O que aconteceu antes do Big Bang?

O Big Bang é comumente considerado como o início de tudo: cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, o universo observável foi estrondo e se expandiu para ser.

Mas como eram as coisas antes do Big Bang?

Resposta curta: Não sabemos. Resposta longa: pode ter sido muitas coisas, cada uma delas à sua maneira. [Quão enorme é a Via Láctea?]

No início

A primeira coisa a entender é o que o Big Bang realmente foi.

"O Big Bang é um momento no tempo, não um ponto no espaço", disse Sean Carroll, físico teórico do California Institute of Technology e autor de "The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning and the Universe" (Dutton, 2016).

Portanto, é possível que o universo no Big Bang fosse minúsculo ou infinitamente grande, disse Carroll, porque não há como olhar para trás no tempo para coisas que nem podemos ver hoje. Tudo o que realmente sabemos é que era muito, muito denso e que rapidamente se tornou menos denso.

Como corolário, realmente não há nada fora do universo, porque o universo é, por definição, tudo. Portanto, no Big Bang, tudo era mais denso e quente do que agora, mas não havia mais um "lado de fora" disso do que há hoje. Por mais tentador que seja ter uma visão divina e imaginar que você poderia ficar em um vazio e olhar para o universo de bebês amassado logo antes do Big Bang, isso seria impossível, disse Carroll. O universo não se expandiu no espaço; o próprio espaço se expandiu.

"Não importa onde você esteja no universo, se você rastrear 14 bilhões de anos atrás, você chegará a este ponto em que era extremamente quente, denso e em rápida expansão", disse ele.

Ninguém sabe exatamente o que estava acontecendo no universo até 1 segundo após o Big Bang, quando o universo esfriou o suficiente para que prótons e nêutrons colidissem e se unissem. Muitos cientistas pensam que o universo passou por um processo de expansão exponencial chamado inflação durante o primeiro segundo. Isso teria suavizado a estrutura do espaço-tempo e poderia explicar por que a matéria está tão uniformemente distribuída no universo hoje.

Antes do estrondo

É possível que antes do Big Bang, o universo fosse um trecho infinito de um material denso ultraquente, persistindo em um estado estacionário até que, por alguma razão, o Big Bang ocorresse. Este universo extradenso pode ter sido governado pela mecânica quântica, a física da escala extremamente pequena, disse Carroll. O Big Bang, então, teria representado o momento em que a física clássica assumiu como o principal motor da evolução do universo. [O que é mecânica quântica?]

Para Stephen Hawking, esse momento era tudo o que importava: antes do Big Bang, ele disse, os eventos são incomensuráveis ​​e, portanto, indefinidos. Hawking chamou isso de proposta sem fronteiras: o tempo e o espaço, disse ele, são finitos, mas não têm quaisquer fronteiras ou pontos de partida ou de chegada, da mesma forma que o planeta Terra é finito, mas não tem borda.

"Como os eventos anteriores ao Big Bang não têm consequências observacionais, pode-se muito bem eliminá-los da teoria e dizer que o tempo começou no Big Bang", disse ele em entrevista ao programa National Geographic "StarTalk" em 2018.

Ou talvez houvesse algo mais antes do Big Bang que valesse a pena ponderar. Uma ideia é que o Big Bang não é o começo dos tempos, mas sim que foi um momento de simetria. Nesta ideia, antes do Big Bang, havia outro universo, idêntico a este, mas com entropia aumentando em direção ao passado em vez de em direção ao futuro.

O aumento da entropia, ou o aumento da desordem em um sistema, é essencialmente a flecha do tempo, disse Carroll, portanto, neste universo-espelho, o tempo seria oposto ao tempo no universo moderno e nosso universo estaria no passado. Os proponentes desta teoria também sugerem que outras propriedades do universo seriam invertidas neste universo espelho. Por exemplo, o físico David Sloan escreveu no University of Oxford Science Blog, as assimetrias em moléculas e íons (chamadas quiralidades) estariam em orientações opostas ao que são em nosso universo.

Uma teoria relacionada afirma que o Big Bang não foi o começo de tudo, mas sim um momento no tempo em que o universo passou de um período de contração para um período de expansão. Essa noção de "Big Bounce" sugere que pode haver infinitos Big Bangs à medida que o universo se expande, se contrai e se expande novamente. O problema com essas ideias, disse Carroll, é que não há explicação para por que ou como um universo em expansão se contrairia e retornaria a um estado de baixa entropia.

Carroll e sua colega Jennifer Chen têm sua própria visão pré-Big Bang. Em 2004, os físicos sugeriram que talvez o universo como o conhecemos seja filho de um universo-pai do qual um pouco de espaço-tempo foi arrancado.

É como um núcleo radioativo decaindo, Carroll disse: Quando um núcleo decai, ele cospe uma partícula alfa ou beta. O universo original poderia fazer a mesma coisa, exceto que em vez de partículas, ele expele universos bebês, talvez infinitamente. "É apenas uma flutuação quântica que permite que isso aconteça", disse Carroll. Esses universos bebês são "universos literalmente paralelos", disse Carroll, e não interagem ou influenciam uns aos outros.

Se tudo isso soa um tanto alucinado, é - porque os cientistas ainda não têm uma maneira de espiar até mesmo o instante do Big Bang, muito menos o que veio antes dele. No entanto, há espaço para explorar, disse Carroll. A detecção de ondas gravitacionais de poderosas colisões galácticas em 2015 abre a possibilidade de que essas ondas possam ser usadas para resolver mistérios fundamentais sobre a expansão dos universos naquele primeiro segundo crucial.

Os físicos teóricos também têm trabalho a fazer, disse Carroll, como fazer previsões mais precisas sobre como forças quânticas como a gravidade quântica podem funcionar..

"Nós nem sabemos o que estamos procurando", disse Carroll, "até termos uma teoria."

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