O princípio antrópico e o debate entre ciência e religião*

John Polkinghorne

O universo que nós observamos hoje se originou há cerca de 13.7 bilhões de anos atrás, de um estado singular de densidade e temperatura extrema que denominamos coloquialmente como o “Big Bang”. O universo, em sua infância, era estruturalmente muito simples, consistindo de uma bola quase uniforme de matéria/energia em expansão. Uma das razões porque os cosmologistas podem falar com um considerável grau de confiança sobre esta época inicial é que as coisas então eram simples, tornando fácil a construção de modelos nos dias de hoje. Depois de quase quatorze bilhões de anos de processo evolucionário, o universo se tornou muito complexo, sendo o cérebro humano (com seus 1011 neurônios e suas mais de 1014 conexões) o mais complicado sistema que a ciência já encontrou em sua exploração do mundo.

Os processos evolucionários envolvem a interação entre dois aspectos do mundo natural que, em forma de “slogan”, podemos rotular como “acaso e necessidade”. Apenas uma pequena proporção do que é teoricamente possível efetivamente aconteceu, e o “acaso” é responsável pelos detalhes contingentes dos eventos acontecidos. Na infância do universo, por exemplo, havia apenas flutuações sutis na distribuição da matéria. Estas heterogeneidades forneceram as sementes casuais das quais a estrutura granulada das galáxias e estrelas viria a crescer. Os detalhes efetivos desta estrutura cósmica foram causados pelo acaso, mas o processo envolveu também uma “necessidade” normatizada na forma da ação da gravidade. Um pouquinho mais de matéria em um ponto implicava uma atração gravitacional mais forte para este ponto, iniciando um processo de bola-de-neve pelo qual as galáxias se condensaram.

A ideia central do Princípio Antrópico (PA) é a de que o caráter específico da necessidade normatizada teve de assumir uma forma muito particular -- frequentemente expressa com a metáfora do “ajuste-fino” das leis da natureza -- para que o aparecimento dos “anthropoi”1 viesse a se tornar possível dentro dos limites da história cósmica. Em outras palavras, a mera exploração evolucionária do que pode acontecer (acaso) não teria sido suficiente se a regularidade normatizada do universo (necessidade) não houvesse assumido a forma altamente específica que é necessária para gerar potencialidade biológica. O universo tinha bilhões de anos de idade quando a vida apareceu, mas ele já estava prenhe desta possibilidade desde o princípio.

Vários “insights” científicos se combinam para conduzir a esta conclusão inesperada. Eles se relacionam a processos que aconteceram em diferentes estágios da história cósmica, começando por uma fração diminuta do primeiro segundo após o Big Bang, passando pela primeira geração de estrelas e galáxias, e atingindo os processos que se desdobram no cosmo atualmente. Será suficiente indicar alguns exemplos que ilustram o tipo de raciocínio envolvido na questão. Para tratamentos mais abrangentes e detalhados, pode-se recorrer a estudos mais minuciosos2.

A Especificidade Antrópica
Para possibilitar a vida baseada em carbono, as leis que operam no universo se sujeitam a algumas restrições.

1. Caráter Aberto
A ciência reconhece cada vez mais que a emergência de novidade genuína depende da existência de condições que poderiam ser descritas como “no limite do caos”, significando que, sob tais condições, regularidade e abertura, ordem e desordem, aparecem sutilmente entrelaçadas. Condições dominadas por uma ordem rígida são muito inflexíveis para permitir o aparecimento de algo realmente novo. Rearranjos de elementos já existentes são possíveis, mas não pode haver genuína novidade. Por outro lado, condições muito desorganizadas apresentam uma instabilidade cuja implicação é que nada novo pode persistir. A história conhecida da evolução biológica ilustra a discussão acima. Se não houvesse mutações genéticas, a vida jamais desenvolveria formas novas; se houvesse mutações em demasia, as espécies sobre as quais a seleção natural atua jamais teriam se estabelecido para tanto.

O caráter básico da lei física é o mecanismo quântico, cujas consequências incluem tanto a confiabilidade (p.ex. a estabilidade dos átomos) quanto a abertura (a imprevisibilidade de diversos efeitos). É plausível que tais características tenham sido necessárias para o surgimento da vida, que teria sido impossível em um universo governado pelo determinismo newtoniano.

2. Arranjo Global
A estabilidade das órbitas planetárias, uma necessidade óbvia para o desenvolvimento da vida em qualquer planeta, deriva do fato de a gravidade obedecer a uma lei que, matematicamente, é um inverso ao quadrado. Uma lei que fosse o inverso ao cubo, por exemplo, teria feito o sistema solar incapaz de se manter coerente por qualquer período significativo de tempo. O caráter de “inverso ao quadrado” da gravidade está ligado às dimensões do espaço. Se o espaço fosse quadridimensional, ao invés de tridimensional, a gravidade poderia realmente ter sido um inverso ao cubo.

3. Especificidade Quantitativa
Quatro forças fundamentais da natureza operam em nosso universo. A intensidade de cada uma é determinada pelos valores de quatro constantes naturais correspondentes. A sutil constante estrutural (“structure Constant”) (a) especifica a força do eletromagnetismo; a constante gravitacional de Newton (G) especifica a força da gravidade; e duas constantes especificam a intensidade das forças nucleares, gs para as forças fortes que mantém o núcleo atômico reunido e gw para as forças fracas, que são responsáveis por alguns decaimentos nucleares e também controlam as interações dos neutrinos. As magnitudes de todas essas constantes devem ser firmemente delimitadas caso se queira um universo capaz de produzir vida.

Se gw fosse um pouco menor, o universo primitivo teria convertido todo o seu hidrogênio em hélio antes mesmo de esfriar a um grau abaixo da temperatura na qual os processos cósmicos nucleares cessam. Tal significaria não apenas a total ausência de água, tão essencial à vida, mas também a existência exclusiva de estrelas de hélio, cuja duração seria insuficiente para sustentar o desenvolvimento da vida em qualquer de seus planetas. Se gw fosse um pouco maior, as explosões de supernovas teriam sido inibidas.

Este último fato poderia ter sérias consequências para os processos elaborados e delicadamente equilibrados pelos quais a matéria prima química da vida é feita. Sendo o universo primitivo tão simples, produziria apenas os dois elementos mais simples: hidrogênio e hélio. Ambos têm uma química muito maçante para proporcionar a base de qualquer coisa tão interessante como a vida. Esta requer mais de vinte outros elementos, o carbono acima de tudo, cujas propriedades químicas possibilitam a formação de longas moléculas em cadeia que fornecem a base bioquímica da vida. O único lugar no universo onde o carbono é feito é o interior das fornalhas nucleares das estrelas. Todos os seres vivos são feitos de poeira estelar. Desembaraçar a cadeia de interações nucleares pelas quais o carbono e os elementos pesados são produzidos foi um dos triunfos da astrofísica do século 20. Fred Hoyle foi um pioneiro neste trabalho. Ele notou que a produção estelar do carbono só era possível porque havia uma ressonância (um efeito de grande amplificação) ocorrendo em um nível de energia particular no carbono, sendo ao mesmo tempo ausente qualquer ressonância similar no oxigênio, o que impediu a perda do carbono, que em caso contrário teria em sua totalidade se tornado oxigênio. Essas propriedades nucleares detalhadas dependem do valor de gs, e se este valor tivesse sido diferente, o carbono poderia não ter existido, e não teríamos vida baseada em carbono. Ao se aperceber disto, Hoyle, embora ateu, teria dito que o universo era uma “coisa feita”. Ele não conseguiu aceitar que um ajuste-fino tão significativo fora meramente um acidente feliz.

Dentro de uma estrela não é possível produzir elementos químicos mais pesados que o ferro, a mais estável das espécies nucleares. Consequentemente, dois problemas permanecem: como produzir os elementos pesados, alguns dos quais são necessários à vida, e como fazer com que os elementos mais leves saiam de dentro da estrela que os produziu. A explosão de supernova resolve ambos os problemas, uma vez que as interações de neutrino que a acompanham também produzem elementos mais pesados que o ferro; mas apenas se gw assumir um valor apropriado.

As estrelas têm um segundo papel a desempenhar na viabilização da vida, pelo simples fato de proporcionarem fontes duradouras (bilhões de anos) e relativamente estáveis de energia para alimentar o processo. Isto requer uma razão entre eletromagnetismo e gravidade (a para G) situada dentro de limites estreitos -- de outro modo as estrelas queimariam tão furiosamente que viveriam apenas uns poucos milhões de anos, ou tão fracamente que seriam inúteis à vida.

Muitas outras restrições antrópicas poderiam ser mencionadas. Uma das mais precisas se relaciona à constante cosmológica (l), um parâmetro associado a um tipo de antigravidade, que causa uma repulsão na matéria. A possibilidade de um l diferente de zero foi reconhecida por Einstein, mas logo se viu que se tal força existisse, seria necessariamente algo muito suave, caso contrário o universo teria se dispersado muito rapidamente. Atualmente sabemos que o valor de l não pode diferir em mais do que 10-120 da intensidade naturalmente esperada. Isto representa um grau extraordinário de ajuste-fino necessário.

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