4 maiores contribuições de Stephen Hawking para a Ciência

Um dos maiores físicos teóricos da atualidade, Stephen Hawking nos deixou na madrugada desta quarta-feira (14). O visionário cientista britânico faleceu de maneira pacifica em sua residência, em Cambridge. Famoso por suas teorias e descobertas, ele escreveu diversos livros de divulgação científica bastante referenciados. Além disso, uma das mais recentes adaptações de sua trajetória para os cinemas, A Teoria de Tudo, rendeu ao ator Eddie Redmayne prêmios aclamados pela sua atuação interpretando Stephen Hawking.

O cientista havia sido diagnosticado com doença degenerativa aos 22 anos, e, a partir dessa terrível descoberta, lhe foi dado apenas mais alguns anos de vida. No entanto, ele continuou vivendo por muitos anos mais, e, permaneceu investindo em pesquisas ativamente, contribuindo para a física quântica com trabalhos relacionados a origem do universo. Ele também se empenhou em desvendar e expor suas descobertas de maneira mais simples ao público menos antenado em astrofísica. O livro Brevíssima História do Tempo vendeu mais de 10 milhões de cópias no mundo todo.

Para o professor, “o universo é governado pela ciência”. Todavia, ele acreditava que cientistas ditam que as pessoas não conseguem “resolver equações diretamente no abstrato”. Para tal, é necessário “usar a efetiva teoria da seleção natural de Darwin” sobre aquelas “sociedades que têm mais chance de sobreviver”. Desta forma lhes é assegurado “um valor mais alto”.

Partindo disso, escolhemos quatro das maiores contribuições que Stephen Hawking trouxe para a ciência, não apenas para fazer um paralelo com o número de leis de mecânicas de buracos negros, mas, em especial, para demonstrar um pouco do que cada uma destas descobertas significa para o mundo moderno em que vivemos.

Teoremas de Singularidade

Ainda em sua tese de doutorado, Stephen Hawking estudou sobre o conceito da singularidade: um conjunto de resultados com base na relatividade geral, os quais tentam compreender se a gravidade é necessariamente singular. Foi um de seus primeiros e mais reconhecidos trabalhos de pesquisas.

Inicialmente, os estudos foram feitos em conjunto com o matemático Roger Penrose e, por conta disso, as teorias também são conhecidas como teoremas de singularidade Penrose-Hawking. Posteriormente, o trabalho foi expandido e, na extensão de seu trabalho, o professor de Cambridge demonstrou que o conceito de singularidade na física não apenas inclui a existência de singularidades como também abrange para a teoria de que o universo pode ter começado como uma singularidade (um evento único, ou seja, o Big Bang).

Os teoremas respondem de maneira satisfatoriamente razoáveis em termos de energia, o que significa que uma solução genérica de espaço-tempo na relatividade geral conterá ocasiões (singularidades) em que a teoria irá se romper. Hawking e Penrose publicaram um livro em 1970 que comprova que o universo obedece à teoria da relatividade geral e que esta é válida para qualquer modelo de cosmologia física desenvolvida por Alexander Friedmann.

Relatividade Geral

Esta teoria geométrica já havia sido publicada por Albert Einstein em 1915. Trata-se de um conjunto de hipóteses que generaliza a relatividade espacial e a lei gravitacional universal de Newton, que descreve a gravidade unificada como uma propriedade geométrica do espaço-tempo.

Ao lado do físico Leonard Mlodinow, Hawking utilizou alguns teoremas da velha Teoria da Relatividade para explicar como a “curvatura” do espaço-tempo estaria diretamente relacionada à energia e à presença de qualquer matéria e radiação – cujas relações são feitas por um sistema de equações de campo. A influência da matéria e da energia, portanto, influenciariam um meio, gerando a gravidade e os buracos negros. Além disso, a Teoria da Relatividade enuncia que o tempo passa mais devagar quando há proximidade com um corpo de grande massa, como um planeta ou estrela.

Quando esta pesquisa foi divulgada, acreditava-se que ela estava relacionada apenas aos grandes eventos do universo. Porém, o professor explicou que sua Teoria da Relatividade pode ser utilizada para qualquer sistema de medição de tempo e espaço, com um simples GPS. Segundo ele, sem a relatividade, existiram resultados imprecisos, medidos por quilômetros de diferença.

Buracos de Minhoca

Em algum momento posterior a descoberta de sua doença, Stephen Hawking descobriu algo que mais tarde viria a ser conhecido como as Leis da Mecânica de Buracos Negros. Tudo começou quando o físico sugeriu que, após o Big Bang, além do universo primordial, minuburacos negros também foram formados.

Em conjunto com James M. Bardeen e Brandon Carter, Hawking propôs as quatro Leis da Mecânica dos Buracos Negros. As pesquisas sobre o caso, porém, foram corrigidas ao longo dos anos por diversos integrantes da comunidade científica. O próprio físico teórico começou a perceber, por meio de cálculos e verificações astronômicas, que alguns dos resultados contradiziam a Segunda Lei dos Buracos Negros – que diz que o horizonte de eventos dos buracos negros nunca poderia diminuir.

Em 1974, ele descreveu em conjunto com físicos russos, que os buracos negros emitem um tipo de radiação, e esta, por sua vez, explicava as aparentes contradições em suas observações anteriores. A descoberta foi até mesmo nomeada em sua homenagem e passou a ficar conhecida como Radiação Hawking.

Ao longo dos anos seguintes, outras informações propostas pelo próprio professor contradisseram até mesmo princípios fundamentais da mecânica quântica, causando até mesmo o evento que ficou conhecido como “Guerra dos Buracos Negros”.

Inflação Cósmica

A Grande Expansão, comumente conhecido como Big Bang, é uma teoria cosmológica que predomina o conceito de criação do universo, sustentada por explicações complexas que ainda hoje necessitam de evidências científicas e de observação. Porém, após começar uma nova linha de pesquisa, pautada na teoria quântica sobre a origem do universo, Stephen Hawking sugeriu que, após o período de criação, o universo primitivo passou por um período de intensa inflação.

Utilizando as flutuações quânticas, o professor foi um dos primeiros a mostrar que minúsculas variações na distribuição da matéria durante este período de inflação podem ter dado lugar a propagação de galáxias espalhadas pelo incomensurável universo. Neste caso, ele explica que uma pequena diferença se expandiu dentro da estrutura cósmica que enxergamos.

Esta é uma das afirmações mais polemicas do famoso físico teórico, já que, em sua teoria de inflação, ele propõe que o universo se criou sozinho, sem o auxílio ou comando de uma divindade superior para executar tal processo. Suas teorias não são totalmente infundadas quanto essa afirmação, já que, utilizando a teoria da gravidade, por exemplo, ele sugere que o universo é capaz de regular seus mecanismos sozinho. De acordo com Hawking, “se o universo não tem limites, mas é autossuficiente, então Deus não teria tido qualquer liberdade de escolher como o universo começou”.

Fonte: Ciência e Tecnologia, BBC, Mensagens com Amor, Sociedade Científica