QUESTÃO COSMOLÓGICA

Muitos cidadãos interessados têm-me escrito colocando perguntas. Nem sempre tenho tempo para responder logo. Vou aqui começar a colocar algumas respostas, na esperança de que possam ser úteis a outros. Questão que recebi recentemente:

"Segundo as leis da termodinâmica, o Universo  é um sistema fechado e dirige-se para o caos. Segundo a teoria do Big Bang o Universo tem origem no caos. Está-se então perante um sistema fechado caótico.

Sendo qualquer ser vivo, um sistema altamente organizado, num universo caótico, terá de existir, pelas leis da termodinamica, necessariamente, uma força exterior. Pelo que o universo tem exterior não vazio.

Logo, porque todos os pontos do Universo são isotrópicos, e, portanto, têm a mesma   curvatura, conclui-se que o Universo é uma esfera... ou não?" 

Resposta:

Não se pode dizer que o Universo é um sistema fechado ou isolado (impermeável a matéria ou energia), uma vez que o Universo é tudo o que existe. A noção de sistema implica a de fronteira e vizinhança, que não se aplicam ao Universo definido como "tudo o que existe". Por isso, a 2.ª Lei da Termodinâmica (lei da entropia) não se pode aplicar a todo o Universo, mas sim a partes dele, ao contrário do que se pretendia no século XIX (quando se temia a morte térmica do Universo, pelo calor). A teoria do Big Bang, que tem sido comprovada por observações,  prevê precisamente o contrário: expansão e arrefecimento progressivo.

Quanto aos sistemas vivos eles não podem ser isolados, pelo que não há qualquer violação da segunda lei da termodinâmica: a entropia deles não tem de aumentar. Estão em trocas energéticas com o exterior de modo a manter o seu metabolismo, que é um conjunto de fenómenos físico-químicos. E há nesses sistemas auto-organização.

Duas notas para finalizar:

1) Diz que o Universo tem origem no caos. Ninguém sabe nem provavelmente poderá saber o que existiu antes do início do Universo. A palavra "caos" tem um significado técnico preciso em físico: quer dizer grande sensibilidade às condições iniciais. Hoje sabe-se que a mecânica celeste, ramo da mecânica clássica, é caótica. Mas a mecânica quântica, que presidiu à organização da matéria e energia no início do Universo, antes de existirem aglomerados de grandes massas, já não tem o mesmo tipo de problemas, embora tenha outros: o princípio da incerteza, por exemplo.

2) Pretende deduzir a forma esférica do Universo, mas, de facto, como disse acima, o Universo não tem exterior. O Universo é provavelmente é infinito, isto é, não tem forma. A parte do Universo que vemos (interior do horizonte) tem a forma esférica, dadas as propriedades do espaço e da luz. Vemos só o interior de uma "bolha" esférica.