O que havia antes do big bang? Três hipóteses que a cosmologia já tenta testar

Ciência · Cosmologia

Ewerton Lopes — Curador Editorial · O Tecido · 12 de outubro de 2026

Toda tentativa de responder ao que havia antes do big bang esbarra numa armadilha de linguagem. A palavra "antes" supõe um tempo anterior, e o tempo, no modelo cosmológico padrão, é justamente uma das coisas que começam ali. Durante séculos, a pergunta pertenceu aos filósofos. Durante boa parte do século 20, os físicos a trataram como inacessível. Uma reportagem de Sarah Scoles publicada na edição de outubro de 2026 da Scientific American registra uma mudança de postura: as hipóteses sobre o "antes do antes" continuam especulativas, mas passaram a competir pelo critério que interessa à ciência, que é a capacidade de gerar previsões verificáveis.¹

A revista organiza o debate em torno de três propostas levadas a sério por cosmólogos. Este artigo parte dessa seleção, acrescenta o que a reportagem não aborda (inclusive a contribuição brasileira ao tema) e examina o que cada ideia arrisca diante dos instrumentos em operação.

Onde a física clássica deixa de funcionar

O universo observável tem cerca de 13,8 bilhões de anos, segundo as medições da radiação cósmica de fundo feitas pelo satélite Planck.² Se a expansão do cosmos for rebobinada com as equações da relatividade geral de Einstein, densidade e temperatura crescem sem limite até um ponto em que a teoria passa a produzir valores infinitos. Esse ponto é a singularidade. Nas décadas de 1960 e 1970, os teoremas de Roger Penrose e Stephen Hawking mostraram que, sob condições bastante gerais, a relatividade clássica conduz inevitavelmente a esse tipo de ruptura.

O entendimento predominante hoje é que a singularidade não descreve um fenômeno físico, mas o limite de validade da teoria. Para ultrapassá-la seria preciso uma teoria da gravidade quântica, capaz de conciliar a relatividade geral com a mecânica quântica, e essa teoria ainda não existe em forma completa e testada. É nesse intervalo que operam as três hipóteses discutidas a seguir.

A filósofa da física Jenann Ismael, da Universidade Johns Hopkins, lembra na reportagem que perguntas como "o tempo tem início?" ou "o espaço tem fronteiras?" foram por muito tempo matéria de especulação filosófica, e que a cosmologia, mesmo depois de se firmar como disciplina científica, trabalhou durante décadas com pouquíssimos dados.¹ O cosmólogo Brian Keating, da Universidade da Califórnia em San Diego, propõe na mesma matéria um critério de corte: uma hipótese só merece atenção quando aponta um alvo observacional claro, ao alcance de um instrumento real.¹

"Se não existe um discriminante mensurável, o que se faz é metafísica com equações."

Brian Keating, cosmólogo, em declaração à Scientific American (tradução livre)

Hipótese 1: o universo sem borda de Hartle e Hawking

Em 1983, os físicos James Hartle e Stephen Hawking publicaram na revista Physical Review D um artigo que propunha uma "função de onda do universo".³ A ideia, conhecida como proposta sem fronteira (no-boundary proposal), dispensa a necessidade de uma condição inicial. Nas proximidades da origem, a dimensão do tempo passaria a se comportar como uma dimensão do espaço, e o conjunto formaria uma superfície fechada e arredondada, sem borda.

A analogia mais usada é a do globo terrestre. O big bang ocuparia o lugar do polo Norte, e perguntar o que havia antes dele equivaleria a perguntar o que fica ao norte do polo Norte. A questão não recebe resposta negativa; ela deixa de fazer sentido dentro do modelo. Jean-Luc Lehners, ex-chefe do grupo de cosmologia teórica do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, na Alemanha, descreve a proposta à Scientific American como uma ideia quase zen e trabalha em cálculos para verificar se ela reproduz o universo observado hoje.¹

Segundo Sean Carroll, também da Johns Hopkins, a hipótese tem apoio ou ao menos interesse considerável entre físicos, embora alguns duvidem de que ela esteja matematicamente bem definida.¹ A dúvida tem histórico. Em 2017, o próprio Lehners, com Job Feldbrugge e Neil Turok, publicou uma análise segundo a qual a formulação usual da proposta levaria a flutuações instáveis, incompatíveis com um universo liso como o nosso.⁴ O debate técnico sobre como calcular corretamente essa função de onda segue aberto.

Hipótese 2: o ricochete de um universo cíclico

Paul Steinhardt, da Universidade Princeton, ocupa uma posição singular no debate. No início dos anos 1980, ele esteve entre os formuladores da teoria da inflação cósmica, ao lado de Alan Guth, Andrei Linde e Andreas Albrecht. A inflação postula uma expansão extremamente rápida nos primeiros instantes e explica por que o universo parece plano e homogêneo em todas as direções. Nas décadas seguintes, Steinhardt tornou-se um dos críticos mais duros da própria ideia. Seu argumento, retomado na reportagem, é que a teoria precisou de ajustes sucessivos para continuar compatível com as observações, e que esse padrão raramente acompanha uma teoria correta.¹

A divergência ganhou forma pública em 2017, quando Steinhardt, Anna Ijjas e Abraham Loeb publicaram na própria Scientific American um ensaio afirmando que a inflação havia se tornado impossível de refutar. A resposta veio em carta assinada por 33 físicos, entre eles Guth, Linde e Hawking, que defenderam a teoria como testável e bem-sucedida.⁵

A alternativa de Steinhardt é um universo cíclico. O cosmos se expande por longos períodos, depois se contrai lentamente, sem colapsar em um ponto, e volta a se expandir. A transição rápida entre contração e expansão seria aquilo que interpretamos como big bang: não uma explosão inaugural, mas um ricochete, o chamado big bounce. A contração lenta, segundo ele, suavizaria o universo e produziria a planura e a homogeneidade observadas sem recorrer à inflação. Como o espaço não é destruído no ricochete, Steinhardt admite que estruturas anteriores, como buracos negros, possam ter atravessado a transição e estar hoje no universo observável.¹

O modelo faz uma previsão que pode ser verificada no presente: a expansão acelerada atual não pode durar para sempre. O físico chega a perguntar, na reportagem, se ela já não estaria terminando. A pergunta ganhou peso com os resultados divulgados em março de 2025 pela colaboração DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), que mapeou cerca de 15 milhões de galáxias e quasares e encontrou indícios de que a influência da energia escura pode estar diminuindo com o tempo.⁶ A evidência, porém, ainda não atingiu o patamar de 5 sigma que a física exige para declarar uma descoberta, e um enfraquecimento da energia escura é compatível com diversos modelos além do cíclico.

Um pioneirismo brasileiro pouco citado

A reportagem americana não menciona, mas a ideia de um universo sem singularidade, com uma fase de contração anterior à expansão, tem raízes no Brasil. Em 1979, os físicos Mario Novello e José Martins Salim, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro, publicaram aquele que é reconhecido como o primeiro modelo cosmológico de um universo eterno com ricochete.⁷ Novello havia criado em 1976 o grupo de Cosmologia e Gravitação do CBPF, que inaugurou o estudo sistemático da área no país, e fundou em 2003 o Instituto de Cosmologia, Relatividade e Astrofísica (ICRA). A linha de pesquisa teve continuidade em trabalhos como os de Nelson Pinto-Neto, também do CBPF, sobre ricochetes produzidos por efeitos quânticos.

O registro importa por duas razões. A primeira é histórica: modelos de ricochete costumam ser apresentados ao público como novidade recente, quando a formulação pioneira tem mais de 45 anos. A segunda é institucional: a produção brasileira em cosmologia teórica tem densidade internacional, mas raramente aparece nas grandes reportagens de divulgação, o que alimenta a percepção equivocada de que o país apenas consome ciência de fronteira.

Hipótese 3: o universo espelhado

Latham Boyle, pesquisador do Higgs Centre for Theoretical Physics da Universidade de Edimburgo e ex-orientando de Steinhardt, defende uma terceira via, também sem inflação. Em artigo publicado em 2018 na Physical Review Letters com Kieran Finn e Neil Turok, ele propôs que o universo depois do big bang seja a imagem refletida do universo antes dele, segundo a simetria CPT (carga, paridade e tempo).⁸

A imagem que Boyle oferece à Scientific American é a de duas casquinhas de sorvete unidas pela ponta. O ponto de contato é o big bang, e o tempo se afasta dele nos dois sentidos. Do nosso lado, há matéria e o tempo avança; do outro, há antimatéria, o tempo corre em sentido inverso e esquerda e direita trocam de lugar.¹ O par formado por universo e antiuniverso respeitaria, em conjunto, a simetria que o nosso lado, isoladamente, parece violar.

A força da proposta está nas previsões. O modelo não exige partículas exóticas: a matéria escura seria um neutrino de mão direita, também chamado de estéril, e o cálculo dos autores indica que, para corresponder à densidade de matéria escura observada, essa partícula teria massa de cerca de 4,8 × 10⁸ GeV, algo próximo de 500 milhões de vezes a massa do próton.⁸ O artigo também prevê que o neutrino mais leve não tem massa, que os neutrinos conhecidos são suas próprias antipartículas (o que tornaria possível um processo raro chamado decaimento beta duplo sem neutrinos) e, sobretudo, que não existem ondas gravitacionais primordiais de longo comprimento de onda.⁸ Keating elogia na reportagem justamente a economia do modelo e sua disposição de se expor à refutação.¹

O que os instrumentos podem decidir

Lado a lado, as três hipóteses mostram com clareza onde cada uma arrisca ser derrubada:

O ponto mais revelador está nas ondas gravitacionais primordiais, ondulações do espaço-tempo que teriam sido produzidas nos primeiros instantes e deixariam uma assinatura específica na polarização da radiação cósmica de fundo, os chamados modos B. A inflação, em suas versões mais simples, prevê que esse sinal exista. O ricochete lento de Steinhardt e o universo espelhado de Boyle preveem que ele seja imperceptível. Uma detecção confirmada, portanto, enfraqueceria duas das três propostas de uma só vez.

A busca já produziu um episódio de cautela. Em 2014, a equipe do telescópio BICEP2, no polo Sul, anunciou ter detectado esse sinal. No ano seguinte, uma análise conjunta com dados do satélite Planck mostrou que o padrão podia ser explicado pela poeira da própria Via Láctea.⁹ Keating integrou a linhagem de experimentos BICEP e transformou o episódio em livro. O teste também é assimétrico: uma detecção teria efeito eliminatório sobre os modelos sem inflação, mas a ausência prolongada do sinal não derruba a inflação, porque há versões da teoria que preveem ondas fracas demais para os instrumentos atuais. É exatamente essa elasticidade que Steinhardt critica.

No Brasil, o radiotelescópio BINGO, projeto internacional liderado pela Universidade de São Paulo com participação do INPE e da Universidade Federal de Campina Grande, está sendo implantado em Aguiar, no sertão da Paraíba.¹⁰ O instrumento foi desenhado para mapear oscilações acústicas de bárions por meio da emissão de 21 centímetros do hidrogênio neutro, medida que ajuda a restringir o comportamento da energia escura. Não é um experimento sobre o que havia antes do big bang, mas contribui para a pergunta que o modelo cíclico coloca no centro: se a aceleração do universo é permanente ou transitória. O projeto, financiado majoritariamente pela Fapesp, teve seu cronograma revisto mais de uma vez desde o início da construção.

Uma ciência que mudou de régua

A reportagem se encerra com uma observação de Ismael: o critério do que conta como ciência mudou e continuará mudando. Átomos foram previstos antes de serem observados, e a matéria escura segue fora do alcance da detecção direta.¹ A pergunta sobre o antes do big bang pode estar no mesmo trajeto, ou diante do que montanhistas chamam de falso cume, um topo aparente que esconde o pico verdadeiro.

Para o leitor, a forma mais útil de acompanhar o debate não é escolher a hipótese mais elegante, e sim observar qual delas aceita ser refutada por um dado específico. Esse é o critério de Keating, e é também a razão pela qual o universo espelhado e o modelo cíclico, mesmo minoritários, ganharam atenção: ambos apostam em resultados que podem chegar na próxima década. No caso brasileiro, há uma lição institucional. O país teve formulação pioneira na cosmologia do ricochete e participa da infraestrutura observacional capaz de testar parte dessas ideias. Sustentar essa posição depende de financiamento continuado em ciência básica, área cujos retornos se medem em décadas, não em ciclos orçamentários.

Ewerton Lopes — Curador Editorial