Os enigmas do universo, como ele próprio, são imensos. Mas alguns já podem ser resolvidos por inteiro e a criação contida, de uma vez por todas, numa única fórmula matemática. Fundada em tal esperança desenvolveu-se uma ciência moderna. Alguns dos melhores espíritos científicos do século contribuíram para isso. Algumas das mais acesas controvérsias e rivalidades do pensamento moderno daí decorrem. E embora seus elevados objetivos permaneçam inatingidos, parecem mais atingíveis a cada ano com novas pesquisas.
Através dos tempos, o homem procurou incansavelmente despir a natureza de seus disfarces e descobrir a ordem oculta que rege o mundo visível, em toda sua diversidade. Essa busca levou-o às profundezas dos mares e as camadas mais elevadas da atmosfera, ao s desertos, às selvas e às regiões geladas que circunda os polos terrestres . à medida que se ampliou o conhecimento humano, alargou-se também a perspectiva que o homem tinha do espaço e do tempo. Foi necessário aceitar a ideia de que o homem é apenas um entre os inumeráveis seres vivos que povoaram a superfície da Terra desde o aparecimento da vida. Foi com relutância que o homem reconheceu sua dependência do sistema natural em que existe - sua necessidade irresistível de ar, de água, de luz e de todas as substâncias e elementos de que precisa satisfazer suas implacáveis necessidade.
A viva sensação de interesses que provocou em todas as épocas o estudo da Via Láctea remonta, em ordem cronológica, ao tempo já envolto pelos mitos e pelas lendas. Já é por demais sabido que a leitura do céu e de suas várias manifestações apaixonou os antigos qual uma ciência de símbolos significativos.
O histórico Plutarco transmitiu aos posteres um parecer de Demócrito de Abdera (V-IV a.C.), insigne filósofo grego que foi um dos primeiros a dar, da Via Láctea, uma definição digna de ser citada. Ele sustenta que se trata de "uma aglomeração de pequenas estrelas, tão distantes de nós que não se consegue percebê-las singularmente". Parece que tal aguda interpretação tenha sido aceita como válida somente vinte séculos depois, talvez porque era impossível, então, certificar-se da veracidade com observações diretas. Galileu ofereceu a possibilidade de acreditar na afirmação de Demócrito; realmente, ao inventar o telescópio (nome dado ao binóculo do cientista) permitiu ao olho humano perscrutar as estrelas a distância aproximada. Ele próprio, em sua obra Sidereus Nunciua", presta homenagem e justiça ao ilustre filósofo. Sua confirmação teve o mérito de fazer com que muitos pudessem notar, olhando através do mais simples binóculo, como a Via Láctea se assemelha a um conjunto de pequenas e trêmulas luminosidades, apoiadas num laço de veludo escuro.
Apurada esta verdade, novos quesitos, de caráter mais complexo, foram apresentados aos cientistas. Por exemplo: por que motivo as estrelas se encontram distribuídas irregularmente, ao longo da Via Láctea? Algumas de suas regiões parecem densas de pontos luminosos, ao passo que outras revelam apenas uma presença bastante limitada de tais pontos.
Herschel, depois de Galileu, possui o mérito de haver indicado o caminho pelo qual foi possível extrair deduções satisfatórias a respeito da Via Láctea ou Galáxia. Ele dedicou sua vida à ciência, realizando estudos e experiências das mais importantes durante um dos períodos mais fatídicos da história, isto é, aquele que transcorreu de 1780 a 1818. Suas pesquisas permitiram-lhe estabelecer que a massa de estrelas constituintes da Via Láctea "é um grupo no espaço, com a forma de um disco plano, semelhante à de um moinho". tal disco não apresenta caracteres de uniformidade quanto à luminosidade e á distribuição das estrelas. Improvisas frações de obscuridade destacam-se na esteira esbranquiçada da via Láctea, bem como breves intervalos de luz nevoenta, que não nos é permitido, nem mesmo com o telescópio, penetrar e seccionar em estrelas. Trata-se de nebulosas escuras e das nebulosas difusas.
A despeito de todos os seus equívocos, os astrônomos da antiguidade foram capazes de registrar com precisão os movimentos dos corpos celestes e empregar suas observações com fins utilitários. A primeira aplicação desse conhecimento foi na cronometria, pois todas as medições de tempo são na realidade observações de movimentos no espaço. Aquilo que chamamos de hora, por exemplo, é simplesmente um arco de 15 graus da rotação diária aparente da esfera celeste. Tês mil anos antes de Cristo os egípcios já haviam concebido um calendário que dividia o ano em doze meses e 365 dias. Os chineses mantiveram registro dos eclipses a partir do século XII a.C. e dos cometas a partir do século VII da era cristã. Foi na Grécia, porém, que alguns homens de gênio, valendo-se de uma nova ciência, a geometria, fizeram deduções luminosas sobre o mundo que viam em torno de si.
Apesar de prejudicados pela falta de instrumentos de observação, Pitágoras e seus discípulos inferiram que a Terra, embora tenha aparência plana, é na realidade uma esfera. Aristarco não apenas afirmou que a Terra gira em torno do Sol como foi o primeiro homem a compreender a diferença de tamanho e de distância que existe entre o Sol e a Lua, assim como o enorme afastamento das estrelas fixas. Essa incríveis hipóteses tiveram no entanto que curvar-se aos preceitos de Cláudio Ptolomeu (cerca de 150 d.C.), cuja obra principal, o "Almagesto", considerava a Terra como o centro do universo e fazia o Sol girar em torno dela. Esses ensinamentos constituíram a base para o estudo da astronomia nos 1.400 anos seguintes. O sistema ptolomaico ainda era aceito em 1512, quando um polonês, Nicolau Copérnico, iniciou estudos que o persuadiram de que a Terra é um "planeta errante", girando ao redor do Sol, em órbita circular, como os demais planetas. Johannes Kepler, no século seguinte, descobriu que os planetas seguem na verdade órbitas elípticas. Em seguida, Isaac Newton formulou as leis da física que determinaram esse comportamento.
Considerados ligeiramente os corpos principais que representam o sistema galático, seria oportuno falar sobre a peculiaridade inerente á posição da terra com relação á Via Láctea. É este um aspecto do assunto sobre o qual é difícil, para não dizer impossível, pronunciar-nos com dados de fato. Surgiram, de fato, em consequência, problemas relativos ao Sol, e não seriam poucas as dificuldades a enfrentar.
É possível uma certa precisão somente na descrição do curso da Via Láctea. Imaginamos, por isso, no céu, o disco plano de que falou Herschel, indicando como o mundo estelar de que somos rodeados siga, na distância, a direção do próprio disco. Podemos, portanto, afirmar que a Via láctea assume a aparência de uma ilha, formada por milhares de estrelas. Pouco distante do centro desta espécie de disco plano, brilham as massas estelares de que os homens fazem parte. Não há sido possível determinar uma relação entre largura e a espessura do disco, porque o fato de chegar-se a precisar a conformação do Universo deixou algo cépticos os cientistas mais autorizados. Depois de extensas e escrupulosas pesquisas, compreendeu-se que as correntes estelares não vagam pelo infinito e que nós nos encontramos em uma ilha de fronteiras bem delimitadas. O disco ao qual acenam tinha sido um meio aproximativo para dar a ideia de quanto fora a princípio observado. Levando em conta estas ulteriores pesquisas, podemos concluir que a Via Láctea é a expressão de um sistema cósmico, com a forma de uma nebulosa em espiral e pontilhada de um número incalculável de estrelas.
Os Drs. Margaret Geller e John Huchra fizeram um grande trabalho de levantamento das galáxias num laboratório do Arizona e elaboraram um mapa em 3-D de parte do universo, com quase 3.000 galáxias cobrindo 120 graus por 18 graus e com profundidade de 350 milhões de anos-luz. É apenas parte de um maravilhoso estudo de dez anos, mas pode ter sido a primeira vez que galáxias foram corretamente mapeadas. Uma notável descoberta é que elas estão posicionadas na superfície de "bolhas" de vácuo, com uma extensão de 60 a 150 milhões de anos-luz.
Mesmo as galáxias comuns mostram variações e são classificadas em três categorias: galáxias espirais simples, galáxias espirais barradas e galáxias elípticas.
A nossa Via-Láctea (em grego, galáxias Kyklos) é apenas uma das bilhões de galáxias que ocupam o espaço, muitas delas infinitamente maiores do que a nossa. A astrofísica, que utiliza os telescópios gigantes (instrumentos baseados em raios infravermelhos e nas ondas do rádio, que tem capacidade para penetrar nuvens de poeira, microondas que detectam nuvens moleculares, espectroscópios e misteriosos instrumentos chamados radiointerferômetros que medem as curvaturas de campos magnéticos, todos perscrutando os céus em busca de respostas - desde os céus da nossa Via-Láctea até as galáxias tão remotas que a luz que só agora é captada pelos telescópios, deixou as suas fontes há quase 15 bilhões de anos, isto é, pouco depois da formação do universo.
De acordo com a teoria de Hubble, as galáxias são agrupadas como se estivessem coladas às tênues paredes de bolhas de dimensões astronômicas. Geler é de opinião quer esta é a melhor analogia de aglomeração das galáxias vistas em seu levantamento. Elas se distribuem nas superfícies das bolhas, concentrando-se onde estas se unem.
Quando procurava medir as distâncias de objetos muito distantes, o Dr. Rudy Schild, do Harvard Smithsonian Center de Astrofísica, se vale de galáxias como lentes gravitacionais. Como previsto na "teoria da relatividade", um objeto de grandes dimensões refratará os raios de luz, da mesma forma como uma lente mais familiar. O objeto distante é um quasar. Observou que havia uma galáxia muito mais próxima que estava alinhada com o quasar, e que é tão pouco luminosa que mal chegava a ser visível.
Em vários respeitos, o universo revelado por Hubble é a essência da simplicidade. Expande-se como uma bolha de gás quente, subitamente solta no vácuo cósmico. Cada galáxia é como uma molécula de gás. à medida que a nuvem se expande, cada molécula dobrará sua distância em relação a qualquer outra molécula no mesmo ´período de tempo. Ao final do segundo período de tempo, duas vezes mais longo do que o primeiro, ocorrerá outra duplicação e assim por diante até o infinito.
Ainda existe muita polêmica sobre a expansão do universo. Nenhuma pesquisa científica é mais significativa do que a descoberta de Edwin Hubbe, segundo a qual o universo está expandindo afastando-se no espaço, como um rolo de fumaça. Numa observação pode-se perceber que quanto mais pálida e portanto mais distante é uma galáxia, mais suas linhas espectrais se desviam para o extremo vermelho do espectro e mais rapidamente ela deverá estar afastando-se da Via Láctea. Nenhuma outra explicação desse desvio para o vermelho foi até hoje demonstrada em laboratório. Além disso, a relatividade demonstra que o universo não pode permanecer estático. Portanto, não há dúvidas de que o universo está mesmo expandindo e de maneira uniforme. Assim, uma galáxia de um bilhão de anos-luz recua com metade da velocidade de outra a dois bilhões de anos-luz.
Alguns cosmólogos acreditam que novas galáxias se materializam nos vazios deixados pela expansão, e que o universo seja sempre o mesmo, portanto, em estado constante. A maioria deles, contudo, pensa que o universo está mudando e se estende, cada vez mais tênue. Nesse processo, a expansão é ligeiramente retardada pela gravitação. Se o espaço tiver curvatura positiva, como parece, a expansão acabará cessando, e terá início uma contração.
Como os astrônomos modernos podem perceber galáxias em recesso aproximadamente a nove décimos da enorme velocidade da luz, de 300.000 quilômetros por segundo, e como ainda não descobriram o limite externo do universo, então convencidos de que o cosmo não é tão simples quanto uma mera bolha de gás em expansão uniforme, condensando-se parcialmente em galáxias. Há, naturalmente, outras boas razões para tal convicção. Se o universo, por exemplo, é finito e tiver um centro, e se a Via Láctea não estiver próxima do centro, então o brilho total do todo o resto da matéria do universo deveria ser ligeiramente maior de um dos lados da Terra que do outro. Mas o céu noturno além da Via láctea não é sensivelmente mais brilhante numa direção do que na outra; portanto, os astrônomos são forçados a concluir que o universo se estende indefinidamente em todas as direções.
Ainda existe, para muitas pessoas, a ideia de que a Terra é o centro de tudo. As religiões tem contribuído muito para este tipo de pensamento. Essa ideia é tão absurda que os cosmólogos a rejeitaram desde o início. Imaginem um simples planeta como o nosso servindo como ponto focal de bilhões de galáxias e de bilhões e bilhões de outros prováveis planetas.
Se a natureza não for a mesma em todos os lugares, as leis da ciência serão meras leis locais, sem validade universal. E se for esse o caso, as leis locais do homem, encontradas no seu sistema solar, não se aplicam ao universo como um todo, e o homem jamais poderá usá-las para compreender esse universo. Mas tal atitude derrotista não é bem aceita e, por isso, os cientistas admitem que a ciência descobre leis universais; acreditam que o universo se comporta da mesma maneira em todos os lugares; que a Terra não ocupa posição privilegiada de espécie alguma; e que o universo não tem fronteiras.
Como o universo não deve ter fronteiras, e como as galáxias se afastam tanto mais rápidas quanto mais distante olham os astrônomos, parece que deve haver galáxias tão distantes que se afastam com a velocidade da luz. Tais galáxias não seriam visíveis, porque suas ondas de radiação se desviariam para o vermelho de uma quantidade infinita e não seriam detectáveis na Terra. Na realidade, estariam situadas além do horizonte cósmico. A velocidade da luz é uma constante fundamental da natureza. Dentro do quadro de qualquer sistema fixo de medida, como o sistema solar, a luz tem a maior velocidade. No universo, a velocidade da luz não limita a velocidade das galáxias de maneira assim direta. Mas aparece nas equações dos cosmólogos em momentos críticos. Em quase todas as teorias matemáticas do universo, até agora apresentadas, a velocidade da luz determina parcialmente a estrutura cósmica global. Os astrônomos já podem ver apreciável parte do horizonte cósmico e sentem-se esperançosos de que, mesmo com os instrumentos atuais, possam decidir entre os vários "universos possíveis" que os cosmólogos propuseram. Todos esses universos tem uma coisa em comum: embora muitas vezes sejam bastante diferentes em suas consequências, só começam a sê-lo no terreno das observações, quando é quase alcançado o horizonte cósmico. Isso significa que para determinar qual universo proposto corresponde à realidade, as observações definitivas terão de ser forçosamente de longa distância. E como as observações de longa distância de pálidas galáxias são as mais eivadas de erro, os astrônomos sabem que precisam fazê-las em grande número, até que todas concordem, para selecionar, então, o universo real entre os vários "possíveis".
Os cosmólogos chamam os universos possíveis de "modelos". Quase todos os modelos atuais são baseados, de uma forma ou de outra, nas duas teorias da Relatividade de Einstein. A primeira teoria de Einstein, denominada Relatividade Restrita, (E= mc²) apareceu em 1905. Decorreu da reformulação fundamental das concepções de Espaço e Tempo calcada em extraordinária descoberta do físico americano Albert Michelson, em suas experiências com a luz. Michelson relacionara que se um feixe luminoso fosse emitido na direção do movimento da terra, o impulso adicional que ele recebia do movimento terrestre lhe aumentaria a velocidade, em relação ao feixe emitido em outra direção - na perpendicular, por exemplo. Para surpresa de Michelson, a velocidade da luz se mostrou absolutamente independente do movimento da Terra; por mais cuidadosamente que medisse seus feixes luminosos, fosse qual fosse a direção deles, todos tinham a mesma velocidade - 300.000 quilômetros por segundo.
O fato de a luz nem perder nem ganhar velocidade em consequência do movimento de sua fonte, conduz lógica e inelutável a algumas inopinadas consequências.
Albert Einstein, na Relatividade Restrita, forneceu regras para relacionar as medições de observadores que se deslocam em velocidades constantes ao longo de linha retas. Já na Relatividade Generalizada, relacionou as medições de observadores não mais viajando com velocidades retilíneas e constantes em relação um com o outro, mas também com velocidades variáveis e trajetórias curvas. Para fazer isso, teve de reconsiderar as duas propriedades fundamentais da matéria: a inércia, que a faz resistir a variações na direção de seu movimento, e as propriedades gravitacionais que a forçam a variar a velocidade e encurvar constantemente sua trajetória em relação à presença de outras matérias no universo. Depois de analisar essas propriedades, Einstein achou que devem ser idênticas: que a inércia é gravitação e que ambas decorrem do efeito exercido pela matéria no espaço em que ela existe.
Na Relatividade Restrita, Einstein teve de abandonar a concepção de espaço absoluto, a fim de acomodar a verdadeira natureza da luz. Na Relatividade Generalizada, deu um passo à frente. A presença de matéria no espaço sempre produz um campo gravitacional-inercial curvo que faz os corpos se formarem como esferas e faz os corpos satélites orbitarem em círculos ou elipses. Em tais circunstâncias, Einstein não viu sentido em aceitar a ideia abstrata de que o espaço é construído com linhas retas e governado pelos teoremas da geometria euclidiana. Não viu razão alguma para o espaço ter qualquer propriedade geométrica, exceto as que lhe foram impostas pela presença da matéria. Chegando a tais conclusões, Einstein não iria mais além, se não existisse a geometria multidimensional não-euclidiana, ramo difícil das matemáticas magnificamente elaborado pelo gênio alemão do século XIX, Georg Friedrich Riemann (1826 x 1866).
Quando Albert Einstein morreu em 1955, sua brilhante inteligência havia criado grande parte da estrutura matemática das leis microcósmicas do átono e das leis macrocósmicas do universo. Nos últimos anos de vida, ele procurava sintetizar as duas em um conjunto de equações, a "Teoria do Campo Unificado". Até hoje esse problema continua insolúvel.
Uma década antes de Hubble verificar que o cosmo se expandia, as equações de Einstein mostraram que devia estar expandindo ou contraindo. Como ele mesmo não acreditava em tais resultados, as reescreveu para deixar o cosmo estático.
O universo é um somatório de quantidades inimagináveis de energia. A única teoria que se apresenta como defensável é a existência de "buracos negros". Um "buraco negro" é o que resta quando uma estrela gigante desmorona sobre si mesma, de forma tão completa que nada resta senão um minúsculo ponto de densidade incalculável, cercado de um campo gravitacional tão forte que nada escapa à sua atração, nem mesmo a luz.
Estes são, até hoje, os resultados de longas e ponderáveis observações. O mundo, temporariamente satisfeito em seu desejo de conhecimentos, permanece à espera daquilo que, neste campo, ainda lhe possa reservar o futuro.
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