O enigma da noite escura - o paradoxo de Olbers

 

"Em um universo homogêneo, infinito no tempo e no espaço, deveríamos enxergar uma estrela em qualquer que seja a direção para a qual olhemos. Então, por qual razão o céu é escuro à noite?"

Há muito tempo atrás em uma galáxia muito, muito distante, alguns seres bípedes que se julgavam seres racionas, evoluídos e, curiosamente, dotado de polegares opositores observavam o céu em uma noite estrelada. Um deles, certa vez, disse: "o que é aquilo lá no céu?". O outro respondeu: "aquilo é uma tekpix voadora pangaláctica!". Foi neste dia que surgiu o marketing multimídia intergalático.

Cada tradição de seres bípedes racionais encontrou formas diferentes de dar significado aos corpúsculos luminosos que brilhavam no céu. Ao contrário do que se imagina nem sempre existiu o consenso sobre o que era, de fato, aquilo que eles observavam. Por qual motivo não poderia pequenos pedaços de isopor? Ou centenas de milhares de helicópteros a voar no céu?
Para alguns as estrelas são, na verdade, vaga-lumes que insistem em não “piscar” a noite. Deste modo, o Sol seria um super vaga-mule turbinado e insano, que brilha de dia. Para outros, a interpretação da posição das estrelas poderia desencadear em diferentes formatos de previsões sobre um conjunto vasto de situações (foi assim que um grupo de bípedes ocidentais decidiu criar a primeira geração de astrólogos). E, evidentemente, existiam o grupo de bípedes que, simplesmente, achava tudo isso uma grande perda de tempo. Logo, não paravam para refletir sobre estrelas, vaga-lumes ou libélulas gigantes que voam carregando pessoas (eles ainda não sabiam que o helicóptero era um objeto capaz de ser produzido). Este grupo preferia assistir a vida de outros bípedes e ficando tecendo comentários desnecessários aleátorios sobre os comportamentos observados. Isto enquanto assistiam velozes e furiosos e ficavam recitando frases de bípedes que julgavam, curiosamente, mitos sábios. Infelizmente, eles não sabiam, na maior parte do tempo, o que estavam fazendo.

Representante do sindicato 
dos filósofos!

A conclusão inicial que trouxe um pouco de paz e harmonia as discussões sobre o que eram aqueles pontos brilhantes no céu foi que o céu à noite era escuro. INACREDITÁVEL!!!! Uma conclusão magnífica, sensacional, original e impressionante ÚNICA! De forma ainda mais especular todos os bípedes que debatiam sobre este assunto concordaram. Era elementar a escuridão da noite. Os bípedes ficaram felizes e decidiram tomar um suco de laranja sem açúcar para comemorar. Enquanto comemoravam, e discutiam o resultado da final do campeonato universal de esconde-esconde que acontecia naquele dia, foram surpreendidos com o anúncio do sindicato dos filósofos.
O sindicato dos filósofos estavam exercendo o direito democrático de discordar do posicionamento adotado pela maioria, isto quer dizer que eles eram a oposição e não concordavam que a noite era, de fato, escura a noite. ABSURDO! CALÚNIA! IRRESPONSÁVEIS! Muitos bradaram em voz alta.

Até que, em um tom bem baixinho alguém disse: "olha, talvez eles tenham razão!" A pessoa que disse isso foi jogada ladeira a baixa pela maioria dos apoiadores da noite escura. Felizmente, a pessoa sobreviveu, casou e se tornou um grande ilusionista. O grupo de bípedes que assistia velozes e furiosos, por motivos que fogem a compreensão, não entendiam por que aquela pessoa havia sido jogada ladeira abaixo. Na verdade, eles também não compreendiam por qual motivo o sindicato dos filósofos estava protestando... Por outro lado, eles acabaram de descobrir que existiam um grupo de filósfos e discutiam entre si sobre o que deabos era um sindicato. Um espertinho pegou um planta, colocou o nome dela de sindicato e vendeu para outro bípede por três cubos de açúcar. Sua estratégia foi genial e muitos outros bípedes começaram a ter interesse a ter um sindicato também, e assim surgiu o comercio! 

Oi, tem um minuto debater o 
paradoxo da noite escura?

O que ninguém esperava, exceto alguns espertinhos que jogavam dama enquanto observaram toda a confusão, é que, por mais estranho que fosse o protesto feito pelo sindicato dos filósofos, a dúvida sobre a escuridão, ou não, da noite fazia algum sentido. Daí, o protesto feito encontrou adeptos e a comemoração foi suspensa por tempo indeterminado. A partir deste dia diversas pessoas procuraram apresentar propostas para solucionar este mistério, de uma forma totalmente excelente. Curiosamente, quanto mais tentavam responder a questão.... mais complexa ela parecia ficar.
Depois de algum tempo tentando encontrar soluções para o protesto dos filósofos os seres bípedes chegaram a uma conclusão fantástica, a saber: o ponto central da discussão não deveria ser a escuridão, ou não, da noite, mas sim a finitude, ou infinitude, do universo. PALMAS, PALMAS E MAIS PALMAS! Uma solução impressionante e revolucionária. Os mesmos bípedes que pensaram nesta mudança de postura frente ao problema lançaram o slogan: "Para achar a solução continue a nadar!"

Copérnico 
(ou será que não?).

Quando um ser humano chamado Copérnico decidiu propor seu modelo de universo (que se baseava em um modelo de cosmo finito e limitado), o ocidente viu acontecer uma ruptura com a tradição milenar geocêntrica (defendi com muito entusiasmo e euforia por bípedes que diziam que Aristóteles estava certo). O que quase ninguém percebeu, exceto, novamente, o grupo que jogava dama, é que o modelo de Copérnico foi o advento de um questionamento intrigante e misterioso que começou a se desenvolver lentamente.
Para Copérnico o sol, como uma espécie de astro rei, deveria ocupar o local de maior prestígio em toda a criação. Talvez o próprio Copérnico não chegou a compreender que, ao retirar a Terra do centro do universo, ele abriu as portas para o questionamento sobre a necessidade, ou não, de algo estar no centro do universo.

Breve intervalo para um anúncio de utilidade pública
  
Aprenda a descascar alho usando um pote!

• Separe os dentes da cabeça de alho na quantidade que você vai usar;
• Coloque as orelhas os dentes de alhos dentro de um pote e tampe;
• Chacoalhe o pote com força, no ritmo do samba, por aproximadamente 2 horas, digo 20 min, digo 20 segundos;
• Abra o pote e, se tudo der certo, o alho estará sem casca;
• Se ele ainda estiver com casca é por que você é um animal;
• Pode parar de ler essas dicas agora e volte ao paradigma da noite escura!
• Você continua a ler as dicas, né?
• E agora está rindo...
• Agora parou de rir...
• Talvez você voltou a rir, talvez parou... Talvez sua mão te chamou neste momento, ou talvez alguém te mandou mensagem no celular
• A vida é repleta de dúvidas, sabia?
• Podemos voltar ao paradoxo da noite escura agora?
• Valeu, falou!

Fim do breve intervalo para um anúncio de utilidade pública 

Kepler, um excelente 
jogador de boliche.

Kepler, por sua vez, fez um observação pertinente sobre finitude, ou infinitude, do universo. Ao seu ver, se o universo fosse infinito e possuísse um número gigantesco de estrelas espalhadas por todo o espaço, não existiria noite. Para Kepler, este vasto número de estrelas, espalhadas em um universo infinito, deveria produzir uma quantidade de luz que se equiparasse ao sol. Como as evidências indicavam o contrário - basta olhar para o céu a noite e constatar que não está claro como o dia -, Kepler argumentava que o universo deveria ser finito e possuir um número finito de estrelas. Alguns concordaram, outros discordara e teve aqueles que estavam mais preocupados com o fim da novela das nove.

Olbers, o jardineiro!

Bom, mas onde aparece o tal do Olbers? Afinal, o enigma da noite escura também é conehcido como o paradoxo de Olbers, certo? Calma jovem gafanhoto, já vamos chegar lá. O astrônomo Heinrich Wilhelm Mattäus Olbers (1758-1840), em 1826, foi o responsável por fazer este enigma ganhar força e se tornar um dos paradoxos mais fascinante, e intrigante, da ciência. Em tempo, Olbers também encontrou tempo para descobrir os dois planetas menores Palas (1802) e Vesta (1807), sendo, também, um famoso cantor de rock progressivo. O paradoxo de Olbers pode ser enunciado da seguinte maneira:

Suponha que as estrelas estejam distribuídas de maneira uniforme em um espaço infinito, vagando felizes e sorridentes pelo espaço. Para um observador em qualquer lugar (seja criativo e imagine um lugar bacana) o volume da estrela com centro no observador aumentará com o quadrado do raio dessa estrela. Portanto, à medida que nosso observador olha cada vez mais longe, ele vê um número de estrelas que cresce com o quadrado da distância. Como resultado, sua linha de visão sempre interceptará uma estrela, seja lá qual for a direção que ele olhe.

Uma forma lúdica de entender o pensamento de Olbers é por meio do seguinte exemplo:

Imagine uma floresta repleta de árvores (o tamanho e o formato das árvores fica por conta de sua capacidade criativa, jovem bípede). Uma vez que o cenário está construído, se coloque, agora, no centro da floresta criada. A partir deste referencial você deve ser capaz de ver um conjunto de árvores ao seu redor, espaçadas de acordo com a posição onde elas se encontram. Para facilitar o exemplo, imagine que as árvores estão organizadas de forma homogênea. Tudo certo, tudo lindo, mas tem algo de surpreendente em tudo isto. Quanto mais longe você olha, mais o espaçamento entre as árvores parece diminuir. É como se, no início, existe um espaço de 2 metros entre cada árvore... Daí, você olha uma outra que esta mais distante e o espaçamento cai para 1,5 m, depois 1m, 0,5m .... E assim sucessivamente. No limite, no ponto mais distante que sua visão pode alcançar, as árvores parecem estar todas juntas. O que significa que, para este caso extremo, tudo o que você consegue ver no seu campo de visão são árvores, sem espaçamento algum entre elas.

Helicóptero!

Okey, okey, mas o que as árvores tem a ver com a questão da escuridão da noite? Ora, neste caso específico, tudo! Se existe uma quantidade absurdamente grande de estrelas na imensidão cósmica então o céu deveria ser tão brilhante quanto a média do brilho das estrelas que se encontram espalhadas pelo espaço. Mas, contudo, entretanto, todavia... Quando olhamos para o céu a noite o resultado é diferente da conclusão a qual Olbers chega. Como resolver este problema? Algumas das tentativas de solução são:

1. A poeira interestelar absorve a luz das estrelas.

Foi a solução proposta, coincidentemente, pelo próprio Olbers! Além de criar o paradoxo, ele próprio tentou solucionar o problema que criou, um exemplo de humildade e simpatia. Só que, diferentemente da maneira eficiente que Olbers estruturou o paradoxo da noite escura, a solução proposta por ele possuía certas falhas.
Note o seguinte: se, e somente se, a poeira interestelar fosse capaz de absorver a luz das estrelas então, com o passar do tempo à medida em que  fosse absorvendo radiação, a poeira entraria no chamado equilíbrio térmico. Isto significa que a poeira interestelar estaria, ao menos em teoria, com a mesma temperatura da média das estrelas. Isto implica, por sua vez, em uma poeira interestelar que brilharia com a mesma intensidade das estrelas, ou seja, a solução de Olbers não resolve o paradoxo.

2. A expansão do universo degrada a energia, de forma que a luz de objetos muito distantes chega muito desviada pro vermelho e portanto muito fraca.

A ideia foi muito boa! O desvio para o vermelho foi utilizado com sucesso na constatação da teoria do universo em expansão e, em certa medida, contribuiu para que uma parte do caminho do mistério da noite escura fosse resolvido, mas, como nem tudo são flores, os cálculos evidenciaram algumas falhas nessa resposta. Até onde se sabe, a degradação da energia pela expansão do universo não é suficiente para resolver o paradoxo. Sim amiguinhos (as), tem muita matemática envolvida neste processo.

3. O universo não existiu por todo o sempre.

Essa é a solução atualmente aceita para o paradoxo, mas não significa que a questão está totalmente solucionada. Como o universo tem uma idade finita, e a luz tem uma velocidade finita, a luz das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós. Portanto, o universo que enxergamos é limitado no espaço, por ser finito no tempo. A escuridão da noite seria uma prova de que o universo teve um início.

Bom, a questão segue em aberto. Para mais informação sobre o paradoxo de Olbers clique aqui e aqui. Faça, você também, sua teoria! 

Alguns bípedes dirão que este não é Aristóteles.