ANTES DO COMEÇO

O fato que o universo, seguindo de volta ao passado, possa ter sido de um tamanho muito pequeno, conduz à idéia de que houve um tempo em que não existia tamanho algum. Imagina-se que o tempo em que este estado de nenhum-tamanho tenha acontecido é de 15 bilhões anos atrás. Este tempo pode ser pensado de como o tempo zero. Nós somos levados a pensar em eventos como ocorrendo um após o outro, e assim é natural acreditar que deve haver algo antes do tempo zero.

Embora não se possa descartar a idéia que havia algo antes do subentendido começo observacional, isto não é compulsório sobre nós. A descrição padrão do universo na escala global é feita com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, que faz uma declaração forte sobre a gravitação e a natureza do espaço e do tempo. A essência desta declaração é que a energia, o espaço e o tempo estão todos intimamente envolvidos entre si. Se havia um tempo quando o espaço era inexistente, então o conceito de tempo não faz qualquer sentido antes deste evento. O tempo é um conceito organizacional que usamos quando notamos as coisas mudando. Se não houver nenhum espaço, não pode haver matéria/energia que ocupe o espaço. Se não há nenhuma matéria/energia, então nada pode mudar. Conseqüentemente, não há nenhuma necessidade para o conceito de tempo.

Um possível modelo para esta criação do nada é determinado pelo modelo da reação de criação do par matéria-antimatéria. Analisando como tais reações procedem, os físicos chegaram à conclusão que sempre há uma arena de fundo de interações indo para o vácuo quântico. Estão sendo produzidos continuamente partículas e antipartículas do vácuo e logo depois estão sendo aniquiladas. Nenhuma energia global é ganha ou perdida nestes "soluços" quânticos. A energia é temporariamente emprestada do vácuo. Quanto mais energia é emprestada menor o tempo que as novas partículas têm para existirem. Se muito pouca energia é pedida emprestada, então as partículas recentemente criadas são permitidas existirem por um tempo mais longo, antes delas serem inaladas, eventualmente, pela aniquilação partícula-antipartícula. Conseqüentemente, pode-se ver que, se o universo no princípio estivesse agindo como estas partículas, e muito pouca energia sendo emprestada do vácuo quântico na primeira vez, então seria possível o sistema universo-antiuniverso durar muito tempo (assumindo, é claro, que o "tempo" tem qualquer significado neste contexto).

Foram feitas anteriormente muitas propostas de como o universo começou. No momento uma das teorias que têm proeminência é a idéia de 'pea instanton' de Stephen Hawking e Neil Turok. Esta idéia sugere em se assumir um mecanismo quântico especial chamado um ' instanton', por meio do qual o universo começa num estado semelhante a uma pea (=ervilha). Usando técnicas matemáticas que são perfeitas para este tipo de setup inicial, Hawking e Turok foram capazes de mostrar que um universo como nosso é um resultado "natural". A crítica do modelo deles é que a ervilha foi inventada de tal maneira que a técnica matemática pudesse ser aplicada. O que é muito natural nisso?

A Singularidade

Em muitas discussões do começo do universo as pessoas faziam referência ao fato de que na Teoria da Relatividade Geral de Einstein há uma singularidade no começo do universo. O que isto significa é que, quando as equações matemáticas de Einstein são fixadas ao modelo do universo nos seus primeiros instantes, há um termo que se comporta como

1/0 = 1 dividido por 0 = Infinito

no tempo zero. Em geral, quando uma singularidade é encontrada em um modelo físico num ponto particular, diz-se que a teoria não está funcionando naquele ponto, e na vizinhança dele. As pessoas esperam que essa singularidade na teoria de Einstein da gravidade no tempo zero irá embora, se uma teoria mais geral que incorpore a física quântica e a gravidade puder ser construída. Até o presente não há nenhuma teoria que se liberte da singularidade e unifica a gravidade com a física quântica. Há candidatas que fazem este truque, mas a maioria dos cientistas não está satisfeita com aspectos delas. Algumas pessoas atribuem à singularidade um estado aceitável de matéria. Eles sugerem que a singularidade na teoria da gravidade de Einstein seja razoável nas condições extremas do universo primitivo. A maioria dos físicos, porém, discordam deste ponto de vista.