Hipótese do Átomo Primordial

A hipótese do átomo primordial — por vezes chamada também de «ovo cósmico» — é a proposta cosmológica apresentada pelo padre e físico belga Georges Lemaître numa breve nota publicada na edição de 9 de maio de 1931 da revista científica britânica Nature, sob o título «The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory» (Nature, vol. 127, p. 706). Com menos de 475 palavras e sem uma única equação, o texto é considerado pelo cosmólogo Jean-Pierre Luminet «a verdadeira Carta Magna» da moderna teoria do Big Bang. Nela, Lemaître levou às últimas consequências matemáticas a descoberta que ele próprio anunciara quatro anos antes: se as equações da relatividade geral de Einstein, aplicadas ao universo como um todo, implicam que o cosmos está em expansão contínua, então retroceder essa expansão no tempo conduz inevitavelmente a um estado inicial de densidade e temperatura extremas, no qual toda a matéria e energia hoje espalhadas estiveram concentradas num único «átomo» gigantesco e instável. Sua nota abre citando Eddington — «Sir Arthur Eddington states that, philosophically, the notion of a beginning of the present order of Nature is repugnant to him» — e arremata: «If the world has begun with a single quantum, the notions of space and time would altogether fail to have any meaning at the beginning».

Ao contrário do que a palavra «átomo» sugere aos ouvidos modernos, Lemaître não imaginava esse estado inicial como uma partícula subatômica comum, mas como um núcleo hiperdenso e radioativo — uma extrapolação, em escala cósmica, do fenômeno então recém-estudado do decaimento radioativo. Segundo sua hipótese, esse átomo primordial teria se desintegrado por um processo semelhante ao das fissões e emissões radioativas conhecidas em laboratório, numa cadeia sucessiva que teria gerado, em etapas, todos os elementos químicos, o espaço e o próprio tempo. Lemaître sintetizou essa ideia, em conferências posteriores, na imagem dos «fogos de artifício»: a evolução do universo, dizia ele, seria comparável ao espetáculo de um fogo de artifício já terminado, do qual restam hoje apenas poucas fagulhas, cinzas e fumaça em lenta dispersão, sendo as estrelas e galáxias observáveis essas brasas residuais de uma explosão inicial já extinta. Um trecho do manuscrito suprimido antes da publicação deixa entrever sua perspectiva: «I think that everyone who believes in a supreme being supporting every being and every acting, believes also that God is essentially hidden and may be glad to see how present physics provides a veil hiding the creation». Lemaître chegou a propor, de forma que a física posterior não confirmaria — embora tenha antecipado a ideia de radiações fósseis do estado quente e denso, sugerida por ele em 1934 —, que os raios cósmicos seriam remanescentes diretos daquela desintegração original, a última fagulha ainda visível do fogo de artifício cósmico.

A recepção inicial da hipótese foi mista e, por vezes, hostil. O próprio Arthur Eddington, mentor britânico de Lemaître e um dos primeiros a confirmar observacionalmente a relatividade geral, manifestou desconforto explícito com a ideia de um «começo» absoluto do universo. Albert Einstein, que em 1927 já respondera a Lemaître, a propósito de seu artigo sobre a expansão, que «seus cálculos estão corretos, mas sua física é abominável», recusou a hipótese do átomo primordial com a objeção «No, that suggests creation too much»; só ao longo da década de 1930 evoluiria para uma posição mais favorável à cosmologia evolutiva. Esse ceticismo decorria em parte do que estudiosos descrevem como um «complexo de Galileu»: o temor de que uma hipótese científica pudesse, indevidamente, favorecer ideias religiosas sobre a criação. A hipótese encontrou sua principal rival científica na teoria do estado estacionário, formulada nos anos 1940 pelos astrônomos britânicos Fred Hoyle, Hermann Bondi e Thomas Gold, segundo a qual o universo se expande sem jamais ter tido um início. Foi justamente Hoyle, numa palestra radiofônica da BBC em 1949, quem cunhou a expressão «Big Bang» («grande explosão») para se referir à hipótese rival de Lemaître — termo que, segundo a interpretação mais difundida, teria intenção crítica ou irônica, embora historiadores da ciência ainda debatam esse ponto; de todo modo, a expressão acabou consagrada como o nome popular definitivo da teoria.

O debate entre as duas cosmologias rivais só seria resolvido de modo decisivo em 1965, com a descoberta acidental, pelos radioastrônomos americanos Arno Penzias e Robert Wilson, de uma radiação de fundo em micro-ondas que permeia uniformemente todo o céu observável — a assinatura fóssil, esta sim confirmada, do estado quente e denso previsto pela hipótese do átomo primordial, hoje reinterpretada e refinada no âmbito do modelo cosmológico padrão (ou modelo Lambda-CDM), que incorpora ainda a expansão inicial extremamente rápida conhecida como inflação cósmica. Lemaître não viveu para ver o reconhecimento pleno de sua intuição: segundo relatos, tomou conhecimento da descoberta de Penzias e Wilson em 17 de junho de 1966, três dias antes de sua morte, e teria respondido: «Je suis content… maintenant on a la preuve» («Estou contente… agora temos a prova»). É hoje reconhecida, unanimemente entre historiadores da ciência, como o primeiro esboço rigoroso do que se tornaria a teoria científica dominante sobre a origem do universo observável.

O próprio Lemaître, porém, sempre se recusou a converter sua hipótese científica em argumento apologético direto em favor da doutrina católica da criação, insistindo na autonomia metodológica entre a cosmologia física e a fé religiosa. Esse cuidado ficou evidente em 22 de novembro de 1951, quando o papa Pio XII, num discurso à Pontifícia Academia das Ciências por ocasião de uma semana de estudos sobre sismologia — então presidida pelo padre Agostino Gemelli, com Lemaître ausente por outros compromissos —, evocou as recentes descobertas astronômicas em chave que sugeria confirmação científica do relato bíblico da criação; o discurso, de caráter circunstancial, tinha como linha principal um comentário às provas filosóficas da existência de Deus, mas o recurso a citações de cientistas como Edmund Whittaker podia ser lido em sentido «concordista». Segundo os relatos, Lemaître, membro influente da própria Academia, solicitou e obteve uma audiência privada com o pontífice para pedir cautela na associação direta entre física e dogma, sustentando que sua hipótese era cientificamente neutra e que tanto um crente quanto um ateu deveria poder aceitá-la por seus méritos matemáticos e observacionais — argumento reforçado junto ao papa também pelo astrônomo jesuíta Daniel O'Connell. Depois desse encontro, Pio XII moderou seus pronunciamentos e não voltou a empregar a teoria do Big Bang como prova direta da criação em discursos oficiais.