As lições científicas que Stephen Hawking nunca aprendeu: os erros que o famoso físico cometeu durante sua vida

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Stephen Hawking, 13 anos atrás, fez um voo de gravidade zero para experimentar a sensação de leveza. Como disse Hawking, "as pessoas não precisam ser limitadas por deficiências físicas, desde que não sejam deficientes em espírito".

Por Ethan Siegel
Publicado na Forbes

Na década de 1960, um jovem físico teórico chamado Stephen Hawking ganhou destaque como principal colaborador de Roger Penrose. Por volta dos 20 anos, ele havia provado uma série de teoremas importantes na Relatividade Geral e era uma estrela em ascensão quando a tragédia o atingiu: ele foi diagnosticado com esclerose lateral amiotrófica (ELA). À medida que seus músculos enfraqueciam e seu corpo o traía, ele notavelmente continuou e estendeu seu trabalho, realizando cálculos brilhantes e detalhados usando métodos que ele mesmo concebeu de maneira única. À medida que se tornou dependente de uma cadeira de rodas para se locomover e perdeu quase todo o controle motor, ele fez importantes desenvolvimentos na física do espaço-tempo e no campo dos buracos negros, como eles irradiam e decaem, e se perdem ou conservam informações. Suas obras populares, como Uma Breve História do Tempo, inspiraram gerações de cientistas e entusiastas da ciência. No entanto, apesar de todas as suas realizações, houve algumas lições científicas importantes que ele morreu sem nunca aprender, provando que mesmo nossos heróis ficam aquém da perfeição.

O trabalho de Hawking como cientista

Os buracos negros não são corpos celestes isolados no espaço, mas existem em meio à matéria e energia no Universo, galáxia e sistemas estelares onde residem. Eles crescem acumulando e devorando matéria e energia, mas também perdem energia com o tempo devido ao processo competitivo da radiação Hawking.

Cientificamente, o que Hawking conseguiu foi notável. Ele fez mais na primeira década de sua carreira para aumentar nosso conhecimento do Universo do que a maioria dos físicos conseguiu em toda a vida. Seus primeiros trabalhos focaram nos teoremas da singularidade, descrevendo onde a física do Universo se quebra na Relatividade Geral. Hawking demonstrou que essas condições eram fisicamente importantes, e não meras curiosidades matemáticas. Buracos negros e outros espaços-tempos singulares continham singularidades; Hawking ajudou a categorizá-los e descrevê-los. Ele então abordou o horizonte de eventos, descrevendo sua área, temperatura e entropia, entre outras propriedades. Ele escreveu sobre o que aconteceria se dois horizontes de eventos se fundissem. Ele também aplicou a teoria quântica de campos às condições em torno de um horizonte de eventos, e descobriu que os buracos negros evaporam lentamente por meio de um processo que agora chamamos de radiação de Hawking. Em meados da década de 1970, ele era um titã no campo da astrofísica.

O trabalho de Hawking como divulgador científico

A radiação Hawking é o que resulta inevitavelmente das previsões da física quântica nas curvas do espaço-tempo em torno do horizonte de eventos de um buraco negro. Este diagrama mostra que é a energia de fora do horizonte de eventos que cria a radiação, o que significa que o buraco negro deve perder massa para compensar.

Ele também causou um impacto incrível na sociedade, popularizando seu trabalho e alguns aspectos esotéricos da física teórica. Perguntas como “o que acontece quando você cai em um buraco negro?” ou “como nasceu o Universo?” não eram considerados do interesse do público em geral, mas Hawking provou que os céticos estavam errados, vendendo milhões de cópias de seus livros e mais tarde se tornando uma celebridade icônica por sua curiosidade e habilidades de comunicação. Ele demonstrou ser espirituoso, bem-humorado e otimista em muitos aspectos, apesar de viver com uma deficiência e incapaz de vocalizar seus pensamentos. À medida que seu corpo se deteriorava, sua mente permanecia aguçada e curiosa, e ele continuou recebendo alunos e escrevendo artigos científicos. Ele foi até fundamental no desafio do balde de gelo que se tornou viral há alguns, o que ajudou a arrecadar dinheiro e conscientização para a pesquisa de ELA. Ele permaneceu ativo, apesar de sua saúde, até o dia em que morreu.

Uma personalidade inspiradora, porém arrogante e sensacionalista, imune a críticas justificadas

Há quatro anos atrás, Hawking estava entre a equipe de muitos luminares da ciência, divulgação científica, voo espacial e indústria que se reuniram para anunciar a nova iniciativa de exploração espacial “Breakthrough Starshot”.

Seu trabalho, sua vida e suas contribuições científicas o tornaram uma inspiração para milhões em todo o mundo, inclusive para o autor desse artigo. Mas a combinação de suas realizações e sua aflição com ELA – combinada com sua fama meteórica – muitas vezes o tornou imune a críticas justificadas. Como resultado, ele passou décadas fazendo afirmações falsas, desatualizadas ou enganosas para a população em geral que prejudicaram permanentemente a compreensão pública da ciência. Ele alegou ter soluções para problemas que se desfizeram em um olhar superficial; ele proclamou o dia do juízo final para a humanidade repetidamente, sem nenhuma evidência para apoiar tais afirmações; ele ignorou o bom trabalho feito por outros em seu próprio campo. Apesar de seus incríveis sucessos em várias áreas, existem algumas lições científicas importantes que ele nunca aprendeu. Esta é sua chance de aprendê-los agora.

Ainda não sabemos se os buracos negros realmente destroem informação

Em escalas de tempo longas o suficiente, os buracos negros encolhem e evaporam graças à radiação Hawking. Nesse processo é onde ocorre a perda de informação, já que a radiação não contém mais a informação uma vez codificada no horizonte.

Um buraco negro, em seu núcleo, pode ser completamente descrito por apenas três parâmetros: sua massa, seu momento angular e sua carga. Este teorema sem cabeloparece estar em desacordo com o fato de que objetos que podem cair – como, digamos, um livro – contêm muito mais informações do que isso, e as leis da termodinâmica não nos permitem diminuir a informação (ou entropia) como o tempo passa. Embora as informações de um livro possam ficar impressas no horizonte de eventos de um buraco negro, eventualmente esse buraco negro decairá em radiação puramente térmica: radiação Hawking. O que isso significa para as informações do livro? Ela é conservada, de alguma forma, e emaranhada no pântano quântico de radiação que é emitida? Ou está perdida para sempre no abismo do buraco negro? Apesar das inúmeras afirmações grandiosas de Hawking, esta questão permanece sem resposta. O paradoxo da informação do buraco negro sobreviveu ao criador do paradoxo.

O Big Bang não necessita de uma singularidade

As estrelas e galáxias que vemos hoje nem sempre existiram, e quanto mais para trás vamos, mais perto chegamos de uma aparente singularidade que o Universo, mas há um limite para essa extrapolação.

Se o Universo está se expandindo e esfriando hoje, então deve ter sido mais quente, mais denso e menor no passado. Extrapole para trás o suficiente e você poderá imaginar toda a matéria e energia do Universo sendo condensada em um único ponto: uma singularidade. Mas isso ignora completamente tudo o que aprendemos desde 1979 sobre as condições que criaram o Big Bang. Ele ignora completamente a inflação cósmica, que nos diz que antes mesmo de você alcançar aquele início singular, o Universo foi descrito por um estado físico diferente, que pode não ter um início singular. O único teorema a mostrar que um estado inflacionário não pode ser eterno para o passado pode ser contornado de várias maneiras, significando que o Universo pode não ter começado de uma singularidade. Apesar de toda a conversa de Hawking sobre “o que veio antes do início dos tempos”, o Universo não nos obriga a acreditar que o próprio tempo necessariamente teve um início.

Os humanos não estão condenados a serem destruídos por alienígenas, inteligência artificial ou por nós mesmos

Uma ilustração de um alienígena Europa Octopus imaginado nadando para longe de uma rocha. Europa, uma lua orbitando o planeta Júpiter, é frequentemente considerada como o candidato a mundo mais provável em nosso Sistema Solar além da Terra para abrigar vida. E embora ele possa ser potencialmente perigoso para nós, não é necessariamente devido a intenções malévolas.

Embora seja importante ser cauteloso sobre as ações que tomamos como humanos, imaginar o pior resultado possível e tratá-lo como inevitável não é apenas fatalismo, é uma ciência ruim. Claro, ser cauteloso sobre nossas ações e políticas é importante, mas certamente é igualmente importante ser humilde sobre as forças que ainda não entendemos e examinar honestamente todos os aspectos do que entendemos. Os alienígenas inteligentes podem ser hostis ou podem ver os humanos como formigas inconsequentes, mas há razões convincentes para acreditar que – se eles existem – podem ser curiosos e pacíficos. Além disso, mesmo que sejam hostis, a humanidade pode sobreviver a isso, assim como as formigas sobreviveram a nós. Mesmo com a poluição e o aquecimento global, é improvável que a humanidade se extinga, e o maior perigo da inteligência artificial ​​não é que os robôs se tornem autoconscientes e tentem nos matar, mas que um humano nefasto os programe para nos atacar. Cabe à humanidade trilhar nosso próprio caminho ousado no Universo diante da incerteza, não permitir que nossos medos mais básicos sobre a aniquilação nos impeçam de nossas maiores ambições.

Seja humilde sobre suas próprias hipóteses e ideias especulativas e não comprovadas

As partículas do modelo padrão e suas contrapartes supersimétricas. Esse espectro de partículas é uma consequência inevitável da unificação das quatro forças fundamentais no contexto da Teoria das Cordas, mas a supersimetria, a teoria das cordas e a presença de dimensões extras permanecem especulativas e sem qualquer evidência observacional.

Esta é uma armadilha que afligiu muitas das maiores mentes ao longo da história científica: apaixonar-se por suas próprias ideias científicas marginais de forma tão completa que você as apregoa com a certeza normalmente reservada para teorias verificadas, validadas e robustas. A proposta sem fronteiras de Hawking é especulativa e não comprovada, mas Hawking frequentemente (incluindo em Uma Breve História do Tempo) fala sobre ela com a mesma certeza que falaria sobre buracos negros. Ideias como universos bebês,uma teoria unificadora de tudo e dimensões superiores podem ser comuns, mas carecem de evidências. Em muitos sentidos, elas permanecem não testadas, enquanto em outros, as evidências que poderiam apoiá-las não se materializaram. Isso nunca impediu Hawking de apregoá-las, para grande desgosto de cientistas cuidadosos em todos os lugares. Ideias não comprovadas nunca devem ser um substituto para fatos legítimos, mas Hawking, em todos os livros que escreveu, nunca diz quando ele se desvia do confirmado e validado para este reino especulativo, particularmente no que diz respeito às suas próprias ideias. Para um insider, parece a definição de vender: usar sua fama e influência para autopromoção, ao invés de educar e elucidar o conhecimento da humanidade e os limites desse conhecimento.

O legado humano e científico de Hawking

Stephen Hawking, em 2015, com Richard Ovenden e David Attenborough, na inauguração da Biblioteca Weston em Oxford.

Stephen Hawking era um titã da ciência, da comunicação científica e um símbolo duradouro de quanto alguém com deficiência poderia realizar neste mundo. Suas realizações – particularmente seu trabalho científico das décadas de 1960 e 1970 – criaram áreas vibrantes de pesquisa que ainda florescem hoje. Suas palavras animaram e inspiraram milhões a aprender mais sobre o Universo, e seu impacto na sociedade foi maior do que qualquer comunicador científico desde Carl Sagan. No entanto, existem algumas lições simples e importantes, nos domínios da física e de ser um bom ser humano, que Hawking nunca aprendeu. Ele pertence à história agora, mas tanto as lições que ele nos ensinou quanto as lições que ele deixou de aprender por si mesmo estão abertas a todos nós. Que possamos lembrá-lo da melhor maneira possível: aumentando nosso próprio conhecimento e curiosidade para viver uma vida melhor.