O QUE HOUVE ANTES DO PRINCÍPIO?

Big Bang

O Big Bang , uma torrente de energia que levou nosso universo do nada ao tudo, criando o espaço e o tempo. Ainda é a melhor teoria para o que houve no princípio do tempo. Mas uma nova geração de cientistas ousa ponderar o que outrora era considerado impossível. Estamos errados quanto ao Big Bang? E logo poderíamos descobrir o que houve antes do princípio?  ATRAVÉS DO BURACO DE MINHOCA  Espaço. Tempo. A própria vida. Os segredos do cosmo através do buraco de minhoca.  MUSKETEERS Albattroz Cape Kakko   O QUE HOUVE ANTES DO PRINCÍPIO?  Como o universo começou? Todos ouvimos falar do Big Bang, mas como sabemos que foi assim que aconteceu? Afinal, não havia ninguém para ver isso acontecer. Se essa questão parece difícil de responder, que tal esta: O que houve antes de o universo surgir? Eu me deparei pela ª vez com esta eterna questão na igreja metodista.  Uma bela carruagem   Vindo para me levar para casa  No livro do Gênesis, Deus disse: "Faça-se a luz! E a luz foi feita." Depois, Deus criou os céus e a terra. Mas se tudo começou nesse instante, como existia Deus para criá-lo? Poderia existir tempo antes do tempo? É uma questão que intriga cientistas, filósofos e o resto de nós há mais de . anos. Mas nos anos , uma descoberta científica jogou nova luz sobre o princípio dos tempos e o que pode ter ocorrido antes, graças a este homem, Edwin Hubble. No topo do Monte Wilson, no sul da Califórnia, Hubble apontou uma nova arma poderosa para o céu, o poderoso telescópio Hooker de , m. Ao olhar através dele, ele se tornou o primeiro homem a contemplar a verdadeira dimensão do universo. Hubble viu que as pequenas manchas de céu embaçado não eram aglomerados de gás, mas outras galáxias. O universo estava repleto não de milhares, mas de centenas de bilhões delas. Apesar desta descoberta extraordinária, as observações de Hubble levariam a uma conclusão ainda mais profunda, de que o universo está se expandindo, cada galáxia distancia-se cada vez mais. Ao analisarmos esse panorama no passado, toda a matemática indica um único momento de princípio infinitamente pequeno e denso para nosso universo. Os cientistas têm um nome para este estágio inicial. Singularidade. Antes do Big Bang, não havia espaço e tempo. Literalmente, não havia nada antes desse princípio. Ao partimos dessa singularidade, a força motriz foi o Big Bang. Uma explosão colossal de energia e matéria que deu origem a tudo que vemos no céu hoje. Ele também criou o espaço e o tempo. Conforme a radiação e a matéria eram lançadas em diferentes direções, o universo acabou resfriando. A gravidade fez a matéria aglutinar-se, e surgiram as estrelas  E, depois, explodiram. Mais tarde, vórtices de poeira e rochas reuniram-se em torno das estrelas mais novas. Por fim, vários bilhões de anos após o Big Bang, surgiu um planeta como a Terra. Esta história surpreendente virou um novo dogma, mas embora robusto, o Big Bang ainda é mera teoria. O professor de Física de Princeton, Dr. David Spergel, passou boa parte de sua carreira tentando entender "se" e "como" este fato cataclísmico ocorreu. Às vezes o chamam de o "Sr. Universo". Para Spergel, o Big Bang ainda é o modelo científico mais completo do princípio do universo. Tudo ao nosso redor proveio do ardor do Big Bang. O universo começou, segundo a teoria do Big Bang, extremamente quente e denso. Essa radiação de calor esfriou. A partir dela surgiu a matéria, a radiação, tudo que compõe o mundo a nossa volta. E aqui estamos na Bell Labs, em Crawford Hill, o lugar onde surgiu a teoria do Big Bang, de certa forma. Arno Penzias e Robert Wilson são rádio-astrônomos que trabalharam na Bell Laboratories. Eles estudavam o céu em micro-ondas pois a Bell Labs explorava a ideia de usá-lo para comunicação por micro-ondas. Era . A essa altura, os dois não tentavam resolver nenhuma grande questão cósmica. Ele só tentavam fazer com que a maldita coisa funcionasse. Para começar, um ruído misterioso interferia no seu sinal de rádio. Penzias e Wilson eram ótimos rádio-astrônomos. Eles construíram um telescópio muito bom. Eles o projetaram para não haver ruídos de fundo, mas lá estava ele. O ruído de fundo que eles ouviam provinha de todos os cantos do céu. Wilson e Penzias tentaram de tudo, até varrer a areia e as folhas da antena, mas ainda havia ruído. Tentaram arrefecer os receptores com hélio líquido. O ruído permanecia. Até removeram uma família de pombos e as fezes respectivas. Mesmo assim o ruído não desaparecia. Às vezes a ciência consiste em eliminar um monte de coisas e ver o que sobra. Após descartar tudo que podiam imaginar, eles perceberam que tinha de haver algo. A única possibilidade era de que ele viesse de algum lugar fora de nossa galáxia, e parecia uma ideia pouco convencional. Não sabíamos o que fazer com aquele resultado. Após consultar uma equipe de físicos de Princeton, Wilson e Penzias notaram que a única razão para algo vir de todas as partes do céu era se fosse um fraco eco de um imenso evento cósmico. Medimos a temperatura de fundo, o ruído remanescente da criação do universo. Após  anos de especulação e cálculos de alguns dos cientistas mais famosos do mundo, os dois engenheiros de rádio se depararam com um choro fraco do nosso próprio nascimento cósmico. A origem do ruído tinha de ser o calor residual do Big Bang. A imagem do princípio do tempo e do espaço começava a surgir. Este balão é o nosso universo. Conforme eu o expando   notem como as coisas no balão distanciam-se umas das outras. Não estamos no centro do universo. O universo inteiro está se expandindo. Expandindo-se no tempo. O mesmo ocorre com a radiação. A radiação de micro-ondas não está vindo até nós e nem estamos no centro do Big Bang. O balão inteiro está cheio de radiação do Big Bang. Conforme ele se expande, a radiação esfria. Quanto maior o balão, mais frio é o universo. Agora façamos o universo voltar no tempo. Ele se contrai, fica cada vez mais quente. Voltamos ao instante da singularidade inicial. Ao momento em que o Big Bang começou. Tudo, todo o espaço, está contraído aqui. Quando a radiação de calor foi gerada. Ela não foi gerada em um local. Foi gerada em toda parte. O Big Bang ocorreu em toda a superfície do balão. A descoberta acidental da radiação cósmica de fundo em micro-ondas garantiu aos dois engenheiros de rádio o Nobel de Física. Também deu aos cientistas a primeira boa estimativa de quando ocorreu o Big Bang, entre  a  bilhões de anos atrás. Nossa compreensão do universo jamais seria a mesma. Mas, para David Spergel, ouvir o eco do Big Bang de uma colina em Nova Jérsei não era o bastante. Ele queria voltar no tempo àquele instante inicial, quando a luz encheu o universo, e vê-lo. Ele precisava de um foguete  Um foguete que registraria a foto dos primeiros instantes do universo. . Com o lançamento da Sonda Wilkinson de Anisotropia em Micro-ondas, ou WMAP, os cientistas tentavam ver o mais longe que pudessem do princípio do nosso mundo. O sonho de Spergel levantava voo. Quando víssemos a micro-onda de fundo, veríamos o espaço de volta no tempo. Veríamos quando o universo tinha apenas  mil anos. Quando ele esfriou o bastante para que os elétrons e prótons se combinassem para produzir o hidrogênio. O hidrogênio é transparente à luz das micro-ondas, assim ela podia viajar livremente de lá até hoje. Dois anos depois, os resultados surgiram.  Os primeiros resultados da Sonda Wilkinson da NASA   A WMAP cumpria sua promessa. O retrato de quando o universo era um bebê, apenas  mil anos após seu nascimento. Essas fotos valem mais do que mil palavras. Esta é uma foto minha quando bebê. Vejam a testa alta, as orelhas, o nariz  O sorriso clássico. Estou mais velho e, espero, mais sábio do que estava nesta foto. O DNA básico é o mesmo. Tentamos fazer o mesmo na cosmologia. Tiramos a foto do universo quando bebê, e vemos sua aparência quando tinha poucos dias de idade. Depois podemos usá-la para ver como chegamos da foto do bebê ao universo que vemos hoje. Mas, talvez ainda mais empolgante, podemos tirar a foto e voltar no tempo para aprender sobre o princípio do universo, saber de onde veio o bebê, equivale ao que houve nos primeiros instantes do Big Bang. Os detalhes do nosso nascimento estão impressos nesta foto. Mas o que houve entre aquele momento de singularidade e a foto da sonda de  mil anos depois? Para o Dr. Alan Guth, físico do MIT, esta lacuna na história do nosso universo era a chave para tudo que surgiu antes e depois do Big Bang. O universo que vemos é inacreditavelmente uniforme, e isso é difícil de entender, pois explosões convencionais não agem assim. Mas outros cientistas têm ideias diferentes sobre o que houve naquele momento de singularidade. As leis físicas não funcionam. As equações matemáticas não são mais coerentes. O princípio do tempo está prestes a ficar ainda mais estranho.  anos após os dois rádio-astrônomos ouvirem o fraco murmúrio do nosso próprio nascimento cósmico, David Spergel agora tem a foto do universo bebê. Apesar das cores vibrantes, visíveis na imagem da sonda, ela descreve uma minúscula variação de temperatura ao longo do universo. Quando vemos o mapa da sonda, estamos vendo minúsculas variações na temperatura do universo de um lugar ao outro, variações entre uma parte em  mil e uma em  mil. Acho que o universo que vimos com o satélite WMAP não era caótico mas muito ordenado, homogêneo e calmo. Mas se o tempo e o espaço surgiram de uma explosão cataclísmica de energia, o universo não seria desigual e caótico em todas as direções? Não exatamente. Não posso começar dizendo isso, posso? Para o Dr. Alan Guth, o que houve durante esse primeiro instante do tempo era um mistério intrigante que precisava ser solucionado. Decifrá-lo virou o trabalho da sua vida. Havia na cosmologia um problema sério para entender a uniformidade do universo. Ele tem a mesma intensidade em todas as direções que olhamos, uma parte em .. Significa que o Big Bang foi inacreditavelmente uniforme. Isso é difícil de entender, pois as explosões convencionais não agem assim. Preparamos um balão que será lançado de um ponto bem alto, a partir de uma grua. O balão está cheio de tinta, e veremos que tipo de padrão uma explosão típica produz. Esta é a aparência de uma explosão típica. Ela não é uniforme. Há manchas aqui e ali e espaços brancos pelo meio. O universo primordial não se parecia com isso. Alan precisava de algo que abrandasse imediatamente todo o plasma quente e denso que acabara de surgir. Eu me deparei com a ideia da inflação, de que a gravidade pode, sob certas circunstâncias, agir repulsivamente e produzir uma aceleração gigantesca na expansão do universo. Isso pode ter ocorrido universo primordial. A ideia central por trás da inflação é a possibilidade de que pelo menos um pequeno trecho do universo primordial continha esse material peculiar de gravidade repulsiva. Apenas um minúsculo fragmento disso e o Big Bang produz esse efeito da gravidade repulsiva. A inflação cósmica ocorre logo após a transformação do nada em algo. Um trilhão de trilhão de trilionésimo de segundo depois, um campo de força pega todo o espaço altamente comprimido criado nesse primeiro momento singular, que ainda é quase infinitamente pequeno  E o compele para fora. Uma minúscula fração de segundo depois, o universo tinha dobrado de tamanho  mil vezes. Um tipo diferente de pintura ilustra esta ideia. Iremos pintar em fotografia de alta velocidade uma esfera em desenvolvimento. Ao invés de obtermos o padrão anterior, quando jogamos o balão devemos ver um desenvolvimento suave de um universo primordial. Com esta expansão suave e ordenada, o nosso universo foi formado. Essa ideia de inflação virou a versão padrão da cosmologia, e ela fez uma série de previsões que foram confirmadas. Ela se coaduna muito bem ao que vemos. Com a inserção da inflação, a teoria do Big Bang virou uma coesa peça em três atos. Primeiro ato  A singularidade surgiu do nada, contendo em um único ponto toda a energia que sempre existirá em nosso universo. Segundo ato  A inflação se instalou. Uma rápida expansão inimaginável do espaço disseminou suavemente essa energia, impondo ordem no universo. Agora é uma imensa sopa de plasma uniforme em expansão. Terceiro ato  O universo esfria. A matéria começa a aglutinar-se sob a força da gravidade, acabando por formar estrelas, galáxias e planetas. Para a maioria dos cosmólogos, essa peça em três atos é a melhor explicação para o que ocorreu no princípio do universo. Mas não para todos. Interpretar isso como princípio é só um escape. Ela não deriva de nenhuma teoria. É um lugar onde a própria teoria não funciona. O Dr. Martin Bojowald é professor de Física no Instituto para Gravitação e o Cosmos, na Penn State. Ele é a estrela em ascensão de uma nova geração de cosmólogos que está desafiando crenças antigas sobre o universo. A inflação pode ter atuado no segundo ato, mas Martin acha que a peça começa com um primeiro ato muito improvável. A súbita e singular transformação do nada no universo inteiro. A singularidade significa apenas que não entendemos muito bem a teoria. Alan Guth usou a teoria da inflação para chegar a um trilhão de trilhão de trilionésimo de segundo após o princípio. Martin chegou um milhão de vezes mais próximo. Na teoria de Bojowald, o tempo não flui livremente, mas é composto de pedaços discretos e mensuráveis. Esses pedaços de tempo são chamados átomos espaço-tempo. É uma forma bem diferente de pensar no que houve antes do princípio. Aqui temos um belo e antigo relógio de pêndulo. Como podemos ver, eis o pêndulo. Ele oscila de forma contínua, informando ao relógio como o tempo transcorre. Não são marcas discretas, mas sim um movimento contínuo do pêndulo. Esta é a clássica figura do tempo medido continuamente. No tempo quantizado, a história é bem diferente. Para o tempo quantizado, a imagem é determinada pelo segundo ponteiro do relógio. Ele não é contínuo. Não é o oscilar do pêndulo, que podemos parar em qualquer instante ou posição. Aqui, as diferentes posições são determinadas por certos conjuntos discretos entre uma batida e a seguinte. É uma quantia finita de tempo que não pode ser subdividida. Na versão de Bojowald do universo primordial, nunca se obtém o nada. O segundo ponteiro do relógio quantizado marca não só o início de um instante, mas o fim de outro. A batida que sinalizava o amanhecer no nosso universo marcava meia-noite e um segundo no anterior. Este balão representa o universo. Se imaginarmos o que poderia ter ocorrido antes do Big Bang, ele estava em colapso, logo o volume diminuía. Se seguíssemos a evolução usual, segundo a relatividade geral, isso terminaria em uma singularidade. O balão inteiro iria esvaziar-se completamente. Mas devido à natureza atômica do espaço e tempo, a ação atrativa da gravidade muda. Ela se torna repulsiva nessas altas densidades. O colapso para. As forças se invertem, assim há uma força repulsiva que faz o universo reexpandir. Em algum momento, ainda não temos certeza, mas ele poderá entrar em colapso no futuro, assim todo o ar poderá ser expulso de novo. O volume diminuiria, a densidade aumentaria, provavelmente se aproximaria outro Big Bang. O universo expande-se e contrai, mas ele nunca realmente inicia. Poderia ter havido uma série de universos antes deste e mais poderão surgir depois dele. Bojowald lida com problemas e enigmas que todas as novas teorias radicais enfrentam. Sua teoria não é completa, e talvez nunca seja. Ainda trabalhamos nas equações. Não temos a resposta completa, mas essa parece ser a melhor teoria para lidar com tais problemas. Em , dois dos principais cosmólogos do mundo publicaram uma tese sugerindo uma abordagem ainda mais radical para o que houve no princípio. Para esses dois cientistas, havia outra resposta tão estranha e inesperada que sequer foi considerada. As explosões são infinitas. Nosso universo pode não ser o único, mas um de centenas, milhares, talvez um número infinito. É uma sugestão inspiradora e assustadora. O universo é um ciclo infinito ocasionado por uma série de explosões contínuas, eternamente. Quando observamos o espaço, olhamos uma estrela distante, também estamos vendo de volta no tempo. A luz de galáxias distantes leva bilhões de anos para chegar até nós. Agora sabemos que há um limite para até onde podemos ver. A borda do universo visível. A luz desse pano de fundo cósmico levou , bilhões de anos para chegar à Terra.

 O que há além dessa cortina? Segundo o professor Martin Bojowald, o tempo é comprimido e distorcido à medida que se aproxima de uma singularidade e depois oscila para outra expansão. Mas talvez haja uma forma completamente distinta para ver o que ocorreu antes do princípio. O cientista sul-africano, Dr. Neil Turok, ousa a ir ainda mais longe no passado do que qualquer outro. África! Sua visão radical do cosmos foi influenciada pela luta dos seus pais durante o Apartheid. Meus pais eram ativistas políticos contra o governo sul-africano. Eles foram presos por suas opiniões. Mas, por fim, a democracia chegou à África do Sul e eles foram eleitos membros do parlamento. Os únicos membros marido e mulher do parlamento, além de Nelson e Winnie Mandela. Eles serviram como modelo de persistência. Só porque, no momento, as suas ideias não são de bom gosto ou aceitáveis, se acreditar que o que está fazendo é correto, persista. Desde que entrou no campo da física teórica, o cientista sul-africano procurava novas respostas para antigos problemas. Há um conhecimento convencional na área, e as pessoas são lentas para aceitar novas ideias. E, para ser franco, muitas pessoas construíram as carreiras sobre o status quo, e não querem que uma nova ideia surja e altere a situação. Para Neil, a divulgação da sonda trouxe à tona sentimentos familiares sobre ver o universo através de uma lente ligeiramente diferente das de alguns dos seus colegas. Na conferência de imprensa da sonda, claro que os cientistas envolvidos o vincularam explicitamente à inflação, dizendo, "isto confirma dramaticamente a inflação. " Isso me fez contorcer de raiva. A minha opinião era de que a informação contida nos dados da sonda não era, por si só, suficiente para provar ou rechaçar a inflação. Ele não foi o único. Do outro lado do Atlântico, outro intrépido cientista trabalhava para descobrir a verdade por trás do que houve antes do princípio. Paul Steinhardt ocupa o cargo de professor Albert Einstein de Física na Universidade de Princeton. Quando jovem, Paul foi levado a estudar ciência pelo pouso na Lua.  Escolhemos ir à Lua nesta década e a fazer outras coisas,   não porque são fáceis, mas porque são difíceis.  Em , os dois juntaram forças para ver se poderiam responder a alguns dos problemas com o modelo inflacionário do que houve no princípio. A inflação obteve alguns êxitos extraordinários, por isso é difícil competir com ela. Não contarei todas as ideias que foram tentadas e jogadas fora. Temos objetivos similares, agitar a área de vez em quando e criar algo ousado, original e diferente para melhorar o status quo. Organizei uma conferência com Neil Turok. Tínhamos interesse comum na teoria das cordas, que surgia naquela época, se podia estimular novas ideais na cosmologia. A teoria das cordas foi desenvolvida nos últimos  anos numa tentativa de criar uma única teoria para explicar tudo no universo. Nela, tudo é composto de minúsculas cordas vibrantes. Mas para a matemática da teoria das cordas funcionar, devia haver mais de  dimensões do espaço que vemos. Pelo contrário, há  dimensões, além do tempo. O espaço-tempo é uma substância flexível, como uma membrana, e ela pode esticar e encolher. Sabíamos que essas coisas podiam se mover, mas ninguém havia estudado a dinâmica de tal processo. Trouxemos especialistas, como Burt Ovrut, que é um dos mais versados desenvolvedores de modelos de partículas físicas baseados na teoria das cordas. Ele deu uma bela série de palestras nas quais descreveu uma ideia do nosso mundo tridimensional inserido em um mundo brana separado por uma pequena fenda de outro mundo brana ao longo de uma dimensão espacial extra. Enquanto estávamos sentados, tivemos o mesmo pensamento  Se considerarmos que esta é mesmo a estrutura do universo, há uma nova interpretação para o que seja o Big Bang. O que ainda não tínhamos enfrentado? Qual o problema que não podíamos ignorar? E a principal questão era a singularidade. Nós dois nos aproximamos de Burt por ambos os lados  Encurralamos Burt após a palestra  Cada um de nós concluía a frase do outro  Dizíamos, "E se estas coisas colidirem? O que haveria?" "O Big Bang não seria o princípio, mas uma colisão?" E a resposta dele foi "talvez". O encontro logo acabou, mas os três tinham sido convidados a ir à mesma peça em Londres naquela noite. Nos encontramos na estação do trem, então começamos a imaginar essa ideia em mais detalhe sobre o que representaria se o Big Bang não fosse o princípio, mas uma colisão. E fomos de trem para Londres, pensando acerca disso de uma forma muito livre, sem estrutura ou matemática. Nos indagávamos se poderíamos inventar algo que fosse diferente da visão inflacionária, da visão padrão. Tínhamos ideias grosseiras de como fazer, mas nada era óbvio. O tempo voava enquanto o trem se movia. Foi um desses raros momentos quando sentimos que uma ideia vibrante está surgindo, uma espécie de sexto sentido de que algo importante acontece. Criar uma ideia grosseira de como as coisas podiam funcionar é, claro, empolgante, mas ao ter uma ideia assim, e decidir realmente a pô-la em prática, você está se condenando a anos de angústia, pois agora teria que fortalecê-la. Para resolver esse mistério, Neil e Paul recorreriam a um dos mais difíceis desafios intelectuais da mente humana. O incrível e estranho mundo do espaço undecadimensional   e universos paralelos ao nosso. Albert Einstein foi um pensador formidável. Suas teorias da relatividade foram avanços inovadores que desencadearam um século de conhecimentos cósmicos. Mas ainda mais fundamental foi a sua percepção de que o tempo e o espaço estão interligados. As  dimensões do espaço fazem parte de um tecido quadrimensional chamado "espaço-tempo". Mas hoje há um novo movimento na física teórica. Chamado "Teoria das Cordas". E dessa teoria provém a Teoria-M. Nela, não existem , mas surpreendentes  dimensões.  dimensões espaciais e mais uma temporal. O que vem a ser a Teoria-M? Certo. A Teoria-M é uma tentativa de  Deixe-me começar de novo. Mundos tridimensionais infinitos expandindo-se  Permita-me recomeçar. Por que alguém pensaria  Como alguém faz isso não parecer loucura em  frases? A Teoria-M é uma teoria unificada promissora de todas as forças e elementos fundamentais que observamos na natureza. De certa forma, poderíamos descrevê-la como o ápice dos desenvolvimentos da física teórica durante o século XX. Para essa teoria funcionar, é preciso ter mais do que as  dimensões espaciais, a ideia central por trás da Teoria-M é de que há mais de  dimensões do espaço que vivenciamos. Existem dimensões ocultas. De fato, há mais , e o motivo de não nos darmos conta delas é que são tão minúsculas que para vê-las precisaríamos de um microscópio muito poderoso bem mais do que qualquer um que temos. Nosso mundo tridimensional subsiste numa superfície inserida em um espaço com uma dimensão espacial extra que o separa de outra superfície desse tipo. Uma possibilidade que surge dessas dimensões extras é que este outro mundo tridimensional poderia ter apenas uma fração de centímetro do nosso e mesmo assim oculto de nossa vista. Essas superfícies são chamadas "branas", corruptela do termo "membrana", para nos lembrar que tais superfícies são elásticas. Elas podem esticar, oscilar e distorcer-se. Elas podem se mover ao longo desta dimensão extra. Todas as partículas das quais somos feitos são pequenas branas onduladas. E todas as dimensões do espaço as quais viajamos são compostas de branas. Tudo no universo é composto por esses objetos geométricos. Não sei se posso repetir isso de novo. Cuidado! Entraram num lugar chamado "mundo brana". Estamos presos como moscas no papel pega-mosca ao nosso mundo brana. Não podemos nos aproximar de uma dimensão extra, de  a menos  centímetros, para tocar em outro mundo brana. Foi por meio desse mundo de branas que Paul e Neil depararam-se com uma nova ideia potencialmente radical para o que houve antes do princípio. Tenho aqui uma peça de material, parece um objeto bidimensional, pois uma das dimensões é vertical e a outra, horizontal. Mas se observamos de perto esse objeto, ao vê-lo de lado, irão ver que há duas peças de material, separados por uma minúscula fenda. Pensem nessa fenda como sendo a quarta dimensão do espaço. E a colisão desses dois mundos tridimensionais, aquele no qual vivemos e outro, teria sido o Big Bang. Seria uma colisão, não o surgimento a partir do nada. Se os branas existiam antes e depois, significa que o espaço e o tempo existiam antes. Podem ter ajudado a preparar as condições do universo atual. Eles colidem e voltam a distanciar-se. O Big Bang não foi o princípio. Significa que temos mais tempo para resolver os problemas cosmológicos que a inflação foi criada para resolver. Começamos a pensar se poderíamos substituir essa ideia por algo que ocorreu antes do Big Bang. Na viagem de trem, começamos a pensar em muitas possibilidades, assim, ao final, parecia uma alternativa animadora ao modelo padrão do Big Bang inflacionário. Durante os  meses seguintes, os três e outro físico, Justin Khoury, trabalharam fervorosamente para esclarecer e justificar a sua centelha de criatividade inicial. Tínhamos de fazer a matemática funcionar e isso envolvia criar muita física nova para explicar o movimento dos branas ao longo das dimensões extras sob influência de uma força que tenta reuni-los. Essa matemática não existia antes. Uma nova teoria do universo ganhava vida. A imagem que tínhamos na mente era de  mundos tridimensionais expandindo-se ao infinito mas separados um do outro por uma minúscula fenda, uma quarta dimensão do espaço. Os dois mundos tridimensionais são aproximados por uma força bem fraca.

 Essa força precisa ser muito fraca, do contrário, a explosão ocorreria rapidamente. Sabemos que os ciclos não podem ser muito curtos, pois já transcorreram  bilhões de anos desde a última explosão do universo. Um trilhão de anos seria um bom valor típico para o que esperamos que seja a duração de um ciclo. Conforme os branas se aproximam, a força fica cada vez mais forte. E, quando colidem, a energia cinética dos branas é convertida em radiação de calor que toma conta dos dois mundos tridimensionais e assemelha-se ao Big Bang. Quando os branas novamente se distanciam, eles ficam repletos de matéria e radiação criadas na colisão. Isso os faz começar a reexpandir e esfriar, criando um novo período de expansão, resfriamento, criação de novos átomos, moléculas, estrelas e galáxias. Tínhamos uma explicação para o Big Bang. Referem-se a isso como "singularidade cósmica", um tipo de colapso nas leis da física, que, na teoria padrão do Big Bang, ignoramos. Mas, nesta imagem, fornecemos uma explicação para ele. Ele foi a colisão entre esses dois mundos branas. Uma teoria para o que foi a singularidade cósmica. Era uma solução radical e elegante para um dos maiores mistérios cósmicos de todos os tempos. Segundo Neil, Paul e seus colegas Burt e Justin, sempre existiu o tempo antes do tempo. Após quase  anos de trabalho, era hora de apresentar essa nova teoria aos colegas cientistas. Numa conferência na Finlândia, os dois físicos apresentaram sua teoria. A recepção foi hostil. A crítica foi que estávamos presumindo ou afirmando que os branas seriam planos e paralelos sem mostrar por que isso seria verdadeiro. Estávamos tão empolgados com essa ideia, mas todos só a estavam criticando. Para ser franco, a conferência não foi boa. No dia seguinte, estávamos deprimidos, começamos a andar ao longo do rio perto de Rovaniemi e discutimos sobre o que poderia substituir essa ideia. Começamos a pensar em algo que ainda não estava presente na teoria, a ideia da energia escura. A energia escura é uma descoberta astronômica recente e totalmente surpreendente. Uma força misteriosa que faz o universo expandir ainda mais rápido. A energia escura acabará por expandir tanto o universo que ele será um mero espaço frio e vazio. Na linguagem da Teoria-M, representa um brana plano. O estágio da energia escura expande os mundos tridimensionais, deixando-os planos, vazios e paralelos. Claro, isso imediatamente levou a outra ideia. Operávamos com algo, mas o utilizávamos antes da explosão. Talvez a fonte da energia escura fosse a mesma da atual e o universo de alguma forma seja cíclico. Assim, teríamos uma explosão seguida por um período de normalidade do universo, como o que vivemos hoje, seguido por uma segunda explosão em nosso futuro, seguida por outra e assim por diante. As explosões são infinitas. Agora sua teoria estava completa. Dois mundos branas colidem, injetam energia um no outro, depois a energia escura leva cerca de um trilhão de anos para espalhar essa energia. Os branas aplainam e depois voltam a colidir. Esse ciclo ocorre eternamente. Neil Turok e Paul Steinhardt criaram uma teoria alternativa notável para o Big Bang e abriram a porta para o que houve antes do princípio. Por mais diferentes que sejam os modelos, eles produzem as mesmas exatas variações na radiação de fundo. A mesma imagem da sonda adequa-se a ambas as ideias. É verdade que, quando foi feita a divulgação da sonda, a forma que a maioria a interpretou foi de que se adequava perfeitamente à imagem do Big Bang inflacionário. Para nós, o modelo cíclico ainda fazia parte da disputa tanto como a inflação. Mas qual teoria está certa? A resposta de um dos maiores mistérios cósmicos de todos  "havia tempo antes do nosso tempo?"  podia estar circundando a Terra milhões de km acima de nossas cabeças. O que houve antes do princípio? A questão está posta. Os adversários definidos. Os argumentos finais estão sendo preparados. A resposta seria "nada"? Teria o Big Bang súbita e inexplicavelmente surgido de um tempo e espaço inexistentes? Teríamos surgido da contração de um universo anterior ao nosso? Ou estamos vivendo a um trilionésimo de trilionésimo do comprimento de um átomo de um outro universo paralelo, e a cada trilhão de anos, esses mundos paralelos colidem e enchem-se de grandes quantias de energia e matéria? O universo oscilante do professor Martin Bojowald ainda está sendo trabalhado, mas para os defensores do modelo cíclico e do Big Bang inflacionário, a resposta de "como" e "quando" o universo começou pode estar se movendo em nossa direção através do tempo e espaço como minúsculas ondas no oceano cósmico   ondas gravitacionais. A onda gravitacional se parece muito à onda sonora. Estamos habituados a uma onda sonora deslocar-se de mim até você, conforme eu falo, devido à compressão e expansão do ar entre nós. Assim, as moléculas ficam mais densas e mais distantes à medida que a onda se desloca até você. Mas as ondas gravitacionais agitam não as moléculas de ar, mas o próprio espaço, significa que podem expandir ou comprimir um raio de luz e alterar a sua cor. Se o espaço for expandido, veremos a radiação mudar para frequências vermelhas, de maior comprimento de onda. Se ela estiver vindo em nossa direção, a veremos ligeiramente mais azulada do que deveria ser. Assim, analisando cuidadosamente o padrão da radiação no céu, podemos inferir se há ondas gravitacionais deslocando-se através de nosso trecho do universo. E a tecnologia de foguetes levará os cientistas longe o bastante para observar essas ondas gravitacionais. O satélite Planck é o sucessor da WMAP. Ele irá registrar o céu com o dobro da resolução e cerca de  vezes mais sensibilidade. O satélite Planck é o primeiro dispositivo que temos que parece ter uma capacidade forte para talvez encontrar essas ondas de gravidade. Se tivermos sorte, irá nos dizer o que houve nos primeiros instantes do Big Bang, ou talvez o que houve antes. Para os defensores do modelo do Big Bang inflacionário, encontrar ondas gravitacionais expressivas seria o último passo para provar que houve uma expansão gigante de ondas de energia a partir do espaço e tempo inexistentes. Mas Paul Steinhardt e Neil Turok também anseiam pelos resultados do satélite Planck. Em seu modelo cíclico do princípio do universo, a aproximação de dois branas seria uma colisão menos intensa, a probabilidade seria de que as ondas gravitacionais fossem quase inexistentes. Se virmos ondas gravitacionais no satélite Planck, isso dará suporte a teoria inflacionária e descartará a cíclica. E, caso contrário, se não as virmos, isso iria apoiar a visão cíclica. Mas não importa qual descrição do princípio do universo pareça ser mais precisa, o verdadeiro vencedor será nosso próprio conhecimento científico. É o homem contra a natureza. Tentamos descobrir os segredos da natureza. Se tivermos sorte, seremos surpreendidos. Essas ondas minúsculas quase indetectáveis terão o efeito de um tsunami sobre o rumo futuro da cosmologia. Ao invés de surgidos do nada e ascendido da poeira estelar à humanidade, talvez tenhamos de considerar a premissa perturbadora de que somos apenas a versão mais recente de uma série de universos infinitos. Podemos não saber ainda o que houve antes do princípio  mas saberíamos que algo aconteceu. A resposta final  pode estar ao alcance da mão.