Algumas das teorias de Hawking revolucionaram a maneira como vemos o universo, mas outras ainda deixam os cientistas coçando a cabeça.

Stephen Hawking dando uma palestra no Museu de Ciência Bloomfield em Jerusalém em dezembro de 2006. Crédito da imagem: Getty Images

Stephen Hawking foi um dos maiores físicos teóricos da era moderna. Mais conhecido por suas aparições na mídia popular e sua batalha ao longo da vida contra doenças debilitantes, seu verdadeiro impacto na posteridade vem de sua brilhante carreira de cinco décadas na ciência. Começando com sua tese de doutorado em 1966, seu trabalho inovador continuou sem parar até seu artigo final em 2018, concluído poucos dias antes de sua morte, aos 76 anos de idade.

Hawking trabalhou na vanguarda intelectual da física, e suas teorias frequentemente pareciam bizarramente extravagantes na época em que as formulou. No entanto, elas estão sendo lentamente aceitas no meio científico, com novas evidências de apoio chegando o tempo todo. De suas visões alucinantes de buracos negros até sua explicação para o início humilde do universo, aqui estão algumas de suas teorias que foram confirmadas... e algumas que ainda estão no ar.

O Big Bang vence

Uma ilustração da expansão do universo - começando no Big Bang, há cerca de 13,8 bilhões de anos. Crédito da imagem: Getty Images

Hawking começou da melhor maneira com sua tese de doutorado, escrita em um momento crítico quando havia um acalorado debate entre duas teorias cosmológicas rivais: o Big Bang e o estado estacionário. Ambas as teorias aceitaram que o universo está se expandindo, mas na primeira ele se expande de um estado ultracompacto e superdenso em um tempo finito no passado, enquanto a segunda assume que o universo está se expandindo para sempre, com nova matéria sendo constantemente criada para manter uma densidade constante. Em sua tese, Hawking mostrou que a teoria do estado estacionário é matematicamente autocontraditória. Em vez disso, ele argumentou que o universo começou como um ponto infinitamente pequeno e denso denominado singularidade. Hoje, a descrição de Hawking é quase universalmente aceita entre os cientistas.

Buracos negros são reais

A primeira imagem de um buraco negro capturada pelo Event Horizon Telescope - divulgada pela National Science Foundation em 2019. Crédito da imagem: Getty Images

Mais do que qualquer outra coisa, o nome de Hawking está associado a buracos negros, outro tipo de singularidade, formado quando uma estrela sofre um colapso completo sob sua própria gravidade. Estas curiosidades matemáticas surgiu de Einstein, teoria da relatividade geral e tinham sido debatida há décadas, quando Hawking voltou sua atenção a eles no início de 1970.

De acordo com um artigo na Nature, seu golpe de gênio foi combinar as equações de Einstein com as da mecânica quântica, transformando o que antes era uma abstração teórica em algo que parecia realmente existir no universo. A prova final de que Hawking estava correto veio em 2019, quando o Event Horizon Telescope obteve uma imagem direta do buraco negro supermassivo escondido no centro da gigante galáxia Messier 87.

Radiação Hawking

Crédito da imagem: Getty Images

 Os buracos negros têm esse nome porque sua gravidade é tão forte que os fótons, ou partículas de luz, não deveriam ser capazes de escapar deles. Mas em seus primeiros trabalhos sobre o assunto, Hawking argumentou que a verdade é mais sutil do que essa imagem monocromática. 

Ao aplicar a teoria quântica, especificamente, a ideia de que pares de "fótons virtuais" podem ser criados espontaneamente do nada - ele percebeu que alguns desses fótons pareceriam ser irradiados do buraco negro. Agora conhecida como radiação Hawking, a teoria foi recentemente confirmada em um experimento de laboratório no Technion-Israel Institute of Technology, em Israel. No lugar de um buraco negro real, os pesquisadores usaram um análogo acústico - um "buraco negro sônico" do qual as ondas sonoras não podem escapar. Eles detectaram o equivalente à radiação Hawking exatamente de acordo com as previsões do físico.

Teorema da área do buraco negro

Uma ilustração de ondas gravitacionais emitidas por dois buracos negros orbitando um ao outro. Crédito da imagem: Getty Images

Na física clássica, a entropia, ou a desordem de um sistema que só pode aumentar com o tempo, nunca diminui. Junto com Jacob Bekenstein, Hawking propôs que a entropia de um buraco negro é medida pela área de superfície de seu horizonte de eventos circundante.

A recente descoberta de ondas gravitacionais emitidas pela fusão de pares de buracos negros mostra que Hawking estava certo novamente. Como Hawking disse à BBC após o primeiro evento em 2016, "as propriedades observadas do sistema são consistentes com as previsões sobre buracos negros que fiz em 1970... a área do buraco negro final é maior do que a soma das áreas dos buracos negros iniciais. "Observações mais recentes forneceram uma confirmação adicional do "teorema da área" de Hawking.

Assim, o mundo está gradualmente alcançando as incríveis previsões de Stephen Hawking. Mas ainda existem alguns que ainda precisam ser provados de uma forma ou de outra:

O paradoxo da informação

Uma ilustração de objetos caindo em um buraco negro. Crédito da imagem: Getty Images

A existência da radiação Hawking cria um sério problema para os teóricos. Parece ser o único processo da física que exclui informações do universo.

As propriedades básicas do material usado para fazer o buraco negro parecem perdidas para sempre; a radiação que sai não nos diz nada sobre eles. Este é o chamado paradoxo da informação que os cientistas vêm tentando resolver há décadas. A própria opinião de Hawking sobre o mistério, que foi publicada em 2016, é que a informação não está realmente perdida. Ele é armazenado em uma nuvem de partículas de energia zero em torno do buraco negro, que ele apelidou de "soft hair". Mas o teorema do buraco negro cabeludo de Hawking é apenas uma das várias hipóteses que foram apresentadas e, até o momento, ninguém sabe a resposta verdadeira.

Buracos negros primordiais

Crédito da imagem: Getty Images

Os buracos negros são criados a partir do colapso gravitacional de matéria pré-existente, como estrelas. Mas também é possível que alguns tenham sido criados espontaneamente no início do universo, logo após o Big Bang. 

Hawking foi a primeira pessoa a explorar em profundidade a teoria por trás desses buracos negros primordiais. Acontece que eles poderiam ter virtualmente qualquer massa, de muito leve a muito pesada, embora as realmente minúsculas já tivessem "evaporado" em devido à radiação Hawking. Uma possibilidade intrigante considerada por Hawking é que os buracos negros primordiais podem formar a misteriosa matéria escura que os astrônomos acreditam que permeia o universo. No entanto, as evidências observacionais atuais indicam que isso é improvável. De qualquer forma, atualmente não temos ferramentas de observação para detectar buracos negros primordiais ou para dizer se eles produzem matéria escura.

O multiverso

Uma ilustração conceitual da teoria do multiverso. Crédito da imagem: Getty Images

Um dos tópicos que Hawking se envolveu no final de sua vida foi a teoria do multiverso - a ideia de que nosso universo, com seu início no Big Bang, é apenas um de um número infinito de universos-bolha coexistentes. 

Hawking não gostou da sugestão, feita por alguns cientistas, de que qualquer situação ridícula que você possa imaginar deve estar acontecendo agora mesmo em algum lugar desse conjunto infinito. Assim, em seu último artigo em 2018, Hawking procurou, em suas próprias palavras, "tentar domar o multiverso". Ele propôs uma nova estrutura matemática que, embora não dispensasse totalmente o multiverso, o tornava finito em vez de infinito. Mas, como acontece com qualquer especulação sobre universos paralelos, não temos ideia se suas ideias estão certas. E parece improvável que os cientistas sejam capazes de testar sua ideia tão cedo.

Conjectura de proteção de cronologia

Crédito da imagem: Getty Images

Por mais surpreendente que possa parecer, as leis da física, como as entendemos hoje, não proíba a viagem no tempo. As soluções para as equações da relatividade geral de Einstein incluem "curvas fechadas como o tempo", que efetivamente permitiriam que você viajasse de volta ao seu próprio passado. Hawking estava incomodado com isso, porque ele sentia que viajar para trás no tempo levantava paradoxos lógicos que simplesmente não deveriam ser possíveis. 

Assim, ele sugeriu que alguma lei da física atualmente desconhecida evita que curvas fechadas como o tempo ocorram, sua chamada "conjectura de proteção cronológica". Mas "conjectura" é apenas um termo científico para "adivinhar", e realmente não sabemos se a viagem no tempo é possível ou não.

Sem criador

Esta imagem é uma versão adaptada do trabalho de Michelangelo na Capela Sistina pintada entre 1508-1512. Ela retrata Adão tocando os dedos de Deus. Crédito da imagem: imagens Getty

Uma das perguntas mais frequentes dos cosmologistas é "o que aconteceu antes do Big Bang?" A própria opinião de Hawking era de que a questão não tinha sentido. Para todos os efeitos, o próprio tempo, assim como o universo e tudo nele, começou no Big Bang. 

"Para mim, isso significa que não há possibilidade de um criador", disse ele, "porque não há tempo para um criador ter existido." Essa é uma opinião da qual muitas pessoas discordarão, mas que Hawking expressou em inúmeras ocasiões ao longo de sua vida. É quase certo que se enquadre na categoria "nunca será resolvido de uma forma ou de outra".

Profecias do Juízo Final

Crédito da imagem: BIBLIOTECA DE FOTOS DE VICTOR HABBICK VISÕES / CIÊNCIAS por meio do Getty Images

Em seus últimos anos, Hawking fez uma série de profecias sombrias sobre o futuro da humanidade que ele pode ou não ter levado totalmente a sério, informou a BBC.

Isso vai desde a sugestão de que o elusivo bóson de Higgs, ou "partícula de Deus", pode disparar uma bolha de vácuo que devoraria o universo até invasões alienígenas hostis e controle da inteligência artificial (IA). Embora Stephen Hawking estivesse certo sobre muitas coisas, teremos que torcer para que ele estivesse errado sobre elas.

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Referência: 

MAY, Andrew. 4 bizarre Stephen Hawking theories that turned out to be right (and 6 we're not sure about). Live Science, 23, jul. 2021. Disponível em: <https://www.livescience.com/bizarre-stephen-hawking-theories.html>. Acesso em: 28, jul. 2021.