O Big Bang é geralmente considerado o começo de tudo: cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, o universo observável foi estrondo e expandido para ser.
Mas como eram as coisas antes do Big Bang?
Resposta curta: não sabemos. Resposta longa: Poderia ter sido muitas coisas, cada uma doendo à sua maneira.
No início
A primeira coisa a entender é o que realmente era o Big Bang.
"O Big Bang é um momento no tempo, não um ponto no espaço", disse Sean Carroll, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia e autor de "O quadro geral: sobre as origens da vida, o significado e o próprio universo" (Dutton, 2016).
Assim, é possível que o universo no Big Bang fosse pequenininho ou infinitamente grande, disse Carroll, porque não há como olhar para trás no tempo para as coisas que não podemos ver hoje. Tudo o que realmente sabemos é que era muito, muito denso e muito rapidamente ficou menos denso.
Como corolário, realmente não existe nada fora do universo, porque o universo é, por definição, tudo. Então, no Big Bang, tudo estava mais denso e quente do que é agora, mas não havia mais "fora" do que existe hoje. Por mais tentador que seja ter uma visão divina e imaginar que você possa ficar no vazio e olhar para o universo de bebês amassados logo antes do Big Bang, isso seria impossível, disse Carroll. O universo não se expandiu para o espaço; o próprio espaço expandido.
"Não importa onde você esteja no universo, se você voltar 14 bilhões de anos, chegará a esse ponto em que foi extremamente quente, denso e em rápida expansão", disse ele.
Ninguém sabe exatamente o que estava acontecendo no universo até 1 segundo após o Big Bang, quando o universo esfriou o suficiente para que prótons e nêutrons colidissem e ficassem juntos. Muitos cientistas pensam que o universo passou por um processo de expansão exponencial chamado inflação durante esse primeiro segundo. Isso teria suavizado o tecido do espaço-tempo e poderia explicar por que a matéria é tão uniformemente distribuída no universo hoje.
Antes do estrondo
É possível que, antes do Big Bang, o universo fosse um trecho infinito de um material denso e ultra-quente, persistindo em estado estacionário até que, por alguma razão, o Big Bang ocorresse. Esse universo extra-denso pode ter sido governado pela mecânica quântica, a física de escala extremamente pequena, disse Carroll. O Big Bang, então, teria representado o momento em que a física clássica assumiu como o principal impulsionador da evolução do universo.
Para Stephen Hawking, esse momento era tudo o que importava: antes do Big Bang, ele disse, os eventos são incomensuráveis e, portanto, indefinidos. Hawking chamou isso de proposta sem limites: o tempo e o espaço, ele disse, são finitos, mas eles não têm limites ou pontos de partida ou de chegada, da mesma forma que o planeta Terra é finito, mas não tem margem.
"Como os eventos anteriores ao Big Bang não têm consequências observacionais, pode-se excluí-los da teoria e dizer que o tempo começou no Big Bang", disse ele em entrevista no programa da National Geographic "StarTalk" em 2018.
Ou talvez houvesse outra coisa antes do Big Bang que valha a pena refletir. Uma ideia é que o Big Bang não é o começo dos tempos, mas sim que foi um momento de simetria. Nessa idéia, antes do Big Bang, havia outro universo, idêntico a este, mas com a entropia aumentando em direção ao passado, em vez de em direção ao futuro.
O aumento da entropia, ou o aumento da desordem em um sistema, é essencialmente a flecha do tempo, disse Carroll, portanto, nesse universo espelho, o tempo correria oposto ao tempo no universo moderno e nosso universo seria no passado. Os defensores dessa teoria também sugerem que outras propriedades do universo seriam invertidas nesse universo espelho. Por exemplo, escreveu o físico David Sloan no Blog de Ciências da Universidade de Oxford, assimetrias em moléculas e íons (chamadas quiralidades) estariam em orientações opostas ao que são em nosso universo.
Uma teoria relacionada sustenta que o Big Bang não foi o começo de tudo, mas um momento no tempo em que o universo passou de um período de contração para um período de expansão. Essa noção de "Big Bounce" sugere que pode haver infinitos Big Bangs à medida que o universo se expande, se contrai e se expande novamente. Carroll disse que o problema com essas idéias é que não há explicação para o porquê ou como um universo em expansão se contrairia e retornaria a um estado de baixa entropia.
Carroll e sua colega Jennifer Chen têm sua própria visão pré-Big Bang. Em 2004, os físicos sugeriram que talvez o universo como o conhecemos seja o filho de um universo parental, do qual um pouco de espaço-tempo tenha sido arrancado.
É como um núcleo radioativo em decomposição, Carroll disse: Quando um núcleo decai, ele cospe uma partícula alfa ou beta. O universo parental poderia fazer a mesma coisa, exceto que, em vez de partículas, cospe universos bebês, talvez infinitamente. "É apenas uma flutuação quântica que permite que isso aconteça", disse Carroll. Esses universos bebês são "universos literalmente paralelos", disse Carroll, e não interagem ou se influenciam.
Se tudo isso soa bastante desanimador, é - porque os cientistas ainda não têm uma maneira de espiar até o instante do Big Bang, muito menos o que veio antes dele. Mas há espaço para explorar, disse Carroll. A detecção de ondas gravitacionais de poderosas colisões galácticas em 2015 abre a possibilidade de que essas ondas possam ser usadas para resolver mistérios fundamentais sobre a expansão dos universos naquele primeiro segundo crucial.
Os físicos teóricos também têm trabalho a fazer, disse Carroll, como fazer previsões mais precisas sobre como as forças quânticas, como a gravidade quântica, podem funcionar.
"Nós nem sabemos o que estamos procurando", disse Carroll, "até termos uma teoria".
