A mente humana é fascinada por extremos e limites. Conceituamos o frio absoluto (o zero termodinâmico a 0 Kelvin) e o nada perfeito (a ausência total de matéria, energia, espaço e tempo) como se existissem.
Esses conceitos parecem lógicos, até necessários, para delimitar nossa realidade. No entanto, quando a física fundamental os aborda, revela uma verdade perturbadora: esses dois estados não parecem existir em nosso universo. Eles não são destinos alcançáveis, mas sim horizontes que recuam à medida que nos aproximamos. Essa impossibilidade não é um acidente; ela decorre das leis mais íntimas da natureza.
A busca pelo frio último tem uma longa história. No século XVIII, cientistas como Guillaume Amontons (1663-1705) já falavam de um "frio extremo". O conceito de zero absoluto foi firmemente estabelecido no século XIX. Ele representa o estado em que a energia térmica de um sistema é mínima, onde os átomos cessariam todo movimento.
No entanto, a mecânica quântica, nascida no início do século XX, impôs uma proibição fundamental. O princípio da incerteza de Heisenberg (1927) proíbe uma partícula de ter uma posição e um momento perfeitamente definidos (ambos nulos). Mesmo em seu nível de energia mais baixo, um sistema possui uma energia do ponto zero.
Assim, atingir 0 K equivaleria a congelar completamente a natureza quântica da matéria, o que é impossível. Os físicos podem se aproximar extraordinariamente (a alguns bilionésimos de Kelvin), mas a "parede" do princípio da incerteza permanece intransponível. O zero absoluto é um limite assintótico.
N.B.: O que é temperatura?
Do ponto de vista microscópico, a temperatura não é uma substância, mas uma medida da agitação térmica média das partículas que constituem a matéria (átomos, moléculas). Quanto maior essa agitação, maior a temperatura. O zero absoluto corresponderia teoricamente à parada completa dessa agitação. A mecânica quântica proíbe esse estado de imobilidade perfeita, garantindo uma energia residual mínima mesmo no nível mais baixo.
Paralelamente, a noção de nada parece igualmente inalcançável. Nossa intuição de "vazio" é um espaço totalmente vazio. No entanto, a teoria quântica de campos nos ensina que o que chamamos de vazio é, na verdade, uma entidade dinâmica e complexa: o vácuo quântico.
Nesse vácuo, pares de partícula-antipartícula virtuais aparecem e desaparecem constantemente, tomando emprestada sua energia do princípio da incerteza na forma \(\Delta E \Delta t \ge \frac{\hbar}{2}\). Isso não é um artefato teórico; efeitos como a força de Casimir (prevista em 1948, medida com precisão mais tarde) comprovam isso experimentalmente.
Vamos mais além. O espaço-tempo em si, quadro de toda existência, é um "algo" com propriedades (curvatura, expansão). Se, como sugerem alguns modelos cosmológicos, o "Big Bang" marca a emergência do espaço-tempo, então a pergunta "o que havia antes?" poderia ser um nonsense, pois talvez não houvesse um "antes" sem tempo para medi-lo. Nesse contexto, o "nada" nem sequer seria um vazio no espaço-tempo, mas a ausência total do espaço-tempo em si, uma noção tão radical que desafia nossa capacidade de conceituá-la.
Conceituar o nada é dar-lhe uma existência que não tem. Como destacava o físico Lawrence Krauss (n. 1954) em sua obra "Um universo do nada", o "nada" da física não é o "nada" filosófico.
A analogia entre a inatingibilidade do zero absoluto e a inexistência do nada não é uma mera coincidência poética. Ela aponta para um princípio subjacente: a natureza parece rejeitar estados de ausência total, de nulidade perfeita.
Essa impossibilidade é garantia da existência e da estabilidade do universo. Sem a energia do ponto zero, os átomos poderiam colapsar. Sem as flutuações do vácuo, talvez não houvesse sementes para as inhomogeneidades que levaram às galáxias. O fato de que o universo está preenchido com uma energia fundamental (energia do vácuo, ou constante cosmológica) é outra pista nesse sentido.
Os dois limites que são o zero absoluto e o nada não são, portanto, fronteiras do universo, mas limites de nossos conceitos clássicos. Eles nos remetem às peculiaridades fundacionais da realidade quântica e relativística.
| Conceito | Definição intuitiva | Realidade física | Causa da impossibilidade | Consequência para o universo |
|---|---|---|---|---|
| Zero Absoluto (0 K) | Temperatura em que toda agitação térmica cessa. | Limite inatingível. Persiste a energia do ponto zero. | Princípio da incerteza de Heisenberg (\(\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}\)). | Estabilidade dos átomos, existência da matéria. |
| Nada / Vácuo Perfeito | Ausência total de matéria, energia, espaço, tempo. | Não existe. O "vácuo" é um vácuo quântico dinâmico. | Flutuações quânticas do vácuo (\(\Delta E \Delta t \ge \frac{\hbar}{2}\)). | Possibilidade de criação de partículas, início de estruturas cósmicas, energia do vácuo. |
Fontes: Princípios da mecânica quântica (Heisenberg, Dirac). Cosmologia moderna (energia do vácuo, inflação). Efeito Casimir.
A ciência nos diz como algo veio de quase nada. Mas o mistério do porquê de haver "algo" em vez de um nada absoluto permanece nas fronteiras da física e da filosofia.
Esta dupla impossibilidade nos leva a uma questão vertiginosa: não seriam esses dois limites inatingíveis—o zero absoluto e o nada—exatamente o que torna nossa existência possível? Se o zero absoluto fosse atingível, a matéria colapsaria, privada da energia do ponto zero que mantém a estrutura atômica. Se o nada perfeito existisse, não haveria flutuações quânticas para iniciar a gênese das partículas, nem um quadro espaço-temporal para que qualquer história se desenrolasse. As leis fundamentais da física parecem favorecer, ou pelo menos permitir, a emergência da complexidade.
Nossa presença no universo não seria então um acidente contingente, mas uma consequência inscrita na própria impossibilidade do nada e do frio absoluto.
Zero absoluto e nada: dois limites que o universo se recusa a atingir 
A Natureza Econômica: Os Segredos das Grandezas Conservadas 
A incrível precisão das leis do universo: Acaso ou necessidade? 
O mistério da seta do tempo: Por que não podemos voltar atrás? 
O Big Bang: Nas Fronteiras do Modelo 
Quando o espaço se curva: a pequena inclinação que guia o universo 
Astronomia Nabateia: Mestres do Deserto entre o Céu Estrelado e as Construções de Pedra 
Astronomia Polinésia: A Arte de Navegar pelo Oceano Pacífico 
Astronomia Mesopotâmica: O Berço da Observação Celestial 
Astronomia Andina: Uma Ligação Sagrada entre o Céu e a Terra 
Astronomia Persa Antiga: Entre a Babilônia e a Idade de Ouro Islâmica 
Astronomia Maia: Os Ciclos Celestes Ditavam o Tempo Religioso, Agrícola e Político 
Astronomia Islâmica: Quando Bagdad Iluminava o Céu da Ciência 
Astronomia Indiana: Da poesia sagrada ao pensamento científico 
Astronomia Grega Antiga: O universo dos filósofos em busca da ordem cósmica 
As Três Formas Cósmicas: Uma Geometria Oculta do Universo 
A Astronomia Egípcia: Entre o Céu e o Nilo, os Segredos do Tempo 
A Astronomia Babilônica: Quando o Céu Predizia o Destino 
A Astronomia Imperial Chinesa: Um Legado Científico Milenar 
Objetos Cósmicos Extremos: Onde a Física Explode 
Universo espelho: Coexistência de dois mundos em um reflexo cósmico 
O primeiro segundo da nossa história 
Dilatação do Tempo: Miragem Relativística ou Realidade?
O espaço ao longo do tempo: um conceito em constante evolução 
O Universo em Expansão: O Que Significa Realmente "Criar Espaço"? 
Do nada ao cosmos: Por que há algo em vez de nada? 
Glossário de Astronomia e Astrofísica: Definições-Chave e Conceitos Fundamentais 
Como o Universo pode medir 93 bilhões de anos-luz? 
Como podemos afirmar que o Universo tem uma idade? 
Primeira prova da expansão do universo 
Fatias de espaço-tempo no Universo observável 
Idade das Trevas do Universo 
Teorias alternativas à expansão acelerada do universo 
O átomo primitivo do Abade Georges Lemaître 
Grandes Muralhas e Filamentos: as grandes estruturas do Universo 
As Origens do Universo: Uma História das Representações Cósmicas 
Bolhas Lyman-alpha: Rastros Gasosos das Primeiras Galáxias 
Explosões de Raios Gama: O Último Suspiro das Estrelas Gigantes
Perspectiva sobre a Inflação do Universo 
O Universo de Planck: a Imagem do Universo se Torna Mais Clara
O céu é imenso com Laniakea 
Abundância de elementos químicos no Universo 
As simetrias do universo: Uma viagem entre matemática e realidade física 
A geometria do tempo: explorar a quarta dimensão do Universo 
Como medir distâncias no Universo? 
Por que ‘nada’ é impossível: O nada e o vazio existem? 
O Problema do Horizonte: Compreendendo a Uniformidade do Cosmos 
O que é a Matéria Escura? O Invisível que Estrutura o Universo 
Metaverso, o próximo estágio de evolução 
Multiverso: Um oceano de bolhas de espaço-tempo em expansão 
Recombinação Cosmológica: Quando o Universo se Tornou Transparente 
As constantes cosmológicas e físicas do nosso Universo 
A termodinâmica da pilha de areia e o efeito avalanche 
O motor da expansão acelerada do Universo 
O Universo de Raios X: Quando o Espaço se Torna Transparente 
As galáxias mais antigas do universo 
Constante de Hubble e expansão do Universo 
Energia Escura: Quando o Universo Escapa à Sua Própria Gravidade 
Qual é o tamanho do Universo? Entre o horizonte cosmológico e o infinito 
Vácuo quântico e partículas virtuais: a realidade física do nada 
Paradoxo da noite escura 
Viagem ao coração dos paradoxos: os enigmas que revolucionaram a ciência 
Radiação Cósmica de Fundo: O Eco Térmico do Big Bang