Afinal de contas, o que é o Universo?
REV.20181008 |
| A inflação cósmica é uma teoria proposta inicialmente por Alan Guth (1981), que postula que o universo, no seu momento inicial passou por uma fase de crescimento exponencial. |
Esta expansão pode ser modelada com uma constante cosmológica não nula. Consequentemente todo o universo observável poderia ter-se originado numa pequena região.
Vídeo: A história do Universo em apenas duas horas de vídeo -
Do Big Bang até nossos dias.
Formação das estrelas, planetas, elementos químicos
O que é Big Bang?
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| Teorias atuais apontam o hipotético campo escalar (e sua partícula associada) ínflaton como responsável pela inflação do universo durante seus primeiros instantes |
Explosão
O Big Bang, ou a Grande Explosão é a teoria cosmológica dominante do desenvolvimento inicial do universo.
Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum tempo finito no passado e, desde então tem se resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente.
Não houve nunca uma explosão. Explosão é um vazamento de pressão instantânea originada por elementos comprimidos dentro de uma dimensão ou uma bolha e que se expandem inflando tudo ao redor.
Inflação
De acordo com o modelo do Big Bang, o Universo se expandiu a partir de um estado extremamente denso e quente e continua a se expandir atualmente. Uma analogia comum explica que o espaço está se expandindo, levando galáxias com ele, como "passas" dentro de um naco de levedura de pão a fermentar.
O esquema gráfico acima é um conceito artístico que ilustra a expansão de uma parte de um Universo plano
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O relógio é utilizado em variados formatos como um medidor do tempo desde a Antiguidade e pode ser uma das invenções humanas mais antigas pois nada mais é do que um marcador de movimentos do Sol.
Não podemos controlar o tempo e o que podemos fazer é ficar limitados em simplesmente conta-lo mecanicamente.
A noção em senso comum do tempo, é inerente ao ser humano antigo, visto que, em princípio, todos somos capazes de apenas reconhecer e/ou ordenar mentalmente a ocorrência dos eventos percebidos pelos nossos sentidos, de uma forma mecanica e linear, segundo determinadas observações na marcação dos movimentos do nosso Sol e é o que fazemos. O ciclo de um dia é dividido em 12 horas, minutos e segundos.
A percepção de tempo nos surgiu a partir de nossos sentidos via processos psicossomáticos, onde diversas variáveis tomam parte. Em determinados dias temos a sensação psicológica que de que determinados eventos transcorreram de forma muito rápida, e de que em outros dias os mesmos eventos transcorreram de forma bem lenta, mesmo que o relógio - aparelho especificamente construído para medida de tempo tivesse medido o mesmo tempo.
Com certeza o fator dessa sensação é o movimento, aliás indo a um encontro e estando alguns minutos atrasado dá a sensação do tempo passar com rapidez enquanto que quem espera nesse encontro tem uma sensação de demora ou lentidão.
Mais além da ciência do relógio contar o tempo em minutos, devemos saber que o tempo é movimento, mas existe.
Tudo o que podemos fazer para voltar no tempo é brecar o movimento futuro e ainda assim estaríamos presos no momento atual ( paradoxal). O movimento em si não cessa nunca e tapar o vazamento de areia numa ampulheta não alonga o tempo decorrido nas coisas e pessoas circunstantes.
Na antiguidade a observação dos astros e a interpretação religiosa mantiveram uma ligação praticamente una. Os povos primitivos já utilizavam símbolos representando os corpos celestes nas manifestações de arte rupestre.
No antigo Egito e em outras civilizações antigas da Mesopotâmia, acreditava-se que a Terra por alguma razão lógica para eles, pois a mente antiquada da época não conceberia uma bolha espacial sendo portanto um coisa plana como uma pizza com bordas. Os astros no espaço eram como lâmpadas fixas no teto, numa abóbada móvel.
Em muitas civilizações antigas existiam crenças em que se acreditava que o Sol nascia a cada amanhecer para morrer ao anoitecer, o que muitas religiões tomaram por base.
Os gregos, sobretudo os seguidores de Pitágoras, acreditavam que os corpos celestes tinham seus movimentos regidos rigorosamente pelas leis naturais, na esfericidade da Terra e na harmonia dos mundos; já os seguidores de Aristóteles consideravam a teoria geocêntrica, onde a Terra era o centro do universo.
A constante cosmológica geralmente denotada por um lambda maiúsculo (Λ) foi proposta por Albert Einstein como uma modificação da teoria original da relatividade geral ao concluir por um universo estacionário.
Após a descoberta do deslocamento para o vermelho de Hubble e introdução do paradigma do universo em expansão, Einstein abandonou esse conceito. Entretanto, a descoberta de que a expansão do universo ainda está acelerando atualmente, renovou na década de 1990, o interesse pela constante cosmológica.
A constante cosmológica "Λ" aparece nas equações de campo modificadas de Einstein na forma
R μ ν − 1 2 R g μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle R_{\mu \nu }-{\textstyle 1 \over 2}R\,g_{\mu \nu }+\Lambda \,g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}
onde R e g pertencem a estrutura do espaço-tempo, T pertencem a matéria, e G e c são fatores de conversão com o qual surge do uso tradicional de unidades de medida. Quando Λ é zero, ela se reduz a equação de campo original da relatividade. Quando T é zero, a equação de campo descreve um espaço vazio (o vácuo). As unidades de Λ são segundo-2.
A constante cosmológica possui o mesmo efeito de uma densidade de energia intrínseca do vácuo, ρvac. Neste contexto, é comumente definida como fator proporcional a 8π: Λ = 8πρvac, onde conversões modernas da relatividade geral já estão inseridas (do contrário, os fatores G e c também apareceriam).
A constante cosmológica foi introduzida por Einstein nas equações relativísticas para que estas conduzissem a um universo estático (eterno e imutável). Entretanto, com a descoberta da expansão do universo através de uma hipótese teórica do astrônomo neerlandês Willem de Sitter utilizando das equações da Relatividade Geral em 1917, ideia esta que fora depois reforçada em 1929 pelo astrônomo americano Edwin Hubble com a observação do afastamento de galáxias através do Desvio para o Vermelho "redshift" (que obedece à Lei de Hubble-Homason), ela acabou sendo descartada. A constante cosmológica é um termo que equilibra a força de atração da gravidade. Toma a forma de uma força gravitacional repulsiva e foi adicionada quase como uma 'constante de integração' às equações de Einstein. Ao contrário do resto da relatividade geral, esta nova constante não se justificava para nada no modelo atual da gravidade, e foi introduzida exclusivamente para obter o resultado que na época se pensava fosse apropriado.
De fato, Einstein teria declarado que ela foi o pior erro de sua carreira. Ironicamente, a constante retornou à corrente principal da cosmologia devido a medições que indicam uma expansão acelerada do universo, o que implica um valor de Λ diferente de zero.
No entanto, muito tempo depois, cientistas começaram a ficar intrigados. Já estava certo que o Universo estava se expandindo e que as galáxias, por conseqüência, estavam se afastando umas das outras. O problema é que, pelas medições realizadas pelo telescópio Hubble, as galáxias não somente estavam se afastando entre si, mas a sua velocidade de afastamento estava aumentando cada vez mais.
Do ponto de vista científico, tal constatação é perturbadora. Afinal, se a Teoria do Big Bang está correta, as galáxias de fato deveriam estar se afastando. Mas, com o tempo, sua velocidade de afastamento deveria cair, não acelerar. Assim como uma granada que explode arremessando detritos para todo o lado, uma hora as partículas deslocadas pela explosão deveriam desacelerar, até o ponto de caírem. Com o Universo, contudo, ocorre o contrário. À medida que o tempo passa, a matéria vai ganhando cada vez mais velocidade, como se houvesse alguma força a impeli-las na direção contrária da gravidade.
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O que é o tempo?
Primeiramente devo lembrar que tempo é o movimento e o relógio que usamos não tem nenhuma influência no tempo/espaço, sendo apenas um marcador de horas diárias baseado em um ciclo diário da órbita da terra em torno do Sol.O relógio é utilizado em variados formatos como um medidor do tempo desde a Antiguidade e pode ser uma das invenções humanas mais antigas pois nada mais é do que um marcador de movimentos do Sol.
Não podemos controlar o tempo e o que podemos fazer é ficar limitados em simplesmente conta-lo mecanicamente.
A noção em senso comum do tempo, é inerente ao ser humano antigo, visto que, em princípio, todos somos capazes de apenas reconhecer e/ou ordenar mentalmente a ocorrência dos eventos percebidos pelos nossos sentidos, de uma forma mecanica e linear, segundo determinadas observações na marcação dos movimentos do nosso Sol e é o que fazemos. O ciclo de um dia é dividido em 12 horas, minutos e segundos.
A percepção de tempo nos surgiu a partir de nossos sentidos via processos psicossomáticos, onde diversas variáveis tomam parte. Em determinados dias temos a sensação psicológica que de que determinados eventos transcorreram de forma muito rápida, e de que em outros dias os mesmos eventos transcorreram de forma bem lenta, mesmo que o relógio - aparelho especificamente construído para medida de tempo tivesse medido o mesmo tempo.
Com certeza o fator dessa sensação é o movimento, aliás indo a um encontro e estando alguns minutos atrasado dá a sensação do tempo passar com rapidez enquanto que quem espera nesse encontro tem uma sensação de demora ou lentidão.
Mais além da ciência do relógio contar o tempo em minutos, devemos saber que o tempo é movimento, mas existe.
Tudo o que podemos fazer para voltar no tempo é brecar o movimento futuro e ainda assim estaríamos presos no momento atual ( paradoxal). O movimento em si não cessa nunca e tapar o vazamento de areia numa ampulheta não alonga o tempo decorrido nas coisas e pessoas circunstantes.
Cosmologia
A Cosmologia muitas vezes é confundida com a Astrofísica que é o ramo da Astronomia que estuda a estrutura e as propriedade dos objetos celestes e o universo como um todo através da Física teórica.Na antiguidade a observação dos astros e a interpretação religiosa mantiveram uma ligação praticamente una. Os povos primitivos já utilizavam símbolos representando os corpos celestes nas manifestações de arte rupestre.
No antigo Egito e em outras civilizações antigas da Mesopotâmia, acreditava-se que a Terra por alguma razão lógica para eles, pois a mente antiquada da época não conceberia uma bolha espacial sendo portanto um coisa plana como uma pizza com bordas. Os astros no espaço eram como lâmpadas fixas no teto, numa abóbada móvel.
Em muitas civilizações antigas existiam crenças em que se acreditava que o Sol nascia a cada amanhecer para morrer ao anoitecer, o que muitas religiões tomaram por base.
Os gregos, sobretudo os seguidores de Pitágoras, acreditavam que os corpos celestes tinham seus movimentos regidos rigorosamente pelas leis naturais, na esfericidade da Terra e na harmonia dos mundos; já os seguidores de Aristóteles consideravam a teoria geocêntrica, onde a Terra era o centro do universo.
A constante cosmológica geralmente denotada por um lambda maiúsculo (Λ) foi proposta por Albert Einstein como uma modificação da teoria original da relatividade geral ao concluir por um universo estacionário.
Após a descoberta do deslocamento para o vermelho de Hubble e introdução do paradigma do universo em expansão, Einstein abandonou esse conceito. Entretanto, a descoberta de que a expansão do universo ainda está acelerando atualmente, renovou na década de 1990, o interesse pela constante cosmológica.
A constante cosmológica "Λ" aparece nas equações de campo modificadas de Einstein na forma
R μ ν − 1 2 R g μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle R_{\mu \nu }-{\textstyle 1 \over 2}R\,g_{\mu \nu }+\Lambda \,g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}
onde R e g pertencem a estrutura do espaço-tempo, T pertencem a matéria, e G e c são fatores de conversão com o qual surge do uso tradicional de unidades de medida. Quando Λ é zero, ela se reduz a equação de campo original da relatividade. Quando T é zero, a equação de campo descreve um espaço vazio (o vácuo). As unidades de Λ são segundo-2.
A constante cosmológica possui o mesmo efeito de uma densidade de energia intrínseca do vácuo, ρvac. Neste contexto, é comumente definida como fator proporcional a 8π: Λ = 8πρvac, onde conversões modernas da relatividade geral já estão inseridas (do contrário, os fatores G e c também apareceriam).
A constante cosmológica foi introduzida por Einstein nas equações relativísticas para que estas conduzissem a um universo estático (eterno e imutável). Entretanto, com a descoberta da expansão do universo através de uma hipótese teórica do astrônomo neerlandês Willem de Sitter utilizando das equações da Relatividade Geral em 1917, ideia esta que fora depois reforçada em 1929 pelo astrônomo americano Edwin Hubble com a observação do afastamento de galáxias através do Desvio para o Vermelho "redshift" (que obedece à Lei de Hubble-Homason), ela acabou sendo descartada. A constante cosmológica é um termo que equilibra a força de atração da gravidade. Toma a forma de uma força gravitacional repulsiva e foi adicionada quase como uma 'constante de integração' às equações de Einstein. Ao contrário do resto da relatividade geral, esta nova constante não se justificava para nada no modelo atual da gravidade, e foi introduzida exclusivamente para obter o resultado que na época se pensava fosse apropriado.
De fato, Einstein teria declarado que ela foi o pior erro de sua carreira. Ironicamente, a constante retornou à corrente principal da cosmologia devido a medições que indicam uma expansão acelerada do universo, o que implica um valor de Λ diferente de zero.
Constante Cosmológica
A Constante Cosmológica, no entanto, teve vida muita curta. Quando Edwin Hubble descobriu o desvio para o vermelho e constatou que as galáxias ao redor da Via Láctea estavam se afastando umas das outras numa velocidade cada vez maior, a idéia de um Universo eterno e estacionário foi jogada no lixo. Para o resto de sua existência, Einstein amaldiçoaria a Constante Cosmológica, acusando-a de ser “o maior erro de sua vida”.No entanto, muito tempo depois, cientistas começaram a ficar intrigados. Já estava certo que o Universo estava se expandindo e que as galáxias, por conseqüência, estavam se afastando umas das outras. O problema é que, pelas medições realizadas pelo telescópio Hubble, as galáxias não somente estavam se afastando entre si, mas a sua velocidade de afastamento estava aumentando cada vez mais.
Do ponto de vista científico, tal constatação é perturbadora. Afinal, se a Teoria do Big Bang está correta, as galáxias de fato deveriam estar se afastando. Mas, com o tempo, sua velocidade de afastamento deveria cair, não acelerar. Assim como uma granada que explode arremessando detritos para todo o lado, uma hora as partículas deslocadas pela explosão deveriam desacelerar, até o ponto de caírem. Com o Universo, contudo, ocorre o contrário. À medida que o tempo passa, a matéria vai ganhando cada vez mais velocidade, como se houvesse alguma força a impeli-las na direção contrária da gravidade.
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