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Problemas em aberto na astrofísica e na cosmologia contemporâneas.

...Essas duas disciplinas estão literalmente sobrecarregadas pela massa de problemas não resolvidos. Historicamente, o estudo do cosmos conheceu várias etapas. Não vamos traçar aqui a história da astronomia. A espectroscopia permitiu obter dados importantes sobre a composição e a temperatura dos objetos, e a medição do efeito Doppler permitiu obter campos de velocidade e determinar massas estelares, a distâncias que excedem em um grande número de ordens de magnitude o diâmetro do sistema solar. A descoberta de padrões de distância (estrelas variáveis cefeidas) permitiu estender essas medições de distância até escalas cosmológicas (50 milhões de anos-luz).

...A aplicação das ferramentas da geometria diferencial à cosmologia (equação de campo) permitiu lançar um novo olhar sobre certos fenômenos (expansão cósmica, fenômenos relativísticos locais).

...A descoberta da física nuclear permitiu construir modelos de estrelas. Mas vimos acima que, abruptamente, o domínio que o homem acreditava possuir sobre o funcionamento das estrelas foi subitamente questionado.

...Essa mesma física nuclear permitiu recuar mais no passado e explicar, por exemplo, a abundância do hélio.

Mas:

• Não se dispõe de nenhum modelo teórico de galáxia. Nesse domínio, não se ultrapassou o estágio do empirismo.

• Não se sabe como esses objetos se formam, por que possuem tal massa e não outra, nem como evoluem. A forma da curva de rotação das galáxias, que apresenta uma alta velocidade periférica, permanece um mistério.

• As teorias da estrutura espiral, baseadas exclusivamente em simulações numéricas, permanecem muito contestáveis.

• Existe um desacordo considerável entre as medições de massa e os campos de velocidade medidos (fenômeno da massa faltante).

• A mesma dissonância ocorre em relação aos aglomerados de galáxias.

• Existem muitas galáxias muito irregulares, a respeito das quais o astrônomo inglês Sir James Jeans disse: "Quando se veem tais formas, não se pode resistir à ideia de que isso se deve a forças consideráveis, que estão em ação no cosmos, e cuja natureza ignoramos".

• No plano da cosmologia, existe um certo desacordo entre a idade do universo, estimada a partir das estrelas mais antigas da nossa galáxia e a partir de medições da expansão (lei de Hubble, constante de Hubble).

• Não se sabe explicar a estrutura em grande escala, lacunar, do universo, com as galáxias distribuídas ao redor de imensos vazios.

• Foram identificados muitos pares de galáxias que violam a lei de Hubble (a mais próxima possui um desvio para o vermelho superior ao da segunda, situada ao fundo).

• Foram descobertas fontes com desvio para o vermelho muito alto, cujo tamanho não excede o do sistema solar e que emitem tanta energia quanto uma galáxia inteira (quasares). Fonte de energia desconhecida. Alguns astrônomos pensam que essas fontes são núcleos de "galáxias ativas" (galáxias de Seyfert). Mas, quando se lhes pede a definição de uma "galáxia ativa", cujo núcleo parece estar em estado de explosão, respondem "que ela hospeda um quasar em seu centro".

• Em média, a razão de um por dia, os astrônomos registram flashes de raios gama. Mecanismo, distância e natureza do emissor: desconhecidos.

• Os efeitos de lente gravitacional, ligados às galáxias e aos aglomerados de galáxias, não correspondem às massas dos ditos objetos.

• A teoria previu a existência de resíduos de estrelas massivas, as estrelas de nêutrons. Em geral, quando um objeto foi previsto por um teórico visionário (como as supernovas pelo americano Fritz Zwicky em 1931), descobriu-se rapidamente vários, depois centenas: as estrelas de nêutrons (que, em rotação rápida, dão origem ao que se chama de pulsares). Estes estão frequentemente associados a outra estrela que, pela massa que lhes envia, deve necessariamente, de tempos em tempos, fazer com que ultrapassem sua "massa crítica", avaliada em 2,5 massas solares. Nessas condições, os nêutrons que as constituem, comprimidos uns contra os outros, não conseguem mais contrabalançar a força de gravitação e o objeto colapsa sobre si mesmo. Não se sabe descrever esse colapso. O modelo do buraco negro, chamado como solução da equação de campo, apresenta um defeito incômodo. Ele é solução de:

S = 0

ou seja, de uma equação onde T = 0, descrevendo uma região do espaço onde a densidade de energia-matéria é nula. Além disso, o que milita contra esse modelo é a raridade de candidatos a buracos negros nos últimos trinta anos, embora se utilizem esses objetos, aplicando-os a tudo, para "explicar" qualquer coisa e mais alguma coisa.

• Voltando à cosmologia, ao modelo padrão, dito do "Big Bang", este não pode explicar a notável homogeneidade dessa marca fóssil do universo primitivo que constitui a radiação de fundo a 2,7°K. Segundo esse modelo, na infância do universo, duas partículas vizinhas afastam-se uma da outra a uma velocidade superior a c. Portanto, não podem interagir. O universo primitivo era, portanto, não-colisional. Então, por que era tão homogêneo?

• É impossível definir o tempo a partir de certo estágio, recuando no passado. De qualquer maneira, a descrição do universo, em seu estado hiperdenso e hiperquente, é prejudicada pela crise atual na física de altas energias.

• O modelo padrão, fundado numa solução da equação de Einstein, não sabe levar em conta os fenômenos eletromagnéticos. Mais geralmente, o vínculo entre a física de partículas e o comportamento em grande escala do cosmos não foi estabelecido. Embora exista uma revista intitulada "Classical and quantum gravity", o método de quantificação não pôde ser estendido à gravitação. Não se sabe definir um eventual gráviton.

Cinquenta anos de não-física.

...A crise científica é, na verdade, total e não se limita à astrofísica e à cosmologia. Os sucessos preditivos da mecânica quântica são ilusórios. Muitas partes da teoria permanecem no domínio do semi-empirismo. Não se tem, por exemplo, nenhum meio de relacionar as massas e as cargas elétricas das partículas. Não se sabe prever as massas das partículas. O modelo dos quarks assemelha-se infelizmente ao dos epiciclos de Ptolomeu. A mecânica quântica é incapaz de explicar o déficit de neutrinos solares.

...Embora a maioria dos físicos teóricos se volte atualmente para o mundo das supercordas (por falta de dispor de uma ideia diferente), essa "nova disciplina" revelou-se incapaz, nos últimos trinta anos, de dar conta da menor observação, nem de sugerir a menor experiência. Segundo o matemático Jean-Marie Souriau (que possui sua própria definição de física teórica: a matemática menos o rigor. A física, menos a experiência), acabamos de viver "cinquenta anos de não-física". Ele estima que nenhuma descoberta de física teórica digna desse nome ocorreu desde os trabalhos de Feynman, que datam dos anos cinquenta.

...Há alguns anos, mostrando-me as atas de um colóquio internacional sobre supercordas, ele me leu uma passagem do discurso introdutório do responsável por esse colóquio:

• Embora a teoria das supercordas não tenha, até hoje, previsto nenhum fenômeno nem permitido interpretar nenhuma experiência ou observação, dado o número de artigos que se publicam agora, notaremos o extremo vigor dessa nova disciplina.

O mundo da pesquisa.

...Há mais pesquisadores trabalhando, no mundo todo, do que jamais houve na história das ciências. Os orçamentos e os meios técnicos são importantes. No entanto, teríamos dificuldade em designar um físico de quem se tenha certeza de que deixará um nome na história das ciências. Entre 1895 (descoberta da radioatividade por Becquerel) e 1932 (descoberta do nêutron por Chadwick) passaram-se trinta e sete pequenos anos. Seria inútil relembrar todas as profundas transformações da nossa visão do mundo que abalaram esse período e a série de cientistas eminentes que vincularam seu nome a essa época. Inversamente, o que aconteceu desde 1961, na cena científica, se excetuarmos os avanços tecnológicos (conquista da Lua, satélites de telecomunicação, informática, CD-ROM, etc...)?

Toda a nossa ciência parece viver um aprisionamento paradigmático.

...Segundo Souriau, a generalização, no pós-guerra, do sistema de comitês de leitura, supostamente destinados a garantir a independência dos "referees" (especialistas na disciplina em questão), durante o exame dos trabalhos, provocou um efeito de retorno catastrófico. O anonimato gera a mais total impunidade, facilita o bloqueio das ideias novas, sempre perturbadoras.

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