Como sabemos que houve o Big Bang?

A Teoria do Big Bang é o modelo científico que explica como o universo chegou a ser como é agora, como ele já foi, e como será no futuro. Mas como é que a ciência pode ter certeza de que o Big Bang aconteceu e vem acontecendo? Que é real? Afinal de contas, ninguém estava lá para ver o Big Bang ocorrer, e ninguém está recriando Big Bangs em laboratório para estudar como ele acontece.

Mas não precisamos testemunhar um evento para saber que ele aconteceu; basta examinar os vestígios dele.

Um caçador, por exemplo, examina o solo em busca de pegadas. Examinando-as, ele descobre de qual animal é, suas características e quanto tempo faz que passou por ali – sem precisar vê-lo. Semelhante coisa fazem os astrofísicos. Eles examinam o céu e encontram as marcas dos eventos passados, marcas que aprendemos a ver e a interpretar no último século, e que nos ajudam a contar a fascinante história do nosso universo.

Escuridão do céu, à noite – Paradoxo de Olbers

Esta não é tanto uma prova do Big Bang, quanto uma prova que o universo não pode ser infinito e eterno.

Se o universo fosse infinito, homogêneo e eterno, então para onde quer que você olhasse, a linha da visão iria encontrar uma estrela. Alguns astrônomos fizeram as contas e chegaram à conclusão de que, se fosse assim, o céu noturno deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela. Só que ele é escuro.

O Paradoxo de Olbers é o resultado de se assumir premissas falsas: ou o universo não é infinito, ou ele não é eterno, ou ele não é nem eterno, nem infinito.

O universo está em expansão

A primeira evidência de que o Big Bang é a explicação mais correta para o universo é a sua expansão. Na década de 1920, os astrônomos começaram a perceber que as nebulosas espirais eram na verdade outras galáxias, e estavam se afastando.

A conclusão mais lógica é que, se agora as galáxias estão distantes e se afastando, se voltarmos no tempo elas ficarão mais próximas, e quanto mais voltarmos no tempo, mais próximas elas estarão.

Esta é uma evidência forte do evento. Só que existem alguns cenários (ou hipóteses, se preferir) que podem explicar um universo em expansão, sem incluir um Big Bang. Precisamos de mais evidências.

A radiação cósmica de fundo

Se considerarmos que a explicação para a lei de Hubble seja a expansão do universo, qual a consequência imediata disto? Em algum momento do passado, o universo estava extremamente denso e quente. E para onde este calor foi, se é que existiu?

Em todo o lugar. Depois de bilhões de anos de expansão, a radiação de calor original, que era na faixa do ultravioleta, está deslocada para o vermelho até a faixa do micro-ondas. Esta foi uma descoberta espetacular, por que foi primeiro prevista pela teoria, e depois foi confirmada na prática.

Com a radiação cósmica de fundo, podemos excluir todas as teorias que não preveem um universo a 3.000K em algum momento no passado.

Proporção entre elementos simples

Se estamos prontos a assumir que o universo atingiu a temperatura de 10.000.000.000 K (dez bilhões de graus), então ele deve ter passado por uma fase geral de reações nucleares. O combustível era uma mistura de prótons e nêutrons em equilíbrio a esta temperatura. As cinzas eram principalmente deutério, os dois isótopos de hélio, e o isótopo pesado do lítio.

Os cálculos mostram que, a partir de pressupostos razoáveis sobre a densidade atual de núcleons (prótons e nêutrons) e o número de famílias de partículas elementares, podemos chegar a uma proporção em que os elementos devem aparecer nas medições. Tal proporção foi comprovada pela observação.

Esta proporção não pode ser explicada por outras teorias, somente a teoria do Big Bang.

A razão entre fótons e nucleons

Existe no universo aproximadamente 1.000 fótons para cada núcleon (próton ou nêutron), e nenhuma antimatéria. A razão disto está na física de alta energia, em como a matéria se comporta em estados de alta energia (e alta temperatura, portanto).

Antes de avançar nesta evidência, é preciso entender uma coisa: em todas as reações observadas em laboratório, um número idêntico de partículas de energia, matéria e antimatéria é criado ou destruído. Para cada fóton, há uma partícula de matéria, e outra de antimatéria. Não deveria haver esta assimetria de 1000:1:0 entre fótons, matéria e antimatéria.

A explicação é que quando a matéria está a temperaturas na ordem dos 10^27 K (10 seguido de 27 zeros), os fenômenos que acontecem geram a assimetria observada. Em outras palavras, a assimetria é prova que o universo já teve uma temperatura de 10^27 K.

Algumas objeções comuns

É importante sempre questionar a ciência e as suas conclusões, mas o questionamento tem que ser feito de forma racional e lógica. Claro que nem sempre isso acontece. Confira alguns questionamentos irracionais sobre a teoria do Big Bang:

  • O Big Bang é invenção de ateus para negar deus. Na verdade foi um padre católico, o belga Georges Lemaître quem criou a “teoria do ovo primordial”, que acabou sendo chamada de “Big Bang” por Fred Hoyle, um astrofísico ateu.
  • O Big Bang é só uma teoria, não é uma lei. Já vimos isto antes: uma teoria não vira lei, e as teorias da ciência não são “apenas uma teoria”, mas modelos que contam com hipóteses testáveis, fazem previsões, e têm evidências. [O que é uma teoria científica?]
  • Uma explosão na minha carteira não enche ela de dinheiro. O Big Bang, apesar do nome, não foi uma explosão, mas uma expansão do universo. No Big Bang, só se formaram átomos de hidrogênio e hélio, e traços de lítio. Outros átomos se formaram no núcleo de estrelas, e se espalharam quando elas explodiram.
  • Uma explosão não poderia criar um planeta redondinho ou a vida. Verdade. E nenhum cientista afirmou isto. O Big Bang aconteceu há 13,7 bilhões de anos, o planeta Terra se originou entre 4,5 a 5,5 bilhões de anos atrás, e a vida se originou a 3,8 bilhões de anos atrás. Três eventos diferentes, em tempos diferentes.
  • Não dá para acreditar nas teorias da ciência, elas estão sempre mudando. Os cientistas trabalham com evidências. Se as evidências apontarem que eles estão errados, eles vão se corrigir, seja alterando suas teorias, seja abandonando-as em favor de novas teorias. Vimos isto na história da mecânica quântica e também na história da teoria do Big Bang. Por enquanto não há motivo para afirmar que os cientistas estejam errados. [Como surgiu a teoria quântica?]
  • Se o Big Bang está certo, então por que ele não explica o que o originou? Uma teoria não precisa estar completa para estar correta, basta estar correta no que afirma. Por enquanto o Big Bang, apesar de não estar completo, e não explicar de forma satisfatória o tempo de Planck (a primeira fração de segundos do Big Bang), em todo o resto está correto, dentro de uma margem de erro aceitável. [Nova teoria explica o que havia antes do Big Bang]
  • Eu não acredito que o universo todo já foi do tamanho de um átomo ou menor. Quando o infomercial “Quem Somos Nós?” afirmou que a matéria é praticamente espaço vazio, ninguém duvidou. Tudo que a ciência faz é apontar que nas condições de temperatura e pressão do tempo de Planck estes espaços vazios diminuem até sumir. De qualquer forma, não acreditar em alguma coisa não prova que esta coisa seja falsa: isso é uma falácia lógica chamada “argumento da incredulidade”.
  • Nada surge do nada. Pela mecânica quântica, surge. No vácuo do espaço (o “nada absoluto” realmente não pode gerar nada) pululam partículas virtuais que surgem, e em uma fração de tempo minúscula, desaparecem. [Como ter um universo vindo do nada]
  • O cientista fulano de tal provou que o Big Bang não aconteceu, com sua nova teoria. Assim como os cientistas que propõe o Big Bang podem estar errados, os que duvidam da teoria também podem. Por enquanto, a ciência amplamente apoia o Big Bang, pois há décadas de acúmulo de evidências. Até que os especialistas cheguem a um outro consenso, ele continua valendo. [CERN, Naked Scientists, Starts with a Bang, dr. Yuki Takahashi, Saturday Morning Physics – UMich, TalkOrigins, Hubert Reeves, Astronomy Cafe, Ned Wright]

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29 respostas para “Como sabemos que houve o Big Bang?”

    • Um universo denso e quente, onde a matéria está toda em formato de partículas subatômicas fundamentais, e entrou em expansão de uma hora para outra? Duvido.

    • dizem eles que a idéia de: antes de o universo surgir não existia nada nem espaço veio da cabala, procura no site superinteressante cabala.

    • eles falam de uma catástrode chamada tohu, está no site da abril, um texto sobre a cabala, desenvolvida no século 16, procura no google.

    • Panteísmo não tem nada a ver com Universo infinito, até onde eu sei. Sobre o espaço entre galáxias, não importa. Para onde você olhasse, a linha do seu olhar encontraria uma estrela, perto ou longe, não importa. Não haveria um único ponto escuro onde descansar o olhar.

  1. Porque o universo tem que estar em expansão?

    Talvez ele só esteja girando em torno de si mesmo e as galáxias, aglomerado e super-aglomerados estão em um balé infinito, onde se aproximam e se distanciam eternamente.

    Um exemplo clássico é a galáxia de Andrômeda que está em rota de colisão com nossa galáxia Via láctea.

    Observações afirmam que as galáxias estão se distanciando como explicar esta discrepância da colisão entre galáxias, será que elas não surgiram ao mesmo tempo, e foram expulsas pela grande explosão, como podem estar em rota de colisão, a explicação seria que elas estão em um balé cósmico, assim como todo o universo e tudo o que o compõe, tudo no universo gira em torno de algo devido ao poder da atração gravitacional, em uma visão macro não haveria expansão do universo apenas um giro gravitacional infinito.

  2. Fico observando os debates de vocês, Tento ver uma coisa positiva e clara, a ciência positiva, está no tato, no experimento de laboratórios ou mesmo de campo, pensar ou filosofar, é uma arte de um bom experimentador, quem pensa sem provar o pensamento, ou testar, só pode provocar dúvidas, na verdade de nada podemos afirmar sobre as formas do início do universo, O suposto BIG BANG, provar ou não, não leva comida pra mesa de ninguém, trabalho com as camadas do subsolo, tento fazer o possível pra tornar a vida mais simples e menos dependioso, no momento o que vejo de maior importância, é poder lutarmos contra os corrúptos que estão aí rindo de todos nós.

  3. Está tudo cada vez mais confuso. O universo parece que nào surgiu de dentro para fora e sim, de fora para dentro. Se fosse de dentro para fora, toda a matéria e ou energia existente teria que estar dentro de um universo infinitamente pequeno, que não existia. O universo é extremamente gigantesco (cerca de 78 bilhões de anos luz de ponta a ponta. Veja na internet: http://www.youtube.com/watch?v=NYZNTsFTZ5w” e o que existe de matéria não caberia nem em um planeta como jupter, mesmo que esta matéria estivesse esprimida ao máximo. Então a singularidade teria que partir de jupter, no mínimo.

  4. Na objeção que fala sobre toda a matéria do Universo estar concentrada em um unico átomo ou algo menor, pra mim faz sentido. Na relalidade não era matéria e sim energia. Agora afirmar que esta energia estava em um ponto minusculo, é quase irracional e desnecessario, pelo simples fato do tamanho do Universo. A tal radiação de fundo detectada será que prova que tudo estava em um unico e minusculo lugar? Se tudo estava tão quente, porque a maioria do Universo é frio? O espaço entre as estrelas, e a própria matéria escura, por acaso emiti ou emitia calor? Estamos muito longe de entender o que realmente ocorreu no principio.

    • A temperatura do universo depende da distância média entre as galáxias. Quanto mais próximas elas estão, mais quente é o universo. Por isto a expansão é acompanhada de um resfriamento.

  5. As observações da Expansão do Universo é feita à partir de um erro grave: os astrofísicos não consideram que os campos eletromagnéticos fortíssimos nos núcleos galácticos e de quasares também criam red shifts, e a não comprovada Expansão do Universo se baseia justamente neles. concluindo: alguns locais observados podem estar indo em direção “às bordas” do Universo, mas não necessariamente todas elas.

    A radiação do fundo não pode estar correta por um simples fato: nós não conseguimos detectar frequências tão baixas de dentro do nosso Sistema Solar devido ao ruído do nosso próprio Sol. A única forma de se saber se existe a tal radiação de fundo do Big Bang é enviando sondas para fora do nosso Sistema Solar e então verificando se ela se encontra lá. Se essa teoria é tão fundamentada nessa não-comprovada radiação, então os cientistas já deveriam ter abandonado-a e voltado à mesa de cálculos.

    A “Proporção entre elementos simples” e “A razão entre fótons e nucleons” dependem da detecção da radiação de fundo, mas como ela pode nunca ter sido detectada, então esses dois argumentos também não valem.

    O maior problema da matéria são essas objeções comuns, que claramente saíram de pessoas totalmente leigas do meio científico, não de cientistas de verdade.

  6. É realmente um problema se acreditar na teoria do big bang. Quem leu sobre outras teorias sem o big bang, como por exemplo: http://www.bigbangneverhappened.org, ficou meio entrigados com as evidencias citadas por seu autor Eric J. Lerner. Seu erro ao meu entender está no fato dele dizer que o universo não teve principio nem fim. Ele fala certamente que não tem lugar para a energia escura, mas tambem não da uma solução. Já o Wun-Yi Shu tambem apresenta uma teoria incompleta. Muitos não apresentaram uma teoria que abrangesse todo os problemas e soluções para o caso. A teoria sem o big bag que me parece abranger por completo todos os problemas do universo está no blog: “Olhando o Universo”.

    • Bom, entre dizer que o Universo não possuiu início nem possuirá fim e dizer que o Big Bang ocorreu, melhor ficar com a primeira alternativa. Esse cientista que você menciona é bem gabaritado, deve ser um cara bom.

    • Acho que você não leu o último item, vou colar aqui pra ficar mais fácil pra você ler:

      O cientista fulano de tal provou que o Big Bang não aconteceu, com sua nova teoria. Assim como os cientistas que propõe o Big Bang podem estar errados, os que duvidam da teoria também podem. Por enquanto, a ciência amplamente apoia o Big Bang, pois há décadas de acúmulo de evidências. Até que os especialistas cheguem a um outro consenso, ele continua valendo.

      Agora, você deve ser um grande especialista na área para ir contra a vasta maioria da comunidade científica em favor deste sujeito né.

    • Não é assim que funcionam as coisas José. Simplesmente eu e o senhor Alberto acima preferimos ouvir vários lados e escolher o que faz mais sentido em nossa forma de ver o mundo, à partir de nossas experiências e tudo o mais. Nenhum cientista e nem todo o corpo científico mundial são donos da verdade, portanto nós não precisamos da concordância de milhares para fazermos nossas escolhas em que acreditar ou não.

      Lembre-se que você, eu e todas as pessoas que não são cientistas acreditam nas pessoas, e não a verdade que eles dizem representar. Somos todos crentes.

    • Glauco, em ciência não se acredita no cientista, você olha para as evidências que ele tem, e conclui a partir delas. Você pode ouvir vários lados, mas qual deles realmente apresenta as evidências?

      O que José provavelmente queria dizer, é que a comunidade científica no geral aceita o big-bang como o modelo mais provável, porque as evidências apontam para isso. Se um leigo questiona o modelo, ele precisa primeiro entende-lo, conhecer as evidências que levaram a essa conclusão. Se ela conhece uma alternativa, outro modelo diferente, então ele tem a obrigação de apresentar evidências que o suportem também.

      Ciência não pode ser feita baseada na forma pessoal que cada um vê o mundo, e sim olhando para o próprio mundo da forma como ele é através de dados físicos, evidências, etc.

  7. Uma teoria é apenas especulação científica, e nunca deixará de ser. “Uma teoria não precisa estar completa para estar correta” Uma teoria “completa” não existe; quando ela se torna completa, é por que ela foi demonstrada e se tornou evidente deixando de ser uma teoria. Se o primeiro tijolo dela, a explicação para a “primeira fração de segundos” não pode ser de fato esclarecida, então todo o resto é apenas uma investigação recheada de explicações que não provam nada. Falando nisto, se o Big Bang deu origem ao Universo, onde ele ocorreu se o Universo não existia?

    • Completa no sentido de cobrir todo o fenômeno. Neste sentido existem teorias que são completas, como a teoria gravitacional de Isaac Newton, que explica como funciona a gravidade em condições especiais (campo gravitacional não muito intenso, velocidades baixas em relação à velocidade da luz). Da mesma forma, a teoria da relatividade geral e a restrita de Einstein também são teorias completas, já que modelam o fenômeno que se propõe de uma forma totalmente abrangente.

    • A Teoria da Relatividade Restrita do Albert Einstein estava incompleta de acordo com ele mesmo em seu livro “Em meus últimos dias”, pois ele não considerou as correntes e campos eletromagnéticos presentes no vácuo.

      O estranho que eu já te disse isso várias vezes aki no site, mas parece q vc não qr acreditar no próprio Einstein só pq ele próprio não concorda com a teoria que ele mesmo criou…

    • Ah, sim, desculpe não te dar atenção e não baixar a cabeça para tudo que tu diz. Desculpe, o que o teu guru, aquele cientista, como é mesmo… Ah, esqueci, o tal que em vez de produzir trabalhos científicos, produz programas de rádio, tu sabe quem é.

      http://www.universetoday.com/62732/magnetic-fields-in-inter-cluster-space-measured-at-last/

      BTW, que tal citar as palavras de Einstein? E no contexto? É que eu não tenho o livro, sabe, e não saio acreditando em tudo que o McCann diz.

    • Ih, mordeu.

      Eu vou te mandar isso no seu email, mas ainda tô devendo akelas informações sobre as camadas geológicas misturadas. O livro onde elas estavam descolou inteiro e as páginas estavam bagunçadas, deu preguiça de arrumar td…

      De qualquer forma, o McCanney publica trabalhos científicas revisado pelos pares desde o final dos anos 70.

    • Uma especulação que prevê:
      A expansão do Universo
      A radiação cósmica de fundo
      Proporção entre elementos simples
      A razão entre fótons e nucleons

      Caramba… eu queria saber especular assim.

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