Ao pensarmos sobre o universo, nos deparamos com algumas questões que parecem bobas. Contudo, são de fato, muito antigas e complexas. Isto é, são aquelas questões que abordam o mais fundamental sobre nossa existência. Desde as antigas civilizações, a humanidade se pergunta sobre quem somos, de onde viemos e qual a origem de tudo. As respostas para essas perguntas, muitas vezes, vieram pelas religiões e mitologias. E de formas que podem ser bastante diferentes de acordo com cada cultura. A ciência, contudo, busca por respostas examinando a natureza e fazendo construções e modelos a partir da mesma. Há longas discussões sobre o quanto as abordagens mística ou religiosa e a científica podem se entrelaçar ou não, é verdade. Mas o fato, enfim, é que, desde muito tempo, estamos fazendo perguntas sobre nós mesmos e o universo.
A cosmologia é a área do conhecimento que estuda o universo como um todo. A palavra, historicamente, é usada para descrever também as explicações místicas sobre a existência. Por exemplo, no caso da cosmologia cristã. O Livro de Genêsis, nesse contexto, seria uma fonte de informação fundamental para entender o que seria ano universo criação divina. Ou seja, tudo que existe. Há também, contudo, um uso moderno do termo.
A cosmologia física busca utilizar o método científico para responder como o universo surgiu, quais são as suas estruturas e sua composição e como ele evolui, por meio de hipóteses, evidências e teorias. Isso envolve a ideia do Big Bang, bem como as posteriores confirmações experimentais de que o universo está em expansão. Mas também envolve a própria estrutura do espaço-tempo. Se falamos da estrutura do universo, uma pergunta não tão comum pode surgir: o universo tem forma? E como seria ela?
Cosmologia e relatividade
A relatividade geral, hoje uma das teorias mais consolidadas da física, já causou muita polêmica na comunidade científica. Ela consistiu em um rompimento com concepções de tempo, espaço e gravidade que eram consideradas absolutas por muitos cientistas. No limite de baixas energias, baixas velocidades e baixa massa, claro, a física clássica volta a ser uma boa descrição do mundo. Quando não é o caso, contudo, as consequências podem ser bem estranha. Por exemplo, a teoria prevê espaço e tempo unificados em um único “tecido” que permeia o universo (o espaço-tempo). A massa dos objetos (que também corresponde a energia, como simbolizado pela clássica equação E=mc2) curva esse tecido, o que seria a causa da atração da gravidade.
Foi a aplicação da relatividade geral na cosmologia que levou Georges Lemaître a formular a teoria do Big Bang. Também é ela que permite que determinemos qual deve ser a forma do universo. Isto é, ele pode ser plano como um papel, fechado como uma esfera ou aberto como uma sela. Mais do que uma simples indagação, porém, saber qual é a forma do universo nos permite entender seus prováveis passado e futuro. E os dois fatores centrais para isso são a densidade e a taxa de expansão.
O universo plano
A composição do universo é aproximadamente 68% energia escura e 27% matéria escura. Ou seja, sobra uma pequena proporção para o que chamamos de matéria bariônica. Isto é, a matéria formada por átomos, cujos núcleos são compostos de bárions, os prótons e nêutrons. Se a densidade dessa matéria for grande o suficiente para a gravidade vencer o processo de expansão, ele se fechará como uma bola. Dizemos que a curvatura do universo, então, é positiva. E é esse o modelo de universo fechado. Ele é finito, porém, sem fronteiras.
Se a densidade do universo é menor do que a necessária para parar a expansão, porém, o espaço se deforma na direção oposta. Temos aí o universo aberto, em forma de sela, com curvatura negativa. Surpreendentemente, porém, a grande maior parte das evidências aponta para o melhor dos dois mundos. A densidade do universo parece corresponder à chamada densidade crítica. O universo, então, é plano. Ou seja, está apenas se expandindo em todas as direções, sem curvatura positiva ou negativa. Isso significa, por exemplo, que dois foguetes voando paralelamente um ao outro sempre estarão paralelos. E isso não ocorreria para um universo com curvatura diferente de zero.
Ainda é cedo para descartar as possibilidades de curvatura, contudo. Isso porque nós só conseguimos obter informações sobre o que podemos observar. Se, na verdade, o universo é colossalmente grande e só conhecemos uma parte minúscula dele, talvez haja curvatura e apenas não conseguimos ver. De qualquer jeito, o universo, ou a parte que podemos enxergar dele, ao que tudo indica, é realmente plano.
