As contribuições de Stephen Hawking para a Ciência

O físico britânico Stephen Hawking, que morreu nesta quarta-feira na Inglaterra, colecionou muitas vitórias ao longo de 76 anos de vida.

Foi considerado um dos cientistas mais influentes do mundo desde Albert Einstein, não só por suas decisivas contribuições para o progresso das teorias que explicam o Universo, mas também por sua constante preocupação em aproximar a Ciência das pessoas.

Ele também enfrentou com coragem uma doença motora degenerativa, que o deixou em uma cadeira de rodas e sem capacidade para falar de maneira natural. Por anos usou um sintetizador de voz para se comunicar. O cientista morreu por complicações da doença diagnosticada quando tinha 22 anos. Hawking sofria com Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA).

Hawking desafiou o prognóstico dos médicos, que lhe previram uma vida curta, e continuou elaborando teorias e divulgando a Ciência por mais de 50 anos.

A BBC Mundo, selecionou cinco das grandes contribuições que o físico britânico deu ao mundo.

1 – Buracos negros

Stephen Hawking dedicou toda a carreira a pesquisar as leis do Universo. Muitos dos teoremas elaborados por ele, contudo, estão relacionados aos buracos negros.

Trata-se de regiões do espaço que possuem forças gravitacionais tão intensas que nada consegue escapar delas. Nem mesmo a luz – daí o nome “buracos negros“.

A ideia data do século 18 e é, portanto, anterior a Hawking. Mas foi a Teoria Geral da Relatividade, elaborada por Albert Einstein em 1915, que ajudou a entender que a deformação no espaço-tempo causada pela massa de corpos celestes está ligada à força da gravidade. Quanto maior a massa do corpo, maior a deformação e, por sua vez, maior a força da gravidade.

Nos anos 1970, Stephen Hawking usou os estudos de Einstein para descrever a evolução dos buracos negros do ponto de vista da física quântica. E descobriu que não retêm tudo dentro deles.

“Se você cair em um buraco negro, não desista. Existe uma forma de sair de lá“, disse numa palestra em 2015 na Suécia.

“Eu acho que minha maior conquista será (mostrar) que os buracos negros não são completamente negros“, disse o físico à BBC no ano passado. “Efeitos quânticos“, continuou ele, “faz com que eles brilhem como corpos quentes com uma temperatura menor, quanto maior o buraco negro“.

Esse resultado foi completamente inesperado e mostrou que existe uma relação profunda entre gravidade e termodinâmica.

Para Hawking, essa é a chave para ajudar a resolver os paradoxos da mecânica quântica e a relatividade geral, duas áreas da física que ainda estão em busca de consenso.

2 – Radiação Hawking

Ao desenvolver o conceito chamado Radiação Hawking, o físico explicou como informações das partículas ficariam na fronteira, ou no horizonte dos buracos negros.

Para ele, a física quântica ajuda a entender que os buracos negros são capazes de emitir energia, perder matéria e até desaparecer. E os efeitos quânticos seriam os responsáveis pelos buracos negros perderem parte de sua característica.

Roland Pease, repórter de Ciências da BBC, explica: “Um buraco negro levaria muito tempo para evaporar dessa maneira, mas em seus últimos anos, Hawking disse que ele expiraria em uma explosão de energia equivalente a um milhão de megatons de bombas de hidrogênio“.

Em 2008, quando o maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor Elétron-Pósitron (LHC, na sigla em inglês), foi inaugurado na Suíça, criou-se uma grande expectativa de que miniburacos negros seriam criados, provando, na prática, a teoria de Hawking.

Se isso tivesse acontecido, Roland Pease afirma que o britânico teria “com certeza” recebido o Prêmio Nobel. Mas não foi o caso. O LHC não permitiu comprovar a teoria do físico britânico.

3 – O Big Bang

O trabalho que Stephen Hawking conduziu sobre os buracos negros ajudou a provar a ideia de que uma grande explosão, chamada Big Bang, foi o princípio de tudo.

Ainda que tenha sido desenvolvida na década de 1940, a teoria do Big Bang não foi aceita imediatamente por todos os estudiosos do cosmos.

Em colaboração com o matemático britânico Roger Penrose, Hawking se deu conta de que os buracos negros eram como o Big Bang ao contrário. Segundo o físico, os cálculos usados para descrever os buracos negros também serviam para descrever “a grande explosão“.

Roland Pease explica que, “enquanto outros pesquisadores lutavam para descrever um breve momento na vida de uma molécula usando leis quânticas, Hawking (juntamente com o físico James Hartle) mostrou que era possível encapsular a história de todo o Universo em uma única equação matemática“.

A equação ficou conhecida como o Estado de Hartle-Hawking, que os dois pesquisadores britânicos costumavam chamar de “função de onda do universo“.

Sobre essa forma de explicar o Universo, Roland Pease afirma: “Porque a equação é autossuficiente, ela começa em uma singularidade no início dos tempos e se fecha com outra no fim dos tempos e, se necessário, o histórico pode saltar entre estes dois extremos“.

Juntando todos esses conceitos, uma das afirmações mais ousadas de Hawking foi considerar que a Teoria Geral da Relatividade de Einstein implicava que o espaço e o tempo começaram no Big Bang e acabaram em buracos negros.

“Einstein estava errado quando disse que ‘Deus não joga dados’. A existência dos buracos negros sugere não apenas que Deus brinca de dados, mas também nos confunde ao jogá-los onde não podem ser vistos“, disse o físico no livro A Natureza do Espaço e do Tempo, publicado em 1996.

Para Hawking, nenhuma lei da física se aplica até a ocorrência do Big Bang. O Universo evoluiu de maneira independente ao que havia antes. Até a quantidade de matéria no Universo pode ser diferente do que havia antes da explosão, porque a Lei de Conservação da Matéria não se aplicaria ao Big Bang.

4 – A Teoria de Tudo

Stephen Hawking atraiu muita atenção ao sugerir, por meio da Teoria de Tudo, que o Universo evolui segundo leis bem definidas.

No livro de mesmo nome, Hawking mergulha nas histórias das teorias do universo. Começa com Aristóteles, que afirmou que a Terra era redonda, e vai até à descoberta da lei de Hubble, mais de dois mil anos mais tarde, que mostrava que o universo se encontra em expansão.

Na obra, ele traz elementos da física moderna, fala dos buracos negros, do tempo-espaço e das perguntas ainda sem respostas. E defende combinar teorias parciais em uma única.

“Esse conjunto de leis pode nos dar respostas a perguntas como qual foi a origem do Universo“, declarou Hawking.

“‘Até onde vamos – e haverá um final? E se for assim, como terminará?’ Se encontrarmos uma resposta para isso, será o maior triunfo da razão humana, porque conheceríamos a mente de Deus“, prometeu em Uma Breve História do Tempo, publicado em 1988.

5 – Breve história do tempo

Apesar da complexidade de todos esses conceitos, Hawking fez um grande esforço para difundir a cosmologia em termos fáceis de serem compreendidos pelo público em geral.

“Eu quero que meus livros sejam vendidos em lojas de aeroporto“, declarou em uma entrevista ao jornal americano The New York Times, em dezembro de 2004.

O livro Uma Breve História do Tempo vendeu mais de 10 milhões de cópias no mundo.

Ainda assim, Hawking tinha consciência de que as vendas não eram sinônimo de leitura completa da obra. Anos depois, ele publicou uma versão mais leve e fácil de digerir.

O grande talento de Hawking, que, para muitos, o faz digno de um Prêmio Nobel que não veio durante sua vida, era combinar distintos campos da física, mas igualmente importantes: gravitação, cosmologia, teoria quântica, termodinâmica e teoria da informação.

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BBC

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