Suas teorias sobre a origem do universo e os buracos negros revolucionaram a astrofísica
Raphaela de Campos Mello Publicado em 08/01/2022, às 08h00 - Atualizado em 06/01/2023, às 11h53
Sabemos o que se passava nos últimos dias de seu “computador” devido à obra póstuma 'Breves Respostas para Grandes Questões' (ed. Intrínseca). Até o momento de sua derradeira lucidez, o cientista provou à morte que ela não lhe roubaria a capacidade de produzir conhecimento e contribuir para o avanço da ciência.
Justiça seja feita, a finitude foi sua grande companheira, ao lado da inteligência. Quando tinha 21 anos de idade, Hawking foi diagnosticado com esclerose lateral amiotrófica (ELA), doença responsável por paralisar gradativamente os músculos do corpo, embora poupe as funções cerebrais.
Na época, os médicos lhe deram apenas três anos de vida, já que a morte por ELA quase sempre acontece de dois a cinco anos após o diagnóstico. Em um de cada 20 casos, o paciente pode viver 20 ou mais anos.
Hawking extrapolou absurdamente as estatísticas. Viveu meio século com a doença e raramente perdeu um dia de trabalho. Nascido em 8 de janeiro de 1942, no Reino Unido — coincidentemente no aniversário de 300 anos da morte de Galileu —, Hawking completaria 81 anos neste 8 de janeiro.
Sua carreira acadêmica transcorreu nas universidades britânicas de Oxford e Cambridge, onde cravou seu nome entre os grandes cientistas de seu tempo. Mas ele não se satisfez em dialogar somente com seus pares. Se os segredos do universo são tão fascinantes como seus cálculos apontavam, as pessoas precisavam saber disso.
Movido por esse espírito difusor, o cientista escreveu best-sellers como 'Uma Breve História do Tempo' e 'O Universo numa Casca de Noz' (ambos pela ed. Intrínseca), popularizando, assim, a física teórica para o público leigo. Para se ter ideia, o primeiro título, lançado originalmente em 1988, vendeu mais de 10 milhões de exemplares em todo o mundo e ficou 237 semanas na lista de mais vendidos do jornal Sunday Times.
De sua cadeira de rodas, Hawking nos levou a uma jornada até os pontos mais distantes e estranhos do cosmos. Fazendo isso, despertou nossa imaginação e nos mostrou o poder do espírito humano na Terra”, declarou o ex-presidente os EUA, Barack Obama.
A enfermidade que o aprisionou a cadeiras de rodas e outros equipamentos de última geração adaptados às suas necessidades — os quais, afortunadamente, lhe permitiram se comunicar e se expressar —, começou a se manifestar por meio de dificuldades para amarrar os sapatos e para falar. Alguns colegas achavam que ele tinha um leve problema de dicção. Nada mais que isso. Entretanto, aquele aparente defeito prenunciava o início de uma longa e imprevisível derrocada.
Um dia, num futuro indeterminado, os músculos respiratórios deixariam de funcionar e, então, seria o fim daquele jovem promissor. Diante do diagnóstico confirmado de ELA, no inverno de 1963, em pleno andamento de seu doutorado, Hawking sucumbiu a uma depressão profunda. “A percepção de que eu tinha uma doença incurável, que provavelmente me mataria dentro de alguns anos, foi um choque”, ele confessou em sua autobiografia 'Minha Breve História' (ed. Intrínseca).
Ainda partilhou que, nesse período, desolado no dormitório da Universidade de Cambridge, assumiu uma personalidade dramática e que, por isso, passou a escutar Wilhelm Richard Wagner enfurnado no quarto escuro. Contudo, para a surpresa geral, nos dois anos seguintes, a deterioração provocada pela ELA arrefeceu e o cientista sentiu que poderia aproveitar essa chance para, como ele disse, “fazer algo bom”. Isso significava aproveitar cada um de seus dias e levar suas pesquisas adiante.
Outra motivação adicional foi ter se apaixonado nessa época por sua futura primeira esposa e mãe de seus três filhos: Jane Wilde. “Isso me deu um motivo para viver”, revelou. Hawking precisava mesmo de gana e inspiração para seguir em frente, pois a cosmologia era, então, vista pela comunidade científica com suspeita e desdém.
Hawking tinha consciência dessas dificuldades, mas lhe era irresistível o desafio de trabalhar no limite e se aventurar por territórios inexplorados”, relatou Kitty Ferguson, colaboradora e profunda conhecedora da vida e da obra do físico teórico, na obra 'Stephen Hawking: Aventuras de uma Vida' (ed. Benvirá).
O amigo e físico estadunidense, Leonard Mlodinow, com quem Hawking coescreveu dois livros, confirma esse traço de personalidade: “‘A teimosia é a minha melhor característica’, Stephen gostava de dizer, e eu não podia discordar. A teimosia o levou a perseguir ideias que pareciam não estar levando a lugar algum, ideias que outros viam com ceticismo e ironia”, ele conta na obra 'Stephen Hawking: Histórias de Física e de uma Amizade' (Zahar).
Como explica Mlodinow, durante décadas, temas como os buracos negros e a origem do universo, os quais nortearam a pesquisa científica de Hawking por toda a sua vida, pareciam aos olhos da comunidade científica remotos demais e também inacessíveis a experimentos. Por isso, foram desprezados até a teimosia de Hawking reanimá-los em meados dos anos 1960.
“Seu trabalho inicial teve uma enorme influência sobre outros e abriu caminho para reavivar a adormecida teoria geral da relatividade [elaborada por Albert Einstein em 1915]. Mais tarde, suas descobertas sobre a interação entre a relatividade e a teoria quântica ajudaram a lançar o campo agora chamado de gravidade quântica”, contextualiza Mlodinow.
Mesmo com o avanço da ELA e padecendo de sucessivas infecções pulmonares potencialmente letais, o físico britânico enfrentou seus problemas com bom humor e persistência admiráveis. “Ninguém que conhecesse bem Stephen deixava de se impressionar com suas fortes qualidades pessoais ou com sua visão científica”, enaltece Mlodinow, que afirma nunca ter notado no amigo qualquer indício de autopiedade, embora ele gostasse de ser o centro das atenções e de receber cuidados constantes.
“Ele foi um cientista realmente brilhante no campo da astrofísica, uma força da natureza, mas não o colocaria no patamar de Albert Einstein e Isaac Newton, responsáveis por mudanças de paradigma na física ao criarem uma nova visão da natureza”, opina Rodrigo Nemmen, professor livre-docente de astrofísica no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP).
Imerso em sua condição de saúde irreversível e treinado numa comunicação própria — lenta, porém eficaz — Hawking realizou um prolífico e ousado trabalho na área da física teórica.
Se, por um lado, seu corpo se deteriorava dia após dia, por outro, sua mente desconhecia limites, enquanto a paixão pelo cosmos o tragava para cálculos de extrema complexidade. Em 1966, ele conseguiu entregar sua tese de doutorado, intitulada Properties of Expanding Universes (Propriedades dos Universos em Expansão, em tradução literal), pela Universidade de Cambridge.
Aos 24 anos, Hawking considerou implicações e consequências da expansão do universo e fez críticas matemáticas à Teoria do Estado Estacionário, formulada em 1948 por Fred Hoyle, Thomas Gold e Hermann Bondi como alternativa ao modelo do Big Bang. Esses cientistas defendiam que a expansão do universo era contínua e infinita, com nova matéria sendo constantemente criada.
“A prova matemática de que o Big Bang é uma necessidade das equações de Einstein veio de Stephen, em sua primeira grande incursão pelo mundo da física”, reconheceu Mlodinow. Quatro anos depois, em 1970, Hawking publicou um estudo, realizado em parceria com Roger Penrose, propondo que, a partir da Teoria Geral da Relatividade, elaborada por Einstein, o universo havia começado como uma singularidade.
Ou seja, um pequeno ponto de infinita densidade. Hoje, essa hipótese é largamente aceita, mas, na época, o assunto ainda gerava muitas dúvidas. Pouco antes de morrer, o físico britânico revisitou o tema. Sua última teoria, formulada em parceria com o professor Thomas Hertog, da Universidade KU Leuven, na Bélgica, propôs que o universo seria mais simples e, especialmente, finito.
Em outras palavras, a dupla sustentou que a ideia da inflação eterna está errada. “Prevemos que o nosso universo, nas maiores escalas, é razoavelmente simples e globalmente finito. Portanto, não é uma estrutura fractal”, afirmou Hawking na pesquisa, que ainda precisa ser confirmada em novos trabalhos.
Em 1974, o cosmólogo apresentou sua surpreendente Teoria Sobre os Buracos Negros, região do espaço-tempo com forma de esfera originada do colapso de estrelas de muita massa. A atração pelo tema fora irresistível.
“Apesar da impossibilidade de ver um buraco negro naquela época, Stephen acreditou que eles poderiam propiciar uma visão única da natureza da gravidade, do espaço e do tempo. A descoberta das leis da mecânica do buraco negro foi um passo importante para a compreensão desses objetos”, salientou Mlodinow.
O astrofísico combinou as equações de Einstein com as da mecânica quântica, e concluiu que os buracos negros, supostamente campos gravitacionais impossíveis de se escapar, emitem um tipo de radiação térmica: a chamada radiação Hawking.
Até então achava-se que as coisas só caíam nos buracos negros. Hawking diz ‘não, as coisas também saem deles’”, destaca Nemmen.
Quando emitida em grande quantidade, a radiação Hawking pode fazer com que o buraco negro desapareça e que, com isso, a informação sobre o estado físico de um objeto sugado por ele seja destruída. “Até então os cientistas acreditavam que os buracos negros eram eternos”, frisa o professor da USP.
Décadas adiante, entretanto, o físico inglês repensou o próprio estudo e apresentou um olhar atualizado sobre a questão. Em 2004, afirmou que a informação contida nos buracos negros poderia, sim, sobreviver. E, em 2015, sugeriu uma nova abordagem.
“Eu proponho que a informação não é armazenada no interior do buraco negro, como é de se esperar, mas sim em seu limite, o horizonte de eventos”. Essa ideia alterou substancialmente a forma como os buracos negros são vistos e discutidos. “Os buracos negros não são tão negros como os fizemos parecer. Eles não são as prisões eternas que já foram considerados uma vez”, explicou Hawking.
Sua colega Kitty Ferguson justifica de maneira positiva a capacidade que ele tinha de se reposicionar em relação aos próprios pressupostos: “Hawking tem o saudável histórico de puxar o tapete de suas próprias asserções. Mas o que pareciam ser mudanças de ideia dificilmente eram, de fato, um passo para trás”.
Contudo, Nemmen chama a atenção para a extrema dificuldade de se observar empiricamente o brilho de um buraco negro evaporando. “Detectar a radiação Hawking equivale a colocar uma lâmpada de 60 watts na superfície do sol e querer observar o brilho da primeira em meio ao do segundo, supondo, claro, que a lâmpada não se desintegrasse”, compara o docente.
Embora a maioria dos físicos considere o trabalho sobre a radiação dos buracos negros a maior descoberta do cosmólogo, ele próprio não pensava assim. Sua contribuição mais importante, em seu entender, foi um trabalho bem menos influente: sua pesquisa dos anos 1980 sobre a origem quântica do universo. Uma teoria extremamente hermética.
Seria algo como bolhas sucessivas ora estourando imediatamente, ora crescendo pouco antes de estourarem, enquanto outras se alargavam até se estabilizarem. O mesmo teria acontecido com diferentes partes do universo. Por essa via, ele acreditava ter decifrado o grande início. Mas também se deixou levar pela curiosidade de especular o que havia antes do Big Bang.
Assim surgiu a Teoria do Estado de Hartle-Hawking, proposta em 1983 por Hawking e Jim Hartle, da Universidade de Chicago. Em linhas gerais, ela sustenta que no ponto de altíssima densidade onde tudo começou, chamado singularidade, as leis da física ainda não se aplicavam. Portanto, as noções de tempo e espaço se esfarelam. Sendo assim, dentro dessa perspectiva, a ideia de um “começo” não vale para o universo. Conclui-se, então, que ele sempre esteve lá.
Em abril do ano 2000, Hawking declarou à imprensa: “Acho que há uma chance de 50 por cento de que encontraremos uma teoria unificada completa nos próximos vinte anos”. Chegamos em 2022 e ainda não se definiu uma teoria única que integre as leis que descrevem o universo em grandes e ínfimas escalas.
Hawking e o amigo Leonard Mlodinow se debruçaram sobre essa ambição científica na obra 'O Grande Projeto: Novas Respostas para as Questões Definitivas da Vida' (ed. Nova Fronteira), lançada em 2011. Uma candidata de peso até o momento é a chamada Teoria-M, proposta, em 1995, pelo físico Edward Witten.
Ela unifica as cinco diferentes Teorias das Cordas, mais a Supersimetria e a Supergravidade, propondo que o universo é composto de 11 dimensões: três dimensões espaciais (altura, largura, comprimento); uma temporal (tempo) e sete recurvadas.
A colega Kitty Ferguson conta que Hawking não considerou a Teoria-M como a proposição final que ele e tantos outros cientistas almejavam encontrar, porém afirma que o cosmólogo a recebeu com aprovação. O fato é que a previsão feita pelo britânico na entrada do novo milênio ainda não se concretizou.
Sua mente incansável se desligou em 2018, deixando para os contemporâneos o desafio colossal de explicar os fenômenos físicos do universo por meio de uma só estrutura teórica.
Esse é o maior desafio de todos. Não sabemos se a mente humana será capaz de chegar lá”, dimensiona Nemmen.
