição formal era aplicável. No entanto, é seguro dizer que tal ponto não foi alcançado, ou mesmo abordado, com nenhum dos fenômenos de interesse atual dos físicos. Embora haja, sem dúvida, problemas não resolvidos, a taxa na qual explicações teóricas bem-sucedidas são propostas para esses problemas está bem de acordo com as expectativas. Em outras palavras, não parece haver nenhuma razão para suspeitar que atingimos, ou estamos prestes a atingir, os limites fundamentais de nossa capacidade de encontrar regras que governam o comportamento da Natureza.

Um lugar mais promissor para a busca de uma incompletude fundamental no programa materialista seria nas “fronteiras” do universo. Lembre-se de que uma imagem mecanicista completa envolve não apenas padrões que discernimos na natureza, mas alguma condição de contorno que serve para escolher uma realização particular de todas as configurações possíveis consistentes com tal padrão. No reino da ciência, esta é uma questão de interesse único para a cosmologia. Em física, química ou biologia, imaginamos que podemos isolar sistemas em qualquer estado inicial que quisermos (dentro da razão) e observar como as regras que governam o sistema funcionam a partir desse ponto de partida. Em cosmologia, ao contrário, nos deparamos com um universo único e devemos enfrentar a questão de suas condições iniciais. Certamente, alguém poderia imaginar que algo como uma concepção religiosa tradicional de Deus poderia fornecer alguns insights sobre por que o estado inicial era aquele específico relevante para o nosso universo.

Na cosmologia clássica, as condições iniciais são impostas no Big Bang, uma região singular no espaço-tempo da qual nosso universo nasceu. Mais cuidadosamente, se pegarmos nosso universo atual e voltarmos no tempo, chegaremos a um ponto onde a densidade e a curvatura do espaço-tempo se tornam infinitas e nossas equações (gravidade descrita pela relatividade geral de Einstein e outros campos descritos pelo Modelo Padrão de física de partículas) deixam de fazer sentido. Esse momento inicial deve aparentemente ser tratado como um limite para o espaço-tempo. (Uma fronteira no passado, não em qualquer direção no espaço.) Como agora reconhecemos, as condições próximas ao Big Bang não são de forma alguma genéricas; a curvatura do espaço (em oposição à do espaço-tempo) era extremamente próxima de zero, e partes amplamente separadas do universo estavam se expandindo em taxas quase idênticas. O que fez dessa forma? Precisamos aceitar a imposição de certas condições de fronteira como uma parte irredutível de nossa visão de mundo, ou há alguma maneira de argumentar em um quadro mais amplo que essas condições são de alguma forma naturais? Ou simplificamos nossa descrição invocando um Deus que trouxe o universo à existência em um certo estado?

Ninguém sabe as respostas com certeza. O melhor que podemos fazer é extrapolar o que pensamos que sabemos. Nesse contexto, a cosmologia moderna tem algo a nos ensinar. Em particular, agora sabemos que a questão das condições de contorno é mais complicada do que pode parecer à primeira vista. Na verdade, agora entendemos que, apesar das aparências, o universo pode não ter nenhum limite. Isso pode acontecer de duas maneiras: ou o Big Bang pode realmente ser suave e não singular ou pode representar uma fase de transição em um universo que é realmente eterno.

A primeira possibilidade, de que o Big Bang é na verdade não singular, foi popularizada pela proposta de Hartle-Hawking "sem fronteira" para a função de onda do universo (J.B. Hartle e S.W. Hawking, 1983, Phys. Rev. D28, 2960). As discussões sobre essa proposta podem ser um tanto enganosas, pois frequentemente se referem à ideia de que o universo surgiu do nada. Isso seria difícil de entender, se fosse verdade; o que é esse "nada" do qual o universo supostamente saiu, e o que o fez surgir? Uma maneira muito melhor de expressar a ideia de Hartle-Hawking em palavras seria dizer que a aparente "ponta afiada" no início do espaço-tempo é suavizada em uma superfície sem características. O mecanismo pelo qual a suavização supostamente ocorre envolve detalhes técnicos da geometria da métrica do espaço-tempo e, com toda a honestidade, toda a proposta está muito longe de ser bem formulada. No entanto, a lição do trabalho de Hartle-Hawking é que não temos necessariamente que pensar no Big Bang como uma "borda" na qual o espaço-tempo se choca contra uma parede; poderia ser mais parecido com o Pólo Norte, que fica o mais ao norte possível, sem realmente representar qualquer tipo de fronteira física do globo. Em outras palavras, o universo poderia ser finito (no tempo) e ainda assim ser ilimitado.

A outra maneira de evitar uma fronteira é mais intuitiva: simplesmente imagine que o universo dura para sempre. Como a proposta de Hartle-Hawking, a ideia de um universo eterno requer ir além de nossas atuais teorias bem formuladas da relatividade geral e da física de partículas. No contexto da gravitação quadridimensional clássica, é bem sabido que as condições que acreditamos obtidas no início do universo devem ter se originado de uma singularidade. Extensões dessa imagem, no entanto, podem, em princípio, permitir uma continuação suave através do véu do Big Bang para uma fase anterior do universo. Nesse cenário, há duas possibilidades: o que vemos como o Big Bang foi um evento único, sobre o qual o universo se expande indefinidamente em qualquer direção no tempo; ou foi uma ocorrência em um ciclo infinitamente repetido de expansões e recontrações. Ambas as possibilidades foram consideradas por muito tempo, mas receberam uma nova atenção graças ao trabalho recente de Veneziano e colaboradores (o modelo “pré-Big-Bang”: G. Veneziano, 1991, Phys. Lett. B 265, 287) e Steinhardt, Turok e colaboradores (o modelo do “universo cíclico”: PJ Steinhardt e N. Turok, 2002, Science 296, 1436).

Em ambos os casos, é feita uma tentativa de contornar os teoremas de singularidade tradicionais, introduzindo campos de matéria exótica, dimensões extras de espaço e, às vezes, "branas" nas quais as partículas comuns são confinadas. Por exemplo, no modelo de um universo cíclico defendido por Steinhardt e Turok, nosso universo é uma tribrana (três dimensões espaciais, evoluindo no tempo, para um total de quatro dimensões do espaço-tempo) embutida em um espaço-tempo de cinco dimensões de fundo. O movimento na dimensão extra, sugere-se, pode ajudar a resolver a aparente singularidade do Big-Bang, permitindo que um universo em contração salte e comece a se expandir para uma nova fase, antes de finalmente recair e começar o ciclo novamente.

Eu não quero discutir os detalhes do cenário pré-Big Bang ou do universo cíclico; por um lado, os detalhes são confusos na melhor das hipóteses e incoerentes na pior. Nenhuma das imagens está completamente bem formulada neste momento. Mas o estado da arte na cosmologia do universo inicial não é o ponto; a lição aqui é que não somos forçados a pensar em condições de contorno sendo impostas arbitrariamente desde o início. Em qualquer um dos cenários mencionados aqui, a questão das condições iniciais é dramaticamente alterada em relação ao cenário clássico do Big-Bang, uma vez que não há borda do universo em que as condições de contorno precisem ser arbitrariamente impostas. Assim, não se pode argumentar que exigimos que o estado inicial do universo seja especificado pelo ato consciente de uma divindade, ou que o universo passou a existir como resultado de um único ato criativo. Isso não é de forma alguma uma prova de que Deus não existe; Deus pode ser responsável pela existência do universo, seja ele sem fronteiras ou não. Mas essas teorias demonstram que um evento de criação distinto não é um componente necessário de uma descrição completa do universo. Embora não saibamos se algum desses modelos acabará por fazer parte da imagem final, sua existência nos permite acreditar que um simples formalismo materialista é suficiente para contar toda a história.

Ter permissão para acreditar em algo, é claro, não é o mesmo que ter bons motivos para isso. Isso nos leva à segunda maneira possível pela qual o raciocínio científico poderia nos levar a acreditar em Deus: se, ao construirmos vários modelos para o universo, descobríssemos que a hipótese de Deus explicava mais economicamente algumas das características que encontramos nos fenômenos observados. Conforme observado, esse tipo de raciocínio é um descendente do conhecido argumento do design. Alguns séculos atrás, por exemplo, teria sido completamente razoável observar a complexidade e sutileza exibida no funcionamento de criaturas biológicas e concluir que tal complexidade não poderia ter surgido por acaso, mas deve ser atribuída ao plano de um criador. O advento da teoria da evolução de Darwin, caracterizando a descendência com modificação e seleção natural, forneceu um mecanismo pelo qual tais configurações aparentemente improváveis ​​poderiam ter surgido por meio de inúmeras mudanças graduais.

Na verdade, a ciência moderna forneceu explicações plausíveis para a origem de todos os fenômenos complexos que encontramos na natureza (dadas as condições iniciais apropriadas, como acabamos de discutir). No entanto, essas explicações dependem dos detalhes das leis da física, conforme exemplificado na relatividade geral e no Modelo Padrão da física de partículas. Em particular, quando consideramos cuidadosamente as leis particulares que descobrimos, descobrimos que são realizações específicas de estruturas possíveis mais gerais. Por exemplo, na física de partículas temos vários tipos de partículas (férmions, bósons de calibre, um bóson de higgs hipotético), bem como simetrias específicas entre suas interações e valores particulares para os parâmetros que governam seu comportamento. Dado que o universo é feito de férmions e bósons com tipos específicos de interações, até onde sabemos, não entendemos por que encontramos as partículas específicas que encontramos, ou as simetrias específicas ou os parâmetros específicos, em vez de alguns outro arranjo. É concebível que, na realização particular de partículas e forças de nosso universo, possamos discernir as impressões digitais de uma divindade consciente, em vez de simplesmente uma seleção aleatória entre um número infinito de possibilidades?

Bem, sim, é certamente concebível. Na verdade, argumentou-se que as partículas e interações que observamos não são escolhidas ao acaso; em vez disso, eles são precisamente ajustados para permitir a existência de vida humana (ou, pelo menos, estruturas complexas do tipo que consideramos necessárias para uma vida inteligente).

Para que este argumento tenha força, devemos acreditar que as leis físicas são perfeitamente ajustadas para permitir a vida (ou seja, que a complexidade necessária para a vida se formar não é uma característica robusta, e geralmente estaria ausente para diferentes escolhas de partículas e constantes de acoplamento), e que não há uma explicação alternativa mais simples para este ajuste fino. Argumentarei que nenhuma das afirmações é garantida por nosso entendimento atual, embora ambas sejam questões em aberto; em ambos os casos, não há uma razão forte para invocar a existência de Deus.

Vamos nos voltar primeiro para o ajuste fino de nossas leis da natureza observadas. Certamente é verdade que o mundo que observamos depende sensivelmente dos valores particulares das constantes da natureza: por exemplo, a força das forças eletromagnéticas e nucleares. Se a força nuclear forte tivesse um valor ligeiramente diferente, o equilíbrio que caracteriza os núcleos estáveis ​​seria perturbado e a tabela periódica dos elementos seria dramaticamente alterada (R.N. Cahn, 1996, Rev. Mod. Phys. 68, 951). Poderíamos imaginar (assim continua o argumento) valores para os quais o hidrogênio fosse o único elemento estável ou para os quais nenhum carbono se formasse no ciclo de vida das estrelas. Em qualquer dos casos, seria difícil ou impossível que existisse a vida como a conhecemos.

Mas há dois buracos sérios neste argumento, pelo menos em nosso nível atual de especialização: não sabemos realmente como o universo seria se os parâmetros do modelo padrão fossem diferentes, nem sabemos quais são as condições necessárias para a formação de vida inteligente. (Ambas as afirmações estão abertas ao debate e certamente há cientistas que discordam; mas, se nada mais, essas são as posições conservadoras.)

Para avaliar a dificuldade de determinar de forma confiável como seria o universo se as constantes da natureza assumissem valores diferentes, vamos imaginar tentar descobrir como nosso universo real deveria ser, se nos entregassem as leis da física subatômica, mas não tivéssemos conhecimento empírico direto de como as partículas se montaram em estruturas mais complexas. Um obstáculo fundamental surge imediatamente, uma vez que a cromodinâmica quântica (a teoria dos quarks e glúons, que dá origem à força nuclear forte) é uma teoria fortemente acoplada, de modo que nossas técnicas mais simples e confiáveis ​​(envolvendo teoria de perturbação em alguns pequenos parâmetros, como a constante de estrutura fina do eletromagnetismo) são inúteis. Provavelmente seríamos capazes de concluir que quarks e glúons foram ligados em partículas compostas e poderíamos até imaginar que os exemplos mais leves quase estáveis ​​eram prótons e nêutrons (e suas antipartículas). Seria muito difícil, sem dados experimentais, calcular com segurança que os prótons eram mais leves que os nêutrons, mas pode ser possível. Seria essencialmente impossível determinar com precisão os tipos de núcleos estáveis ​​que os prótons e nêutrons seriam capazes de formar. Não teríamos nenhuma chance de prever com precisão a abundância real de núcleos pesados ​​no universo, já que estes são formados em estrelas e supernovas cuja evolução realmente não entendemos, mesmo com uma entrada de observação considerável. Mais embaraçosamente, nunca teríamos previsto que houvesse um excesso significativo de matéria sobre a antimatéria, uma vez que o processo pelo qual isso ocorre permanece um mistério completo (existem vários modelos plausíveis, mas nenhum se tornou comumente aceito (A. Riotto e M. Trodden, 1999, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 49, 35). Portanto, preveríamos um mundo no qual quase não havia núcleos, os nucleons e anti-nucleons tendo sido aniquilados há muito tempo, deixando nada além de um gás inerte de fótons e neutrinos. Em outras palavras, um universo totalmente inóspito à existência de vida inteligente como a conhecemos. Claro, talvez a vida pudesse, no entanto, existir, de um tipo radicalmente diferente do que estamos familiarizados. Tão céticos quanto eu estou sobre a capacidade dos físicos de prever com precisão as características grosseiras de um universo em que as leis da natureza são diferentes, sou ainda mais cético quanto à capacidade dos biólogos (ou qualquer outra pessoa) de descrever as condições sob as quais a inteligência pode ou pode não surgir. (Autômatos celulares, os sistemas discretos simples popularizados por Wolfram e outros, fornecem um excelente exemplo de como a extrema complexidade pode surgir de comportamentos fundamentalmente muito simples.) Por esta razão, parece altamente presunçoso alguém alegar que as leis da natureza nós observar são de alguma forma delicadamente ajustados para permitir a existência de vida.

Mas, na verdade, há uma razão melhor para ser cético em relação à afirmação do ajuste fino: o fato indiscutível de que existem muitas características das leis da natureza que não parecem delicadamente ajustadas, mas parecem completamente irrelevantes para a existência da vida . Em um contexto cosmológico, o exemplo mais óbvio é a imensidão do universo; dificilmente pareceria necessário fazer tantas galáxias apenas para que a vida pudesse surgir em um único planeta ao redor de uma única estrela. Mas, para mim, uma observação mais precisa é a existência de “gerações” de partículas elementares. Toda a matéria comum no universo parece ser feita de dois tipos de quarks (up e down) e dois tipos de léptons (elétrons e neutrinos de elétrons), bem como as várias partículas portadoras de força. Mas esse padrão de quarks e leptons se repete três vezes: os quarks up e down são unidos por mais quatro tipos, da mesma forma que o elétron e seu neutrino são unidos por duas partículas do tipo elétron e mais dois neutrinos. No que diz respeito à vida, essas partículas são completamente supérfluas. Todos os processos que observamos no funcionamento diário do universo continuariam essencialmente da mesma maneira se essas partículas não existissem. Por que os constituintes da natureza exibem essa duplicação inútil, se as leis da natureza foram construídas com a vida em mente?

Além do fato de que as constantes da natureza não parecem ser escolhidas por nenhum agente inteligente, permanece a possibilidade muito real de que os parâmetros que consideramos distintos (por exemplo, os parâmetros que medem a força das forças eletromagnéticas e nucleares) são na verdade calculável a partir de um único parâmetro subjacente. Essa proposta especulativa é o objetivo das chamadas teorias da grande unificação, para as quais já existem algumas evidências indiretas. Em outras palavras, pode acabar sendo que as constantes da natureza realmente não poderiam ter quaisquer outros valores. Não acho que, se descobríssemos ser esse o caso, isso contaria como evidência contra a existência de Deus, apenas porque não acho que nosso entendimento atual desses parâmetros conte como evidência a favor de Deus.

Mas talvez os parâmetros sejam ajustados com precisão; podemos imaginar que nossa compreensão da física, biologia e complexidade algum dia aumentará a um grau em que podemos dizer com confiança que valores alternativos para esses parâmetros não teriam permitido a vida inteligente evoluir. Mesmo nesse caso, a existência de Deus não é de forma alguma o único mecanismo para explicar esse estado de coisas aparentemente improvável; um cenário totalmente materialista é fornecido pelo conhecido princípio antrópico. Imagine que o que pensamos como as “constantes da natureza” são meramente fenômenos locais, no sentido de que existem outras regiões do universo onde assumem valores completamente diferentes. Esta é uma possibilidade respeitável dentro de nossa concepção atual de física de partículas e cosmologia. A ideia de que existem diferentes regiões inacessíveis do universo é consistente com a teoria da "inflação eterna", na qual o espaço-tempo em grandes escalas consiste em inúmeros universos distintos em expansão, conectados por regiões do espaço conduzidas à hiperexpansão por um campo de energia incrivelmente alto (AH Guth, 2000, Phys. Rept. 333, 555). Dentro de cada uma dessas regiões separadas, podemos imaginar que os campos de matéria se acomodam em um de um grande número de estados metaestáveis ​​distintos, caracterizados por diferentes valores de todas as várias constantes de acoplamento. [Tal cenário é completamente consistente com as ideias atuais da teoria das cordas (M. Dine, 1999, Prog. Theor. Phys. Suppl. 134, 1), embora esteja claramente em desacordo com a ideia do parágrafo anterior de que todos os as constantes de acoplamento podem ser calculadas de forma única. A verdade é que qualquer um dos cenários é possível, apenas não sabemos o suficiente neste momento para dizer com confiança qual, se for o caso, está no caminho certo.]

Em um universo composto por muitas regiões distintas com diferentes valores das constantes de acoplamento, é tautólogo que observadores inteligentes medirão apenas os valores obtidos nas regiões que são consistentes com a existência de tais observadores. Isso não é nada mais extravagante do que o motivo pelo qual ninguém se surpreende que a vida tenha surgido na superfície da Terra em vez da superfície do Sol, embora a área da superfície do Sol seja muito maior: a Terra é simplesmente muito mais hospitaleira. meio Ambiente. Portanto, mesmo se estivéssemos confiantes de que pequenas alterações nas partículas e acoplamentos que observamos em nosso universo tornariam a vida impossível, não precisaríamos de forma alguma invocar o design inteligente como uma explicação.

Conclusões

A questão que abordamos é: "Pensando como bons cientistas e observando o mundo em que vivemos, é mais razoável concluir que uma imagem materialista ou teísta provavelmente fornecerá uma descrição abrangente do universo?" Embora eu não imagine que mudei a opinião de muitas pessoas, espero que meu raciocínio tenha sido claro. Procuramos uma compreensão completa, coerente e simples da realidade. Dado o que sabemos sobre o universo, parece não haver razão para invocar Deus como parte desta descrição. Nas várias maneiras em que Deus pode ter sido julgado como uma hipótese útil - como explicar as condições iniciais para o universo, ou o conjunto particular de campos e acoplamentos descobertos pela física de partículas - existem explicações alternativas que não requerem nada externo uma descrição materialista completamente formal. Portanto, sou levado a concluir que adicionar Deus apenas tornaria as coisas mais complicadas, e essa hipótese deveria ser rejeitada pelos padrões científicos. É uma conclusão venerável, atualizada pela cosmologia moderna; mas o diálogo entre pessoas que se sentem diferentes vai, sem dúvida, durar um bom tempo mais.