A expansão do universo: um quebra-cabeças cósmico

Compreender a expansão do universo é um desafio até mesmo para físicos experientes. Usar analogias, como a de um bolo crescendo em uma forma, ajuda a visualizar o processo, mas simplifica demais a complexidade do fenômeno. A diferença crucial é que o universo não se expande *em* algo; ele se expande *sobre si mesmo*. Não existe um espaço externo para o universo se expandir.

A ideia de que o universo está em expansão não é nova. Em 1922, o físico Alexander Friedman confirmou matematicamente essa expansão, um conceito que contrariava a visão estática do universo que predominava na época. Edwin Hubble, em 1929, publicou um trabalho que corroborou a expansão do universo, observando que galáxias distantes se afastam de nós e que essa taxa de afastamento está aumentando. Sua pesquisa histórica confirmou a expansão universal e a aceleração desse processo.

A expansão começou com o Big Bang, há aproximadamente 13,8 bilhões de anos. Apesar do nome sugestivo, não se tratou de uma explosão no sentido tradicional, mas de uma rápida expansão do próprio espaço, seguida de resfriamento e formação de matéria e luz. Essa expansão acelerada, no entanto, levanta uma questão fundamental: qual força impulsiona esse processo, contrapondo-se à força gravitacional?

Cientistas atribuem essa expansão acelerada à energia escura, uma forma de energia misteriosa e invisível que compõe cerca de 68% do universo, segundo modelos atuais. A matéria comum, que constitui tudo o que podemos observar, representa apenas cerca de 5% do total. Os 27% restantes são atribuídos à matéria escura, outra componente enigmática do universo. Estudos recentes reforçam a presença dessas energias obscuras.

Para ilustrar a expansão acelerada, usa-se a metáfora do funil: a parte estreita representa o início do universo, e à medida que se alarga em direção à abertura, representa a expansão acelerada ao longo do tempo. O que existe além desse funil, fora do universo observável? A ciência não tem uma resposta definitiva. Algumas teorias especulam sobre a existência de múltiplos universos, uma hipótese que busca resolver algumas inconsistências entre a física quântica e a gravitação.

A física quântica descreve o comportamento da matéria em escalas subatômicas, onde a energia é quantizada e as partículas podem surgir e desaparecer. A mecânica clássica, por outro lado, descreve o mundo macroscópico, onde a energia é contínua. A dificuldade de conciliar essas duas teorias, especialmente em relação à gravidade em nível quântico, leva à formulação de teorias como a teoria das cordas, a cosmologia de branas e a teoria quântica de laços, entre outras. Essas teorias, embora ainda não totalmente comprovadas, oferecem possíveis caminhos para entender a natureza do universo e sua expansão contínua.