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O começo do Tempo (continuação)

Posted in Uncategorized by leonardomeimes on 06/05/2010

por Stephen Hawking

Para discutir observações em cosmologia desenhar diagramas dos eventos no espaço e tempo é aconselhável, com o tempo sendo o vertical e o espaço o horizontal. Para mostrar este diagrama apropriadamente, eu realmente precisaria de uma tela de quatro dimensões. No entanto, por causa dos cortes do governo, nós conseguimos apenas uma tela de duas dimensões. Então eu terei de ser capaz de mostrar apenas uma das direções espaciais.

Enquanto nós olhamos para o universo, nós estamos olhando para o passado, porque a luz teve que deixar os objetos distantes há muito tempo para chegar a nós no tempo presente. Isso significa que os eventos que observamos estão no que poderíamos chamar de nossa luneta de observação do passado. A ponta da luneta está em nossa posição no tempo presente. E enquanto se viaja de volta no tempo neste diagrama, a luneta se estica para distâncias maiores e sua área aumenta. No entanto, se houver matéria suficiente no campo de visão de nossa luneta de ver o passado, ela irá encurvar os raios de luz em sua direção. Isso significa que, enquanto vamos em direção ao passado, a área visão da nossa luneta chegará a um máximo e então começará a decair. É este foco de nossa luneta, pelo efeito gravitacional da matéria do universo, que é o sinal de que o universo é neste horizonte como o reverso de um buraco negro. Se pudermos determinar que haja matéria o suficiente no universo para desfocar nossa luneta, podemos aplicar os teoremas da singularidade para mostrar que deve ter ocorrido um começo.

Como podemos dizer, a partir de observações, se há matéria suficiente em nossa luneta, para desfocá-la? Nós observamos um grande número de galáxias, mas não podemos medir diretamente o quanto de matéria elas contém. Nem podemos ter certeza de que cada linha de visão nossa irá passar por uma galáxia. Então eu darei um argumento diferente, para mostrar que o universo contém matéria suficiente para desfocar nossa luneta. O argumento é baseado no espectro da radiação de fundo. Esta é a característica da radiação queestá em equilíbrio térmico com a matéria a mesma temperatura. Para chegar a tal equilíbrio, é necessário que a radiação seja espalhada pela matéria. Por exemplo, a luz que nós recebemos do Sol tem um aspecto térmico característico. Isto não ocorre porque as reações nucleares, que acontecem no centro do Sol, produzem radiação com um aspecto termal. Mas sim porque a radiação foi espalhada pela matéria do sol, muitas vezes ao sair do centro.

No caso do universo, o fato de que a radiação de fundo tenha um aspecto térmico exato indica que ela deve ter sido espalhada muito mais vezes do que o Sol. O universo deve então conter matéria suficiente, para deixá-lo opaco em todas as direções que olhamos, porque a radiação de fundo é a mesma, em todas as direções que olhamos. Além disso, essa opacidade deve ocorrer a muito tempo, porque nós podemos ver as galáxias e quasares a grandes distâncias. Então deve existir uma quantidade muito grande de matéria a uma distância enorme de nós. A maior opacidade sobre uma onda aberta, para uma dada densidade, vem do hidrogênio ionisado. Segue então que se há matéria o suficiente para que o universo seja opaco, há então matéria o suficiente para desfocar nossa luneta. Pode-se então aplicar o meu teorema e de Penrose para mostrar que o tempo deve ter tido um começo.

O desfoque de nossa luneta implicava que o tempo deveria ter um começo, se a teoria Geral da Relatividade estiver correta. Mas pode-se levantar a questão de se a Relatividade Geral é correta. Ela certamente concorda com todos os testes observacionais que já foram conduzidos. No entanto só comprova-se a Relatividade Geral a distâncias muito grandes. Nós sabemos que a Relatividade Geral não pode estar correta em distâncias pequenas, porque é uma teoria clássica. Isso quer dizer que, ela não leva em consideração o Princípio da Incerteza da Mecânica Quântica, que diz que um objeto não pode ter duas coisas, uma posição definida e uma velocidade definida: quanto mais perfeita o cálculo da posição, menos perfeito o cálculo da velocidade e vice e versa. Assim, para entender o estágio de alta densidade, quando o universo era pequeno, precisamos de uma teoria quântica da gravidade, que combina a Relatividade geral com o Princípio da Incerteza.

Muitas pessoas acreditavam que os efeitos quânticos iriam de alguma forma amenizar a singularidade de densidade infinita e permitir que o universo expandisse e voltasse a uma fase prévia de contração. Isso seria como uma ideias de que as galáxias de fato não se encontrassem, porém a expansão ocorreria em uma densidade muito maior. No entanto, eu acho que isto não é o que acontece: os efeitos quânticos não removem a singularidade e permitem que o tempo possa ser rebobinado indefinidamente. Mas parece que os efeitos quânticos podem remover as características mais problemáticas das singularidades na Relatividade Geral. Isso ocorre porque a teoria clássica não permite que se calcule o que surgiria em uma singularidade, porque as leis da física se quebram ali. Isso significa que a ciência não pode prever como o universo começou. Porém, pode-se apelar para um agente de fora do universo. Por isso que muitos líderes religiosos já estão aceitando o Big Bang e os teoremas de singularidade.

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2 Respostas

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  1. tartaruguinha said, on 10/05/2010 at 01:40

    Que loucura, não entendi quase nada 😀 Oi

    • leonardomeimes said, on 10/05/2010 at 08:30

      =) muita coisa que parece não fazer sentido né ^^ só estudando matemática pra entender.


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