Nos confins do tempo
Através dos números, os cientistas conseguem estabelecer quando se formou o
Universo e ainda, imaginar quando e como tudo acabará.
Na maior naturalidade, os cientistas lidam com números de tirar a respiração de
qualquer um desde bilionésimos de segundo (e muito menos ainda) a bilhões de anos (e ainda
muito mais). Assim, conseguem conceber o Big Bang, o início do Universo, numa fração de
tempo da ordem de 10-43 de segundo. E estimam que toda a matéria terminará dentro de
buracos negros em 10-30 anos.
A Física moderna não deixa por menos: com a ajuda de um mesmo conjunto de leis,
propõe-se a explicar o que acontece tanto no universo microscópico do átomo quanto na
colossal imensidão do Cosmo. Isso, entre muitas outras conseqüências, torna extremamente
difícil conciliar as portentosas escalas de tempo relacionadas com os fenômenos naturais, que
ocorrem no muitíssimo grande e no muitíssimo pequeno. Basta ver, por exemplo, que a vida
média de uma estrela é da ordem de 10 bilhões de anos, ao passo que as partículas existentes
no átomo morrem, renascem e voltam a morrer e a renascer 1 milhão de vezes no fugaz
intervalo de 1 segundo.
Um modo de lidar melhor com esses números formidáveis consiste em substituir a
duração do tempo pelas distâncias percorridas pela luz, sabidamente a personagem mais veloz
do Universo. Assim fica relativamente fácil visualizar e comparar as dimensões medidas. Em
10 bilhões de anos, por exemplo, a luz pode atravessar algo como a metade do Universo;
mesmo no espaço de 1 segundo ela viaja 300 mil quilômetros. No entanto, durante a curta
vida de uma partícula subatômica, o espaço percorrido não ultrapassará meros 300 metros.
Comparações semelhantes permitem traduzir toda a longa escada do tempo, do nascimento ao
fim do Universo.
Na medida em que as unidades de tempo tendem a se tornar incrivelmente grandes
ou pequenas nos distantes limites da realidade, é útil recorrer a um expediente
comprovadamente prático as potências de 10. Assim, em vez de escrever mil usando o
algarismo 1 seguido de três zeros (1000), emprega-se o símbolo 103. O expoente é sempre
igual à quantidade de zeros da expressão numérica no caso, três. Ou seja, 10 000, com quatro
zeros, escreve-se 104 e assim por diante. O mesmo vale para números menores do que 1: basta
contar quantos algarismos existem à direita da vírgula. Um milésimo de segundo, por
exemplo, pode ser expresso sob a forma 0,001. Ou, por causa dos três algarismos depois da
vírgula, 10-3. Um décimo milésimo (0,0001) é 10-4, e por aí afora. As potências assinalam as
etapas das viagens aos confins do tempo.
Do maior para o menor
1 segundo. Um segundo é um intervalo de tempo muito curto, mas mesmo assim
pode-se percebê-lo. Os primeiros a medir o segundo com precisão foram os babilônios, há 3
mil anos. Eles tinham uma escala de números dividida em sessenta partes e não em dez como
no sistema numérico atual. No caso do relógio, herdou-se esse costume, pois o dia tem 24
horas o que corresponde a dois quintos de sessenta , a hora tem 60 minutos e o minuto, 60
segundos.
A medida de um segundo, obtida matematicamente, tem no entanto muitos
correspondentes naturais. Na fisiologia humana, por exemplo, é o tempo que dura uma batida
do coração em condições normais. Já no que se presume seja a história do Universo, foi ao
fim do primeiríssimo segundo que se formaram as mais leves partículas fundamentais da
matéria, como o elétron. Não eram importantes, nesse começo de tudo, as partículas mais
pesadas, como o próton. Elétrons e prótons acabarão por se juntar no interior das estrelas, para
formar os átomos dos elementos químicos oxigênio, carbono, ferro e tantos outros.
10-1 Quando se divide 1 segundo por 10, o intervalo de tempo resultante começa a se
afastar de qualquer coisa perceptível no mundo cotidiano. A limitação não é uma
exclusividade humana. Os caramujos, por exemplo, não conseguem distinguir um fato que
aconteça um décimo de segundo depois de outro: ambos os eventos se misturam em seu
cérebro. Mas para a luz, que corre à velocidade máxima possível no Universo 300 mil
quilômetros por segundo , esse tempo fugaz é bem longo: o suficiente para dar uma volta
inteira em torno da Terra.
A percepção humana alcança o seu limite perto da milésima parte de segundo. O
ouvido já não consegue captar um som emitido 2 milésimos de segundo depois de outro.
Assim, uma sucessão de apitos com esse intervalo parece um único apito contínuo. Não
obstante, essa escala de tempo é muito comum nas reações químicas que ocorrem no
organismo humano: quando uma célula se multiplica, dividindo-se em duas, a substância
responsável pelos traços hereditários em seu interior, conhecida como DNA (ácido
desoxirribonucléico), gira em torno de si mesma em exatamente 1 milésimo de segundo. Essa
rotação permite à molécula de DNA formar uma cópia de si própria, de modo que cada nova
célula gerada pelo processo de divisão acaba tendo a sua substância da hereditariedade.
Outros acontecimentos podem ser medidos nesse intervalo de tempo: as minúsculas
asas da mosca batem uma vez; o avião mais rápido do mundo o jato americano SR-71
Blackbird percorre 1 metro em vôo. Na história do Universo, o primeiro milésimo de segundo
marca o momento em que a luz se desembaraça da matéria superdensa e passa a se expandir
livremente, como uma espécie de brilho do Big Bang, a grande explosão que deu origem ao
mundo.10-6
Em um microssegundo, a milionésima parte de um segundo, a luz percorre 300
metros. Após o Big Bang, foi quando surgiram os prótons e outros "tijolos" usados na
construção dos átomos, como os nêutrons. Um microssegundo é também todo o tempo de
vida dos múons, partículas da família dos elétrons que, justamente por essa existência
efêmera, não têm papel relevante na estrutura da matéria comum, isto é, nos átomos e
moléculas.
10-10 A Física moderna, como é notório, foi muito além dos babilônias: ela já não
define o segundo como a sexagésima parte do minuto, mas como o tempo que um átomo de
césio demora para vibrar 10 bilhões de vezes. Assim, os mais refinados relógios são acertados
de acordo com o tempo de vibração do átomo de césio, 1 décimo bilionésimo de segundo. Na
história do Universo, esse instante coincidiu com o aparecimento da força eletromagnética,
aquela que faz funcionar as pilhas e também cria o poder de atração dos ímãs. Antes disso, o
eletromagnetismo não se distinguia da força nuclear fraca, cujo efeito hoje é totalmente
diverso, pois provoca a emissão de radioatividade em substâncias como o urânio.
10-15 Pouco a pouco, os intervalos de tempo se tornam ínfimos demais para serem
medidos com as grandes unidades tradicionais, como o segundo. Surgiu por isso o
femtossegundo, um quatrilhão de vezes menor do que 1 segundo. A luz demora pelo menos
200 femtossegundo, para percorrer a largura de um fio de cabelo, que em média é dez vezes
mais fino que 1 milímetro. O mais curto lampejo de raio laser que se consegue produzir no
laboratório dura ainda 10 femtossegundos.
10-18 O attosegundo é uma unidade de tempo mil vezes menor que o femtossegundo e
mil quatrilhões de vezes menor que 1 segundo. É um instante tão fantasticamente breve que
durante ele a luz percorre apenas a irrisória distância equivalente a três átomos de hidrogênio
enfileirados (para formar 1 centímetro é preciso enfileirar 100 milhões de átomos iguais a
esse).
10-23 No mundo velocíssimo do interior dos átomos, o tempo se torna mera sombra
do segundo. O tempo de 10-23 segundos, por exemplo, é 100 milhões de quatrilhões de vezes
menor que o segundo. É quanto a luz demora para percorrer uma distância igual ao diâmetro
de um próton, uma partícula 100 mil vezes menor que o átomo de hidrogênio.10-35
Esse instante, na história do Universo, marca o aparecimento da força nuclear forte,
ou seja, uma nova forma de interação das partículas. Até então, havia apenas duas interações:
a força gravitacional e aquela que devia reunir as interações nucleares fraca e forte e ainda o
eletromagnetismo. Em 10-35 segundos depois do Big Bang, a força nuclear forte passou a
causar um novo efeito sobre as partículas, que só se verifica hoje nas reações atômicas.
10-43 É o chamado tempo de Planck, o mais breve momento que a Física pode
imaginar e uma homenagem ao cientista alemão Max Planck (1858 - 1947), Prêmio Nobel de
Física de 1918. Por isso o conhecimento do Universo só vai até esse ponto: é como se ai
tivesse ocorrido o Big Bang. Antes disso, as teorias dão respostas contraditórias ou
paradoxais. Algumas especulações recentes imaginam que em sua mais tenra idade o
Universo estava vazio: ainda não havia matéria porque toda a energia disponível servia para
dar forma harmônica ao espaço e ao tempo. A quebra dessa harmonia primordial teria feito a
energia pipocar dentro do Universo sob a forma de partículas materiais.
Do menor para o maior
1 ano. Qual o maior intervalo de tempo que se pode medir no Universo? A resposta a
essa pergunta deve começar com os seres vivos, cuja existência é relativamente curta; mas em
seguida é preciso pensar nas estrelas, que vivem muito tempo. A unidade é sempre o ano, o
período que a Terra consome para dar uma volta completa em torno do Sol, num percurso de
1,35 bilhão de quilômetros.102
Entre os animais superiores, apenas alguns vivem mais de 100 anos, como o homem,
em casos excepcionais, e as tartarugas, que chegam a 200 anos. Algumas árvores, como a
sequóia americana, se aproximam dos 5 mil anos de idade.
104 Dez mil anos medidos no passado indicam a época em que apareceram as
primeiras cidades, como, por exemplo, Jericó, na Palestina, citada na Bíblia. Ao fim de 10 mil
anos, um caramujo que se deslocasse à velocidade de 100 metros por hora teria viajado 9,5
milhões de quilômetros. Isso é bem além da Lua, que fica a cerca de 400 mil quilômetros da
Terra, mas não o suficiente para o imaginário caramujo desembarcar em algum planeta.106
Para chegar à origem do gênero humano seria preciso recuar no tempo mais de 1
milhão de anos, quando vivia o Homo erectus, um ancestral que sabia usar fogo e fabricar
instrumentos de pedra um pouco menos primitivos do que os do Homo habilis, que o
antecedeu na escala evolutiva. Depois de viajar 1,5 milhão de anos, o caramujo imaginário
alcançaria o planeta Saturno.108
Antes de os mamíferos ocuparem o planeta, os seres dominantes eram os répteis,
cujos representantes modernos são os jacarés, as cobras e os lagartos. Mas, há 100 milhões de
anos, os reis da Terra eram os dinossauros, cuja extinção é um dos maiores mistérios da
história da vida na Terra e motivo de intermináveis discussões entre os cientistas. Nesse
intervalo de tempo, o caracol imaginário viajaria muito além de todos os planetas conhecidos
e estaria cruzando a região povoada por pequenas pedras de gelo, nas fronteiras do sistema
solar, onde nascem os cometas e por onde começa a passear a nave espacial Pioneer 10.1010
A escala de 10 bilhões de anos serve para medir a idade presumível do Universo. Os
físicos chegaram a essa ordem de grandeza tomando como referência as transformações
radioativas dos átomos na Terra e a composição química das estrelas, analisada a partir da luz
que elas emitem. Os estudos indicam que o Universo tem no máximo 20 bilhões de anos, o
maior intervalo de tempo já decorrido. Mesmo assim, a aventura do lerdo caramujo o teria
levado apenas à metade da distância da estrela mais próxima, Alfa Centauri, a 4 anos-luz da
Terra.1020
Quando se multiplica a idade do Universo por dez bilhões, o período obtido é imenso
bastante descomunal para que as estrelas tenham desaparecido. Mais cedo ou mais tarde, com
efeito, todas elas desmoronam sob o próprio peso. A gravidade nesses escombros é tão alta
que os novos astros resultantes, chamados pulsares, são formados por partículas nucleares, os
nêutrons. Eles estão de tal modo compactados que uma estrela do tamanho do Sol ficaria
reduzida a uma esfera com um raio equivalente ao do centro de São Paulo, cerca de 3
quilômetros. Em alguns casos, os próprios nêutrons seriam esmagados, transformando a
estrela em um buraco negro. Nessa época, finalmente, o caramujo chega aos confins do
Universo conhecido.1030
Enfim, toda a matéria do Universo termina dentro de buracos negros. Apenas uma ou
outra pequena estrela, já morta, vaga, solitária, entre os grandes vórtices negros que a essa
altura perfuram a estrutura do espaço por todos os lados. São abismos pelos quais se pode
"cair fora" do mundo. Para onde, a Ciência ainda não sabe dizer. Logo em seguida, as
partículas pesadas, como os prótons, começam a se desintegrar, fragmentando-se em
partículas mais leves, como os elétrons.1065
No tempo de 1065 anos, os próprios buracos negros começam a evaporar-se rumo à
"morte térmica", que parece ser o destino final do mundo. De acordo com a lei segundo a qual
o calor sempre corre dos corpos mais quentes para os mais frios e nunca no sentido inverso ,
toda a matéria terminará por se transformar em simples radiação. Isto é, uma forma de matéria
desestruturada, monotonamente distribuída por igual. Depois de virtualmente incontáveis
milênios, a radiação pode voltar a se concentrar em buracos negros mas apenas para tornar a
escapar em seguida. Os físicos imaginam incríveis períodos de tempo, estendendo-se até
102 000 anos, onde nada mais acontece. É um retrato desolador do que a Ciência pensa ser a
eternidade.