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"Quando o mundo estiver unido na busca do conhecimento, e não mais lutando por dinheiro e

poder, então nossa sociedade poderá enfim evoluir a um novo nível."

BILL BRYSON

Breve história

de quase tudo

Tradução:

Ivo Korytowski

13ª reim pressão

__________________

Com panhia das Letras

Copy right © 2003 by Bill Bry son

Ilustrações de Neil Gower

Título Original

A short history of nearly every thing

Capa

Kiko Farkas/Máquina Estúdio

Elisa Cardoso/ Máquina Estúdio

Índice rem issivo

Luciano Marchiori

Preparação

Otacílio Nunes

Revisão

Claudia Cantarin

Roberta Vaiano

Dados internacionais de catalogação na publicação (CIP) (Câm ara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Bry son, Bill

Breve historia de quase tudo / Bill Bry son ; [ilustrações de Neil Gower] ; tradução Ivo Kory towski. – São Paulo : Com panhia das Letras, 2005. Titulo original: A short history of nearly every thing. Bibliografia.

ISBN 978-85-359-0724-7

1. Ciência 2. Ciência – Obras de divulgação I. Gower, Neil. II. Título. 05-6836 CDD-500

Índice para catalogo sistem ático: 1. ciência : Obras de divulgação 500 [2013]

Todos os direitos desta edição reservados à EDITORA SCHWARCZ S.A. Rua Bandeira Paulista 702 cj . 32

04532-002 – São Paulo – SP Telefone (11) 3707-3500 Fax (11) 3707-3501 www.com panhiadasletras.com .br www.blogdacom panhia.com .br .-.

Para Meghan e Chris. Bem-vindos.

O físico Leo Szilard certa vez anunciou ao am igo Hans Bethe que estava pensando em escrever

um diário: “Não pretendo publicar. Só vou registrar os fatos para a inform ação de Deus”. “Você

não acha que Deus sabe dos fatos?”, Bethe perguntou. “Sim ”, respondeu Szilard. “Ele sabe dos

fatos, m as não desta versão dos fatos”.

Hans Christian Von Bay er,

Tam ing the atom [Dom ando o átom o]

Sumário

Introdução

Capítulo 1. Com o construir um universo

Capítulo 2. Bem -vindo ao sistem a solar

Capítulo 3. O universo do reverendo Evans

Capítulo 4. A m edida das coisas

Capítulo 5. Os quebradores de pedras

Capítulo 6. Ciência verm elha nos dentes e garras

Capítulo 7. Questões elem entais

Capítulo 8. O universo de Einstein

Capítulo 9. O átom o poderoso

Capítulo 10. A am eaça do chum bo

Capítulo 11. Física das partículas

Capítulo 12. A Terra irriquieta

Capítulo 13. Bang!

Capítulo 14. O fogo em baixo

Capítulo 15. Beleza perigosa

Capítulo 16. O planeta solitário

Capítulo 17. Troposfera adentro

Capítulo 18. Nas profundezas do m ar

Capítulo 19. A origem da vida

Capítulo 20. Mundo pequeno

Capítulo 21. A vida continua

Capítulo 22. Adeus s tudo aquilo

Capítulo 23. A riqueza do ser

Capítulo 24. Células

Capítulo 25. A ideia singular de Darwin

Capítulo 26. A m atéria da vida

Capítulo 27. O tem po gelado

Capítulo 28. O bípede m isterioso

Capíutulo 29. O m acaco incansável

Capítulo 30. Adeus

Bibliografia

Agradecim entos

Introdução

Bem -vindo. E parabéns. Estou encantado com seu sucesso. Chegar aqui não foi fácil, eu sei. Na verdade, suspeito que foi um pouco m ais difícil do que você im agina. Para início de conversa, para você estar aqui agora, trilhões de átom os agitados tiveram de se reunir de um a m aneira intrincada de intrigantem ente providencial a fim de criá-lo. É um a organização tão especializada e particular que nunca antes foi tentada e só existirá desta vez. Nos próxim os anos (esperam os), essas partículas m inúsculas se dedicarão totalm ente aos bilhões de esforços j eitosos e cooperativos necessários para m antê-lo intacto e deixá-lo experim entar o estado agradabilíssim o, m as no qual não dam os o devido valor, conhecido com o existência. Por que os átom os se dão ao trabalho é um enigm a. Se você não é um a experiência gratificante no nível atôm ico. Apesar de toda a atenção dedicada, seus átom os na verdade nem ligam para você – eles nem sequer sabem que você existe. Não sabem nem que eles existem . São partículas insensíveis, afinal, e nem estão vivas. (A ideia de que você se desintegrasse, arrancando com um a pinça um átom o de cada vez, produziria um m ontículo de poeira atôm ica fina, sem nenhum sinal de vida, m as que constituiria você, é m eio sinistra.) No entanto, durante sua existência, eles responderão a um só im pulso dom inante: fazer com que você sej a você. A m á noticia é que os átom os são volveis e seu tem po de dedicação é bem passageiro. Mesm o um a vida hum ana longa dura apenas cerca de 650 m il horas. E quando este m arco m odesto é atingido, ou algum outro ponto próxim o, por m otivos desconhecidos, os seus átom os vão “desligar” você, silenciosam ente se separarão e passarão a ser outra coisa. Aí você j á era. Mesm o assim , você pode se dar por satisfeito de que isso chegue a acontecer. No universo em geral, ao que sabem os, não acontece. É um fato estranho, porque os átom os que tão liberal e am igavelm ente se reúnem para form ar os seres vivos na Terra são exatam ente os m esm os tom os que se recusam a fazê-lo em outras partes. Por m ais com plexa que sej a, no nível quím ico a vida é curiosam ente trivial: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, um pouco de cálcio, um a pitada de enxofre, um as partículas de outros elem entos bem com uns – nada que você não encontre na farm ácia próxim a –, e isso é tudo que você precisa. A única coisa especial nos átom os que o constituem é constituírem você. É m ilagre da vida. Quer constituam ou não vida em outros cantos do universo, os átom os fazem m uitas outras coisas. Na verdade, fazem todas as outras coisas. Sem eles, não haveria água, ar ou rochas, nem estrelas e planetas, nuvens gasosas de nebulosas rodopiantes ou qualquer das outras coisas que tornam o universo tão proveitosam ente substancial. Os átom os são tão num erosos e necessários que nos esquecem os facilm ente que eles nem precisariam existir. Nenhum a lei exige que o universo se encha de partículas pequenas de m atéria ou produza luz e gravidade e as outras propriedades físicas das quais depende nossa existência. Na verdade, nem precisaria haver um universo. Durante a m aior parte do tem po, não existia. Não existiam átom os, nem universo pelo qual flutuassem . Não existia nada – absoltam ente nada por toda a parte. Portanto, ainda bem que existem os átom os. Mas o fato de que você possui átom os e de que eles se agrupam de m aneira tão prestativa é apenas parte do que fez com que você existisse. Para estar aqui agora, vivo no século XXI e suficientem ente inteligente para saber disso, você tam bém teve de ser o beneficiário de um a cadeia extraordinária de boa sorte biológica. A sobrevivência na Terra é um negócio surpreendentem ente difícil. Dos bilhões e bilhões de espécies de seres vivos que existiram desde a aurora do tem po, a m aioria – 99,99% – não está m ais aqui. A vida na Terra, vej a bem , além de breve, é desanim adoram ente frágil. Um aspecto curioso de nossa existência é provirm os de um planeta exím io em prom over a vida, m as ainda m ais exím io em extingui-la.

A espécie típica na Terra dura apenas uns 4 m ilhões de anos. Desse m odo, se quiser perm anecer aqui por bilhões de anos, você precisa ser tão volúvel quanto os átom os que o constituem . Precisa estar preparado para m udar tudo m e você – form a, tam anho, cor, espécie a que pertence, tudo –, e fazê-lo vezes sem conta. Isso é m ais fácil falar que de fazer, porque processo de m udança é aleatório. Passar do “glóbulo atôm ico prim ordial protoplásm ico” (com o diz a canção de Gilbert

Sullivan) para um ser hum ano m oderno, ereto e consciente exigiu um a série de m utações, criadoras de novos traços, nos m om entos certos, por um período longuíssim o. Portanto, em diferentes épocas dos últim os 3,8 bilhões de anos, você teve aversão ao oxigênio e depois passou a adorá-lo, desenvolveu m em bros e barbatanas dorsais ágeis, pôs ovos, fustigou o ar com um a língua bifurcada, foi luzidio, foi peludo, viveu sob a terra, viveu nas árvores, foi grande com o um veado e pequeno com o um cam undongo, e m ilhões de outras coisas. Se você se desviasse o m ínim o que fosse de qualquer dessas m udanças evolucionarias, poderia estar agora lam bendo algas em paredes de cavernas, espreguiçando-se com o um a m orsa em algum a praia pedregosa ou lançando ar por um orifício no alto da cabeça antes de m ergulhar vinte m etros para se deliciar com uns suculentos verm es.

Além da sorte de ater-se, desde tem pos im em oriais, a um a linha evolucionária privilegiada, você foi extrem am ente – ou m elhor, m ilagrosam ente – afortunado em sua ancestralidade pessoal. Considere o fato de que, por 3,8 bilhões de anos, um período m aior que a idade das m ontanhas, rios e oceanos da Terra, cada um de seus ancestrais por parte de pai e m ãe foi suficientem ente atraente para encontrar um parceiro, suficientem ente saudável para se reproduzir e suficientem ente abençoado pelo destino e pelas circunstâncias para viver o tem po necessário para isso. Nenhum de seus ancestrais foi esm agado, devorado, afogado, m orto de fom e, encalhado, aprisionado, ferido ou desviado de qualquer outra m aneira da m issão de fornecer um a carga m inúscula de m aterial genético ao parceiro certo, no m om ento certo, a fim de perpetuar a única sequência possível de com binações hereditárias capaz de resultar – enfim , espantosam ente e por um breve tem po – em você. Este é um livro sobre com o isto aconteceu – em particular, sobre com o passam os da total inexistência de tudo até a existência de algo e, depois, com o um pouco daquele algo transform ou-se em nós, e tam bém sobre parte do que aconteceu naquele intervalo e desde então. É m uita coisa a ser coberta, com certeza, daí o livro cham ar-se Breve historia de quase tudo, em bora não o sej a de fato. Nem poderia ser. Mas, com sorte, no final, terem os a im pressão de que foi. Meu ponto de partida, por insignificante que pareça, foi um livro de ciência ilustrado usado num a aula da quarta ou quinta série. Era um livro escolar convencional da década de 1950 – surrado, odiado, assutadoram ente volum oso –, m as quase no inicio tinha um a figura que m e cativou: um diagram a m ostrando o interior da Terra com o se você cortasse o planeta com um a faca gigante e retirasse cuidadosam ente um a fatia representando cerca de um quarto do seu volum e.

É difícil acreditar que houve um a época em que eu não tivesse visto esta figura, m as evidentem ente havia, pois m e lem bro claram ente de ter ficado atônito. Suspeito, com toda a franqueza, que m eu interesse inicial foi despertado por um a im agem íntim a de filas de m otoristas, apanhados de surpresa ao viaj arem para leste nos estados das planícies norte-am ericanos, m ergulhando num súbito precipício de 6 440 quilôm etros de altura estendendo-se entre a Am erica Central e o pólo Norte, m as gradualm ente m inha atenção voltou-se, de m aneira m ais escolar, para a im portância científica do desenho e a percepção de que a Terra consistia em cam adas separadas, term inando num centro com um a esfera ardente de ferro e níquel, tão quente com o a superfície do Sol, de acordo com a legenda. E lem bro de ter pensando com verdadeiro assom bro: “Com o é que eles sabem disso?”. Em m om ento algum duvidei da correção da inform ação – eu ainda tendo a confiar nas declarações dos cientistas, assim com o confio nas dos cirurgiões, encanadores e outros detentores de inform ações privilegiadas –, m as eu não conseguia conceber com o um a m ente hum ana poderia saber o aspecto e a constituição de espaços que estavam a m ilhares de quilôm etros sob a superfície, que nenhum olho hum ano j am ais divisara e que nenhum raio X conseguiria penetrar. Para m im aquilo era sim plesm ente um m ilagre. Esta tem sido m inha posição em relação à ciência desde então.

Em polgado, levei o livro para casa naquela noite e o abri antes do j antar – um a ação que espero tenha feito m inha m ãe m edir a tem peratura da m inha testa e perguntar se eu estava bem . Com ecei a ler da prim eira página.

E agora vem a surpresa. O livro não era nem um pouco em polgante. Nem sequer era totalm ente com preensível. O pior era que nem respondia às perguntas que a figura provocava em um a m ente curiosa norm al: com o um Sol foi parar no m eio do nosso planeta? E se ele está queim ando lá em baixo, por que o solo não é quente? E por que o resto do interior não está derretendo (ou será que está)? E quando o núcleo term inar de queim ar, parte da Terra desm oronará naquele vazio, abrindo um enorm e buraco na superfície? E com o se sabem essas coisas? Com o elas são descobertas?

Mas o autor m antinha um estranho silêncio sobre tais detalhes – na verdade, um silêncio sobre tudo, exceto anticlinais, sinclinais, falhas axiais e coisas do gênero. Era com o se ele quisesse m anter a parte agradável em segredo, tornando tudo aquilo trem endam ente im perscrutável. Com o passar dos anos com ecei a suspeitar que aquele não era um caso isolado. Parecia haver um a conspiração universal entre os autores de livros escolares para assegurar que o m aterial com que lidavam j am ais se aproxim asse do dom ínio do ligeiram ente interessante e estivesse a léguas de distância do fracam ente interessante.

Agora sei que felizm ente existe um a série de escritores de ciência que escrevem textos lúcidos e em ocionantes – Tim othy Ferris, Richard Fortey e Tim Flannery são três que m e vêm à m ente só na letra F (e nem m encionei o falecido, m as m agistral, Richard Fey nm an) –, só que infelizm ente nenhum deles escreveu nenhum livro didático que eu chegasse a usar. Todos os m eus foram escritos por hom ens (eram sem pre hom ens) que achavam que tudo se tornava claro quando expressado por um a fórm ula e acreditavam equivocadam ente que as crianças dos Estados Unidos adorariam que os capítulos term inassem com perguntas para elas responderem nas horas vagas. Assim , cresci convencido de que a ciência era o supra-sum o do m açante, m as suspeitando de que não precisava ser, e sem realm ente pensar nela na m edida do possível. Essa tam bém se tornou m inha posição por um longo tem po.

Depois, bem m ais tarde – uns quatro ou cinco anos atrás –, durante um longo vôo sobre o Pacífico, contem plando pela j anela o oceano ilum inado pela Lua, ocorreu-m e, com certa ansiedade desagradável, que eu nada sabia sobre o único planeta que eu chagaria a habitar. Eu ignorava, por exem plo, porque os oceanos eram salgados, m as os Grandes os Grandes Lagos não eram . Não tinha a m ínim a ideia. Eu não sabia se, com o tem po, os oceanos ficariam m ais ou m enos salgados, se o nível de salinidade deles era algo com que eu devesse m e preocupar. (Fico satisfeito em contar que, até o final da década de 1970, os cientistas tam bém ignoravam as respostas a estas perguntas. Eles sim plesm ente não falavam a respeito de form a m uito audível.)

Claro que a salinidade do oceano representava apenas um a ínfim a parte de m inha ignorância. Eu não sabia o que era um próton, ou um a proteína, ignorava a diferença entre um quark e um quasar, não entendia com o os geólogos conseguiam olhar para um a cam ada de rocha no paredão de um cânion e dizer sua idade – em sum a, eu nada sabia. Fui dom inado por um a ânsia secreta e incom um de saber um pouco sobre essas questões e entender com o as pessoas descobriam aquelas coisas. Este para m im continuava sendo o m aior dos m istérios: com o os cientistas descobrem os fatos. Com o alguém sabe o peso da terra, ou a idade das rochas, ou o que existe no centro do planeta? Com o conseguem saber de que m aneira e quando o universo com eçou e qual era seu aspecto? Com o sabem o que ocorre dentro de um átom o? E por que cargas-d’água os cientistas parecem saber quase tudo, m as não conseguem prever um terrem oto ou m esm o inform ar se devem os levar o guarda-chuva às corridas de cavalos na próxim a quarta-feira? Portanto, decidi que dedicaria parte de m inha vida – foram três anos – à leitura de livros e revistas e à procura de especialistas bonzinhos e pacientes dispostos a responder a um m onte de perguntas cretinas. A ideia era ver se seria possível entender e apreciar as m aravilhas e realizações da ciência – surpreender-se com elas, até curti-las –, num nível nem técnico ou difícil dem ais, nem m uito superficial.

Essa era m inha ideia e m inha esperança, e é o que este livro pretende ser. De qualquer m odo, tem os um vasto terreno por percorrer e bem m enos de 650 m il horas para fazê-lo. Com ecem os, pois!

PARTE I

Perdidos no cosmo

Estão todos no mesmo plano. Estão todos girando na mesma direção…

É perfeito, veja bem. É deslumbrante. É quase misterioso.

Geoffrey Marcy , astrôm ono, descrevendo o sistem a solar.

Capítulo 1. Como construir um universo

Por m ais que você se esforce, j am ais conseguirá captar o quão m inúsculo, quão espacialm ente m odesto é um próton.

Um próton é um a parte infinitesim al de um átom o, que por sua vez é um a coisa insubstancial. Os prótons são tão pequenos que um tiquinho de tinta, com o o pingo neste i, pode conter algo em torno de 500 bilhões deles, m ais do que o núm ero de segundos contidos em m eio bilhão de anos.{1} Portanto, os prótons são exageradam ente m icroscópicos, para dizer o m ínim o. X Agora im agine que você possa (claro que isto é pura im aginação) encolher um desses prótons até um bilionésim o de seu tam anho norm al, num espaço tão pequeno que, em com paração, um próton pareceria enorm e. Agora com pacte nesse espaço m inúsculo uns trinta gram as de m atéria.{2} Ótim o. Você está pronto para iniciar um universo. Estou pressupondo eu você desej a um universo inflacionário. Se você prefere construir um universo m ais convencional, do tipo big-bang com um , precisará de m ateriais adicionais. Na verdade terá que reunir tudo que existe – cada partícula de m atéria daqui até o lim ite do universo – e com prim ir num ponto tão infinitesim alm ente com pacto que não terá nenhum a dim ensão. Trata-se de um a singularidade.

Em am bos os casos, prepara-se para um verdadeiro big-bang. Naturalm ente, você vai querer se retirar para um local seguro a fim de contem plar o espetáculo. Infelizm ente, não há local para onde se retirar, porque fora da singularidade não existe local. Quando o universo com eçar a se expandir, não estará se espalhando para preencher um vazio m aior. O único espaço que existe é o espaço que ele cria ao se expandir.

É natural, m as errado, visualizar a singularidade com o um a espécie de ponto grávido solto num vácuo escuro e ilim itado. Não há espaço, nem escuridão. A singularidade não tem nada ao seu redor. Não há espaço para ela ocupar, nem lugar para ela estar. Nem sequer podem os perguntar há quanto tem po ela está ali – se acabou de surgir, com o um a boa ideia, ou se estava ali eternam ente, aguardando com calm a o m om ento certo. O tem po não existe. Não há passado do qual ela possa em ergir.

E assim , do nada, nosso universo com eça.

Num a única pulsação ofuscante, um m om ento de glória por dem ais rápido e expansivo para ser descrito em palavras, a singularidade assum e dim ensões celestiais, um espaço inconcebível. No prim eiro segundo dinâm ico (um segundo ao qual m uitos cosm ologistas dedicarão suas carreiras tentando descrevê-los em detalhes crescentes) são produzidas a gravidade e outras forças que governam a física. Em m enos de um m inuto, o universo possui 1,6 m ilhão de bilhões de quilôm etros de diâm etro e cresce a grande velocidade. Existe m uito calor agora, 10 bilhões de graus, o suficiente para iniciar as reações nuclearem que criam os elem entos m ais leves – principalm ente hidrogênio de hélio, com um a pitada (cerca de um átom o em 100 m ilhões) de lítio. Em três m inutos, 98% de toda a m atéria existente ou que virá a existir foi produzida. Tem os um universo. É um lugar da m ais espantosa e gratificante possibilidade, e bonito tam bém . E foi tudo produzido m ais ou m enos no tem po que se leva para preparar um sanduíche.

Quando ocorreu esse m om ento é obj eto de discussão. Os cosm ologistas há bastante tem po vêm discutindo se o m om ento da criação foi há 10 bilhões de anos, duas vezes essa cifra, ou um valor

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interm ediário. O consenso parece estar se form ando em torno de uns 13,7 bilhões de anos, m as essas coisas são notoriam ente difíceis de m edir, com o verem os adiante. Tudo que se pode realm ente dizer é que, em certo ponto indeterm inado num passado bem rem oto, por razões desconhecidas, surgiu o m om ento conhecido na ciência com o t = 0. {4} Estávam os a cam inho. Claro que existe m uita coisa que não sabem os, e m uito do que j ulgam os saber são descobertas recentes, inclusive a noção do big-bang. A ideia vinha pipocando desde a década de 1920, quando foi originalm ente proposta por Georges Lem ître, um sacerdote e sábio belga, m as só se tornou um a noção ativa na cosm ologia em m eados da década de 1960, quando dois j ovens radio-astrônom os fizeram um a descoberta extraordinária e involuntária. Seus nom es eram Arno Penzias e Robert Wilson. Em 1965, eles estavam tentando usar um a grande antena de com unicações de propriedade da Bell Laboratories, em Holm del, Nova Jersey, m as foram incom odados por um ruído de fundo persistente – um zum bido constante e agitado que im possibilitava qualquer trabalho experim ental. O ruído era incessante e disperso. Vinha de todos os pontos do céu, dia e noite, em todas as estações do ano. Durante um ano, os j ovens astrônom os fizeram tudo que lhes ocorreu para localizar e elim iná-lo. Testaram todos os sistem as elétricos. Rem ontaram instrum entos, verificaram circuitos, sacudiram fios, rem overam a poeira de plugues. Subiram até a antena e colocaram fita vedante em cada j unção e rebite. Voltaram a subir à antena, com vassouras e escovões, e rem overam cuidadosam ente o que descreveram num artigo posterior com o “m aterial dielétrico branco”, ou o que se conhece m ais com um ente com o titica de pássaro.{5} Nada do que funcionou. Sem que eles soubessem , a m enos de cinquenta quilôm etros de distância, na Universidade de Princenton, um a equipe de pesquisadores, liderada por Robert Dicke, vinha tentando descobrir exatam ente aquilo que eles com diligência procuravam se livrar. Os pesquisadores de Princenton perseguiam um a ideia que havia sido sugerida, na década de 1940, pelo astrofísico nascido na Rússia George Gam ow. Segundo Gam ow, se alguém perscrutasse o espaço a um a profundidade suficiente, encontraria algum a radiação cósm ica de fundo rem anescente do big-bang. Gam ow calculou que, depois de atravessar a vastidão do cosm o, a radiação alcançaria a Terra em form a de m icroondas. Num artigo m ais recente, ele chegou a sugerir um instrum ento capaz de detectá-

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las: a antena de Bell em Holm del. Infelizm ente, nem Penzias, nem Wilson, nem ninguém da

equipe de Princenton havia lido o artigo de Gam ow. O ruído que Penzias e Wilson estavam ouvindo era, sem duvida, o m esm o ruído que Gam ow postulara. Eles haviam encontrado o lim ite do universo, {7} ou pelo m enos da parte visível dele, a 145 bilhões de trilhões de quilôm etros de distância. Eles estavam “vendo” os prim eiros fótons – a luz m ais antiga do universo –, em bora o tem po e a distância os tivessem convertido em m icroondas, exatam ente com o Gam ow previra no livro Inflationary universe [O universo inflacionário]. Alan Guth fornece um a analogia que aj uda a pôr essa descoberta em perspectiva. Se perscrutar as profundezas do universo for com parado a olhar a rua do alto o Em pire State Building (o centésim o andar representando o agora e o nível da rua representando o m om ento do big-bang), na época da descoberta de Wilson e Penzias, as galáxias m ais distantes até então detectadas estariam m ais ou m enos no sexagésim o andar, e as coisas m ais distantes – os quasares – estariam m ais ou m enos no vigésim o. A descoberta de Penzias e Wilson trouxe nosso conhecim ento do universo visível {8} a 1,3 centím etros da calçada. Ainda sem saber o que causava o ruído, Wilson e Penzias telefonaram para Dicke, em Princenton, e descreveram o problem a na esperança de que ele pudesse sugerir um a solução. Dicke percebeu im ediatam ente o que os dois j ovens haviam descoberto. “Pessoal, acabam os de ser passados para trás”, ele inform ou aos colegas ao desligar o telefone. Pouco depois, a Astrophy sical Journal publicou dois artigos: um de Penzias e Wilson descrevendo sua experiência com o zum bido, o outro da equipe de Dicke explicando sua natureza. Em bora não estivessem em busca da radiação cósm ica de fundo, não soubessem o que era quando a

encontraram e não descrevessem nem interpretassem seu caráter em nenhum artigo, Penzias e Wilson receberam o Prêm io Nobel de física em 1978. Os pesquisadores de Princenton obtiveram apenas m anifestações de apoio. De acordo com Dennis Overby e, em Lonely hearts of the cosm os [Corações solitários do cosm o], nem Penzias nem Wilson entenderam a im portância de sua descoberta até lerem a respeito no New York Tim es. Aliás, a perturbação da radiação cósm ica de fundo é algo que todos j á experim entam os. Sintonize sua televisão em qualquer canal que ela não receba. Cerca de 1% da estática saltitante

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que você vê resulta desse rem anescente antigo do big-bang. Da próxim a vez que reclam ar

que não tem nada naquele canal, lem bre-se de que você pode sem pre assistir ao nascim ento do universo.

Em bora todos o cham em de big-bang (grande explosão), m uitos livros advertem para que não o im aginem os com o um a explosão no sentido convencional. Tratou-se, na verdade, de um a vasta e súbita expansão num a escala colossal. Mas o que causou aquilo? Um a ideia é que talvez a singularidade fosse a relíquia de um universo anterior, colapsado – que som os apenas um em um ciclo eterno de universos em expansão e colapso, com o a bexiga de um a m áquina de produção de oxigênio. Outros atribuem o big-bang ao que denom inam “um falso vácuo” ou “um cam po escalar” ou “energia do vácuo” – algum a qualidade ou coisa que introduziu um a m edida de instabilidade no nada anterior. Parece im possível que se possa obter algo do nada, m as o fato de que antes não havia nada e agora existe um universo é um a prova evidente de que é possível. Pode ser que nosso universo faça m eram ente parte de m uitos universos m aiores, alguns em dim ensões diferentes, e que big-bangs estej am acontecendo o tem po todo, em todos os lugares. Ou pode ser que espaço e tem po tivessem outras form as antes do big-bang – form as diferentes dem ais para im aginarm os – e que esse evento represente algum a espécie de fase de transição, na qual o universo passou de um a form a que não conseguim os entender para outra que quase entendem os. “isto está m uito próxim o das indagações religiosas”, disse o dr. Andrei Linde, um cosm ologista da Universidade de Stanford, ao New York Tim es em 2001.{10}

A teoria do big-bang não trata do próprio bang, m as do que aconteceu depois dele. Não m uito tem po depois, vej a bem . Com m uitos cálculos m atem áticos e observando cuidadosam ente o que acontece nos aceleradores de partículas, os cientistas acreditam que possam retroceder a 10-43 de segundo após o m om ento da criação, quando o universo ainda era tão pequeno que seria preciso um m icroscópio para encontrá-lo. Não precisam os desm aiar ante cada núm ero extraordinário com que deparam os, m as talvez valha a pena citar um deles de tem po em tem po apenas para lem brar sua extensão inapreensível e espantosa. Desse m odo, 10-43 é 0,00000000000000000000000000000000000000000001, ou sej a, um décim o m ilionésim o de

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trilionésim o de trilionésim o de trilionésim o de segundo . Quase tudo que sabem os, ou acreditam os saber, sobre os prim eiros m om entos do universo devem os a um a ideia denom inada teoria da inflação, proposta originalm ente em 1979 por um j ovem físico das partículas, então em Stanford, agora no MIT, cham ado Alan Guth. Ele tinha 32

{12}

anos e, com o o próprio Guth adm itiu, não fizera nada antes provavelm ente nunca chegaria a

sua grande teoria se não assistisse, por acaso, a um a palestra sobre o big-bang proferida pro ninguém m enos que Robert Dicke. A palestra inpirou Guth a se interessar por cosm ologia, em particular pelo nascim ento do universo.{13} Daí resultou a teoria da inflação, que sustenta que, um a fração de m om ento após o despontar da criação, o universo sofreu um a súbita e drástica expansão. Ele inchou – na verdade, fugiu de si

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próprio, dobrando de tam anho a cada 10-34 de segundo. O episódio inteiro talvez não tenha

durado m ais de que 10-30 de segundo – isto é, um m ilionésim o de m ilionésim o de m ilionésim o de m ilionésim o de m ilionésim o de segundo –, m as m udou o universo de algo que podia estar contido na m ão para algo pelo m enos 10 000 000 000 000 000 000 000 000 vezes m aior.{15} A teoria da inflação explica as ondulações e os turbilhões que tornam possível nosso universo. Sem

isso, não haveria m assas de m atéria e, portanto, estrelas, apenas gás se deslocando na escuridão eterna.

De acordo com a teoria de Guth, a um décim o m ilionésim o de trilionésim o de trilionésim o de trilionésim o de segundo, surgiu a gravidade. Após outro intervalo ridiculam ente breve, surgiram -se o eletrom agnetism o e as nucleares forte e fraca – o m aterial da física. Estes foram seguidos, um instante depois, por enxam es de partículas elem entares – o m aterial da m atéria. Do absolutam ente nada, de repente havia enxam es de fótons, prótons, elétrons, nêutrons e m uito m ais – entre 1079 e 1089 de cada, de acordo com a teoria padrão do big-bang. Claro que tais quantidades são inconcebíveis. Basta saber que, num único instante extraordinário, fom os dotados de um universo vasto – pelo m enos, 100 bilhões de anos-luz de diâm etro, de acordo com a teoria, m as possivelm ente qualquer tam anho ate o infinito – e perfeitam ente

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disposto para a criação de estrelas, galáxias e outros sistem as com plexos. O que é extraordinário do nosso ponto de vista é quão bem isso tudo resultou para nós. Se o universo tivesse se form ado só um pouquinho diferente – se a gravidade fosse um a fração m ais forte ou m ais fraca, se a expansão tivesse prosseguido um pouquinho m ais lenta ou m ais rápida – talvez nunca houve elem entos estáveis para constituir você, eu e o chão que pisam os. Se a gravidade fosse um bocadinho m ais forte, o próprio universo poderia ter desm oronado com o um a tenda m al m ontada, sem os valores apropriados para dar-lhe as dim ensões, a densidade e as partes com ponentes certas. No entanto, se ela fosse m ais fraca, nada teria se aglutinado. O universo teria perm anecido para sem pre um vazio som brio e disperso. Esse é um dos m otivos pelos quais alguns especialistas acreditam que possa ter havido m uitos outros big-bangs, talvez trilhões e trilhões deles, espalhados pela im ensa extensão da eternidade, e que existim os neste big-bang específico porque ele é um daqueles em que pudem os existir. Com o disse certa vez Edward P. Try on, da Universidade Colum bia: “Em resposta à pergunta sobre por que aquilo aconteceu, proponho m odestam ente que o nosso universo é apenas um a dessas coisas que acontecem de tem po em tem po”. Ao que acrescenta Guth: “Conquanto a criação de um universo possa bem ser im provável, Try on enfatiza que ninguém ainda contou as tentativas fracassadas”. {17}

Martin Rees, astrônom o real britânico, acredita que haj a m uitos universos, possivelm ente um núm ero infinito, cada um com atributos diferentes, em com binações diferentes, e que nós sim plesm ente vivem os em um que com bina as coisas de form a que nos perm ite existir. Ele faz um a analogia com um a enorm e loj a de roupas: Se houver um grande sortim ento de roupas, um a pessoa não se surpreenderá se encontrar um terno que lhe sirva. Se houver m uitos universos, cada um governado por um conj unto diferente de núm eros, num deles existirá um conj unto particular de núm eros adequado à vida. Estam os exatam ente nele.{18}

Rees sustenta que seis núm eros em particular governam o nosso universo, e que se qualquer um desses valores fosse m udado, ainda que m uito ligeiram ente, nada poderia ser com o é. Por exem plo, para existir a form a atual, o universo requer que o hidrogênio sej a convertido em hélio de um a m aneira precisa, m as relativam ente im ponente – especificam ente de m odo a converter sete m ilésim os de sua m assa em energia. Reduzindo-se esse valor ligeiram ente – de 0,007% para 0,006%, digam os –, nenhum a transform ação poderia ocorrer: o universo consistiria em hidrogênio e nada m ais. Elevando-se o valor ligeiram ente – para 0,008% –, as ligações seriam tão enorm em ente prolíficas que o hidrogênio há m uito estaria esgotado. Em am bos os casos, um a ligeira m udança nos núm eros inviabilizaria a existência do universo tal com o o conhecem os e do

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qual precisam os.

Devo dizer que tudo está certinho até agora. A longo prazo, a gravidade poderá se revelar um pouco forte dem ais,{20} e um dia poderá interrom per a expansão do universo e fazer com que ele colapse sobre si m esm o, até se reduzir a outra singularidade, provavelm ente para com eçar todo o processo de novo. Por outro lado, ela poderá ser fraca dem ais, fazendo com que o universo continue se expandindo para sem pre, até que tudo estej a tão distante que não haverá

nenhum a chance de interações m ateriais, de m odo que o universo se tornará um lugar inerte e m orto, m as assaz espaçoso. A terceira opção é que a gravidade estej a na m edida certa – “densidade crítica” é o term o usado pelos cosm ologistas – e que ela m anterá o universo coeso exatam ente nas dim ensões certas para que as coisas prossigam indefinidam ente. Os cosm ologistas, em seus m om entos de descontração, às vezes cham am esta possibilidade – de que tudo está na m edida certa – de efeito Godilocks.* [Em português, Cachinhos Dourados, personagem de um a história infantil que visita a casa de três ursos. (N.T.)] (Só para constar, esses três universos possíveis são cham ados, respectivam ente, de fechado, aberto e plano.) Ora, a pergunta que ocorreu a todos nós a certa altura é: o que aconteceria se um a pessoa viaj asse até o lim ite do universo e, por assim dizer, enfiasse a cabeça para fora? Onde estaria sua cabeça quando não estivesse m ais no universo? O que ela encontraria m ais além ? A resposta desapontadora é que ninguém consegue chegar ao lim ite do universo. Não porque levaria tem po dem ais para chegar lá – em bora isso acontecesse –, m as porque, ainda que viaj asse em linha reta para fora, indefinida e obstinadam ente, você j am ais chegaria ao lim ite externo. Pelo contrario, retornaria ao ponto de partida (onde suponho que acabaria desanim ando e desistiria). O m otivo é que o universo se curva, de um a form a que não conseguim os im aginar adequadam ente, de acordo com a teoria da relatividade de Einstein (à qual chegarem os m ais a frente). Por ora, basta saber que não estam os à deriva em algum a bolha grande e em constante expansão. Pelo contrário, o espaço se curva, de um a m aneira que lhe perm ite ser ilim itado m as finito. Não se pode propriam ente dizer que o espaço estej a se expandindo, porque, com o observa o físico vencedor do Prêm io Nobel Steven Weinberg, “sistem as solares e galáxias não estão se expandindo, e o próprio espaço na está se expandindo”. Pelo contrário, as galáxias estão se

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afastando um a das outras. Tudo isso é um desafio à intuição. Ou, com o observou certa vez o

biólogo J. B. S. Haldane: “O universo não é apenas m ais estranho do que supom os; ele é m ais estranho do que conseguim os supor”.

A analogia costum eira para explicar a curvatura do espaço é tentar im aginar alguém de um universo de superfícies planas, que nunca viu um a esfera, sendo trazido à Terra. Por m ais que peram bulasse pela superfície do planeta, essa pessoa j am ais encontraria um lim ite. Poderia até acabar voltando ao ponto de partida, e teria dificuldade em explicar com o isso acontecera. Bem , nossa posição no espaço é análoga, só que som os confundidos por um a dim ensão m aior. Assim com o não existe um lugar onde se possa encontrar o lim ite do universo, não existe um ponto central onde se possa dizer: “Foi aqui que tudo com eçou. Este é o ponto m ais central.” Estam os todos no centro de tudo. Na verdade, não tem os certeza disso; não podem os prová-lo m atem aticam ente. Os cientistas que supõem que não podem os realm ente ser o centro do universo{22} – pense o que isso im plicaria –, m as que o fenôm eno deve ser o m esm o para todos os observadores em todos os lugares. Mesm o assim , não sabem os de fato. Para nós, o universo vai apenas até o lugar para onde a luz se deslocou nos bilhões de anos desde a form ação do universo. O universo visível – o universo que conhecem os e do qual podem os falar {23} – tem 1,6 m ilhão de m ilhões de m ilhões de m ilhões de quilôm etros de diâm etro (ou sej a, 1 600 000 000 000 000 000 000 000). Mas, de acordo com a m aioria das teorias, o universo em geral – o m etauniverso, com o é às vezes cham ados – é ainda m ais espaçoso. Segundo Rees, o

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núm ero de anos-luz até o lim ite desse universo m aior, invisível, seria escrito com não “com

dez zeros, nem m esm o com cem , m as com m ilhões”. Em sum a, há m ais espaço do que você possa im aginar, m esm o sem se dar ao trabalho de tentar im aginar algum espaço adicional além . Durante m uito tem po, a teoria do big-bang tinha um a grande lacuna que incom odava m uita gente: ela não conseguia explicar com o chegam os aqui. Conquanto 98% de toda m atéria existente fosse criada com o big-bang, essa m atéria consistia exclusivam ente em gases leves: hélio, hidrogênio e o lítio j á m encionado. Nenhum a partícula do m aterial pesado tão vital à nossa existência – carbono, nitrogênio, oxigênio e todo o resto – em ergiu da m istura gasosa da criação. Mas – e é aqui que está o problem a –, para forj ar esses elem entos pesados, é preciso o tipo de calor e energia de um big-bang. No entanto, houve apenas um big-bang, e ele não os produziu. Logo, de onde eles surgiram ? Curiosam ente, o hom em que encontrou a resposta para esta

pergunta era um cosm ologista que não dava a m ínim a para o big-bang com o teoria. Ele cunhou este term o sarcasticam ente, só de gozação.

Logo chegarem os a ele, m as antes de abordarm os a questão de com o chegam os aqui, vale a pena gastar uns m inutinhos para exam inar onde exatam ente fica o “aqui”.

Capítulo 2. Bem-vindo ao sistema solar

Astrônom os de hoj e conseguem fazer coisas do arco da velha. Se alguém acendesse um fósforo na Lua, eles conseguiriam detectar a cham a. Das m ais ínfim as pulsações e estrem ecim entos das

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estrelas distantes, eles inferem o tam anho e o caráter, ou m esm o a habilidade potencial, de

planetas rem otos dem ais para serem vistos – planetas tão distantes que levaríam os m eio m ilhão de anos num a nave espacial para chegar até eles. Com seus radiotelescópios, os astrônom os captam filetes de radiação tão absurdam ente fracos que a quantidade total de energia coletada de fora do sistem a solar por todos eles j untos, desde que com eçou a coleta (em 1951), é “inferior à energia de um só floco de neve atingindo o solo”, nas palavras de Carl Sagan. {26} Em sum a, não há m uita coisa acontecendo no universo que os astrônom os não consigam detectar, se estiverem dispostos. Por isso, é estranho que até 1978 ninguém j am ais tivesse observado que Plutão possui um a lua. No verão daquele ano, um astrônom o j ovem cham ado Jam es Christy, do Observatório Naval dos Estados Unidos, em Flagstaff, Arizona, vinha realizando um exam e de rotina nas im agens fotográficas de Plutão quando viu que havia algo ali

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– algo indistinto e incerto, m as definitivam ente diferente de Plutão. Consultando um colega

cham ado Robert Harrington, ele concluiu que o que estava vendo era um a lua. E não era um a lua qualquer. Em relação ao planeta, era a m aior lua do sistem a solar. A descoberta foi um golpe no status de Plutão com o planeta, que j á não era grande coisa. Com o antes se acreditava que o espaço ocupado pela lua e o espaço ocupado por Plutão fossem o

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m esm o, na verdade Plutão era bem m enor que se im aginara – m enor até que Mercúrio . De

fato, sete luas do sistem a solar, inclusive a nossa, são m aiores. Ora, um a pergunta natural é por que dem orou tanto tem po para se descobrir um a lua em nosso próprio sistem a solar. A resposta é que isso diz respeito, em parte, àquilo que tais instrum entos são proj etados para detectar; e, em parte, a culpa é de Plutão. O fator principal é para onde eles apontaram seus instrum entos. Nas palavras do astrônom o Clark Chapm an:

“A m aioria das pessoas acha que os astrônom os vão de noite aos observatórios vasculhar o céu. Isso não é verdade. Quase todos os telescópios existentes no m undo são proj etados para exam inar trechos m inúsculos do céu, a grandes distâncias, para ver um quasar, caçar buracos negros ou olhar um a galáxia distante. A única rede real de telescópios que vasculha o céu foi proj etada e desenvolvida pelos m ilitares”.{29}

As representações dos artistas acabaram nos levando a im aginar um a clareza de resolução inexistente na astronom ia real. Plutão, na fotografia de Christy, é fraco e indistinto – um a penugem cósm ica –, e sua lua não é o globo rom anticam ente ilum inado e bem delineado que você obteria num desenho da National Geographic, e sim algo m inúsculo e ainda m ais indistinto. Na verdade a indistinção era tam anha que decorreram sete anos até alguém voltar a detectar a lua e, assim , confirm ar independentem ente sua existência.{30} Um detalhe interessante da descoberta de Christy é que ela aconteceu em Flagstaff, pois fora ali, em 1930, que Plutão havia sido originalm ente descoberto. Esse evento sem inal na astronom ia deveu-se, em grande m edida, ao astrônom o Percival Lowell. Lowell, oriundo de um a das fam ílias m ais tradicionais e abastadas de Boston (aquela do poem a burlesco sobre Boston ser a terra do feij ão e do bacalhau, onde os Lowell falavam apenas com os Cabot, enquanto os Cabot falavam apenas com Deus), doou o observatório fam oso que tem seu nom e, m as costum a ser lem brado por sua crença de que Marte estava coberto de canais, cavados por m arcianos diligentes a fim de transferir água das regiões polares para as terras secas, porém produtivas, m ais próxim as do equador.

Outra ideia fixa de Lowell era a existência, em algum ponto além de Netuno, de um desconhecido nono planeta, apelidado de Planeta X. Lowell baseou sua crença em

irregularidades detectadas nas orbitas de Urano e Netuno, e dedicou os últim os anos de sua vida à procura do gigante gasoso de cuj a existência estava convicto. Infelizm ente, ele m orreu de repente em 1916, até certo ponto exaurido por sua busca, que ficou em banho-m aria enquanto os herdeiros brigavam por sua herança. No entanto, em 1929, em parte para desviar a atenção da lenda dos canais de Marte (que àquela altura havia se tornado um grande constrangim ento), os diretores do Observatório Lowell decidiram retom ar a busca e, para isso, contrataram um j ovem de Kansas cham ado Cly de Tom baugh.

Tom baugh não tivera nenhum a educação form al com o astrônom o, m as era diligente e perspicaz e, após um ano de procura paciente, conseguiu detectar Plutão, um ponto fraco de luz num

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firm am ento fulgurante. Foi um a descoberta m ilagrosa, e o que a tornou ainda m ais

im pressionante foi que as observações que levaram Lowell a prever a existência de um planeta além de Netuno se revelaram totalm ente errôneas. Tom baugh viu de cara que o novo planeta em nada se assem elhava à bola de gás m aciça que Lowell postulara. Mas quaisquer reservas que ele ou alguém m ais tivesse sobre a natureza do novo planeta logo se dissiparam no delírio que acom panhava quase todas as novidades daquela era facilm ente entusiasm ável. Foi o prim eiro planeta descoberto por um am ericano, e ninguém seria perturbado pelo pensam ento de que ele não passava de um ponto gelado e distante. Foi cham ado de Plutão pelo m enos em parte porque suas duas prim eiras letras correspondiam às iniciais de Percival Lowell, postum am ente aclam ado em toda parte com o um gênio de prim eira grandeza; Tom baugh foi praticam ente esquecido, exceto pelos astrônom os planetários, que tendem a reverenciá-lo. Alguns astrônom os continuam achando que pode haver um planeta X lá longe – um verdadeiro colosso, talvez com dez vezes o tam anho de Júpiter, m as tão distante que é invisível para nós (a luz solar recebida por ele seria tão pouca que quase nada restaria dela para ser refletida).{32} A ideia é que não se trataria de um planeta convencional com o Júpiter ou Saturno. Ele está distante dem ais para isso, talvez a 7,2 trilhões de quilôm etros. Seria m ais com o um sol que não deu certo. A m aioria dos sistem as solares no cosm o é binária (com duas estrelas), o que torna o nosso Sol solitário um a leve excentricidade.

Quanto ao próprio Plutão, ninguém sabe ao certo seu tam anho, sua constituição, que tipo de atm osfera possui ou m esm o o que realm ente ele é. Um a série de astrônom os acredita que não se trata de um planeta, m as m eram ente do m aior obj eto encontrado até agora num a zona de detritos galácticos conhecida com o cinturão de Kuiper. O cinturão de Kuiper foi realm ente teorizado por um astrônom o cham ado F. C. Leonard, em 1930, contudo o nom e hom enageia Gerard Kuiper, um holandês que trabalhava nos Estados Unidos e que desenvolveu a ideia.{33} O cinturão de Kuiper é a origem dos denom inados com etas de períodos curtos – aqueles que passam por aqui com um a certa regularidade –, dos quais o m ais fam oso é o com eta de Halley. Os com etas dos períodos longos, m enos assíduos (entre eles, os recentes visitantes Hale-Bopp e Hy akutake), vêm da m uito m ais distante nuvem de Oort, sobre o qual logo falarem os m ais. Com certeza, Plutão não age com o os dem ais planetas. Além de nanico e obscuro, seus m ovim entos são tão variáveis que ninguém sabe ao certo onde Plutão estará daqui a um século. Enquanto os outros planetas orbitam m ais ou m enos no m esm o plano, a traj etória orbital de Plutão é inclinada (por assim dizer) e está dezessete graus desalinhada, com o a aba de um chapéu inclinado de m odo casual na cabeça de alguém . Sua órbita é tão irregular que, durante longos períodos de seus circuitos solitários ao redor do Sol, ele está m ais perto de nós do que Netuno. Durante a m aior parte das décadas de 1980 e 1990, Netuno era o planeta m ais afastado do sistem a solar. Som ente em 11 de fevereiro de 1999 Plutão retornou para a pista externa, onde

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perm anecerá pelos próxim os 228 anos.

Plutão pode até ser um planeta, m as um planeta estranho. É m uito pequeno: apenas um quarto de 1% da m assa da Terra. Se fosse colocado sobre os Estados Unidos, não cobriria sequer a m etade dos 48 estados m ais ao sul. Só isso j á o torna extrem am ente anôm alo. Significa que nosso sistem a planetário consiste em quatro planetas internos rochosos, quatro gigantes externos gasosos e um a bola de gelo m inúscula e solitária. Além disso, há razões para acreditar que, em breve, podem os com eçar a descobrir outras esferas geladas até m aiores na m esm a porção do espaço.

Aí, sim , terem os problem as. Depois que Christy avistou a lua de Plutão, os astrônom os passaram a observar aquela parte do cosm o m ais atentam ente, e até o inicio de dezem bro de 2002 haviam encontrado m ais de seiscentos obj etos transnetunianos adicionais, ou plutinos, com o são

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alternativam ente cham ados. Um deles, denom inado Varuna, tem quase o tam anho da lua de

Plutão. Os astrônom os acham que pode haver bilhões desses obj etos. A dificuldade é que m uitos são terrivelm ente escuros. Em geral eles têm um albedo, ou reflexibilidade, de apenas 4%, quase o m esm o de um bloco de carvão – e o pior é que esses “blocos de carvão” estão a 6,4 bilhões de quilôm etros de distância.{36}

Exatam ente a que distância fica isso? É quase além da im aginação. O espaço, vej a bem , é sim plesm ente enorm e – bota enorm e nisso! Im aginem os, para fins de instrução e entretenim ento, que estam os de partida para um a viagem espacial. Não irem os m uito longe – apenas até o lim ite do nosso próprio sistem a solar –, m as precisam os ter um a ideia da grandeza do espaço e da pequena parte que ocupam os. Agora vem a m á notícia: não vam os conseguir estar de volta para o j antar. Mesm o à velocidade da luz (300 m il quilôm etros por segundo), seriam necessárias sete horas para chegar a Plutão. Mas claro que não conseguim os sequer chegar perto desta velocidade. Terem os de viaj ar à velocidade de um a espaçonave, e elas são m eio vagarosas. As m elhores velocidades j á alcançadas por qualquer artefato hum ano são as espaçonaves Voy ager 1 e 2, que estão agora se

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afastando nós a cerca de 56 m il quilôm etros por hora. A razão pela qual espaçonaves Voy ager foram lançadas exatam ente em agosto e setem bro de 1977 foi que Júpiter, Saturno, Urano e Netuno estavam alinhados de um a form a que só ocorre a cada 175 anos. Isso perm itiu às duas Voy agers usarem um a técnica de “aj uda da gravidade” em que as naves eram sucessivam ente arrem essadas de um grande gasoso para o próxim o num a espécie de “trabalho sob chicote” cósm ico. Mesm o assim , levaram nove anos para chegar a Urano e doze para transpor a órbita de Plutão. A boa noticia é que, se esperarm os até 2006 (quando a espaçonave New Horizons da NASA está program ada partir rum o a Plutão), poderem os nos beneficiar da posição favorável de Júpiter, bem com o de alguns avanços de tecnologia, e chegar lá em apenas um a década aproxim adam ente – em bora eu tem a que a volta ao leve um tem po bem m aior. De qualquer m odo, será um a longa viagem . A prim eira coisa que você irá perceber é que o espaço é decepcionantem ente m onótono e que esse nom e, espaço, é apropriado. Nosso sistem a solar pode ser a coisa m ais anim ada num raio de trilhões de quilôm etros, m as todo o m aterial visível dentro dele – o Sol, os planetas e suas luas, os bilhões de rochas rotantes do cinturão de asteróides, com etas e outros detritos variados em

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deslocam ento – preenche m enos de um trilionésim o do espaço disponível. Você tam bém logo perceberá que nenhum dos diagram as que você j á viu do sistem a solar foi desenhado em escala, ainda que rem otam ente. A m aioria das ilustrações de sala de aula m ostra os planetas um após o outro, com pequenos intervalos – os gigantes exteriores chegam a lançar som bras uns sobre os outros em m uitos desenhos. Entretanto, esse é um engano necessário para que possam ser colocados na m esm a folha de papel. Netuno não está só um tiquinho além de Júpiter: está m uito além de Júpiter – cinco vezes m ais longe de Júpiter que do que Júpiter está de nós, tão longe que recebe som ente 3% da luz solar recebida por Júpiter. São tam anhas as distâncias que é im possível, em term os práticos, desenhar o sistem a solar em escala. Mesm o que você acrescentasse um a enorm e folha dobrável aos livros didáticos ou usasse um papelão grande, não chegaria nem perto. Num diagram a do sistem a solar em escala, com a Terra reduzida ao diâm etro aproxim ado de um a ervilha, Júpiter estaria a m ais de trezentos m etros e Plutão estaria a 2,5 quilôm etros de distância (e teria o tam anho aproxim ado de um a bactéria, de m odo que você nem conseguiria vê-lo). Na m esm a escala, a Próxim a Centauro, a estrela m ais próxim a, estaria a quase 16 m il quilôm etros de distância. Ainda que você encolhesse tudo até Júpiter ficar do tam anho do ponto final da frase, e Plutão não m aior que um a m olécula, Plutão continuaria a m ais de dez m etros de distância. Portanto, nosso sistem a solar é enorm e. Quando chegarm os a atingir Plutão, estarem os tão distantes do Sol – nosso querido e quentinho Sol, que nos m antém vivos e nos bronzeia a pele –

terá encolhido até o tam anho de um a cabeça de alfinete. Ele não passará de um a estrela brilhante. Num tal erm o, você com eça a entender com o até os obj etos m ais im portantes – a lua de Plutão, por exem plo – passaram despercebidos. Quanto a isso, Plutão não é um caso isolado. Até as expedições das Voy agers, pensava-se que Netuno tinha duas luas; as Voy agers descobriram m ais seis. Quando eu era m enino, achava-se que o sistem a solar continha trinta luas. O total agora soa “pelo m enos noventa”, das quais cerca de um terço foi descoberto som ente nos

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últim os dez anos. É claro que o que deve ser lem brado quando consideram os o universo

com o um todo é que não sabem os realm ente o que existe em nosso próprio sistem a solar. A outra coisa que você perceberá quando disparam os para além de Plutão é que a viagem está longe do fim . Nosso itinerário é até o lim ite do sistem a solar, e lam ento inform ar que ainda não chegam os lá. Plutão pode ser o últim o obj eto m ostrado nos diagram as de sala de aula, m as o sistem a não term ina lá. Na verdade, não esta nem perto de term inar. Não chegarem os ao lim ite do sistem a solar antes de passarm os pela nuvem de Oort, um vasto dom ínio celestial de com etas em deslocam ento, e só a atingirem os daqui a – sinto m uito dizer – 10 m il anos. {40} Longe de m arcar o lim ite exterior do sistem a solar, com o aqueles m apas de sala de aula dão a entender de m odo tão descuidado, Plutão está a apenas 1/5 000 de distância. Claro que não tem os a m enor perspectiva de um a tal viagem . Um a viagem de 386 m il quilôm etros até a Lua ainda representa um enorm e em preendim ento para nós. Um a m issão tripulada a Marte, preconizada pelo prim eiro presidente Bush num surto de leviandade passageira, foi discretam ente descartada quando alguém calculou que custaria 450 bilhões de dólares e provavelm ente resultaria na m orte de toda a tripulação (cuj o DNA seria destroçado por partículas solares de alta energia contra as quais não haveria proteção).{41} Com base no que sabem os agora e podem os razoavelm ente im aginar, não há absolutam ente nenhum a perspectiva de que qualquer ser hum ano chegue um dia a visitar o lim ite do nosso sistem a solar. Fica longe dem ais. O fato é que, m esm o com o telescópio Hubble, nem sequer conseguim os ver a nuvem de Oort, de m odo que sua existência, em bora provável, é totalm ente hipotética.* [O nom e com pleto, nuvem de Öpik-Oort, deve-se ao astrônom o estoniano Ernst Öpik, que form ulou a hipótese de sua existência em 1932, e ao astrônom o holandês Jan Oort, que refinou os cálculos dezoito anos depois.]

Quase tudo que se pode dizer com segurança sobre a nuvem de Oort é que ela com eça em algum ponto além de Plutão e se estende por um dois anos-luz cosm o afora. A unidade de m edida básica do sistem a solar é a Unidade Astronôm ica, ou UA, que representa a distância do Sol à Terra. Plutão fica a cerca de quarenta UAs de nós. Já o núcleo da nuvem de Oort, fica a cerca de 50 m il. Em sum a, é superlonge.

Mas façam os de conta de chegam os à nuvem de Oort. A prim eira coisa que você notará é que lá é m uito calm o. Estam os bem longe de qualquer lugar agora – tão longe de nosso Sol que ele nem é a estrela m ais brilhante do céu. É incrível que aquela cintilação m inúscula e distante tenha gravidade suficiente para m anter todos aqueles com etas em órbita. Não é um vinculo m uito

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forte, por isso os com etas se deslocam devagar, a apenas uns 350 quilôm etros por hora. De

tem pos em tem pos, alguns desses com etas solitários são desviados da órbita norm al por algum a ligeira perturbação gravitacional – a m orte de um a estrela, talvez. Às vezes, eles são ej etados no vazio do espaço, perdendo-se para sem pre, m as em outras vezes caem num a longa órbita ao redor do Sol.

Cerca de três ou quatro desses com etas – os cham ados com etas de período longo – passam anualm ente pelo sistem a solar interno. Ocasionalm ente, esses visitantes desgarrados colidem com algo sólido, com o a Terra. Por isso viaj am os para tão longe: porque o com eta que viem os ver com eçou um a longa quedo rum o ao centro do sistem a solar. Ele vai cair bem no Rio de Janeiro. Levará um bom tem po até que chegue lá – pelo m enos 3 ou 4 m ilhões de anos –, de m odo que o deixarem os por ora para retornarm os a ele bem m ais à frente nesta história. Portanto, este é o seu sistem a solar. E o que m ais existe lá fora, além do sistem a solar? Bem , nada e m uita coisa, dependendo de com o você vej a. No curto prazo não existe nada. O vácuo m ais perfeito j á criado por seres hum anos não é tão

vazio com o aquele do espaço interestelar.{43} E há m uito deste vazio até você chegar no próxim o bocado de algo. O vizinho que esta m ais perto de nós no cosm o, Próxim a Centauro, parte do aglom erado de três estrelas conhecido com o Alfa Centauro, está a 4,3 anos-luz de distância, um salto m odesto em term os galácticos, m as m esm o assim 100 m ilhões de vezes m ais longe que um a viagem à Lua.{44} Um a nave espacial levaria pelo m enos 25 m il anos para chegar lá. E ainda que fizesse a viagem , você teria apenas chegado a um grupo solitário de estrelas em m eio a um vasto fim de m undo. Alcançar o próxim o m arco im portante, Sirius, exigiria m ais 4,6 anos-luz de viagem . E assim sucessivam ente, se você tentasse viaj ar pelo cosm o. Só para alcançar o centro de nossa galáxia gastaríam os um período de tem po m uito m aior do que aquele em que existim os com o seres. O espaço, vou repetir, é enorm e. A distância m édia entre as estrelas é de 32 trilhões de

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quilôm etros. Mesm o em velocidades próxim as da velocidade da luz, são distâncias

assustadoras para qualquer viaj ante. Claro que é possível que extraterrestres viaj em bilhões de quilôm etros para se divertir form ando círculos de m egálitos em Wiltshire ou assustando um pobre suj eito em um cam inhão num a estrada deserta do Arizona (afinal, deve haver adolescentes entre eles), m as parece im provável. Mesm o assim , a probabilidade estatística de que existam outros seres presentes no cosm o é grande. Ninguém sabe quantas estrelas existem na Via Láctea – e as estim ativas variam de 100 bilhões a talvez 400 bilhões –, e a Via Láctea é apenas um a entre as cerca de 140 bilhões de outras galáxias, m uitas delas m aiores que as nossa. Na década de 1960, em professor de Cornell cham ado Frank Drake, em polgado com tais núm eros assom brosos, elaborou um a equação fam osa para calcular as chances de existência de vida avançada no cosm o, com base num a série de probabilidades decrescentes.

Pela equação de Drake, divide-se o núm ero de estrelas num trecho selecionado do universo pelo núm ero de estrelas com probabilidade de possuírem sistem as planetários; divide-se o resultado pelo núm ero de sistem as planetários que poderiam teoricam ente conter vida; divide-se o núm ero assim obtido pelo núm ero daqueles em que a vida, tendo surgido, avança até um estado de inteligência; e assim por diante. A cada um a dessas divisões, o núm ero cai vertiginosam ente – no entanto, m esm o com os dados m ais conservadores, o núm ero de civilizações avançadas, som ente na Via Láctea, sem pre se situa na casa dos m ilhões. Que pensam ento interessante e em polgante. Podem os ser apenas um a entre m ilhões de civilizações avançadas. Infelizm ente, dada a extensão do espaço, calcula-se que a distância m édia entre quaisquer duas dessas civilizações sej a no m ínim o de duzentos anos-luz, o que é bem m ais do que parece. Para inicio de conversa, ainda que aqueles seres saibam que estam os aqui e consigam nos enxergar em seus telescópios, estão observando a luz que deixou a Terra duzentos anos atrás. Portanto, não estão vendo você e eu, eles estão vendo a revolução francesa e Thom as Jefferson e gente com m eias de seda e perucas em poadas – gente que nem sequer sabe o que é um átom o ou um gene, e que acha divertido produzir eletricidade esfregando um a haste de âm bar num a pele de anim al. Qualquer m ensagem que receberm os deles nos tratará de “Vossa alteza” e elogiará a beleza de nossos cavalos e nosso dom ínio da tecnologia do óleo de baleia. Duzentos anos-luz é um a distância tão além de nossa com preensão que está, sim plesm ente, bem , m uito além de nossa com preensão.

Portanto, ainda que não estej am os realm ente sozinhos, para todos os fins práticos estam os. Carl Sagan calculou que o núm ero de planetas prováveis em todo o universo seria de 10 bilhões de trilhões – um núm ero m uito além da im aginação. Mas igualm ente além da im aginação é a quantidade de espaço no qual eles estão dispersos. “Se fôssem os inseridos aleatoriam ente no universo”, escreveu Sagan, “as chances de estarm os num planeta ou perto de um deles seriam inferiores a um a em i bilhão de trilhões de trilhões” (isto é 1033, ou 1 seguido de 33 zeros). “os

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m undos são preciosos”.

Daí talvez ser um a boa notícia que, em fevereiro de 1999, a União Astronôm ica Internacional tenha declarado oficialm ente que Plutão é um planeta. O universo é um lugar grande e solitário, e quanto m ais vizinhos tiverm os, m elhor.

Capítulo 3. O universo do reverendo Evans

Quando o céu está claro e a Lua não está brilhando dem ais, o reverendo Robert Evans, um hom em tranquilo e anim ado, arrasta um volum oso telescópio pelo terraço dos fundos de sua casa, nos m ontes Blue da Austrália, uns oitenta quilôm etros a oeste de Sidney, e faz um a coisa extraordinária. Olha profundam ente para o passado e encontra estrelas agonizantes. É claro que olhar para o passado é a parte fácil. Basta observar o céu noturno e você verá um m onte de história: as estrelas não são com o agora, m as quando eram quando sua luz as deixou. Por tudo que sabem os, a Estrela Polar, nossa fiel com panheira, pode ter se extinguido em j aneiro passado, ou em 1854, ou em qualquer m om ento desde o século XIV, sem que esta noticia tenha chegado até nós. O m áxim o que podem os dizer é que ela continuava brilhando 680 anos atrás. As estrelas m orrem o tem po todo. O que Bob Evans faz m elhor do que qualquer pessoa que j á tenha tentado é localizar esses m om entos de despedida celeste. De dia, Evans é um pastor gentil, e agora sem i-aposentado, da Igrej a Unitária da Austrália, que eventualm ente substitui algum pastor e pesquisa a história dos m ovim entos religiosos do século XIX. Mas de noite ele é, à sua m aneira m odesta, um titã dos céus. Ele caça supernovas. Os supernovas ocorrem quando um a estrela gigante, bem m aior que o nosso Sol, colapsa e depois explode espetacularm ente, liberando num instante a energia de 100 bilhões de sóis e

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ardendo por um tem po com m ais brilho do que qualquer outra estrela de sua galáxia. “É com o se 1 trilhão de bom bas de hidrogênio explodissem ao m esm o tem po”, diz Evans. {48} Se um a supernova explodisse num raio de quinhentos anos-luz de distância de nós, seria o nosso fim , de acordo com Evans – “estragaria a festa”, com o ele diz em tom j ocoso. Mas o universo é vasto, e as supernovas costum am estar afastadas dem ais para nos prej udicar. Na verdade, algum as estão tão inim aginavelm ente distantes que sua luz nos alcança com o um a cintilação débil. Durante o período de m ais ou m enos um m ês em que ficam visíveis, só se distinguem das outras estrelas no céu por ocupar um espaço que não estava preenchido antes. São esses pontinhos anôm alos e m uito ocasionais na abóboda apinhada do céu noturno que o reverendo Evans descobre.

Para entender a m agnitude dessa façanha, im agine um a m esa de j antar com um , coberta com um a toalha preta. Alguém j oga um punhado de sal sobre a m esa. Os grãos espalhados podem ser com parados a um a galáxia. Agora im agine outras 1500 m esas iguais – núm ero suficiente para lotar um estacionam ento do Wal-Mart ou para form ar um a linha com m ais de três quilôm etros de com prim ento –, cada qual com um arranj o aleatório de sal em cim a. Agora acrescente um grão de sal a um a das m esas e deixe Bob Evans cam inhar por entre elas. De relance ele o localizará. O grão de sal é a supernova.

O talento de Evans é tão excepcional que Oliver Sacks, em Um antropólogo em Marte, dedica um a passagem a ele em um capítulo sobre sábios autistas – logo acrescentando que “não vai aqui nenhum a insinuação de que ele sej a autista”. {49} Evans, que não conhece Sacks pessoalm ente, ri-se da sugestão de que possa ser autista ou sábio, m as não sabe explicar de onde vem seu talento.

“Parece que tenho talento para m em orizar cam pos de estrelas”, ele m e contou, com um olhar francam ente escusatório, quando o visitei e a sua esposa, Elaine, num bangalô de contos de fadas num canto tranquilo da aldeia de Hazelbrook, onde Sidney enfim term ina e o ilim itado sertão australiano com eça. “Não sou particularm ente bom em outras coisas”, ele acrescentou. “Não lem bro bem dos nom es das pessoas”.

“Nem de onde ele põe as coisas”, Elaine lem brou lá da cozinha. Evans assentiu de novo com a cabeça e sorriu, depois perguntou se eu gostaria de ver seu telescópio. Eu im aginava que ele teria um observatório de verdade no quintal – um a versão reduzida de Monte Wilson ou Palom ar, com teto de cúpula corrediça e um a cadeira m ecanizada que seria um prazer m anobrar. Na verdade ele não m e levou para fora de casa, m as para um depósito atulhado, ao lado da cozinha, onde ele m antém seus livros e papeis, e onde seu telescópio

– um cilindro branco com o tam anho e a form a aproxim ados de um a caldeira dom estica – repousa sobre um suporte de com pensado giratório feito em casa. Quando desej a observar o céu, ele carrega o aparato, em duas viagens, para um pequeno terraço atrás da cozinha. Entre a saliência do telhado e a folhagem dos eucaliptos que se erguem da encosta abaixo, Evans tem apenas um a visão reduzida do céu, m as diz que é m ais que suficiente para seus propósitos. E ali, quando o céu está claro e a Lua não está brilhante dem ais, ele encontra suas supernovas.

O term o supernova foi cunhado na década de 1930 por um astrofísico m em oravelm ente excêntrico cham ado Fritz Zwicky. Nascido na Bulgária e criado na Suíça, na década de 1920 Zwicky foi para o California Institute of Technology (Caltech), onde logo se destacou pela personalidade áspera e pelos talentos inconstantes. Ele não parecia extraordinariam ente brilhante,

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e m uito dos seus colegas o consideravam pouco m ais do que “um palhaço irritante”. Adepto

do culto ao corpo, ele costum ava se deitar no chão do refeitório do Caltech ou de outras áreas publicas e fazer flexões com um braço para dem onstrar sua virilidade a quem parecesse inclinado a duvidar dela. Era notadam ente agressivo, com portam ento que acabou se tornando tão am eaçador que seu colaborador m ais próxim o, um hom em pacifico cham ado Walter Baade, recusava-se a ser deixado a sós com ele. {51} Entre outras coisas, Zwicky acusou Baade, que era alem ão, de nazista – inj ustam ente. Em pelo m enos um a ocasião, Zwicky am eaçou m atar Baade, que subia até o alto do Observatório do Monte Wilson quando via o colega no cam pus do Caltech.{52}

Mas Zwicky tam bém era capaz de insights surpreendentem ente brilhantes. No inicio da década de 1930, ele voltou sua atenção para um a questão que vinha intrigando havia m uito tem po os astrônom os: o surgim ento no céu de pontos de luz, novas estrelas, ocasionais e inexplicados. Desafinado as probabilidades, ele im aginou que a explicação poderia estar no nêutron – a partícula subatôm ica que acabara de ser descoberta na Inglaterra por Jam es Chadwick, portanto um a novidade badalada. Ocorreu-lhe que, se um a estrela colapsasse para a espécie de densidades encontradas no núcleo dos átom os, o resultado seria um núcleo inim aginavelm ente com pactado. Os átom os seriam literalm ente com prim idos, com seus elétrons forçados para

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dentro dos núcleos, form ando nêutrons. Teríam os um a estrela de nêutrons. Im agine 1

m ilhão de balas de canhão realm ente pesadas esprem idas até ficarem do tam anho de um a bola de gude e... bem , você ainda está longe. O núcleo de um a estrela de nêutrons é tão denso que um a única co0lherada de sua m atéria pesaria 500 bilhões de quilos. Um a colherada de peso! Mas havia m ais. Zwicky percebeu que, após o colapso de um a tal estrela, sobraria um a enorm e quantidade de energia – suficiente para produzir a m aior explosão do universo. {54} Ele cham ou a essas explosões resultantes de supernovas. Elas seriam – são – os m aiores eventos da criação. Em 15 de j aneiro de 1934, o periódico Phy sical Review publicou um resum o m uito conciso de um a palestra que havia sido proferida por Zwicky e Baade no m ês anterior na Universidade Stanford. Apesar da extrem a brevidade – um parágrafo de 24 linhas –, o resum o continha um a quantidade enorm e de novidades científicas: fazia a prim eira referência a supernovas e estrelas de nêutrons; dava um a explicação convincente para seu m étodo de form ação; calculava corretam ente a escala de sua explosividade; e, com o um a espécie de bônus, relacionava as explosões de supernovas à produção de um fenôm eno novo e m isterioso, os cham ados raios cósm icos, detectados pouco tem po antes pululando no universo. Essas ideias foram no m ínim o revolucionarias. As estrelas de nêutrons só seriam confirm adas 34 anos depois. A ideia de raios cósm icos, em bora considerada plausível, ainda não havia sido confirm ada. {55} No todo, o resum o era, nas palavras do astrofísico Kip

S. Thorne, do Caltech, “um dos docum entos m ais visionários da história da física e da

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astronom ia”.

Curiosam ente, Zwicky não entendia m uito bem porque esses fenôm enos aconteciam . De acordo com Thorne, “ele não entendia as leis da física suficientem ente bem para com provar suas

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Índice

Introdução

Capítulo 1. Como construir um universo

Capítulo 2. Bem-vindo ao sistema solar

Capítulo 3. O universo do reverendo Evans

Capítulo 4. A medida das coisas

Capítulo 5. Os quebradores de pedras

Capítulo 6. Ciência vermelha nos dentes e garras

Capítulo 7. Questões elementais

Capítulo 8. O universo de Einstein

Capítulo 9. O átomo poderoso

Capítulo 10. A ameaça do chumbo

Capítulo 11. Física das partículas

Capítulo 12. A Terra irriquieta

Capítulo 13. Bang!

Capítulo 14. O fogo embaixo

Capítulo 15. Beleza perigosa

Capítulo 16. O planeta solitário

Capítulo 17. Troposfera adentro

Capítulo 18. Nas profundezas do mar

Capítulo 19. A origem da vida

Capítulo 20. Mundo pequeno

Capítulo 21. A vida continua

Capítulo 22. Adeus s tudo aquilo

Capítulo 23. A riqueza do ser

Capítulo 24. Células

Capítulo 25. A ideia singular de Darwin

Capítulo 26. A matéria da vida

Capítulo 27. O tempo gelado

Capítulo 28. O bípede misterioso

Capíutulo 29. O macaco incansável

Capítulo 30. Adeus

Bibliografia

Agradecimentos