CONTROVÉRSIA E PROGRESSO EM COSMOLOGIA:

ESTADO ESTACIONÁRIO E BIG BANG (1927–1970)

A busca pelo entendimento de como a natureza funciona, um dos elementos definidores

da espécie humana, acabou levando ao desenvolvimento de um amplo conjunto de

conhecimentos ao qual damos o nome de ciência. Passando ao largo da definição de ciência,

podemos apontar como um de seus elementos característicos a busca pela verdade nas

explicações que oferece sobre os assuntos a que se dedica.

Em geral, os muitos ramos da ciência humana que surgiram desde a Antiguidade têm

passado por um processo histórico semelhante: inicialmente, atribuem ao sobrenatural um papel

central nas explicações que oferecem, substituindo-o progressivamente pelo entendimento dos

processos físicos, biológicos, etc., inerentes aos organismos e/ou sistemas analisados. Durante

este processo, assim como na ciência moderna, surgiram diversas controvérsias entre as

diferentes explicações sobre fenômenos naturais e sociais.

Olhar para o céu e procurar entendê-lo é uma constante entre os povos humanos: das

mitologias antigas ao Big Bang, cada civilização e época ofereceram sua explicação para os

movimentos dos astros, a escuridão da noite, o suceder das estações. A profusão de cosmologias

tão antigas e diversas oferece uma oportunidade especialmente rica para um melhor

entendimento de como a ciência de modo geral progride (sem pretender, claro, esgotar a

discussão), e jogar luz sobre o papel essencial exercido pelas controvérsias nesta empreitada.

De encontro a estes pressupostos, este trabalho é dedicado a compreender de que maneira as

cosmologias do Estado Estacionário e do Big Bang, duas das mais marcantes teorias científicas

desenvolvidas no século XX, se desenvolveram a partir da oferta de soluções para os problemas

expostos pela controvérsia existente entre ambas até o início da década de 1970.

Primeiramente, cabe aqui uma breve exposição sobre o que entendemos por progresso

científico e controvérsia.

O desenvolvimento praticamente contínuo de técnicas e instrumentos entre os mais

variados agrupamentos humanos permitiu grande acúmulo de saberes sobre a natureza e o

próprio ser humano, e a esse desenvolvimento de saberes em direção à verdade (ou o que

julgamos que ela seja) damos o nome de progresso. No entanto, estudiosos da História da

Ciência que se debruçaram sobre este conceito demonstraram que a ideia de progresso não

significa necessariamente uma sequência inexorável de acúmulo de informações e técnicas que

fatalmente aprimoram o saber e o fazer humanos. Pelo contrário, “progresso” indica a aventura

humana em sua relação propriamente dita com o conhecimento, que nem sempre nos aproxima

mais da verdade ou de uma sociedade melhor.

Entre os estudiosos que se dedicaram ao estudo deste tema, Thomas Kuhn e Arthur

Koestler oferecem perspectivas interessantes à ideia de progresso científico, perspectivas estas

que encontram corroboração no estudo do desenvolvimento da Cosmologia. Para Kuhn, na obra

A Estrutura das Revoluções Científicas1, entende-se por “Ciência” os campos do conhecimento

humano que progridem obviamente, e para o autor, este progresso pode ser percebido a partir

da adoção de novos paradigmas, entendidos como um “[...] conjunto de ilustrações recorrentes

e quase padronizadas de diferentes teorias nas suas aplicações conceituais, instrumentais e na

observação”2. Ao longo da História, paradigmas se sucedem a partir do acúmulo de novos dados

e interpretações, caso estes desmintam inevitavelmente o paradigma aceito até então, gerando

um momento de instabilidade no campo científico em questão. Kuhn define este momento como

pré-paradigmático. A disputa entre visões científicas diversas, e as críticas que cada uma das

versões faz à sua concorrente, dificulta a percepção de progresso nesses momentos, a não ser

no interior das teorias concorrentes. O progresso se faz notar com maior clareza quando um dos

paradigmas vence a disputa, inaugurando o período que Kuhn denomina Ciência normal. Neste

momento, as bases do fazer científico não são constantemente questionadas, os cientistas podem

ser formados sob um conjunto de preceitos mais ou menos unificado, e a partir deles, podem se

dedicar a lacunas e problemas mais sutis e aprofundados deste campo científico. É o

preenchimento destas lacunas que a comunidade científica entende como progresso. Uma vez

que os conjuntos de dados oferecidos por um paradigma são validados pela comunidade

científica, quase não há espaço para a discussão ou inserção de dados novos, ou revisão dos já

estabelecidos, e é sobre estas pequenas brechas que paradigmas novos são fundamentados. É

por este motivo que um novo paradigma carrega muitos elementos de seu predecessor, sendo

assim raras as rupturas bruscas no campo científico.

1 Thomas S. Kuhn. A Estrutura das Revoluções Científicas. 12. ed. São Paulo: Perspectiva, 2013. 2 Ibidem, p. 115.

Ao focar sua análise sobre grandes “gênios” da Ciência como Galileu e Kepler, entre

outros, Arthur Koestler, em sua obra O homem e o Universo3, expõe uma maneira de

desenvolvimento do progresso que talvez não esteja tão clara na obra de Kuhn: Koestler percebe

que o progresso não acontece de maneira linear, partindo de um estágio mais afastado da

verdade em direção a um estágio mais próximo dela. Segundo o autor, muitas vezes nem mesmo

os “gênios” são capazes de enxergar a verdade ou o avanço que os circunda, por estarem

demasiadamente imersos (ou às vezes apartados demais) do “espírito de sua época”, das

condições sociais e mentais vigentes no mundo em que vivem. Esta seria uma das explicações

para o desenvolvimento “em ziguezague” do progresso, muito semelhante ao caminhar de um

sonâmbulo4. Muitas vezes, o discurso vencedor entre as propostas científicas oferecidas é o que

está mais próximo do “espírito de sua época”, ou o que conta com a retórica mais eficiente, e

não necessariamente aquele que mais se aproxima da verdade.

Em comum, Kuhn e Koestler apontam para o fato de que o progresso científico não

acontece de acordo com um plano prévio ou um objetivo planejado, e sim de maneira aleatória,

espontânea, porque depende que o cientista seja capaz de se afastar o suficiente do paradigma

sob o qual opera a ponto de ser capaz de perceber seus problemas e as brechas de investigação

que ele oferece.

A partir destas considerações sobre o conceito de progresso, é possível inferir o papel

central exercido pelas controvérsias científicas na sucessão dos paradigmas e,

consequentemente, para o progresso da Ciência.

Segundo Claude Chrétien, na obra A ciência em ação5, a controvérsia é um crivo ao qual

o fato precisa ser submetido antes de ser aceito como um enunciado científico. Para o autor, as

controvérsias são “[...] alimentadas, sem dúvida, pelo rigor intelectual e a preocupação em não

se enganar, mas também pelas rivalidades e pela competição entre pesquisadores”6. Assim,

além de oferecerem a medida do interesse que um fato desperta no meio científico,

controvérsias também são capazes de testar a contribuição e a validade destes fatos, antes que

eles sejam incorporados ao discurso científico corrente. Teríamos aqui, além de um mecanismo

3 KOESTLER, Arthur. O homem e o Universo: como a concepção do Universo se modificou através dos tempos. 2. ed. São Paulo: IBRASA, 1989. 4 Ibidem, p. XIV. 5 CHRÉTIEN, Claude: A ciência em ação: mitos e limites. Campinas: Papirus, 1994. 6 Ibidem, p. 109.

de validação de novos elementos, também um reflexo da própria maneira como o modo de fazer

ciência foi desenvolvido pelos ocidentais, baseado principalmente nos debates ocorridos entre

os antigos gregos e que formaram a base do que entendemos como racionalidade, ponto

essencial da mentalidade científica contemporânea.

Já para Gildo Magalhães, na obra Ciência e Conflito7, “Diferentemente da apresentação

paradigmática das ciências e de sua história, é mais instrutivo apreender o processo de

construção do conhecimento como uma série de etapas dialéticas”8, não só entre teorias

científicas diversas, mas também a partir de sua confrontação com a realidade. Assim, as

controvérsias acabam enriquecendo o progresso científico ao acrescentar-lhes conteúdo, e

também por representarem a resistência à permanência de dogmas inquestionáveis dentro da

ciência9, que podem em última instância atravancar o avanço científico.

Conforme dito, o campo da Cosmologia é terreno fértil para o estudo de como

controvérsias científicas acabaram concorrendo para o desenvolvimento desta ciência desde a

Antiguidade. É a Cosmologia que oferece um dos primeiros casos registrados de controvérsias

científicas: o debate entre as muitas explicações para o funcionamento do Universo oferecida

pelos sábios gregos, do qual a visão aristotélica saiu vencedora (corroborando a ideia de

Koestler de um progresso “sonâmbulo” das ciências). Mas foi somente durante o século XX

que a Cosmologia adquiriu um status de ciência “exata”, quando se incorporam elementos

físicos, matemáticos e químicos às especulações filosóficas e metafísicas sobre o tema. Parte

desta mudança é devida ao desenvolvimento técnico de instrumentos que permitem observações

e coletas de dados exponencialmente mais exatos do que era possível até o fim do século XIX,

além da aplicação de novos desenvolvimentos teóricos, como a Teoria da Relatividade, a

mecânica quântica e a termodinâmica, aos elementos do Universo. No entanto, é possível notar

que muito se desenvolveu em Cosmologia também a partir da disputa entre várias teorias

propostas por físicos e astrônomos na tentativa de esclarecer as brechas e contradições que as

teorias rivais às suas propunham.

7 MAGALHÃES, Gildo: Ciência e Conflito: Ensaios sobre História e Epistemologia de Ciências e Técnicas. São Paulo: Book Express Editora, 2015. 8 Ibidem, p. 38. 9 Ibidem, p. 41.

Helge Kragh, na obra Cosmology and Controversy10, faz um interessante balanço do

desenvolvimento da Cosmologia a partir da década de 1910 até o início da década de 1970,

quando o Big Bang se torna o paradigma cosmológico dominante. Ao analisar a incorporação

da Teoria da Relatividade Geral de Einstein pelos astrônomos e físicos que se dedicavam à

Cosmologia e à Astronomia, e as imediatas controvérsias que surgiram daí, Kragh desnuda o

interessante processo de perseguição destes cientistas pelas teorias que oferecessem explicações

mais sólidas (ou as menores lacunas) ao tentarem reunir, num só corpo explicativo, a mecânica

quântica, a termodinâmica, as teorias de formação dos elementos químicos, a própria

relatividade, num esforço por fazê-las concordar (ou pelo menos não discordar completamente)

com os dados observacionais e com uma certa racionalidade filosófica. Os embates que

decorrem deste processo são muitos: da estruturação do Big Bang a partir do proposto por

Georges Lemaître e Alexander Friedmann na década de 1920, passando pelas críticas e novas

propostas colocadas por Edward Milne e Paul Dirac, até o desenvolvimento da cosmologia do

Estado Estacionário, que contou com Fred Hoyle como um de seus mais notáveis defensores,

muitas foram as descobertas observacionais que geraram maior ou menor incerteza sobre cada

uma das teorias desenvolvidas, e diversas foram as polêmicas que cercavam, por exemplo, o

tamanho do Universo em comparação com o tempo necessário para a evolução estelar, ou o

processo e lugar de criação ou desenvolvimento dos elementos químicos. A descoberta da

radicação cósmica de fundo, na segunda metade da década de 1960, tão propalada como o “tiro

de misericórdia” no Estado Estacionário, conjugada ao desenvolvimento da radioastronomia e

sua oferta de novas fontes de dados para o trabalho cosmológico também não foram capazes de

eliminar por completo a controvérsia em torno de ideia de como (e se) o Universo surgiu e se

expande. Tampouco o Big Bang encerra as discussões sobre a formação e funcionamento do

Universo, como apontam o surgimento da teoria do Princípio Antrópico, ou a busca por vida

extraterrestre promovida pela Astrobiologia e as condições evolutivas que ela suscita. O

detalhamento desta controvérsia, baseado principalmente na obra de Kragh, será o objetivo

central do trabalho agora proposto.

Cosmologia relativística

10 KRAGH, Helge. Cosmology and Controversy: the historical development of two theories of the universe. EUA: Princeton University Press, 1996.

Em 1915, Albert Einstein publica sua Teoria da Relatividade Geral, cujas

equações apontavam para a configuração estática do Universo. William de Sitter, astrônomo

holandês, oferece diferentes resultados para tais equações, apontando a possibilidade de um

Universo em expansão11. Em 1925, o padre e astrônomo belga Georges Lemaître publica artigo

em que defende que os desvios para o vermelho dos corpos celestes12 poderiam ser interpretados

como resultado de sua distância em relação ao observador, além de trabalhar com as equações

relativísticas considerando-as conjuntamente a elementos termodinâmicos do Universo, a

pressão exercida sobre os corpos pela radiação, derivando deste conjunto de dados uma equação

que apontava para um Universo em expansão. Lemaître defendia que suas equações descrevem

um Universo real13, o que nos permite considerá-lo um dos fundadores da teoria do Big Bang.

A ideia de um Universo em expansão pode ser rastreada desde 1917, com as equações

relativistas de Einstein. Mas foi a partir de seu enriquecimento físico-matemático promovido

por de Sitter e Lamaître, entre outros, e da conjugação destas teorias com os dados

observacionais de Edwin Hubble, que corroborou as interpretações sobre os desvios para o

vermelho, que o modelo de um Universo em expansão começa de fato a ganhar corpo. Sua

popularização ocorre pouco tempo depois, a partir de trabalhos de divulgação científica

publicados no início da década de 1930. Tema de reportagem no Times em 1932, o modelo

relativista de um Universo em expansão chega a gerar incômodo em muitos leitores14. O

paradigma cosmológico estava em processo de mudança.

Apesar da coerência matemática, os modelos de expansão despertaram objeções

imediatamente. A maioria delas se relacionava às dúvidas sobre a possibilidade de se considerar

as leis da física imutáveis ao longo de grandes escalas de espaço e de tempo, pressuposto básico

para que as interpretações cosmológicas em larga escala sejam consideradas válidas de acordo

11 KRAGH, 1996, p. 11. 12 Os corpos celestes emitem luz em diferentes faixas de ondas, derivadas dos elementos químicos que os compõem. Através da espectroscopia, pode-se comparar as emissões dos elementos presentes nos corpos celestes com os resultados obtidos em laboratório. Na década de 1920, os astrônomos perceberam que os espectros de luz emitidos por estrelas fora de nossa galáxia possuíam padrões de emissão iguais aos das estrelas pertencentes à Via Láctea, exceto pelo fato de que seus comprimentos de onda estavam todos desviados para a região vermelha do espectro. Tal comportamento foi atribuído ao efeito Doppler (o encolhimento ou distensão do comprimento de ondas eletromagnéticas de acordo com a direção de movimento do emissor em relação ao observador destas ondas). Os cálculos de distâncias realizados a partir dos desvios para o vermelho das galáxias mais distantes e de sua velocidade de afastamento permitem estimar também a idade do Universo. 13 KRAGH, 1996, p. 29 14 Ibidem, p. 34.

com a Teoria da Relatividade Geral. Na Inglaterra, William McCrea e George McVittie

apontaram para o fato de que as equações de Lemaître não distinguiam entre a expansão ou a

contração do Universo, e questionaram o porquê da preferência pela expansão.

Big Bang

A ideia de um Universo com início no tempo pode ser percebida “pairando” em

trabalhos de vários cientistas desde a criação da Teoria da Relatividade Geral, embora exista

também a defesa de que especulações sobre o início do tempo, condição tão afastada das

possibilidades de provas científicas à época, não fossem assunto da alçada de cientistas. Mas

foi em 1931 que a ideia de um Universo com início no tempo foi formalmente proposta quando,

no artigo The Evolution of the Universe: discussion, publicado na revista Nature, Georges

Lemaître desenvolveu os conceitos de “átomo primitivo” e “Universo de fogos de artifício15”

na busca por conciliar as especulações qualitativas anteriores com os cálculos permitidos pelas

evidências coletadas acerca da expansão do Universo e do que pressupunha a teoria relativística.

A ideia de “átomo primordial” já havia aparecido em um artigo anterior de Lemaître, publicado

também em 1931, mas aparecia somente em colocações qualitativas:

“At the origin, all the mass of the universe would exist in the form of

a unique atom; the radius of the universe, although not strictly zero, being

relatively small. The whole universe would be produced by the desintegration

of this primeval atom”. He further imagined that the primeval atom would first

desintegrate into “atomic stars,” atoms of weights comparable to those of the

stars, and that the desintegration of these superatoms would produce the

cosmic radiation and the ordinary matter now observed .16

Ao fim da década de 1930, a ideia de um Universo em expansão e com início no tempo

já não causava mais tanta estranheza. Após a Segunda Guerra Mundial, o modelo cosmológico

do Big Bang começa a se definir, principalmente a partir do trabalho de George Gamow.

15 Que se expande incialmente em grande velocidade, desacelerando posteriormente. 16 KRAGH, 1996, p. 50. Tradução livre: “ ‘Originalmente, toda a massa do Universo existiria na forma de um único átomo; o raio do Universo, apesar de não exatamente zero, seria relativamente pequeno. O conjunto do Universo teria sido produzido pela desintegração deste átomo primordial’. Ele ainda imaginou que o átomo primordial teria se desintegrado primeiro em ‘estrelas atômicas’, átomos de peso comparável ao das estrelas, e que a desintegração destes super átomos teria produzido a radiação cósmica e a matéria comum agora observadas.

Em 1948, com base nos modelos de expansão do Universo, Gamow demonstrou que o

mesmo estava inicialmente num estado de alta temperatura e densidade, mas confinado em um

volume muito pequeno. Neste estágio, não poderia existir matéria, apenas radiação (período

denominado como Era da Radiação). Com a expansão do Universo até seu volume atual, parte

da radiação inicial havia se convertido em matéria, conforme a equação de Einstein E=mc²

previa. No entanto, parte desta radiação inicial teria permanecido em forma de energia, devendo

permear todo o Universo (tal radiação, cuja existência foi posteriormente comprovada, foi

nomeada Radiação Cósmica de Fundo).

Gamow consegue reforçar as bases da teoria do Big-Bang ao introduzir elementos de

física quântica, contribuindo para que esta concepção fosse ganhando simpatia de muitos

astrônomos. Ainda assim, havia lacunas não preenchidas, como o problema da escala de tempo

e da síntese de elementos químicos: os primeiros resultados das medições dos desvios para o

vermelho de Hubble, aplicados aos modelos evolucionários de Universo que previam um início

deste no tempo, apontavam para uma idade do Universo muito inferior à que a Geologia

indicava para a formação terrestre, ou que os estudos de evolução química estelar indicavam

como tempo necessário para a formação das estrelas. Logicamente, o Universo deveria ser mais

velho que seus componentes, o que gerou dificuldades para os modelos evolucionários, mas

não para a teoria do Estado Estacionário.

Os cálculos de Hubble foram sendo revistos ao longo das décadas, a partir da

melhora nos instrumentos de observação. Em 1956, Allan Sandage reestimou a Constante de

Hubble17, que passou a apontar para uma idade do Universo entre 6,5 e 13 bilhões de anos, indo

de encontro às estimativas de idade das estrelas mais velhas detectadas então. Mas no início da

década de 1950, só com muito boa vontade os astrônomos consideravam a Cosmologia um

ramo respeitável da Astronomia, capaz de oferecer mais do que especulações sobre a formação

e organização do Universo. A busca por dados observacionais procurava corrigir estas

questões, mas havia a percepção de que os resultados eram ainda muito imprecisos,

insuficientes e muito ambíguos para atingir estes objetivos, possibilitando muitas interpretações

discordantes.

17 Medida da taxa de expansão do Universo.

Em conjunto com desenvolvimentos alternativos da cosmologia relativística iniciados

na década de 1920, a tentativa de responder aos problemas apresentados pela teoria do Big Bang

e de propor uma alternativa que desfrutasse de maior simplicidade teórica, várias outras teorias

cosmológicas foram concebidas no final da década de 1940. A maior parte delas teve vida curta,

mas ainda assim levantam pontos cruciais não só para o desenvolvimento da controvérsia que

se formava, mas também para a melhoria de pontos críticos de suas adversárias, contribuindo

para o avanço científico. Mais adiante, nos deteremos sobre a teoria que por mais tempo

rivalizou com o Big Bang e lhe lançou as mais duras críticas, a teoria do Estado Estacionário,

bem como discutiremos de que maneira tal controvérsia se arrefeceu. No momento, nos

deteremos sobre as críticas sofridas pelo Big Bang e sobre as lacunas que tal teoria ainda

apresenta, além de tratarmos brevemente das discussões e diálogos que suscitou com o

cristianismo católico.

Ao longo das décadas de 1960 e 1970, a descoberta de novas fontes de dados, como as

fontes emissoras de Raios-X cósmicos e a radiação cósmica de fundo, o desenvolvimento de

equipamentos de observação e a descoberta dos quasares acabaram vencendo a resistência da

maioria dos críticos da teoria do Big Bang. Ainda assim, não é possível imaginar que as críticas

não continuassem surgindo, derivadas ou de interpretações discordantes dos dados, ou das

lacunas que ainda não foram preenchidas. Embora o tratamento de tais críticas não seja o

objetivo deste trabalho, podemos apontar entre os mais proeminentes críticos do Big Bang após

a década de 1960 Hannes Alfvén (1908-1995), físico sueco, e Alton Arp (1927-2013),

astrônomo norte-americano, nenhum dos dois adeptos ao Estado Estacionário - Alfvén o

rejeitou, Arp nunca expressou interesse por ele18, além dos teóricos do Estado Estacionário, que

serão abordados na seção específica. Em geral, suas críticas foram rebatidas por defensores do

Big Bang como sendo carentes de indícios consistentes para que sejam levadas em

consideração. Contudo, a teoria possui lacunas ainda por resolver. Segundo Roberto D. Dias da

Costa19, as principais lacunas são:

18 KRAGH, 1996, p. 382. 19 COSTA, Roberto D. D., in FRIAÇA, Amâncio C. S., et al.: Astronomia: Uma Visão Geral do Universo. 2. ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2008, p. 240-241.

Assimetria matéria-antimatéria: claramente a matéria ocorre no Universo

em maior abundância que a antimatéria e o modelo-padrão [do Big Bang]

prevê iguais probabilidades de ocorrência para ambas.

Achatamento: as evidências observacionais são que o Universo é

virtualmente “plano”, no sentido geométrico, implicando uma densidade

igual à densidade crítica, o que é improvável pelo modelo-padrão.

Formação das galáxias: como hoje se sabe que existem galáxias quase

tão velhas quanto o Universo, elas devem ter sido formadas no Universo

primitivo, por flutuações locais de densidade, as quais não são previstas

pelo modelo-padrão.

Outras modalidades de crítica não se atêm aos elementos técnicos da teoria, mas sim às

suas implicações filosófico-religiosas. De início, a percepção de que o Big Bang era

demasiadamente concordante com a teologia judaico-cristã, aliado ao fato de um de seus

principais proponentes ser um padre católico, geraram acusações de que tal teoria teria sido

proposta com o intuito de legitimar concepções religiosas acerca do Universo, configurando

uso ilegítimo da ciência20. Bertrand Russel chega a tecer duras observações sobre esta

aproximação: “Teologians have grown grateful for small mercies, and they do not much care

what sort of God the man of science gives them so long as he gives them one at all”21. Fred

Hoyle, um dos principais propositores do Estado Estacionário, defendia que o Big Bang poderia

implicar um milagre inicial para que pudesse acontecer, reforçando assim crenças religiosas, a

despeito de Gamow, ateu, defender um Universo oscilatório, onde para cada big bang teria

havido um “big squeeze” (“grande compressão”), o que não condizia com a cosmologia cristã22.

Estado Estacionário

Surgida como alternativa às dificuldades que a teoria do Big Bang apresentava no final

dos anos 1940, o Estado Estacionário reuniu adeptos principalmente na Inglaterra, embora nem

mesmo ali tenha se tornado a teoria cosmológica dominante. Normalmente mal compreendida

20 Contudo, isso não quer dizer que o Big Bang tenha sido apontado como um reforço à religião enquanto o Estado Estacionário implicasse ateísmo. Para alguns cientistas, a ideia de criação contínua de matéria também poderia ser interpretada como um indício da atividade divina. 21 RUSSEL, B., apud KRAGH, 1996, p. 251-252. Tradução livre: “Teólogos são gratos por pequena compaixão, e eles não se importam muito com que tipo de Deus os homens de ciência lhes deem, conquanto lhes deem um afinal”. 22 KRAGH, 1996, p. 255.

e sub-representada na literatura científica23, ofereceu como principal contribuição à Cosmologia

a crítica a pontos sensíveis do Big Bang, incentivando seus adeptos a se debruçarem sobre tais

questões: muito do desenvolvimento da cosmologia relativística ocorrido nos anos 1950 se deve

à controvérsia entre Big Bang e Estado Estacionário.

Os pressupostos da Teoria Relativística de Einstein, como a homogeneidade do

Universo em larga escala, não foram imediatamente aceitas por todos os cientistas. Nos anos

que se seguiram à publicação da Teoria da Relatividade Geral, diversos estudos propuseram

alternativas a esta interpretação, conseguindo chegar a resultados relativamente satisfatórios

(mas não completamente livres de problemas). Entre os críticos da Relatividade, podemos

destacar Edward A. Milne, contrário à aplicação a priori da ideia de que o Universo possui uma

distribuição homogênea de matéria, e desenvolvedor de uma cosmologia que, a partir da

aplicação das leis de Newton, apontava para comportamentos do Universo semelhantes aos

preditos pela cosmologia relativística.

Com base nos resultados de Milne e nos estudos em mecânica quântica de Paul Dirac,

no final dos anos 1940 ganha corpo a teoria do Estado Estacionário. Entre os diversos cientistas

que contribuíram para esta empreitada, destacam-se Fred Hoyle (1915-2001), Thomas Gold

(1920-2004) e Hermann Bondi (1919-2005), que basicamente desenvolveram a ideia de um

Universo de idade infinita, dinâmico, cuja expansão é derivada das consequências

gravitacionais da permanente criação de matéria. Embora estivesse livre de problemas

embaraçosos para o Big Bang, como a questão da escala de tempo, o Estado Estacionário

recebeu duras críticas, que apontavam principalmente para o uso excessivo de dados a priori.

Hoyle, astrônomo britânico sediado em Cambridge e que ofereceu importantes

contribuições aos estudos de nucleossíntese estelar, se incomodava com a ideia do início do

Universo a partir de uma singularidade física, e que estaria portanto além da capacidade de

entendimento científico. Deste modo, em artigo publicado em 1948, procurou conceber uma

cosmologia que escapasse das dificuldades enfrentadas pelos relativistas, como a singularidade

e o problema da escala de tempo, além de buscar uma teoria de maior simplicidade e cujas

observações não fossem o resultado de causas desconhecidas para a ciência, sem no entanto

abandonar os moldes relativistas de um Universo em expansão. As equações a que chegou

23 Ibidem, p. XII.

também não concordaram totalmente com as observações, notadamente no que se referia à

densidade da matéria observada – problema cuja resposta oferecida por Hoyle foi a observação

de que nem toda a matéria do Universo encontra-se em estado condensado.

Num artigo basicamente qualitativo, com poucas equações, publicado também em 1948,

Bondi e Gold sinalizam um importante ponto de início para as discussões cosmológicas:

somente num Universo imutável seria permitido supor que as leis da Física não mudam com o

tempo, não havendo justificativas para defender que num passado remoto, em que a densidade

do Universo seria brutalmente maior, as leis da física seriam as mesmas que atualmente. De

acordo com tal concepção, as leis e constantes físicas poderiam mudar a partir de alterações

substanciais na densidade do Universo. Se as leis são imutáveis (aparentemente), então o

Universo também seria, o que levou à concepção do Princípio Cosmológico Perfeito24. Para

que tal pressuposto se conjugasse à observação de um Universo em expansão, deveria ser

considerada a criação constante de matéria, ainda que a taxas muito baixas e de improvável

detecção, ocorrendo aleatoriamente pelo espaço e não preferencialmente no interior de

estrelas25. Além disso, diferentemente de Hoyle, Bondi e Gold também rejeitavam o

entendimento da Relatividade como válida para todo o Universo, e não moveram grandes

esforços no sentido de adequá-la à sua teoria.

De fato, a necessidade constante de criação de matéria foi um dos principais focos das

críticas recebidas p.ela teoria do Estado Estacionário. O paradigma sobre a equivalência entre

matéria e energia foi estabelecido na década de 1840, com a Primeira Lei da Termodinâmica.

Sua validade foi constantemente questionada, mesmo depois do desenvolvimento da teoria

quântica, por cientistas do porte de Bohr, Dirac, Landau e Schrödinger26, mas o fato de Hoyle,

Bondi e Gold não terem mencionado esta questão histórica os fez parecer hereges ao contestar

tal lei. Formalmente, no entanto, os teóricos do Estado Estacionário fazem poucas especulações

sobre a criação de matéria, apenas que podem ser partículas inicialmente isoladas ou átomos de

hidrogênio.

24 O Princípio Cosmológico é um pressuposto básico que considera que, em escalas suficientemente grandes (maiores do que o aglomerado local de galáxias, por exemplo), todos os lugares devem ser iguais. Esta ideia valida os estudos sobre o Universo que somos capazes de desenvolver a partir de nossa posição, restrita ao planeta Terra ou a sondas no Sistema Solar. Para os defensores do Princípio Cosmológico Perfeito, em larga escala, o Universo não era apenas homogêneo, mas também imutável. 25 KRAGH, 1996, p. 183. 26 Ibidem, p. 228.

Outros cientistas tentaram trabalhar sobre a ideia de criação de matéria, como William

McCrea, notadamente no sentido de conjugar tal noção à teoria quântica, mas foi percebido que

esta tarefa, se fosse possível, só poderia ser levada à cabo pela ciência futura. De todo modo,

às críticas dos que alegavam que a criação de matéria ofendia um pressuposto básico das leis

da Física, e como tal não poderia ser considerada realidade, os teóricos do Estado Estacionário

costumavam responder que era uma noção tão fantástica quanto a ideia do surgimento do

Universo a partir “do nada”.

Inicialmente o Estado Estacionário não atraiu grande atenção entre os cosmólogos, nem

mesmo na Inglaterra. Mas a partir de 1950, com a criação de um programa de cinco palestras

apresentado por Hoyle na rede de rádio BBC, nomeado The Nature of the Universe, o cenário

começa a mudar. Curioso mencionar que, durante o programa de rádio, ao se referir

jocosamente à teoria rival, Hoyle acabou dando-lhe o nome pela qual é conhecida até hoje.

Tornada mais próxima do público leigo, a teoria do Estado Estacionário também ganhou maior

visibilidade entre os acadêmicos, o que não chegou a resultar em maior apoio.

As bases da teoria do Estado Estacionário foram lançadas nos dois artigos publicados

em 1948, mas após este ponto, poucos desenvolvimentos significativos foram realizados. O que

se produziu sobre ela nas décadas de 1950 e 60 foi principalmente a especificação de alguns

pontos mais obscuros, como a questão da densidade de matéria, e a defesa contra críticas. Em

artigo publicado em 1955, Bondi argumenta que um dos principais motivos de críticas ao

Estado Estacionário era sua discordância em relação aos dados observados, mas chama atenção

para os erros na obtenção de tais dados, derivados principalmente de limitações técnicas e

interpretações equivocadas, argumentando que por este motivo, teorias não podem ser

descartadas apenas por não estarem de acordo com alguns dados observados. Tal relativização

antecipava argumentos comuns da filosofia da Ciência das décadas posteriores, mas em 1955

levantou muita hostilidade.

A controvérsia arrefece

No final da década de 1950, anos de debates não haviam sido capazes de arrefecer a

controvérsia, embora a grande maioria dos astrônomos rejeitasse o Estado Estacionário. Mas

paulatinamente a atenção se voltava cada vez mais aos dados observáveis, levando a um

aparente abandono dos aspectos filosóficos e dos desenvolvimentos teóricos das versões

cosmológicas. No fim dos anos 1950, com a confirmação da validade da teoria da Relatividade

Geral, as versões do Estado Estacionário que não a aplicavam começam a perder espaço e

crédito. O modelo defendido por Bondi e Gold desaparece de cena, e Hoyle abandona o

Princípio Cosmológico Perfeito27.

Durante a década de 1960, o desenvolvimento da radioastronomia, a descoberta da

radiação cósmica de fundo, das fontes de raios-X (cujas emissões nesta faixa de radiação se

mostravam muito mais intensas do que na faixa de luz visível) e o entendimento do significado

dos quasares28 forçaram a adequação das teorias aos novos dados. Neste sentido, o Estado

Estacionário se saiu muito pior do que o Big Bang. Não que este último tivesse sido

definitivamente provado à época, mas os dados observacionais reforçavam seus pressupostos

e, além de não serem absolutamente previstos pelo Estado Estacionário, era praticamente

impossível adequá-los a esta teoria. É possível perceber nesta época uma ruptura clara na

Cosmologia, que passa a ser considerada muito menos especulativa e mais realista, resultando

num aumento claro no número de pesquisadores que se interessam por ela29 e na mudança de

sua nomenclatura: a partir de então, começa a ser referida como Cosmologia física, e

identificada com a ideia do Big Bang. Por esta mesma época, Bondi e Gold abandonam a teoria

do Estado Estacionário e se voltam a outros ramos da Física, e Hoyle permanecerá, junto a

poucos seguidores, como Narlikar, um dos poucos que ainda defendiam o Estado Estacionário.

No início dos anos 1970, o Estado Estacionário já não era mais considerado alternativa séria, e

a maior parte dos seguidores que lhe restavam se aliaram ao campo dos críticos ao Big Bang

(que não necessariamente haviam alguma vez apoiado o Estado Estacionário). A comunicação

entre Hoyle e Narlikar com os adeptos do Big Bang quando o assunto era cosmologia passou a

ser quase nula, relegada a críticas que não costumavam ser sequer respondidas. Ora, se uma

controvérsia pressupõe a interação entre campos opostos do conhecimento, a controvérsia

cosmológica entre Estado Estacionário e Big Bang pode ser considerada minimizada no início

dos anos 1970. Kragh faz um interessante balanço deste processo:

27 KRAGH, 1996, p. 319. 28 Fontes de intensa emissão de raios-X, com espectros de emissão de radiação bastante diferentes das demais estrelas ou galáxias, além de possuírem desvios para o vermelho cujos valores indicam um posicionamento bastante afastado do grupo local de galáxias, indicando estarem a distâncias muito grandes. A descoberta dos quasares comprometeu a teoria do Estado Estacionário, pois seus postulados não davam conta de explicar o comportamento de tais objetos. 29 Ibidem, p. 377.

The big-bang theory was not socially negotiated or the result of a

particular sociocultural climate favorable to that kind of cosmology. Its

emergence and development were possibly influenced by such factors, but I

find it difficult to document exactly how and to what extent. On the whole, the

theory was found superior to other views of the universe on epistemic grounds

and not for other reasons. The controversy terminated in a mixture of

resolution and abandonment, because an overwhelming part of the

cosmological community concluded that that is convinving evidence that the

universe has indeed evolved from a big bang in accordance with the laws of

general relativity and particle physics. The rapid rise in popularity of the big-

bang view was undoubtedly helped by a kind of bandwagon effect, but the

cosmologists’ conclusion was epistemically, not socially, based.30

Conclusão

No caso da teoria do Big Bang, não é possível atribuir sua evolução somente às críticas

por ela recebida. Tampouco é possível pressupor seu desenvolvimento exclusivamente a partir

da incorporação de novos dados aleatoriamente descobertos pelos diversos ramos das ciências.

Embora seja temerário pretender delimitar as contribuições oferecidas por cada uma destas

situações, podemos perceber afinal um processo de construção de um corpo teórico que, para a

maioria dos astrônomos, preenche de maneira satisfatória as lacunas iniciais que davam

margem a críticas pela teoria do Estado Estacionário e acabaram por originar a controvérsia

entre as duas propostas cosmológicas. Ao final, o que tal processo demonstra é a validade da

ideia de que, longe de comprometer a formação de paradigmas científicos, as controvérsias

podem contribuir para depurar teorias a ponto de favorecer sua consolidação como discursos

dominantes em seu campo científico.

30 KRAGH, 1996, p. 394. Tradução livre: a teoria do Big Bang não foi socialmente negociada ou o resultado de um particular clima sociocultural favorável a este tipo de cosmologia. Sua emergência e desenvolvimento foram possivelmente influenciadas por estes fatores, mas acho difícil documentar exatamente como e em qual extensão. Em seu conjunto, a teoria foi vista como superior em relação a outras visões do Universo por questões epistemológicas e não por outras razões. A controvérsia terminou numa mistura de resolução e abandono, porque uma esmagadora parte da comunidade cosmológica concluiu que haviam evidências convincentes de que o Universo de fato evoluiu a partir de um big bang, em acordo com as leis da Relatividade Geral e da Física de Partículas. O rápido crescimento da popularidade da versão do big bang foi sem dúvida ajudado por uma espécie de efeito manada, mas as conclusões dos cosmologistas foram baseadas epistemologicamente, não socialmente.

Referências Bibliográficas

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KUHN, Thomas S. A Estrutura das Revoluções Científicas. 12. ed. São Paulo: Perspectiva,

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MAGALHÃES, Gildo: Ciência e Conflito: Ensaios sobre História e Epistemologia de Ciências

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