Facebook do Portal São Francisco
Google+
+ circle
Home  Universo  Voltar

Universo

 

A definição de Universo pode ser posta pelo conjunto de toda a matéria e energia existente desde o microcosmo ao macrocosmo. É aceito atualmente originado a partir do Big Bang e estando ainda em processo de expansão. Sua idade é indeterminada, acredita-se, porém que esteja entre dez a vinte bilhões de anos.

O Universo e sua percepção na antiguidade

Na antiguidade eram comuns os símbolos representando os corpos celestes nas manifestações de arte rupestre. Na civilização Egípcia, entre outras, era suposto que a Terra fosse plana, e os astros lâmpadas ou chamas fixas numa abóbada celeste móvel. Existiam crenças onde se acreditava que o Sol nascia a cada amanhecer para morrer ao anoitecer. A observação dos astros e a interpretação religiosa mantiveram uma ligação sobre a noção de Universo

Tales de Mileto, Anaximandro de Mileto e Anaxímenes de Mileto, nasceram e viveram em Mileto no século VI a.C, são considerados por muitos historiadores o trio de pensadores que originalmente antecederam aos filósofos do mundo ocidental. De seus tratados apenas restaram citações em obras de autores subseqüentes, desta forma existem controvérsias nas interpretações de suas obras. Os três, independentemente das divergências de interpretações de suas obras, tiveram papel preponderante na tentativa de desvendamento da natureza do Universo pelos cientistas, desde a antiguidade até a atualidade.

Tales de Mileto

Na Grécia antiga atribui-se a Tales de Mileto, (embora suas obras não tenham sobrevivido), a afirmação de que a água era a substância fundamental do Universo e de toda a matéria. Segundo os milésios a nova concepção de mundo foi designada pela palavra grega que significa discurso ou razão, denominada “logos”, esboçando-se desta forma, a primeira tentativa de explicação racional do Universo sem a utilização de entidades sobrenaturais.

O conceito de logos o contrapunha ao pensamento mítico, sendo a imanência e a negação do antropomorfismo. Tales de Mileto, segundo o historiador grego Diógenes Laércio, acreditava que a água era o princípio formador da matéria. Segundo sua análise, isto ocorreria porque os seres vivos precisariam da umidade para sobreviver, e os seres mortos se ressecariam. Todos os germes e alimentos estariam cheios de água e seria natural, portanto que a nutrição destes resultaria daquilo de que provinham. A água para o filósofo seria o princípio da natureza úmida de todos os seres vivos e a Terra estariam repousados sobre aquele elemento. Em sua análise física através da cosmologia baseada na água, tentou demonstrar que as combinações se fazem pela mistura e pela mudança dos elementos e que o mundo é um só.

Tales fundador da escola de Mileto e seus contemporâneos, imaginavam que a esfera do céu estaria dividida em cinco círculos, ou zonas, a ártica; o trópico de verão; o equador; o trópico de inverno e a antártica. Foi o primeiro astrônomo conhecido a explicar um eclipse do Sol verificando que a Lua é iluminada por esse astro.

Aquele sábio, provavelmente teria sido um dos precursores do método científico. Isto ocorreu devido a sua tentativa de explicar os fenômenos da natureza. Seu raciocínio analítico substituiu a explicação mítica da origem do Universo, dando uma lógica seqüencial e racional para os eventos.

Anaximandro de Mileto

Contemporâneo de Tales de Mileto e seu discípulo, Anaximandro de Mileto, foi o filósofo a que se atribuiu a elaboração de tratados sobre astronomia, cosmologia e geografia. Acredita-se que sua utilização perdurou por vários séculos. Consta que Anaximandro era racionalista e prezava a simetria da natureza do Universo. Que utilizava as proporções matemáticas e geométricas para tentar mapear a esfera celeste, abrindo assim o caminho para os astrônomos posteriores.

Sua teoria versava que o mundo derivava de uma substância primordial imponderável chamada de “apeiron”, que significa “ilimitado”, e que esta seria matéria indestrutível e eterna.

A substância teria precedido a "separação" em contrários dos elementos. Exemplos seriam o seco e o úmido, o quente e o frio, estes representavam assim a unidade primordial que regeria a diversidade dos fenômenos naturais. Segundo Anaximandro no apeiron estariam contidos todos os elementos antagônicos, e que este não teria um princípio porque não tinha fim.

Anaximandro de Mileto descobriu a obliqüidade da eclíptica, inventou o quadrante solar e lhe são atribuídos os primeiros mapas geográficos e uma teoria evolucionista, onde sugere hipóteses sobre a transformação de espécies inferiores em superiores. Afirmava que a Terra não tinha porque se mover em nenhuma direção, portanto deveria se manter em repouso, permanecendo assim em sua posição sem suporte no centro do universo.

Ptolomeu ou Claudius Ptolemaeus

Claudius Ptolemaeus da Biblioteca de Alexandria, conhecido pela cultura ocidental somente como Ptolomeu, nasceu, acredita-se, em meados do século II d.C, sabe-se que trabalhou em Alexandria, no Egito, entre os anos 120 e 145 da era cristã. Se baseou num modelo universal completo onde a Terra era o centro do Cosmos e circundada por oito esferas que seriam a Lua, o Sol, as estrelas, os planetas Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno, estes estavam em órbitas menores, cada um em sua respectiva esfera.

Segundo Ptolomeu, na esfera mais afastada estavam as estrelas que mantinham sempre a mesma posição. Por este modelo, as posições dos astros poderiam ser previstas com relativa precisão. A dificuldade encontrada era o posicionamento orbital da Lua esta acabou tendo a dedução de uma trajetória tal, que em determinados períodos sua distância para a Terra ficava a metade da distância em relação a outros períodos. Este modelo foi aceito pela Igreja Católica durante toda a Idade Média apesar da grande falha, reconhecida por Ptolomeu. Ora, se Lua estivesse à metade da distância da Terra em determinados períodos que em outros, seu tamanho aparente deveria ser o dobro. Este fato, porém foi mandado ser ignorado pela Igreja e sua tese geocêntrica onde o Planeta Terra ocupava o centro do universo foi aceita durante 14 séculos.

Ptolomeu foi contemporâneo a Marco Aurélio, e considerado por muitos historiadores como o último dos sábios gregos. A civilização medieval teve seu primeiro contato com a ciência grega através dos seus trabalhos de matemática, geometria, física, astronomia e geografia.

Em alguns relatos antigos estão citadas algumas obras de Ptolomeu, por exemplo:

Peri diastáseos”, ou “Sobre a dimensão”, nesta existia uma tentativa de provar a existência do espaço tridimensional.

Peri ropon , ou “Sobre o equilíbrio”, esta obra tratava da física mecânica, e de fenômenos relacionados ao movimento e às forças.

Geographike hyphegesis, ou “Introdução à geografia”, neste trabalho Ptolomeu apresentava idéias onde a Ásia poderia se estender para o leste e da existência de um continente ao sul do oceano Índico. Segundo historiadores, esta obra influenciou Cristóvão Colombo na crença da possibilidade de alcançar o Continente navegando para oeste. E capitão James Cook em 1.775, rumou ao Sul na tentativa de encontrar o Continente Antártico.

Harmonica”, ou “Harmônica”, este era um tratado em três volumes que discorria sobre música, e a harmonia das notas musicais.

He mathematike syntaxis”, ou “A coleção matemática”, também conhecida como “Ho megas astronomos”, ou “O grande astrônomo” ou, Almagesto, este era o título da tradução em árabe datada no século IX. Esta obra foi dividida em 13 livros. Nestes existia a compilação dos dados obtidos pelos antigos astrônomos gregos anteriores a Ptolomeu, entre estes Hiparco e o seu primeiro catálogo estelar.

Ptolomeu, em “O grande astrônomo” catalogou 1.022 estrelas, destas 172 descobertas por si. Sua obra ensina a construção de um instrumento para calcular a altura de um corpo celeste acima da linha do horizonte, chamado astrolábio. Foi baseado na obra de Hiparco que Cláudio Ptolomeu adotou o sistema geocêntrico, onde o Sol, Mercúrio, Vênus, a Lua, Marte, Júpiter, Saturno e as estrelas descreveriam, em suas órbitas, círculos perfeitos. Quando mencionamos os termos música das esferas, ou sétimo céu, estes são resultantes daquela época, pois cada esfera representava um “céu”, conforme ensinavam Platão e Aristóteles.

Para demostrar a teoria de Ptolomeu, eram construídos dispositivos mecânicos, ou máquinas que simulavam o movimento real dos planetas vistos em planta (a visão em planta é aquela em que se observa um determinado objeto, ou desenho de cima para baixo). Alguns mecanismos representavam os movimentos planetários com precisão. A prova efetuada mecanicamente era irrefutável. Neste ponto era gerada a certeza de que uma determinada teoria estava correta, portanto, muito difícil de ser derrubada, a não ser que a criação de outra teoria deixasse a anterior obsoleta.

O modelo de Ptolomeu foi adotado, portanto imposto pela Igreja durante a “Idade das Trevas”, impedindo desta forma o avanço da astronomia por um milênio. Essa concepção dos teólogos medievais, rejeitava qualquer teoria que não colocasse a Terra em lugar privilegiado.

Aurélio Agostinho, em latim Aurelius Augustinus, ou santo Agostinho

Santo Agostinho em sua obra “De civitate Dei”, ou “Da cidade de Deus”, divulgada de 413 a 426, discute questões como a teologia da história assim com a cosmologia onde aponta que a civilização está em progresso lento. Segundo Agostinho, os homens e o Universo existem a partir de 5.000 anos antes de Cristo.

Esta afirmativa parte do livro Gênesis e que está muito próxima do final da última glaciação, segundo a arqueologia em torno de 10.000 a.C., e que marca o início da civilização. Agostinho em suas reflexões sobre o que Deus fazia antes da criação do Universo, afirmou que o tempo é uma propriedade do Universo criado por Deus, portanto o tempo se iniciou com o Universo e que não existia antes da sua criação, logo não procede o questionamento do que existia antes da criação

Muçulmanos

Muitas obras dos grandes astrônomos antigos foram acumuladas nas bibliotecas romanas e, posteriormente, em Constantinopla, passando para as mãos dos árabes. Para os muçulmanos, o conhecimento astronômico era uma disciplina necessária às suas crenças religiosas, pois através da orientação seguida pela abóbada celeste era possível encontrar a localização de Meca. Os astrônomos islâmicos embora interessados em astrologia, acabaram por preservar os conhecimentos dos sábios gregos traduzindo suas obras antigas. Os árabes realizaram novas observações, compilaram dados para a confecção de novas tábuas celestes, melhoraram instrumentos astronômicos, desta forma, a astronomia não perdeu os conhecimentos adquiridos, embora muitas obras originais gregas tenham se perdido. Entre os cristãos o sistema de Aristotélico ainda continuava sendo o utilizado. Do século II d.C. até o século XII d.C. a astronomia permaneceu praticamente sem se desenvolver no Ocidente.

Afonso X o Sábio

Foi somente em 1.270 que Afonso X o Sábio, rei de Castela, fez publicar as “Táblas alfonsíes”, estas se baseavam no sistema de círculos de esferas descrevendo os caminhos percorridos pelos astros no firmamento. Somente no final da Idade Média caíram os antigos sistemas astronômicos, depois das navegações de Cristóvão Colombo e Fernão de Magalhães.

Nicolau Copérnico ou Mikolaj Kopernik

Nicolau Copérnico em 1.530 concluiu um tratado chamado “De revolutionibus orbium caelestium”, ou “Sobre as revoluções dos orbes celestes”, neste propunha a idéia de que o Sol era o centro estático do Universo, onde a Terra e todos os demais corpos giravam em torno do Astro Rei em órbitas circulares. Em 1.540, a proposta foi publicada e passou a ser encarada real por diversos astrônomos da época, sendo então oficializada teoria do heliocentrismo por Copérnico.

Kepler e Galileu

Johannes Kepler e Galileu Galilei, quase um século depois, começaram a estudar e observar as afirmações de Copérnico.

Galileu Galilei

Galileu observando o movimento oscilatório de um lustre da catedral de Pisa comparativamente às suas próprias pulsações, notou que o movimento do pêndulo era periódico e que havia pequenas oscilações que ocorriam em intervalos regulares, chamadas de isócronas. Através desta observação, verificou que o período de um pêndulo não depende nem da massa da substância, nem da sua natureza.

Enquanto estudava, inventou a balança hidrostática, em 1.589, publicou trabalhos sobre a gravidade, além de pesquisar os movimentos que se registram na superfície terrestre. Em suas experiências comprovou que objetos de diferentes massas em queda livre caem com a mesma aceleração.

Com suas experiências, Galileu alterou a visão dos cientistas daquela época, estes foram surpreendidos pelas contradições da física aristotélica em relação às suas descobertas que geraram a noção de gravidade.

Logo em seguida aos holandeses criarem as primeiras lentes ópticas, Galileu as aperfeiçoou e fazendo experimentos ópticos acabou por criar um telescópio capaz de aumentar a imagem 32 vezes. Com este dispositivo teve seu horizonte universal ampliado.

Em torno de 1609 Galileu iniciou suas observações astronômicas através de um telescópio óptico. Observando Júpiter, descobriu que este era seguido por quatro pequenos corpos ou luas que giravam em torno de si. Por comparação, concluiu que nada precisava girar em torno da Terra obrigatoriamente, contrariando o modelo aristotélico-ptolomaico de Universo.

Suas observações propiciaram muitas descobertas astronômicas. Estas foram reunidas num livro intitulado “Sidereus nuncius” ou “O mensageiro celeste” de 1.610.

As descobertas de Galileu e sua a perseguição pela Igreja Católica

Galileu descobriu as manchas solares, as montanhas da Lua, os satélites de Júpiter, os anéis de Saturno e as fases de Vênus. Exibiu seu invento em Roma em 1.611, e publicou a obra “Istoria i dimostrazioni intorno alle macchie solari”, ou “História e demonstração em torno das manchas solares” em 1.613, nesta obra defendeu as idéias heliocêntricas de Copérnico, reafirmou o sistema heliocêntrico como o verdadeiro e as Escrituras alegóricas e, portanto não poderiam servir de base para conclusões científicas. Em função disto, a Igreja Católica, que preconizava o geocentrismo, considerou as descobertas de Galileu e a polêmica provocada pelo tema “perigosas para a fé cristã”.

Em 1616 a Igreja Católica incluiu as publicações de Copérnico na lista de publicações apócrifas, proibindo sua leitura sob pena de heresia até que houvesse a “correção das afirmações que não condiziam com a fé cristã”.

Martinho Lutero afirmou que: “(sic) Este tolo se acha acima das estrelas... As Sagradas Escrituras nos dizem que Josué ordenou ao Sol que ocupasse um lugar, e não a Terra”.

A Igreja Católica proibiu o livro de Copérnico e condenou Galileu, a julgamento pelo tribunal da Inquisição proibindo-o de estudar sobre o sistema de Copernicano.

Devido às proibições a que foi submetido, Galileu se dedicou no estabelecimento e comprovação de novos métodos de pesquisa científica baseados na experimentação, daí em 1632 surgiu a obra “Diálogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano” ou “Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo, ptolomaico e copernicano”. Esta publicação provocou mais polêmica ainda, e suas idéias consideradas mais perigosas que as de Calvino e Lutero, levando-no para um novo julgamento pela inquisição. Galileu Galilei concordou no final em abjurar para evitar a sua tortura ou a morte.

Após o tribunal, Galileu publicou sua obra sobre o movimento em 1638, intitulada “Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze” ou “Discursos e demonstrações matemáticas sobre duas novas ciências”. Criador da chamada “ciência do movimento” acabou por criar as bases da dinâmica, lançando assim uma nova metodologia científica.

Johannes Kepler e as Leis do movimento planetário

Johannes Kepler orientou sua teoria onde os planetas não giravam em órbitas circulares, porém elipticamente. Foi neste ponto que houve a unificação do modelo observado ao modelo previsto através de cálculos.

Utilizando os modelos geométricos dos gregos e a teoria heliocêntrica de Copérnico, descobriu três leis básicas do movimento planetário:

A primeira lei de Kepler afirma que “os planetas do sistema solar giram ao redor do Sol e descrevem órbitas elípticas, aproximadamente circulares”.

A segunda lei de Kepler, estabelece que “a velocidade do movimento se adapta à posição do planeta na curva elíptica de modo uniforme, ainda que não constante”.

A terceira lei de Kepler “fixa uma proporção entre o raio da órbita e o tempo que o astro leva para descrevê-la”.

Johannes Kepler publicou seus cálculos em 1.596 na obra intitulada “Prodomus dissertationum mathematicarum continens mysterium cosmographicum”, ou “Primeiras dissertações matemáticas sobre o mistério do cosmo”, enviou um exemplar para Tycho Brahe. Outras obras do astrônomo são “Harmonices mundi”, ou “As harmonias do mundo” de 1.619, além das “Tabulae rudolphinae” ou “Tábuas rudolfinas” de 1627, estas usadas pelos astrônomos por mais de um século no cálculo das posições planetárias.

Foi convidado pra ser assistente de Tycho e sucedeu-lhe após sua morte, em 1601, herdando então a documentação compilada por Brahe durante toda a sua vida.

Kepler aperfeiçoou então sua teoria baseada nos três princípios. Fazendo observações na órbita de Marte, em comparação aos fenômenos ópticos da atmosfera e às estrelas distantes conseguiu comparar os dados medidos aos observados.

Newton e a elaboração das leis da mecânica e da gravitação universal

Isaac Newton, já em 1664 escreveu um ensaio intitulado "Quaestiones quaedam philosophicae", ou "Certas questões filosóficas", em 1667, apresentou a Isaac Barrow um trabalho sobre cálculo infinitesimal, chamou-o método matemático dos fluxos. Em seguida descobriu as fórmulas matemáticas que descrevem a “centrípeta”, ou aceleração circular uniforme. Concluindo assim que a descoberta do princípio que governa a rotação da Lua ao redor da Terra é o mesmo da gravitação terrestre, em 1.704 publicou a obra Opticks, Óptica.

As obras de Newton

Em 1687, Isaac Newton publicou sua obra “Philosophiae naturalis principia mathematica”, ou “Princípios matemáticos da filosofia natural”, dividida em três tomos. O primeiro intitulado “De motu corporum”, ou “Do movimento dos corpos”, neste trata a chamada “mecânica racional”, mostra a lei da inércia e formula suas definições, demonstra uma nova noção de força e a noção de massa. O segundo tomo, extensão do primeiro, trata do movimento dos corpos num meio resistente e delineia a hidrodinâmica. Nos dois primeiros tomos Newton exclui a possibilidade da redução da mecânica à cinemática pura. Ainda ensaia o princípio da igualdade entre ação e reação e as regras da aceleração no vácuo.

O terceiro tomo foi intitulado “De sistemate mundi” ou “Do sistema do mundo”, neste volume é apresentada a mecânica do sistema universal examinada à luz dos princípios matemáticos. São analisadas as marés, os movimentos os planetários, os cometas e demais corpos celestes. Em sua obra, todas as exposições são precedidas de considerações filosóficas sobre as regras do raciocínio, das proposições e dos fenômenos analisados.

Nos seus três volumes do “Princípios matemáticos da filosofia natural”, Newton demonstra a teoria do movimento dos corpos espaço temporal utilizando lei da gravitação universal como base de praticamente todos os fenômenos naturais relativos ao Universo como um todo. Mostra que os corpos são mutuamente atraídos por todos e quaisquer outros corpos, por uma força tanto mais intensa quanto maciços forem os corpos e mais próximos estejam uns dos outros.

A solução matemática de Newton em síntese unifica a observação dos corpos, sua órbita elíptica e a previsão de seu lugar no tempo. Ela demonstra como a gravidade faz a Lua se mover elipticamente em torno da Terra e da mesma forma como a Terra e os outros planetas têm órbitas semelhantes em torno do Sol.

As esferas celestes de Ptolomeu, obsoletas então, foram abandonadas. Para a ciência, as estrelas fixas passaram a ter movimento, a ser corpos semelhantes ao nosso Sol.

Newton e Richard Bentley e a possibilidade da atração universal mútua

Em 1691, Richard Bentley e Newton debateram sobre a possibilidade das estrelas se atrair mutuamente caindo umas sobre as outras. Newton argumentou que se houvesse um número finito de estrelas num espaço finito, de fato umas cairiam sobre as outras. Porém, no caso de um número infinito de estrelas distribuídas uniformemente num espaço infinito, não haveria esta ocorrência pelo fato de não haver qualquer ponto central onde elas pudessem estar em órbita, portanto cair.

Há que se ter cuidado quanto à nossa visão de universo infinito, pois neste caso se considera como qualquer ponto o seu centro, uma vez que em volta de si existem infinitos corpos ao infinito. A abordagem de universo a partir deste ponto ganha uma dinâmica onde devemos considerar que todas as estrelas caem umas sobre as outras, e que a dúvida real é o quanto isto mudaria no caso do acréscimo de mais estrelas distribuídas uniformemente além da região pré-determinada de espaço no domínio do tempo.

Pela lei da gravitação universal, estrelas acrescentadas à massa estelar já existente não fazem diferença, pois iriam colapsar independentemente de sua quantidade na mesma velocidade e sem alteração. Porém quando se lida com infinitos, não podemos acrescentar tantas estrelas quantas quisermos, pois existe uma elasticidade espaço-temporal, portanto não vão sempre despencar umas sobre as outras. Atualmente acredita-se que é impossível uma visão estática infinita do Universo onde a gravidade é sempre atrativa, existe uma possibilidade de colapso a partir de um certo número de massa onde pode ocorrer uma súbita explosão de energia a partir de um certo momento de saturação. Neste, os corpos colapsados não mais podem cair sobre si, havendo desta forma uma repulsão gravitacional gerada pela excessiva compressão material.

Além das obras citadas, Newton publicou em 1.704 “Opticks, or A Treatise on the Reflections, Refractions and Colours of Light “, ou “Óptica, ou Um tratado sobre a reflexão, refração e cores da luz”, nesta é demonstrada a noção de comprimento de onda, chamada por Isaak Newton de “teoria dos acessos de fácil transmissão”. Na edição em latim, é apresentado no apêndice um tratado de cálculo integral completo para explicar as conclusões do Físico.

Na segunda edição da obra Opticks, Newton incluiu “31 Questions”, ou “31 Questões”, que discorrem sobre a luz e a matéria

Em 1.707 é publicada a obra “Arithmetica universalis sive” e “De compositione et resolutione arithmetica”, ou “Aritmética universal” e “Sobre a composição e resolução aritméticas”, nesta Newton demonstra através de fórmulas matemáticas a lei da gravitação e suas aplicações, estabelecendo os fundamentos do cálculo infinitesimal.

Immanuel Kant e a natureza do Universo

Immanuel em 1.755 concebeu a obra “História geral da natureza e teoria do céu”, ou “Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels” em 1.755, nesta descrevia um Universo harmônico regido de forma simétrica onde todas as suas leis obedeciam a uma ordem matemática.

Futuramente, em sua aula inaugural, em 1.770, como professor universitário, Kant discorre “Sobre a forma e os princípios do mundo sensível e inteligível” ou “De mundis sensibilis atque intelligibilis forma et principii”, também conhecida como “Dissertação” ou “Dissertatio”. Esta sua obra foi, segundo consta, o passo inicial do pensamento kantiano, pois estabeleceu as bases sobre as quais houve o desenvolvimento de sua obra filosófica.

Immanuel Kant realizou o estudo “Crítica da razão pura”, ou “Kritik der reinen Vernunft” , nesta é posta a questão do começo do Universo e suas limitações no espaço, as chamadas contradições da razão pura, onde havia, segundo Kant, argumentos na tese do início do Universo e na antítese de que sempre existiu.

Em tese, o Universo poderia não ter tido um começo, havendo, pois, um tempo infinito antes de cada evento ocorrer, o que poderia ser considerado um absurdo.

Já em antítese, alegava que se o Universo tivesse tido um começo, haveria um período de tempo infinito antes de sua existência. Logo, não haveria uma razão para ter tido um começo num tempo em particular.

Portanto, a tese e a antítese, tinham o mesmo argumento e sua postura era de que independentemente do Universo existir, ou não, o que existia era o tempo, e este se iniciava com a sua existência.

Pierre Simon Laplace e a tentativa de unificação das leis da mecânica celeste

Acredita-se que uma das primeiras tentativas de unificação das leis que tentam explicar os fenômenos que regem a natureza do Universo e do micro-universo, foi a teoria da gravidade de Newton estudada por Pierre Simon Laplace, nascido em 1.749. Laplace estudou e pesquisou a mecânica celeste, o eletromagnetismo e a probabilidade.

Laplace e as anomalias orbitais

Pierre Simon Laplace era um cientista que estudava em especial a Matemática, a Física e a Astronomia. Em função de seu direcionamento acadêmico, seus interesses se voltaram em 1.773 para as teorias astronômicas de Edmund Halley e Newton. Observando os dados de ambos, reunindo-os e comparando-os com dados de outros cientistas e astrônomos, notou certas anomalias das órbitas planetárias. Laplace realizou desta forma cálculos minuciosos sobre os efeitos gravitacionais mútuos de todos os corpos do sistema solar. Pierre Laplace acabou descobrindo que as órbitas ideais propostas por Newton apresentavam desvios periódicos ou anomalias.

Simultaneamente aos estudos astronômicos, Laplace executou também a análise sobre eletromagnetismo, acredita-se numa tentativa de unificar as leis que regem os macro e micro-universos.

Em sua obra “Exposição do sistema do mundo” de 1.796, “Exposition du système du monde”, Laplace descreve a origem dos planetas e do Sol e a partir de uma nebulosa. No seu “Tratado de mecânica celeste”, “Traité de mécanique celeste” de 1.798 a 1.827, composto de cinco volumes, interpreta a dinâmica celeste do sistema solar, utilizando cálculos de probabilidades, além da matemática convencional.

Em suas obras, Laplace sugeriu a existência de leis prevendo o comportamento universal como um todo. No desenvolvimento de seus estudos, havia a hipótese da previsão do estado universal num dado momento a partir dos dados de seu estado anterior, isto é, conhecendo-se um ponto “n” em determinado “tempo” universal, se poderia prever no futuro o estado “n + t” do Universo, e também um estado “n - t” no seu passado. Assim, se conhecendo as posições e velocidades do Sol e dos planetas num dado tempo “n”, usando-se as leis de Newton, se poderia calcular o estado do Sistema Solar em qualquer outro ponto do futuro, ou do passado.

Século XIX

No século XIX, não se sabia das teorias do Universo em expansão ou em contração. A crença geral entre os cientistas, era um Universo infinito no tempo futuro e que permanecera imutável desde o momento da criação. Ficando então eterno, onde os seres vivos nascem, envelhecem e morrem.

Estrutura universal, gravidade atrativa e repulsiva

Naquela época, mesmo os cientistas que entendiam e aceitavam a teoria da gravidade de Newton como demonstrando um Universo dinâmico, isto é, pela própria natureza da teoria, este não poderia ser imutável, estático. Não pensavam, ou não admitiam qualquer espécie de expansão universal. Tentavam demonstrar que a força da gravidade a partir de uma certa distância bastante grande se tornava repulsiva. Raciocinando desta maneira, a gravitação dos planetas não era afetada e ao mesmo tempo garantia a permissão de uma distribuição infinita de corpos, garantindo assim, um equilíbrio universal. Isto é, entre as estrelas, sua força atrativa mútua era equilibrada por uma força repulsiva daquelas que estavam a partir de uma certa distância, dando assim um equilíbrio universal estático.

Atualmente, acredita-se que o tipo de equilíbrio baseado na repulsão gravitacional pode se tornar instável, pois estando objetos massivos numa determinada região próximos uns dos outros, suas forças atrativas mútuas se fortaleceriam mutuamente neutralizando e superando desta forma as forças de repulsão que estariam agindo à distância, fazendo as estrelas caírem umas sobre as outras, ocorrendo então um colapso universal. Em contrapartida, ao se distanciar os corpos massivos, suas forças de repulsão mútua se realimentariam dominando as forças de atração, fazendo-os se afastar cada vez mais, gerando assim mais desequilíbrio, pois o afastamento realimentaria o afastamento, e no centro do “sistema” o colapso gravitacional se realimentaria pela falta das forças repulsivas que estariam se diluindo, aumentando assim o desequilíbrio, e a queda dos objetos sobre si mesmos, numa realimentação constante e auto-destrutiva.

Heinrich Olbers e o brilho do firmamento

Em 1.823, o filósofo Heinrich Olbers desenvolveu uma teoria objetando o modelo de Universo estático e infinito, onde todas as linhas de visão acabam por se mostrar na superfície de uma estrela, isto é, no caso de um Universo infinito, de infinitas estrelas, sua energia eletromagnética, logo a luz incluída seria infinita. Neste caso de luz infinita, o céu deveria brilhar durante a noite da mesma forma que durante o dia.

O próprio Olbers afirmava que o brilho noturno de fato não ocorria porque a energia seria absorvida pela matéria opaca entre as estrelas. Porém neste caso, há que se observar que ao absorver energia, a matéria se aqueceria e incandesceria tornando-se tão brilhante quanto as estrelas.Desta forma, a única maneira de não se ter um brilho total do firmamento durante a noite, é admitir que as estrelas não estiveram sempre brilhando, e que seu brilho é finito no domínio do tempo.

Assim, a matéria que poderia estar absorvendo esta energia não poderia ter se aquecido ainda, e a luz das estrelas, mais distantes, não chegando a nos atingir. Logo, ficaria a questão do que causou o início da emissão de energia pelas estrelas.

James Hopwood Jeans e John William Strutt e a radiação estelar infinita

James Hopwood Jeans, foi o autor da teoria segundo a qual a matéria se cria de modo contínuo em todo o universo e John William Strutt , conhecido como Lord Rayleigh, foi o pesquisador que levou à descoberta do número de Avogadro, ambos, em suas pesquisas afirmaram que uma estrela irradia energia numa razão infinita. Naquele tempo, os conceitos das leis da física diferiam dos atuais, pois se acreditava que um corpo aquecido gerava ondas eletromagnéticas igualmente em todas as freqüências gerando um “ruído branco”. Acreditava-se, hipoteticamente, que os corpos irradiavam a mesma quantidade energia tanto nas freqüências de 1THz (um Terahertz) até 2 THz (dois Terahertz), quanto nas freqüências de 2 THz até 3 THz. Mas, desde que a freqüência seja ilimitada, a energia total irradiada seria infinita.

Max Karl Ernest Ludwig Planck, a mecânica quântica e a emissão descontínua

Max Karl Ernest Ludwig Planck, observando que os resultados de James Hopwood Jeans, John William Strutt ou Lord Rayleigh, não eram compatíveis com a realidade, em 1.900, sugeriu que a luz, os raios-X entre outras ondas eletromagnéticas não poderiam ser emitidos de forma arbitrária, porém, de forma descontínua, em minúsculos “pacotes” denominados “quanta”, que significa “luz” em grego.

A teoria dos quanta ou mecânica quântica acabou por englobar os princípios físicos que descrevem e explicam, por enquanto, o comportamento da luz e da matéria nas escalas subatômica e atômica.

A mecânica quântica gerou interpretações e conceitos que diferem daqueles sustentados pela mecânica clássica, pois se baseiam na emissão descontínua de energia, tenta visualizar as propriedades moleculares e atômicas e seus elementos constituintes: elétrons, prótons, nêutrons e demais partículas como os quarks.

Essas propriedades incluem as interações das partículas entre si e com a radiação eletromagnética.

A definição de quanta, cujo plural é “quantum” consiste na quantidade indivisível de energia eletromagnética que, para uma radiação de freqüência f, é igual ao produto h x f, onde h é a constante de Planck..”

A definição de quanta nos diz que cada quantum deve ter uma determinada cota de energia, e, quanto mais alta for a freqüência das ondas eletromagnéticas, maior será esta cota. Portanto seguindo esta lógica, existirá um momento em que a uma determinada alta freqüência, a emissão de um único quantum exigiria mis energia do que a disponível no elemento emissor. Logo, a radiação em freqüências altas seria reduzida, e, portanto a razão de perda de energia de um corpo seria finita.

A expansão do Universo

Albert Einstein concebendo o universo como uma esfera, afirmou "da razão poderosa e suprema que se revela no incompreensível universo".

Em 1.915 foi publicada a teoria geral da relatividade por Albert Einstein, esta afirmava que ao irradiar luz, um corpo de grande massa tendo então um forte campo gravitacional, este deveria agir sobre aquela. Einstein ampliou o trabalho de Planck que demonstrou que a luz não era composta apenas de ondas, mas também de ondas, isto é, havia uma dualidade entre ondas e partículas dependendo da maneira como era observada a luz. As partículas luminosas foram chamadas de fótons, palavra grega que significa “luz”.

Quando em repouso, a massa de um fóton é nula, não atua como fonte de um campo gravitacional, portanto não reagem a este. É sabido que os fótons sempre estão em atividade, isto é, nunca estão em repouso, logo “viajam”.

Em 1.923, Edwin Powell Hubble descobriu um tipo de estrela de luminosidade variável, chamada Cefeida, provando a existência de nebulosas extragalácticas, constituídas de sistemas estelares independentes.

Pela observação destas cefeidas, conseguiu determinar as distâncias de galáxias análogas à Via Láctea entre si. Em 1.929, descobriu uma relação que deu uma idéia sobre o começo do Universo, confirmando assim a teoria da expansão e anunciando que a velocidade de uma nebulosa em relação à outra é proporcional à distância entre elas. A relação entre essas grandezas é chamada de constante de Hubble. Esta descoberta se deu pela observação de que para qualquer ponto que se olhe a partir da Terra as galáxias distantes se afastam da nossa, ou seja, existe uma expansão do tecido universal em todos os sentidos e em forma esférica. Ou de forma mais simples, o Universo está se expandindo em todas as direções. Se estivéssemos vendo uma espécie de filme da expansão do Universo, ao retrocedermos o vídeo, veríamos claramente que todos os objetos estavam mais próximos uns dos outros em tempos remotos. E retornando ainda mais entre dez e vinte bilhões de anos, chegaríamos no momento onde em seu impulso inicial havia infinita densidade de massa num espaço nulo. Isto é, chegaríamos no momento do Big Bang, ou quando o Universo fora infinitesimalmente pequeno e infinitamente denso.

Esta teoria satisfaz dois requisitos que a mantém consistente:

Faz previsões bem definidas quanto aos resultados das observações que podem ser executadas futuramente.

Descreve precisamente uma vasta categoria de observações, e sua base contém muito poucos modelos arbitrários.

Ao questionarmos como seria o Universo antes da grande explosão, as leis atuais da física em prever um comportamento universal falhariam. Se houveram quaisquer eventos antes deste tempo, estes não afetariam o tempo atual. Logo, pode-se definir que a existência do tempo atual se iniciou com o Big Bang e que a expansão do Universo é proporcional à expansão do tempo universal. Tempos anteriores a este evento provavelmente são fisicamente indefiníveis.

“Santo Agostinho em suas reflexões sobre o que Deus fazia antes da criação do Universo, afirmou que o tempo é uma propriedade do Universo criado por Deus, portanto o tempo se iniciou com o Universo e que não existia antes da sua criação, logo não procede o questionamento do que existia antes da criação.”

A dinâmica do Universo

Quando se tem um Universo dinâmico, o começo do tempo é associado ao começo deste, ambos se dilatam, ambos se expandem.

Quando temos um Universo estático, imutável, seu começo deve ser imposto por um ser externo, pois não há necessidade física para o evento que o faz iniciar.

Portanto, para um Universo dinâmico, embora ainda não descobertas, devem existir razões físicas para seu início; no Universo imutável não, este só se iniciaria com interferência externa, e neste caso, já existiria um Universo antes da Grande Explosão, o que não teria sentido, pois este já existiria antes da sua existência.

Segundo os pensadores modernos: “No caso de um Universo mutável não se exclui um criador, mas existem limites de tempo para o início da criação, podendo inclusive o Criador ser eterno”.

Em ciência não se pode afirmar que existam bases teóricas sólidas, novas descobertas podem deixá-las obsoletas. Os cientistas experimentadores sabem que os resultados de experiências podem concordar inúmeras vezes com a teoria. Pois, sempre podem ocorrer eventos onde os resultados das experiências acabam por discordar com uma determinada teoria, ou provar que seus resultados têm menos precisão que outra. A cada momento, novos instrumentos de medição mais precisos são desenvolvidos, estes podem comprovar ou derrubar uma determinada maneira de se interpretar os dados fornecidos pela própria natureza física do Universo.

Um exemplo típico de teoria que adquiriu uma complementação na precisão instrumental, foi a teoria geral da relatividade de Einstein e sua comparação com a teoria da gravitação universal de Newton.

Antes da comprovação prática da relatividade geral, esta era uma elegante demonstração teórica e acadêmica. O seu reconhecimento internacional ocorreu depois do surgimento de provas experimentais de sua validade. Isto ocorreu devido à inclusão do conceito de campo gravitacional relativista, no qual a trajetória da luz se curva na presença de fortes campos gravitacionais.

O Eclipse solar de 1919 e a Teoria da relatividade geral

O evento que propiciou a prova que validou a teoria da relatividade ocorreu em 29 de maio de 1.919. Naquele dia, houve um eclipse total do Sol que pode ser observado na ilha Príncipe, na costa da África. As estrelas brilhantes que estariam invisíveis devido ao Sol, naturalmente se revelaram, pois o Astro Rei estava totalmente eclipsado. Naquele momento a luz estelar que passou tangenciando o Sol foi observada da Terra medida e analisada.

Segundo Einstein, a luz estelar ao passar pelo campo gravitacional de um objeto massivo deveria se curvar ligeiramente em sua direção, de modo que as próprias estrelas, avistadas ao longo de seu posicionamento, deveriam aparecer um pouco mais distantes do que realmente estariam.

Os astrônomos seguindo exatamente os procedimentos ditados pela teoria da relatividade, anotaram cuidadosamente as posições estelares durante o eclipse. Seis meses depois, quando o Sol se encontrava em posição oposta, portanto não podendo exercer efeito algum sobre a luz das mesmas estrelas, foram tomadas as medidas e coordenadas daquelas. Verificou-se então que o comportamento da luz estelar se deu exatamente da forma prevista pela teoria da relatividade de Einstein.

Com a construção de equipamentos aceleradores de partículas, ciclotrons entre outros, foi possível a interpretação dos fenômenos das partículas atômicas lançadas em alta velocidade. Surgiram elaborações de teorias cosmológicas da estrutura de sistemas galácticos e estelares e da forma e origem do Universo.

Teoria da Relatividade e Teoria da Gravitação Universal

Aplicando a teoria geral da relatividade de Einstein nos mesmos parâmetros observados, notou-se que esta sobrepujou em precisão a teoria de Newton. Isso não quer dizer que a gravitação universal de Newton está errada. As experiências serviram para comprovar que a teoria de Einstein se confirma e que esta é uma complementação daquela.

Apesar das diferenças entre as duas teorias em termos de precisão, ainda se utiliza a teoria da gravitação universal de Newton. Isto se deve pela sua simplicidade de aplicação em relação à teoria geral da relatividade.

Existe um princípio científico chamado de Navalha de Occam.

Este professa que: "as entidades não devem ser multiplicadas além do necessário"; ou interpretando, “se houver mais de um caminho para o mesmo resultado científico, vale o mais simples”. É óbvio, neste caso, que a diferença de precisão entre as duas teorias não foi levada em conta, pois ambas se aplicam, portanto são corretas, cada uma com sua natureza específica.

A tentativa de unificação das teorias

Atualmente o objetivo científico perseguido pelos pesquisadores é a unificação de uma teoria descritiva do Universo como um todo. Porém, grande parte destes acabou por separar em dois caminhos o raciocínio de descrição universal. Um dos princípios é a existência de leis que descrevem o comportamento universal em função do tempo, estas podem prever como será a configuração universal em qualquer ponto na linha temporal se conhecermos seu comportamento em qualquer instante dado.

Simplificando: Conhecendo-se todas as configurações no passado, podemos prever quais serão as configurações futuras.

Outra questão é a incógnita do estado inicial do Universo, que desde o momento em que houve o Big Bang está evoluindo dentro de parâmetros expansionistas e seguindo uma trajetória bastante regular, logo se pressupõe que o estado inicial também foi governado por leis bastante regulares. Por enquanto, não há uma teoria que unifique todas as teorias que regem o Universo, isto não quer dizer que esta não exista, apenas que ainda não foi desenvolvida.

Os humanos tendem a separar em partes o que não compreendem, para juntar cada pedaço num todo, assim é com as teorias que buscam decifrar as leis que regem o Cosmos. Cada teoria descreve uma quantidade limitada de meios de observação, deixando de lado os efeitos e interações adjacentes de alguns eventos sobre outros. O Universo é um todo, ele se transforma a todo instante e sua transformação é mútua e dependente. Todos os elementos que o compõe se comportam interagindo entre si. A tentativa de análise através de pontos isolados sem levar em conta as interações mútuas e as influências entre os mais diversos eventos que estão inter-relacionados, sempre levará a resultados parciais e incompletos. Portanto, é impossível atingir uma solução plena na questão que investiga o tecido universal através da análise de partes isoladas.

Atualmente, graças ao avanço tecnológico da instrumentação de observação do Cosmos juntamente com as poderosas ferramentas oferecidas pelos supercomputadores e equipamentos de laboratório, a teoria da relatividade geral, as leis da termodinâmica clássica e a teoria da mecânica quântica parecem demonstrar um caminho para a unificação. Basicamente o Universo pode ser descrito por duas teorias, a primeira seria a que trata da sua estrutura macroscópica, a segunda sua estrutura microscópica, este, é observado pelas leis da teoria da mecânica quântica, aquele pelas leis que regem a teoria geral da relatividade.

Mecânica quântica

Através da Mecânica quântica é permitida a compreensão dos fenômenos que se manifestam na matéria, na radiação eletromagnética e na interação entre ambas, isto é, entre matéria e radiação. A teoria da relatividade geral através de seu desenvolvimento, acabou por ampliar nos sistemas um princípio chamado de “princípio da invariabilidade das leis naturais”, este inclui as leis que regem a natureza de qualquer sistema, inclusive os dotados de velocidade variável com relação aos sistemas inerciais, além de incluir a noção de campo gravitacional procurando unificar todas as manifestações físicas do Universo.

A mecânica quântica é dividida em duas concepções distintas, a teoria quântica não relativista e a teoria quântica relativista. A primeira é inaplicável aos fenômenos que são acompanhados de movimentos com grandes velocidades em comparação com a velocidade da luz. Numa primeira análise se poderia esperar que o avanço da teoria relativista fora possível mediante uma generalização mais ou menos direta de formalismo da mecânica quântica não relativista, porém analisando-se mais profundamente se observa que isto não é assim. Um exemplo típico conhecido é o princípio da incerteza, onde em mecânica quântica existe uma forte limitação da possibilidade de medirmos no elétron simultaneamente diversas variáveis dinâmicas nos domínios do tempo e do espaço. Existem certas indeterminações que se manifestam de forma bastante importante no momento em que aumentamos a precisão de medição numa determinada coordenada. Ao fazê-lo, diminuiremos a exatidão com que se pode medir simultaneamente em outra coordenada. Pelo fato da mecânica quântica lidar com o micro-universo e a teoria geral da relatividade examinar os fenômenos de macro-universo, a teoria quântica relativista é uma tentativa de unificação das duas maneiras de se encarar o Universo no micro-universo.

Na forma convencional, tanto a quântica quanto a relatividade não podem estar corretas igualmente, isto ocorre devido a antagonismos entre as duas teorias. A física procura uma nova teoria quântica da gravidade que unifique os princípios básicos tanto no macro-universo, quanto no micro-universo. Princípios que possam ser utilizados igualmente, isto é, uma combinação de teorias parciais unificadas e completas capazes de descrever o Universo como um todo e que não sejam paradoxais.

Acredita-se que astronomicamente, os primeiros objetos do macro-universo estudados pelos humanos foram o Sol e a Lua.

O Sol

O Sol é formado por camadas, estas estão dispostas umas sobre as outras como uma cebola. A camada mais externa é a superfície brilhante, esta irradia a maior quantidade de luz e calor. Foi a primeira a ser estudada em detalhes. Sua temperatura gira em torno de 6.000 K e nela são observadas as manchas solares. Esta primeira camada, de espessura muito pequena em relação ao raio solar, é denominada fotosfera pela astronomia solar, mede aproximadamente 500 km, ou 0.1 por cento do raio solar.

Não é possível a visualização óptica abaixo da fotosfera; sendo gasosa e difusa, se torna completamente opaca numa distância relativamente pequena. Esta é a causa principal de enxergarmos uma divisa nitidamente definida entre o Sol e o espaço exterior, levando aos primeiros astrônomos a supor que o Sol poderia ser sólido ou líquido.

Acreditava-se que a fotosfera seria perfeitamente esférica e sem marcas, porém no início do século 17, com o advento do telescópio astronômico, foram observados os primeiros detalhes de sua superfície complexa e variável.

As primeiras observações do Sol conhecidas foram registradas na China há aproximadamente 2.000 anos. Os relatórios chineses mostram entre 5 a 10 aparições por século, estas são tomadas agora como evidência de manchas raramente grandes ou grupos de manchas solares, uma vez que as pequenas não poderiam ser observadas a olho nu.

As manchas solares só podem ser vistas a olho nu em condições favoráveis e com os olhos do observador protegidos.

Com instrumentos ópticos, seus detalhes foram descobertos por Galileo Galilei e outros astrônomos no início de século 17. Por sua natureza física são mais escuras que a fotosfera devido à diferença de temperatura entre ambas.

Os instrumentos mais utilizados ainda para observação Solar são o telescópio e o espectroscópio. À medida que novos métodos e instrumentos vão sendo aperfeiçoados se revelaram novas descobertas.

Densidade solar

A densidade média no Sol gira em torno de 1,41 gramas por centímetro cúbico. No interior do astro a densidade é bem maior, e na superfície bem menor o que a média. As camadas externas expelem grandes jorros de gás incandescente que saltam de sua superfície a uma temperatura média de 6.000 Kelvin. O interior do Sol é muito mais quente que a sua superfície, e as pressões de grande magnitude, pois sua massa é em torno de mil vezes maior que a massa de Júpiter. Sob uma atração gravitacional e uma compressão colossal a pressão no interior do Sol chega a 100 bilhões de atmosferas terrestres.

A matéria comprimida no interior do Sol supera a força eletromagnética que deveria manter os átomos intactos, havendo então uma espécie de implosão destes. As envoltórias eletrônicas são esmagadas sob a pressão e os elétrons movem-se sem restrições, formando uma espécie de plasma ou fluído eletrônico desestruturado ocupando um espaço muito menor do que ocupariam se ainda existissem envoltórias.

No momento em que os elétrons se aglutinam devido ao esmagamento ocasionado pela força gravitacional, a repulsão eletromagnética aumenta proporcionalmente, assim o fluído eletrônico acaba por resistir a uma compressão gravitacional muito acima do que resistiriam os átomos intactos. Neste fluído eletrônico, os núcleos atômicos também ficam livres para se locomover livremente ricocheteando uns aos outros devida repulsão eletromagnética.

Existe também a compressão e o conseqüente aglutinamento nuclear, podendo inclusive haver a colisão entre os núcleos.

Nos átomos submetidos a compressões gravitacionais menores a exemplo do núcleo terrestre ou mesmo de Júpiter, a envoltória eletrônica age como uma espécie de pára-choque. As envoltórias atômicas não podem ser interpenetradas mutuamente devido à repulsão eletrônica, logo os núcleos atômicos permanecem no centro do átomo que é circundado pela envoltória eletrônica permanecendo, portanto afastados entre si.

Matéria degenerada

No momento em que há a desagregação eletrônica devido à compressão gravitacional, as envoltórias são esmagadas e os elétrons se comprimem no fluído eletrônico mais compacto, logo a separação média dos núcleos, devido a esta compressão diminui. O nome dado para a matéria rompida é “matéria degenerada”. A densidade da matéria degenerada pode ser muito maior que a matéria ordinária. É sabido que o núcleo constitui a porção de matéria que contém a maior massa no átomo, portanto, a massa da matéria é dada pelo núcleo atômico, assim, ao juntarmos matéria degenerada num volume de espaço igual ao ocupado pela matéria ordinária a unidade de massa por volume daquela será muito maior que esta, logo sua densidade também.

Densidade do núcleo solar

A densidade no núcleo solar é em torno de 100 gramas por centímetro cúbico em média, porém mesmo com uma densidade muito maior que qualquer metal ordinário, o comportamento no núcleo do Sol é o de um corpo gasoso. A temperatura num ambiente onde existe uma compressão gravitacional tão grande é em torno de 15 milhões Kelvin. Essa temperatura mantém o Sol expandido produzindo então uma densidade média do Astro em torno de 1,41 gramas por centímetro cúbico.

Composição química do Sol

Para saber a composição química do Sol, o fazemos através da análise dos fótons emitidos por este passando pelo espectroscópio. Este é um instrumento que mostra o espectro luminoso onde todos os comprimentos de onda estão dispostos ordenadamente à semelhança de um arco-íris. Neste espectro, existem milhares de linhas escuras que representam os comprimentos de onda absorvidos pelos átomos nas camadas mais externas do Sol.

São as posições das linhas no espectro solar que mostram com precisão extrema a identificação dos átomos responsáveis pela absorção energética, portanto, possibilitando a análise química do elemento analisado, neste caso o Sol.

Fótons

Os fótons são partículas que possuem massa zero quando em repouso, conseqüentemente, não podem atuar como fonte de um campo gravitacional, nem podem reagir a um campo gravitacional de maneira comum. Porém, sabemos que os fótons nunca estão em repouso, viajam, como todas as partículas desprovidas de massa, numa velocidade extremamente elevada no vácuo, em torno de 299.792,5 quilômetros a cada segundo.

A velocidades altíssimas, pela sua própria natureza, a exemplo de qualquer partícula, os fótons possuem energia. A luz (fóton) ao deixar o Sol, deveria fazê-lo resistindo à atração gravitacional solar. Se os fótons fossem partículas ordinárias, logo, dotadas de massa, sua velocidade ao deixar o Sol deveria diminuir. A massa de um fóton, quando este está em repouso é nula, logo, a luz não deveria perder energia, porém assim mesmo o perde. Ao analisar o espectro solar, a energia perdida deveria ser detectada.

Quanto maior o comprimento de onda de um fóton específico, menor é a sua energia. Portanto, ao utilizarmos um espectroscópio para analisá-lo, poderemos observar que a luz visível se dispõe em ordem de comprimentos de onda desde o vermelho, freqüência menor e maior comprimento de onda, até o violeta, menor comprimento de onda, portanto maior freqüência. Podemos afirmar que há uma progressão regular da baixa para a alta energia ou do vermelho ao violeta, ou vice-versa.

Se o fóton tem uma perda energética por exercer uma resistência à atração gravitacional exercida pelo Sol, deverá então haver na sua análise espectral um desvio para o vermelho. Se não existir nenhum efeito gravitacional, isto não ocorre. Pela massa solar, sua densidade e distância para a Terra não é possível, portanto ter certeza da detecção desta perda. Para saber se realmente o fóton perde de fato energia ao deixar o Sol, primeiro necessitamos saber o que é densidade estelar, e para conhecer a densidade estelar precisamos analisar corpos massivos e mais densos que o Sol.

A densidade estelar e as Anãs Brancas.

Alvan Graham Clark fabricante norte-americano de lentes para telescópios produziu uma lente para um telescópio que foi montado na Universidade de Chicago, nos Estados Unidos em 1862.

Sempre ao ser terminado o polimento de uma lente ou um espelho refletor para telescópios, estes devem ser testados e provados. Isto ocorre através de um procedimento chamado “prova de campo”.

A prova de campo consiste num teste final através de um telescópio semelhante onde será montado a lente ou o espelho refletor. Este procedimento serve para verificar a qualidade do dispositivo em teste. Por exemplo, pode haver falhas, aberrações cromáticas e outros defeitos de confecção que podem vir a ocorrer.

Impossibilitando então o uso de uma lente, necessitando uma correção, ou descarte desta.

Durante o controle de qualidade da lente, Clark apontou o telescópio para a estrela Alfa do Cão Maior. Este Astro tem magnitude aparente de 1,5; quanto à análise espectrográfica é classificada AO. A Estrela está situada a 8,7 anos-luz da Terra. Sua luminosidade é 23 vezes superior à do Sol e é chamada de Sírius.

O sistema Sírius

Ao observar Sírius, Clark percebeu um pequeno e pálido ponto luminoso próximo a esta. Aquele ponto de luz não fazia parte dos catálogos celestes de então, levando o fabricante a acreditar que fosse alguma aberração ocasionada por algum defeito na lente. Esta provavelmente desviava a luz de Sírius recompondo-a a seguir, dando a impressão de uma “estrela fantasma” como ocorrem em lentes defeituosas..

Vários testes e observações foram realizados com aquela lente em outras estrelas, e somente em Sírius houve a repetição do pequeno ponto luminoso. Graham Clark chegou à conclusão que se tratava de um novo corpo estelar. Este tinha o brilho de dez milésimos da luz da estrela maior e hoje é denominado de Sírius B enquanto aquela é chamada de Sírius A, ao sistema foi dado o nome de “Sistema Sírius”.

Esta descoberta propiciou aos astrônomos e astrofísicos a observação de novos corpos estelares chamados “Anãs Brancas”. Mostrou a existência de uma anomalia, ou “matéria super-densa” no Universo.

As populações estelares

As estrelas são corpos incandescentes, suas cores são proporcionais às suas temperaturas. Aldebarã e Antares, por exemplo, são corpos relativamente frios, suas temperaturas superficiais chegam no máximo a 3.500 Kelvin aproximadamente, portanto, sua coloração é vermelha.

Nosso Sol, de coloração amarela, possui temperaturas superficiais maiores, em torno dos 6.000 Kelvin. As estrelas que derivam para a coloração ultravioleta chegam a 55.000 Kelvin aproximadamente.

No início da astrofísica foram descobertas algumas relações entre a cor, o tamanho, idade e localização das estrelas na estrutura dos corpos estelares. Houve uma divisão chamada “População Estelar”.

Seja, existem duas classificações principais, ou categorias: População I e População II.

População I, consiste em estrelas situadas nos braços das galáxias espirais e galáxias irregulares. Constituem os braços da Via Láctea, ou as Nuvens de Magalhães, por exemplo. As maiores desta população são chamadas “gigantes azuis” e conferem às regiões em que se localizam uma luminosidade que pode ser considerada azulada e suave.

População II, são estrelas encontradas nos núcleos galácticos das elípticas, espirais e nos aglomerados estelares. Na População II as maiores e mais brilhantes são as gigantes vermelhas, estas dão a sensação na sua vizinhança de um brilho quente e avermelhado.

A divisão por populações se baseia na distribuição estelar universal e na sua tipologia. Os dois tipos compreendem espécies de estrelas distintas. Além das mais brilhantes, existem diversas de brilho mais fraco e cujas cores, tipos e formas variam.

As famílias estelares são compostas de características comuns entre si. As estrelas da População I possuem laços que as unem bastante simples, o que ocasionou a sua descoberta anterior às demais. Neste tipo, a relação é direta entre tamanho e cor, as menores são vermelhas e frias, enquanto as maiores são azuis e quentes.

No passado acreditava-se que quanto maior uma estrela, mais quente, e se aplicava esta “regra” a todas, excetuando-se algumas chamadas então de “excêntricas”. Estas consideradas então sem importância. Na medida em que a sensibilidade e precisão dos telescópios aumentaram e por conseqüência sua penetração no Universo, foram sendo atingidos aglomerados estelares e galáxias mais distantes. Sendo revelados então populações completas das “estrelas excêntricas”. Foi constatado que os astros eram vermelhos e frios, e que havia menores extremamente quentes ou extremamente frios, não havendo, portanto meio termo.

Devido à grande sensibilidade e amplificação da lente confeccionada por Graham Clark, foi possível a visualização de uma estrela então considerada “excêntrica” nos arredores de Sírius. Aquela centelha observada chamada de Sírius B, não era nem defeito, nem aberração, era sim uma companheira escura de Sírius A.

Sírius B

Comparada a Sírius A, Sírius B não passa de um corpo pequeno e de brilho pálido, atualmente, este tipo de configuração estelar se chama de “Sistema Binário”, ou “Sistema Duplo”.

Acreditava-se que Sírius B estava se apagando e que era uma pequena estrela e sem importância. Wilhelm Wien, em 1893, estudando a luz emitida por objetos quentes através do espectroscópio, determinou uma relação entre cor e calor observado nas linhas escuras do espectro emitido pelo corpo quente. A este fenômeno se deu o nome de “Lei de Wien” que mostra através do estudo dos “comprimentos de onda da luz emitida e a natureza das linhas escuras no espectro da temperatura do corpo emissor de luz”.

Analisando um espectro de uma estrela que esteja apagando, esta deve ter um desvio de sua coloração para o vermelho. Ao se observar Sírius B, o que se nota é uma coloração branca e não vermelha, logo, conclui-se que não esteja apagando, ou se estiver, ainda tem muito combustível para queimar.

Em 1915, Walter Sydney Adams isolando a luz de Sírius A de sua companheira Sírius B, conseguiu fazer passar pelo espectroscópio a luz de Sírius B.

A tarefa de separação da luz de um corpo em relação a outro próximo é muito complexa. Sírius A tem um brilho cerca de 10.000 vezes maior que Sírius B. Ao analisar o espectro, foi constatado que a temperatura de Sírius B é praticamente igual à temperatura de Sírius A, e que ambas são muito mais quentes que o nosso Sol.

A temperatura superficial medida de Sírius A é em torno de 10.000 Kelvin, e a temperatura de Sírius B é em torno de 8.000 Kelvin, contra os 6.000 Kelvin do Sol. Sírius A irradia trinta e cinco vezes mais luz que o Sol, logo a sua produção luminosa por medida de área comparativa mostra um diâmetro aproximado de dois e meio milhões de quilômetros, ou seja, esta estrela é 1,8 vez maior que o Sol.

A estrela Sírius B, utilizado o mesmo método de observação por medida de temperatura por área de emissão luminosa comparativa, tem uma área muito menor que sua companheira, em torno de 0,00035, e cujo diâmetro seria em torno de 0,018, ou seja em torno de 47.000 Km.

Sírius B é menor que Júpiter, ocupa em torno de 0,033 de seu volume no espaço, ou apenas 3,7 vezes maior que a Terra, algo em torno de Urano ou Netuno em volume. Outro dado importante é o desvio de trajetória de Sírius A, isto é, há em sua trajetória uma anomalia ocasionada por Sírius B. A distância entre ambos é em torno de 3 bilhões de quilômetros, comparativamente uma distância entre o Sol e Urano.

A órbita de Urano em torno do Sol dura 84 anos, a órbita aparente entre Sírius B em relação a Sírius A é de 54 anos, a intensidade de campo de campo gravitacional entre ambos é 3,4 vezes superior à intensidade de campo gravitacional entre o Sol e Urano, logo, a massa do sistema Sírius é 3,4 vezes a massa do sistema Sol-Urano, onde praticamente toda a massa deste sistema está contida no Sol, tornando-se a massa planetária de Urano desprezível.

O sistema Sírius gira em torno de um centro de gravidade comum, isto ocorre pelo fato da massa de Sírius B ser muito grande, comparativamente à massa de Sírius A, embora esta tenha um volume muito maior.

No Sistema Solar, a massa do Sol é muito maior que a soma das massas de todo o sistema, logo o centro gravitacional é próximo ao centro do Astro.

No Sistema Sírius, a massa é dividida entre as duas estrelas de tal forma que o centro de gravidade está localizado entre os dois astros. Logo, ambos giram em torno deste centro o que ocasiona uma oscilação na órbita observada. Através desta, foi verificada uma massa duas vezes e meia maior de Sírius A em relação à Sírius B. Sendo a massa do sistema Sírius em torno de 3,4 vezes a massa do Sistema Solar. Conclui-se então que Sírius A é 2,4 vezes mais massivo que o Sol e Sírius B tem massa muito próxima à do nosso Astro Rei.

Ora, este corpo celeste de tamanho planetário, com esta massa estelar tem a densidade média na ordem de 35.000 gramas por centímetro cúbico e se constitui numa estrela chamada pelos astrônomos de “anã branca”.

Fonte: www.geocities.com

Universo

Evolução

No século IV a.C., Parmênides de Eléia concebia o universo como "a massa de uma esfera arredondada que se equilibra em si mesma, em todos os seus pontos". Heráclito de Éfeso via o mundo como contínuo movimento e constante vir-a-ser. Dois mil e quinhentos anos mais tarde, como se prolongasse e desenvolvesse essas intuições originais, Albert Einstein, que também concebeu o universo como uma esfera, falou "da razão poderosa e suprema que se revela no incompreensível universo".

A idéia de universo é produto de um momento histórico, suas concepções religiosas, filosóficas e científicas. A menos que se considere a situação da ciência e da filosofia num dado instante como definitivas, suas posições, teorias e hipóteses não passam de momentos de um processo, o qual consiste no desvendamento progressivo da realidade pela razão. Tal processo, que se confunde com o que se poderia chamar de história da razão, revela que o saber é social e histórico, e que a realidade não se descobre de uma só vez, pelo mesmo homem, mas aos poucos, e pelas diversas gerações que se sucedem.

Evolução da idéia de universo

O conceito de universo, inseparável da história da religião, da filosofia e da ciência, teria percorrido três etapas, que podem eventualmente coexistir no contexto de uma mesma cultura, embora em cada contexto uma delas sempre prevaleça. A primeira se caracteriza pela concepção religiosa, a segunda pela metafísica e a terceira pela concepção científica. Segundo a concepção religiosa, o mundo, além de ter sido criado por Deus ou pelos deuses, é por eles governado, à revelia do homem e de sua vontade. Diante de Deus, ou dos deuses, infinitamente poderosos, o homem não passa de um ser indefeso e temeroso.

Concepção grega. A filosofia e a ciência gregas pressupõem as teogonias e as cosmogonias, tais como concebidas nas obras de Homero e de Hesíodo. O mundo, que incluía a totalidade daquilo que se conhece, compreende os deuses, imortais, os homens, mortais, e a natureza, que os gregos chamavam physis.

Tanto a natureza quanto os homens estão à mercê dos deuses imortais, de seus caprichos, cóleras, paixões, pois os deuses, embora divinos e imortais, são concebidos à semelhança dos homens, tendo também vícios e virtudes. A concepção religiosa e mitológica do universo é criticada pela filosofia e pela ciência, que se propõem, desde suas origens, a substituí-la por uma concepção racional e lógica.

Nos primeiros filósofos gregos, chamados pré-socráticos, encontra-se o esboço das cosmovisões que Platão e Aristóteles tentariam sistematizar dois séculos mais tarde.

Partindo do mesmo pressuposto, da identidade do pensamento e do ser, ou da razão e da realidade, Parmênides e Heráclito formularam as duas teses que determinaram todo o pensamento ulterior: a da unidade e imobilidade, e a da multiplicidade e mobilidade do ser. Para Parmênides, o Ser, isto é, o universo, o Absoluto, era incriado, imperecível, completo, imóvel e eterno, assemelhando-se à "massa de uma esfera bem arredondada, que se equilibra em si mesma em todos os seus pontos". Segundo Heráclito, para quem o lógos "tudo governa", o mundo, que é o mesmo para todos os seres, não foi criado por um deus ou por um homem, e sempre foi, é e será um fogo vivo "que se acende e apaga com medida".

Ainda no período pré-socrático, as filosofias de Demócrito, Empédocles e Anaxágoras, foram tentativas de conciliar e superar essas duas posições extremas. De todas, a mais significativa é a de Demócrito, que lançou os fundamentos de uma concepção rigorosamente científica do universo, concebendo-o como composto de átomos e de vazio. Os átomos e o vazio, assim como o movimento, são eternos, sempre existiram, e suas infinitas combinações dão origem a todos os seres.

Segundo Platão, cuja cosmogonia é expressa no mito do Timeu, pois a física é apenas um passatempo para o espírito, o mundo, obra de um demiurgo, é belo e vivo.

Cópia corpórea e sensível do modelo inteligível, é habitado por uma alma que mistura três essências: a indivisível, unidade absoluta do todo inteligível, a divisível, ou multiplicidade que caracteriza os corpos e seu vir-a-ser, e uma terceira, intermediária, a existência, que participa das duas primeiras. O centro da alma, uma espécie de envoltório esférico do corpo do mundo, coincide com o centro do mundo, e seus movimentos circulares se confundem. O corpo do mundo é composto do fogo e da terra, entre os quais se interpõe, por razões matemáticas, a água e o ar, matéria ou elementos que preexistem à ação do demiurgo e cujo começo de organização explica-se mecanicamente.

Ao contrário de Platão, para quem a física só poderia ser objeto de um "conhecimento bastardo", Aristóteles achava que o mundo natural pode ser objeto de conhecimento racional ou epistemológico. Único, não tem nem começo nem fim, nada existe fora dele, é perfeito e finito, formando uma esfera que se move de acordo com o movimento mais perfeito, que é movimento circular. O mundo inclui quatro corpos simples ou elementares, a terra, a água, o ar e o fogo, aos quais se acrescenta uma quinta-essência, o éter, que não comporta nenhuma espécie de mudança.

O universo se dividiria em duas grandes regiões: o céu propriamente dito, que se estende do "primeiro céu" até a Lua, incluindo as estrelas fixas, cujo movimento é regular, eterno e circular. Os astros e os planetas são tão imóveis quanto as estrelas. O que se move circularmente é a esfera que carrega o astro, esfera única no caso das estrelas, esferas múltiplas no caso dos planetas. Segundo Aristóteles, para que o movimento de cada esfera planetária não se altere em virtude do movimento da outra esfera em que está encaixada, é preciso introduzir esferas compensadoras, que preservam a unidade do sistema.

A segunda região do universo é a região sublunar, cujo centro é a Terra. Mais distante do "primeiro motor" que o céu, caracteriza-se pela geração e pela corrupção das substâncias, cuja matéria não é mais perfeitamente determinada, como a do mundo sideral, mas é, ao contrário, pura indeterminação. Nesse mundo, onde reina a contingência, o acidente e o acesso, a descontinuidade é a norma do movimento, mesmo regular. Os elementos que se constituem nessa região são inferiores ao éter, misturando-se e transformando-se uns nos outros, o que permite considerá-la a região dos mistos, ou das misturas. O mundo sublunar está envolvido por uma esfera de fogo que gira com o primeiro céu, a qual envolve o ar, que, por sua vez, envolve a água, que, finalmente, envolve a terra.

Concepção judaico-cristã

A revelação judaico-cristã trouxe duas idéias estranhas ao pensamento grego: a idéia de um Deus único e pessoal, transcendente ao mundo, e a idéia da criação ex-nihilo, a partir do nada. De acordo com o Gênesis, Deus criou o universo, o céu e a Terra, e todos os seres que nele se contêm, a água e a luz, os astros e as estrelas, as plantas e os animais e, finalmente, o homem, feito a sua imagem e semelhança. Obra de Deus, que é, por definição, a inteligência suprema, o universo reflete essa inteligência, sendo ordem e beleza, cosmo e não caos. As leis que regem seu funcionamento expressam a vontade divina, que não as estabeleceu arbitrariamente, mas segundo o plano que se desdobrou ao longo dos sete dias da criação.

Compelidos, pelas exigências da luta contra o paganismo e as heresias, a formular conceitualmente o conteúdo da revelação, os pensadores cristãos tiveram que se valer do arsenal ideológico de que dispunham, quer dizer, o pensamento grego. O que se chama de filosofia cristã, ou de pensamento cristão, não passa, na realidade, do pensamento grego -- de Platão e de Aristóteles especialmente -- usado como instrumento de defesa e justificação da fé. Ao incorporar a filosofia grega, a cosmovisão cristã ficou presa à física e à cosmologia de Aristóteles, que, durante dois mil anos, dominou o pensamento ocidental, até o advento da filosofia e da ciência moderna.

Universo newtoniano. Os fundadores da ciência moderna, Copérnico, Galileu, Kepler, Descartes e Newton, acreditavam em Deus e a ele se referiram constantemente, mas conceberam o universo como se fosse independente de Deus e explicável por si mesmo, pelas leis que lhe são próprias. A "revolução copernicana" deslocou o centro de gravitação da Terra para o Sol e permitiu conceber o universo como um sistema autônomo, regido por leis que podem ser conhecidas experimentalmente e formuladas matematicamente. Descobrindo a impenetrabilidade, a mobilidade, a força de propulsão dos corpos, as leis do movimento e da gravidade, e formulando os postulados que permitem definir as noções de massa, causa, força, inércia, espaço, tempo e movimento, Newton foi o primeiro a sistematizar a moderna ciência da natureza.

Embora não se propusesse mais o conhecimento das causas dos fenômenos, mas a determinação das leis que os regem, a ciência newtoniana, físico-matemática, coincidia ainda com a física de Aristóteles num ponto capital, a concepção do tempo e do espaço. Ambas consideram tempo e espaço como quadros invariáveis e fixos, referenciais absolutos, em função dos quais se explicam os movimentos do universo. A definição aristotélica do tempo e do espaço, embora date do século IV a.C., prevaleceu na ciência clássica, na mecânica de Galileu e de Newton, até o advento da física quântica e da relatividade einsteiniana.

Relacionando a queda da maçã com o movimento dos planetas e do Sol, Newton formulou a lei da gravitação universal, que permite determinar a velocidade de revolução da Terra em torno do Sol, do sistema solar no sistema estelar, do sistema estelar na Via Láctea e da Via Láctea nas galáxias exteriores. Distinguindo movimento absoluto e movimento relativo, foi levado a admitir a existência de estrelas fixas, ou de pontos imóveis no universo, embora não dispusesse de meios para provar tal hipótese. Por considerar o espaço uma realidade fixa, um quadro estático e imutável e por não poder estabelecer cientificamente esse postulado, recorreu a uma explicação teológica, que considerava o espaço a onipresença de Deus na natureza. O universo newtoniano era, assim, o meio invisível, o espaço absoluto e imutável no qual as estrelas se deslocam e a luz se propaga de acordo com modelos mecânicos, traduzíveis em fórmulas matemáticas.

Universo einsteiniano. Em 1905, Albert Einstein escreveu um pequeno trabalho, no qual admitia que a velocidade da luz não é afetada pelo movimento da Terra, mas rejeitava a teoria do éter e a noção de espaço como quadro fixo e imóvel no qual é possível distinguir o movimento absoluto do movimento relativo. Se a velocidade da luz é constante, e se propaga independentemente do movimento da Terra, também deve ser independente do movimento de qualquer outro planeta, estrela, meteoro, ou mesmo sistema no universo. As leis da natureza, conseqüentemente, são as mesmas para todos os sistemas que se movem uniformemente, uns em relação aos outros.

Eliminados o espaço e o tempo absolutos, o universo todo entra em movimento, não tendo mais sentido indagar pela velocidade "verdadeira", ou "real" de qualquer sistema.

O espaço einsteiniano não tem fronteiras nem direção, e não apresenta nenhum ponto de referência que permita comparações absolutas, pois não passa, como já dissera Leibniz, "da ordem da relação das coisas entre elas". O que leva a concluir que, sem coisas que o ocupem e nele se movam, não há espaço. Os movimentos, portanto, sejam quais forem, só podem ser descritos e medidos uns em relação aos outros, uma vez que, no universo, tudo está em movimento.

Na primeira formulação de sua teoria, que chamou de "relatividade restrita", Einstein buscou demonstrar que não há no universo nenhum parâmetro absoluto que permita calcular o movimento absoluto de um planeta, como a Terra, ou de qualquer sistema que se ache em movimento. Um corpo só se move em relação a outro, ou a outros, e se todos os corpos do universo se movessem simultaneamente, com a mesma velocidade, não haveria movimentos, nem percepção do movimento e possibilidade de calculá-lo.

A partir da lei da inércia, tal como foi enunciada por Newton, Einstein reformulou a lei da gravitação universal, estabelecendo como premissa que as leis da natureza são as mesmas para qualquer sistema, independentemente de seu movimento. O princípio da equivalência, entre a gravidade e a inércia, estabelece que não há meio algum que permita distinguir o movimento produzido pelas forças de inércia do movimento gerado pela força da gravitação.

O princípio permitiu mostrar que nada há de único ou de absoluto no movimento não uniforme, pois seus efeitos não se podem distinguir dos efeitos da gravitação. O movimento, portanto, seja qual for, uniforme ou não, só pode ser observado e calculado em relação a um parâmetro, pois não há movimento absoluto. Desse ponto de vista, a gravitação passa a fazer parte da inércia e o movimento dos corpos resulta de sua inércia própria. Sua trajetória é determinada pelas propriedades métricas do contínuo espaço-tempo, o que permite eliminar a obscura noção de ação a distância.

Na confluência da teoria dos quanta, que determinou todas as concepções a respeito do átomo, e da teoria da relatividade, que determinou todas as concepções a respeito do espaço, do tempo, da gravitação, da inércia etc., a teoria do campo unitário vem atender à exigência fundamental da razão, que é a exigência de unidade. "A idéia de que existem duas estruturas no espaço, independentes uma da outra", escreve Einstein, "o espaço métrico gravitacional e o espaço eletromagnético, é intolerável ao espírito teórico". Ao mostrar que as duas forças, a da gravitação e a eletromagnética, não são independentes, mas inseparáveis, a teoria do campo unitário as descreve em termos que poderão permitir novas descobertas sobre a estrutura da matéria, a mecânica das radiações e demais problemas do mundo atômico e subatômico.

O universo einsteiniano não é nem infinito, nem euclidiano, ou tridimensional, pois a geometria de Euclides não é válida no campo gravitacional. E, como a estrutura do campo gravitacional é determinada pela massa e pela velocidade do corpo em gravitação, a geometria do universo, a curvatura do contínuo espaço-tempo, por ser proporcional à concentração de matéria que contém, será determinada pela totalidade da matéria contida no universo, que o faz descrever uma imensa curvatura que se fecha em si mesma. Embora não seja possível dar uma representação gráfica do universo finito e esférico de Einstein, foi possível calcular, em função da quantidade de matéria contida em cada centímetro cúbico de espaço, o valor do raio do universo, avaliado em 35 trilhões de anos-luz. Nesse universo finito, mas grande o bastante para conter bilhões de estrelas e galáxias, um feixe de luz, com a velocidade de 300.000km/s, levaria 200 trilhões de anos para percorrer a circunferência do cosmo e retornar ao ponto de partida.

Fonte: www.layoutsderock.hpg.com.br

Universo

O que é o Universo?

Uma possível definição de Universo é que ele é tudo que nos influenciou no passado, nos influencia no presente e que poderá nos influenciar no futuro. Isso significa que qualquer coisa que puder ser decoberto pertence ao nosso Universo, pois de alguma forma essa coisa nos influenciou. Se existir um outro Universo, ele não poderá ser descoberto.

O Universo conhecido é formado por galáxias, estrelas, nebulosas, planetas, satélites, cometas, asteróides e radiações. É possível que haja, também, matéria numa forma ainda não detectada. O Universo atualmente conhecido tem um raio de cerca de 20 bilhões de anos-luz, contendo cerca de 100 bilhões de galáxias, incluindo a Nossa Galáxia, também chamada de Via-Láctea. Admite-se uma idade de cerca de 20 bilhões de anos para o Universo. O estudo da origem e da evolução do Universo recebe o nome de Cosmologia.

Existem diversas teorias sobre a origem e evolução do Universo:

Modelo Estático

Princípio Cosmológico: o Universo tem o mesmo aspecto para qualquer observador, a menos de características locais. No modelo estático, admite-se que o Universo teve, tem e sempre terá o mesmo aspecto, ou seja que ele não sofre nenhum tipo de evolução. Esse modelo apresenta o inconveniente de ser contraditório com as observações, que mostram que ocorrem importantes modificações nos elementos que constituem o Universo observável.

Modelo Estacionário

Observações mostram que o Universo está em expansão. Isso contraria o modelo Estático, pois implica na diminuição da densidade do Universo.

Para contornar esse problema, esse modelo define o Princípio Cosmológico Perfeito: o Universo tem o mesmo aspecto para qualquer observador em qualquer instante, a menos de características locais. Para garantir a manutenção da densidade do Universo, apesar da expansão, esse modelo supõem a geração espontânea de matéria. Não há provas de que essa hipótese seja válida, mas também não há nada que a refute.

Modelo Expansivo

Através da observação das diferenças entre as cores de luzes que as galáxias emitem e as que nós delas recebemos, pode-se verificar que as galáxias se afastam umas das outras. A aparente mudança de cor recebe o nome de deslocamento para o vermelho, ou “redshift”, e o movimento de afastamento dessas galáxias é conhecido como Recessão das Galáxias.

Sabendo da expansão do Universo, uma nova definição do Princípio Cosmológico pode ser enunciada: O Universo é homogêneo e isotrópico para qualquer observador que participe de sua expansão. O astrônomo Hubble descobriu que quanto mais longe uma galáxia se encontra de nós, mais rapidamente ela se afasta de nós. Esse princípio se chama Lei de Hubble.

De que o Universo está em expansão parece que não se tem dúvida. Mas, será que essa expansão vai continuar no mesmo ritmo atual, diminuir o ritmo ou aumentar o ritmo?

Modelo Cíclico

Caso a massa do Universo seja maior do que um certo valor crítico, então a gravidade do Universo é suficientemente grande para frear, gradativamente, a expansão e impor um processo de contração ao Universo. As estimativas atuais da massa do Universo dão um valor ligeiramente inferior ao mínimo necessário para que o Universo sofra essa contração, mas...! Como se determina a massa do Universo? Por amostragem. Imagima-se uma determinada região do espaço que possa ser considerada como representativa da densidade do Universo. Calcula-se a massa dessa região, levando-se em conta as estrelas, as nebulosas e a poeira aí existentes.

Acontece que há indícios da existência de Buracos Negros, que por serem de difícil detecção, não entram nessa estimativa. Além disso, parece que existem neutrinos que possuem massa. Como neutrinos são subprodutos das fusões nucleares que ocorrem no interior das estrelas, deve existir um número muito grande de neutrinos espalhados no Universo. Se isso for verdade, é bem provável que a massa do Universo seja maior que aquela que se estima atualmente, e nesse caso é possível que a massa ultrapasse a massa crítica, fazendo com que o Universo pare de se expandir e comece a contrair. Havendo essa contração, é permissível se pensar que a partir de um certo instante recomece a expansão e que o processo seja cíclico.

Fonte: www.iag.usp.br

Universo

Definição de Universo é resultado de um momento histórico. Atualmente os dados científicos dão-nos uma definição que se traduz em tudo aquilo que existe.

Engloba milhares de milhões de galáxias com diferentes formas.

Universo
Universo

Este nosso Universo é gigantesco, contudo é finito. Por estranho que pareça é fundamentalmente espaço vazio. A matéria está aglomerada em galáxias. Na imagem acima cada foco de luz mostra uma galáxia.

Galáxia

Uma galáxia é um sistema complexo composto de numerosos corpos celestes, a maioria estrelas e planetas, com gás disperso e que apresentam uma movimentação própria provocada pela gravidade.

Universo
Universo

Até ao século XIX, conhecia-se apenas uma a nossa Via Láctea. Era todo o Universo conhecido. Hoje os telescópios possibilitam obter imagens de vários tipos de galáxias.

Existem galáxias: elípticas ou circulares, espirais e irregulares.

Fonte: www.malhatlantica.pt

Universo

Um céu estrelado, por si só, é algo que proporciona inegável satisfação e sensação de beleza. O fascínio pelos fenômenos celestes levaram os seres humanos a especular e desenvolver idéias astronômicas desde a mais distante Antigüidade. Há registros históricos dessas atividades há cerca de 7000 anos na China, na Babilônia e no Egito, para aperfeiçoar medidas de tempo e por outras razões práticas e religiosas.

A importância que tiveram as idéias bem mais recentes de Galileu e Copérnico está na percepção da Terra como um astro do Universo, não o centro fixo em torno do qual este giraria. A compreensão do sistema Sol-Terra-Lua em movimento é um dos fundamentos da história das idéias e do desenvolvimento científico. No século XX, o espaço cósmico mostra-se palco concreto da aventura humana, quando se explora todo o Sistema Solar por meio de sondas e naves espaciais e o ser humano pisa na Lua.

O Universo, sua forma, seu tamanho, seus componentes, sua origem e sua evolução são temas que atraem os alunos de todos os níveis de ensino.

Para responder à questão: Como é e como funciona o Universo?, ao longo da História construíram-se modelos para explicar a Terra e o Universo, sendo de grande importância a transição para o modelo heliocêntrico, desenvolvido por Copérnico, pois levou-se séculos para desenvolver uma alternativa ao ponto de vista geocêntrico, de Ptolomeu. A ruptura só foi possível por mudanças de perspectiva no olhar.

O Sistema Solar só foi concebido quando se imaginou sair da Terra e poder olhar de longe o conjunto de planetas movendo-se em torno do Sol. Isto significa um esforço gigantesco para se imaginar um centro de observação que não coincide com o lugar onde se está concretamente. Para os estudantes, é difícil a superação de concepções intuitivas acerca da forma da Terra, sua espessura, seu diâmetro, sua localização e descrição de seus movimentos.

São concepções que permitem às crianças pequenas desenharem-se "dentro" da Terra. Por isso, é importante que o professor abra o diálogo para as distintas concepções de seus estudantes sobre o Universo antes de ensinar a perspectiva científica consagrada.

Os diferentes modelos de céu e de Universo, vistos em uma certa seqüência, assemelham-se às imagens de um filme feito com câmara de lentes do tipo zoom, que focaliza, por exemplo, em um primeiro quadro, um menino em um barco, em seguida, uma cena tomada do alto, onde o barco aparece em meio a muita água.

Conforme a câmara se afasta, a água, que parecia um mar, fica ladeada por vegetação terrestre, e uma vista aérea localiza o pequeno barco em um lago. Visto de mais longe, o barco já é só um ponto e o lago está em um grande parque, numa pequena cidade.

Só recentemente o ser humano chegou até a Lua e os equipamentos de observação (lunetas, telescópios e sondas) estão conseguindo obter imagens e sons que ultrapassam nosso Sistema Solar. Há modelos, no entanto, que dependem principalmente da imaginação e já existem há séculos. A partir do horizonte e de um céu idealizado com limites circulares, elaborou-se um modelo de céu como uma esfera.

Da Terra, o observador assistia imóvel à passagem da hemisfera que continha o Sol, seguida da hemisfera oposta, com as estrelas que estavam agrupadas em constelações; o giro completo da esfera durava um dia, período que be m mais tarde foi dividido em 24 horas. A partir deste ponto de referência Ptolomeu sistematizou o modelo geocêntrico.

O modelo seguinte, em zoom, tem o Sol no centro, com a Terra e os outros planetas girando ao seu redor, o que explicava algumas observações que se repetiam regularmente a cada período de aproximadamente 365 dias: diferentes arcos descritos pelo Sol no céu diurno e diferentes céus noturnos. Esse modelo rompia com o anterior principalmente por colocar a Terra, todos os planetas e respectivos satélites em movimento. É o modelo heliocêntrico concebido por Copérnico.

Quase um século após, esse modelo dinâmico foi explicado por Newton pela gravidade entre os corpos celestes, o que os manteria em constante atração entre si, com forças e velocidades variadas, dependendo da massa de cada um e da distância entre eles. Newton submeteu os corpos celestes às mesmas leis mecânicas válidas na Terra. Um novo modelo, indo mais longe no zoom, concebe o Universo ainda mais amplo, situando o Sistema Solar no interior do aglomerado de estrelas conhecido como Via Láctea, uma galáxia que, sabemos agora, também se move como um conjunto. Telescópios potentes permitiram constatar a existência de outras galáxias e verificar que todas elas se distanciam entre si. Essa observação gerou a criação de um modelo do Universo em expansão a partir de uma grande explosão, o "Big-Bang".

Com isso, surgiram novas questões sobre a origem do Universo e sua evolução. Se teve um início, debate-se a possibilidade de poder ter um fim ou se se trata de um Universo pulsante, que se expandiria e depois se contrairia, cujo fim coincidiria com o próprio início, que se repetiria indefinidamente... Diferente da câmara que pode se afastar alguns quilômetros em zoom, as distâncias astronômicas são quase inimagináveis, difíceis de expressar em quilômetros.

Essas distâncias astronômicas devem ser muitas vezes trabalhadas com os alunos, de variadas formas, pois não é fácil de serem compreendidas, mas é fundamental na construção de modelos. O conhecimento do modelo heliocêntrico de Sistema Solar com nove planetas girando ao redor do Sol é também difícil, ao colocar-se para os estudantes o conflito entre aquilo que observam, ou seja, o Sol desenhando uma trajetória curva no céu, e aquilo que lhes ensinam sobre os movimentos da Terra.

Por isso, iniciar o estudo de corpos celestes a partir de um ponto de vista heliocêntrico, explicando os movimentos de rotação e translação, é ignorar o que os alunos sempre observaram. Uma forma efetiva de desenvolver as idéias dos estudantes é proporcionar observações sistemáticas, fomentando a explicitação das idéias intuitivas, solicitando explicações a partir da observação direta do Sol, da Lua, das outras estrelas e dos planetas. A mediação do professor será benéfica quando ajudar o próprio estudante a imaginar e explicar aquilo que observa, ao mesmo tempo em que torne acessíveis informações sobre outros modelos de Universo e trabalhe com eles, quando for o caso, os conflitos entre as diferentes representações. Neste trajeto, os estudantes devem incorporar novos enfoques, novas informações, mudar suas concepções de tempo e espaço. Os estudantes devem ser orientados para articular informações com dados de observação direta do céu, utilizando as mesmas regularidades que nossos antepassados observaram para orientação no espaço e para medida do tempo, o que foi possível muito antes da bússola, dos relógios e do calendário atual, mas que junto a eles ainda hoje organizam a vida em sociedade em diversas culturas, o que pode ser trabalhado em conexão com o tema transversal Pluralidade Cultural.

Dessa forma, os estudantes constroem o conceito de tempo cíclico de dia, mês e ano, enquanto aprendem a se situar na Terra, no Sistema Solar e no Universo.

É necessário, contudo, ampliar esse conceito de tempo cíclico, promovendo também a idéia de tempo não cíclico: o tempo histórico, que comporta as idéias de evolução, de passado, de registro, de memória e de presente, de mudanças essenciais e irreversíveis. O conhecimento sobre os corpos celestes foi sendo acumulado historicamente também pela necessidade de se aprender a registrar o tempo cíclico e de se orientar no espaço. Já na fase nômade, a espécie humana associava mudanças na vegetação, hábitos de animais, épocas de chuvas com a configuração das estrelas ou com o trajeto do Sol. Com a elaboração do mapa dos céus, começou-se a desenvolver a Geometria, situando o ser humano com maior precisão na Terra e no espaço cósmico.

Mas, apesar da conexão observada entre os ritmos biológicos dos seres vivos como hábitos alimentares e épocas de reprodução e os ritmos cósmicos, como dia, mês e estações do ano, muitas variações e transformações do ambiente terrestre não dependem exclusivamente de fatores relacionados aos corpos celestes. Entre outros fatores, muitas dessas transformações são provocadas pela ação humana, como a degradação ambiental e a promoção das alterações do relevo. Outras transformações ocorrem em razão da própria estrutura, da orientação do eixo de rotação e dos movimentos do nosso planeta. Por ser uma esfera com eixo de rotação inclinado em relação ao plano de translação, diferentes regiões da Terra captam a luz e o calor do Sol com intensidades muito diferentes ao longo de todo o ano, constituindo variados climas e biomas, característicos das latitudes em que se encontram.

São conhecimentos que tiveram um longo percurso até sua sistematização atual.

A estrutura interna da Terra é também dinâmica, originando vulcões, terremotos e distanciamento entre os continentes, o que altera constantemente o relevo e a composição das rochas e da atmosfera, seja pela deposição de gases das erupções, seja por mudanças climáticas drásticas, como glaciações e degelos.

Portanto, as paisagens, tal como são percebidas, representam apenas um momento dentro do longo e contínuo processo de transformação pelo qual passa a Terra, em uma escala de tempo de muitos milhares, milhões e bilhões de anos: é a escala de tempo geológico, como é hoje conhecida. O conhecimento de algumas dessas transformações geológicas que ocorreram em tempos distantes foi sendo constituído conforme foram sendo decifradas a composição e a formação da litosfera. Fósseis de seres vivos extintos sugerem ambientes terrestres organizados de formas muito diferentes daquelas conhecidas atualmente, mas que propiciaram o surgimento da vida, fato exclusivo em todo o Universo conhecido até o momento.

A interpretação de registros concretos do passado pode facilitar a compreensão do significado do tempo geológico, não cíclico, se forem retomados em vários conteúdos trabalhados. A água, representando atualmente ¾ da superfície terrestre, foi fundamental para a origem da vida, diferenciando nosso planeta. Os fenômenos dos quais a água participa, como intemperismo, erosão, assoreamento, circulação do ar, clima, dissolução de substâncias e manutenção da vida, são fundamentais para a organização da superfície terrestre em litosfera, biosfera, hidrosfera e atmosfera. A compreensão desses domínios, bem como as inter-relações entre eles, ajuda a construir a idéia da dinâmica da Terra.

A comparação entre a composição da Terra e dos outros planetas é, nesse sentido, muito ilustrativa. Compreender o Universo, projetando-se para além do horizonte terrestre, para dimensões maiores de espaço e de tempo, pode nos dar novo significado aos limites do nosso planeta, de nossa existência no Cosmos, ao passo que, paradoxalmente, as várias transformações que aqui ocorrem e as relações entre os vários componentes do ambiente terrestre podem nos dar a dimensão da nossa enorme responsabilidade pela biosfera, nosso domínio de vida, fenômeno aparentemente único no Sistema Solar, ainda que se possa imaginar outras formas de vida fora dele.

Fonte: www.cdcc.usp.br

Universo

Não sabemos o tamanho do nosso Universo porque ele é muito vasto para ser medido. Ele pode ser infinitamente grande ou conter outros Universos.

Se você imaginar que a nossa galáxia é do tamanho dos Estados Unidos, o nosso Sistema Solar seria do tamanho de uma moeda de dez centavos, e o Sol, de uma partícula de poeira. Tente imaginar então o tamanho do Universo!

A teoria do “Big Bang” tenta explicar sua origem. Sabemos que o Universo está em expansão e tornando-se mais frio, e que já foi um lugar quente e hostil. Os astrônomos ponderam que seria lógico assumir que tudo começou com uma grande bola de fogo que se expandiu para formar o Universo, há aproximadamente 13 bilhões de anos.

Fonte: www.discoverybrasil.com

Universo

Universos paralelos realmente existem?

Universo
Galáxia

Em 1954, um jovem candidato ao doutorado da Universidade de Princeton chamado Hugh Everett III veio com uma idéia radical: que existem universos paralelos, exatamente como o nosso. Esses universos são todos relacionados ao nosso, na verdade, eles se ramificam do nosso, eo nosso universo é derivado de outros. Nesses universos paralelos, nossas guerras tiveram resultados diferentes do que as que conhecemos. Espécies já extintas no nosso universo evoluíram e se adaptaram em outras. Em outros universos, nós, humanos, pode ter se tornado extinta.

Este pensamento confunde a mente e ainda assim, ainda é compreensível. Noções de universos paralelos ou dimensões que se assemelham a nossa, apareceram em trabalhos de ficção científica e foram usadas como explicações para a metafísica. Mas por que um jovem físico up-and-coming possivelmente arriscar sua futura carreira propondo uma teoria sobre universos paralelos?

Com sua teoria dos Muitos Mundos, Everett estava tentando responder a uma pergunta bastante pegajoso relacionada à física quântica: por que a matéria quântica se comporta irregularmente? O nível quântico é o menor uma ciência detectou até agora. O estudo da física quântica começou em 1900, quando o físico Max Planck apresentou o conceito para o mundo científico. Estudo de Planck da radiação produziu alguns resultados incomuns que contradizia clássicas leis da física . Estes achados sugerem que existem outras leis de trabalho no universo, operando em um nível mais profundo do que o que conhecemos.

Universo
Forma do Universo

 

Princípio da Incerteza de Heisenberg

De forma bastante curto, os físicos que estudavam o nível quântico perceberam algumas coisas peculiares nesse mundo minúsculo. Por um lado, as partículas que existem nesse nível têm uma maneira de tomar diferentes formas arbitrariamente. Por exemplo, os cientistas observaram fótons - minúsculos pacotes de luz - atuando como partículas e ondas. Mesmo um único fóton exibe esta mudança de forma. Imagine se você parecia e agia como um ser humano sólido quando um amigo olhou para você, mas quando ele olhou para trás de novo, você tivesse assumido a forma gasosa.

Isto veio a ser conhecido como o Princípio da Incerteza de Heisenberg. O físico Werner Heisenberg sugeriu que, apenas observando a matéria quântica, afetamos o comportamento desse assunto. Assim, nunca podemos estar totalmente certos sobre a natureza de um objeto quântico ou seus atributos, como velocidade e localização.

Esta idéia é apoiada pela interpretação de Copenhague da mecânica quântica. Colocado pela dinamarquesa físico Niels Bohr, essa interpretação afirma que todas as partículas quânticas não existem em um estado ou outro, mas em todos os estados possíveis de uma vez. A soma total dos possíveis estados de um objeto quântico é chamada de sua função de onda. O estado de um objeto existir em todos seus possíveis estados, de uma só vez é chamada de superposição.

Segundo Bohr, quando observamos um objeto quântico, afetamos seu comportamento. Observação quebra a superposição de um objeto eo força o objeto para escolher um estado de sua função de onda.

Essa teoria explica por que os físicos obtiveram medidas opostas do mesmo objeto quântico: o objeto "escolheu" estados diferentes durante diferentes medidas.

Interpretação de Bohr foi amplamente aceita e ainda o é por grande parte da comunidade quântica. Mas, ultimamente, a teoria de Everett dos Muitos Mundos tem recebido muita atenção. Leia a próxima página para descobrir como a interpretação dos Muitos Mundos funciona.

Teoria dos Muitos Mundos

O jovem Hugh Everett concordava com muito do que o altamente respeitado físico Niels Bohr havia sugerido sobre o mundo quântico. Ele concordou com a idéia de superposição, bem como com a noção de funções de onda. Mas discordava de Bohr em um ponto vital.

Para Everett, medir um objeto quântico não forçá-lo a um estado compreensível ou de outra. Em vez disso, uma medida tirada de um objeto quântico causa uma quebra no universo. O universo é literalmente duplicado, dividindo-se em um universo para cada possível desfecho da medida. Por exemplo, digamos que a função de um objeto onda é uma partícula e uma onda.

Quando um físico mede a partícula, existem duas possibilidades: O processo pode ser medido como uma partícula ou uma onda. Esta distinção torna a teoria de Everett dos Muitos Mundos em uma concorrente da interpretação de Copenhague como uma explicação para a mecânica quântica.

Quando um físico mede o objeto, o universo se divide em dois universos distintos para acomodar cada um dos possíveis resultados. Então, um cientista em um universo descobre que o objeto foi medido na forma de onda. O mesmo cientista, no outro universo, mede o objeto como uma partícula. Isto também explica como uma partícula pode ser medido em mais de um estado.

Tão inquietante que possa parecer, a interpretação de Everett dos Muitos Mundos tem implicações além do nível quântico. Se uma ação tem mais de um resultado possível, então - se a teoria de Everett estiver certa - o universo se quebra quando aquela ação é tomada. Isso é verdade mesmo quando a pessoa opta por não tomar uma ação.

Isto significa que se você já se encontrou em uma situação onde a morte era um resultado possível, então, em um universo paralelo ao nosso, você está morto. Esta é apenas uma das razões que alguns acham a interpretação dos Muitos Mundos perturbadora.

Outro aspecto perturbador da interpretação dos Muitos Mundos é que ela mina nosso conceito de tempo como linear. Imagine uma linha do tempo mostrando a história da Guerra do Vietnã . Ao invés de uma linha reta mostrando acontecimentos notáveis progredindo adiante, uma linha do tempo com base na interpretação dos Muitos Mundos mostraria cada possível desfecho de cada ação tomada. A partir daí, cada possível resultado das ações tomadas (como resultado do desfecho original) também seria registrado.

Mas uma pessoa não pode ter consciência de suas outras personalidades - ou até mesmo sua morte - que existem nos universos paralelos. Então, como poderíamos saber se a teoria dos Muitos Mundos é o correto? Garantia de que a interpretação é teoricamente possível veio no final de 1990 a partir de uma experiência de pensamento - uma experiência imaginada, usada para provar ou desmentir teoricamente uma idéia - chamada suicídio quântico. (Você pode aprender mais sobre isso em Como funciona a Quantum suicídio .)

Esse experimento mental renovou o interesse na teoria de Everett, que foi por muitos anos considerada bobagem. Desde Muitos Mundos foi provado ser possível, os físicos e matemáticos têm tentado investigar as implicações da teoria de profundidade. Mas a interpretação dos Muitos Mundos não é a única teoria que tenta explicar o universo. Também não é a única que sugere a existência de universos paralelos ao nosso. Leia a próxima página para aprender sobre a teoria das cordas.

Universo
Telescópios de rádio

Universos paralelos: Split ou String?

Universo
Dr. Michio Kaku, o criador da teoria das cordas

A teoria dos Muitos Mundos ea interpretação de Copenhague não são as únicas concorrentes que tentam explicar o nível básico do universo. Na verdade, a mecânica quântica não é ainda o único campo dentro da física que procura essa explicação. As teorias que surgiram a partir do estudo da física subatômica ainda são teorias. Isto fez com que o campo de estudo para ser dividida em muito da mesma maneira como o mundo da psicologia . As teorias têm partidários e críticos, assim como as estruturas psicológicas propostas por Carl Jung, Albert Ellis e Sigmund Freud.

Desde que sua ciência foi desenvolvida, os físicos têm sido empenhados em desmontar o universo - eles estudaram o que poderiam observar e trabalharam sobre níveis cada vez menores do mundo físico. Ao fazer isso, os físicos tentam atingir o nível final e mais básico. É este nível, eles esperam, que servirá de base para a compreensão de tudo.

Seguindo sua famosa Teoria da Relatividade, Albert Einstein ficou o resto de sua vida procurando pelo nível final, que responderia todas as questões físicas. Os físicos se referem a essa teoria ilusória como a Teoria de Tudo. Os físicos quânticos acreditam que eles estão no caminho para encontrar a teoria final. Mas um outro campo da física acredita que o nível quântico não é o menor nível, por isso, portanto, não poderia fornecer a Teoria de Tudo.

Esses físicos se voltaram para um nível subquântico teórico, chamado teoria das cordas, as respostas para toda a vida. O que é incrível é que durante sua investigação teórica esses físicos, como Everett, também concluíram que existem universos paralelos.

Teoria das cordas foi criada pelo japonês-físico americano Michio Kaku. Sua teoria afirma que os blocos de construção essenciais de todas assunto , bem como de todas as forças físicas do universo - como a gravidade - existem em um nível subquântico. Esses blocos de construção lembrariam pequenas tiras de borracha - ou cordas - que formam os quarks (partículas quânticas) e, em volta, os elétrons e os átomos e células e assim por diante. Exatamente o tipo de matéria que é criada pelas cordas e como tal matéria se comporta depende da vibração dessas cordas. É dessa forma que todo nosso universo é composto. E de acordo com a teoria das cordas, essa composição acontece por meio de 11 dimensões separadas.

Como a teoria dos Muitos Mundos, a teoria das cordas demonstra que existem universos paralelos. Segundo a teoria, nosso próprio universo é como uma bolha que existe ao lado de universos paralelos semelhantes. Ao contrário da teoria dos Muitos Mundos, a teoria das cordas supõe que esses universos podem entrar em contato um com o outro. Ela afirma que a gravidade pode fluir entre esses universos paralelos. Quando esses universos interagem, um Big Bang semelhante ao que criou nosso universo.

Enquanto os físicos conseguiram criar máquinas capazes de detectar a matéria quântica, as cordas subquânticas ainda a ser observado, o que os torna - ea teoria da qual elas vêm - totalmente teóricas. Ele foi desacreditada por alguns, embora outros acreditam que é correto.

Então não universos paralelos realmente existem? Segundo a teoria dos Muitos Mundos, não podemos ter certeza, já que não podemos estar ciente delas. A teoria das cordas já foi testada pelo menos uma vez - com resultados negativos. Dr. Kaku ainda acredita que existam dimensões paralelas, no entanto.

Einstein não viveu o suficiente para ver sua busca pela Teoria do Tudo ser adotada por outros. Então, novamente, se Muitos Mundos estiver certa, Einstein ainda está vivo em um universo paralelo. Talvez, nesse universo, os físicos já tenham encontrado a Teoria de Tudo.

Fonte: science.howstuffworks.com

Universo

A teoria da relatividade geral de Einstein nos ensinou que o espaço-tempo pode deformar como uma membrana elástica. A teoria do Big Bang , bem apoiado pela experiência e sob a teoria de Einstein, diz-nos que o espaço está se expandindo. É compatível tanto com a idéia de que o nosso universo é uma espécie de bolha que infla o tamanho finito, com a idéia de que já era tamanho infinito quando a expansão começou.

Esta última idéia parece paradoxal, mas é matematicamente consistente. Também é possível que apenas uma pequena parte deste universo infinito está se expandindo a um ponto de entrada de sua história.

Uma viagem fabulosa através do universo observável da Terra para a esfera da última dispersão que alcançar hoje os mais antigos fótons no universo. Todas as distâncias são de escala e objetos são representados com a maior precisão possível.

Pouca certeza sobre o tamanho do universo

Estritamente falando, tudo o que podemos dizer é que pelo menos uma parte de um espaço de espaço-tempo começou a expandir com uma velocidade superior a da luz , existem 13700000000 anos antes de fazer um ritmo mais lento antes do primeiro segundo de existência. Para que as regiões que hoje gerencia o famoso radiação fóssil , o mais distante observável, estão a uma distância de cerca de 45,6 bilhões de anos-luz agora.

Deve ser entendido que esta afirmação não é paradoxal porque se nem a luz nem a matéria pode exceder a velocidade de cerca de 300.000 km / s no espaço, nada impede que o espaço entre dois objetos expandir a uma velocidade muito mais elevada.

No final, a única coisa que sabemos é que o tamanho do universo observável é, pelo menos, dezenas de bilhões de anos-luz de distância, mas não sei se o universo total em si é finito, como acho que Stephen Hawking e Jean-Pierre Luminet ou infinito como acho que Roger Penrose e outros.

Fonte: www.futura-sciences.com

Universo

O tamanho do universo em uma escala humana

Costuma-se dizer que a Terra é 12 750 km de diâmetro, a Lua é 385.000 km de distância, o Sol, que é de 1,4 milhões de quilômetros, é de 150 milhões de quilómetros da-nos do que Plutão, o planeta mais distante é 6000000000 km de distância, enquanto a estrela mais próxima está a 4,3 anos-luz e que o universo (como concebida) estende-se por 15 bilhão de anos-luz de cada lado de nós ...

Naturalmente, estes são números que estão além de nossa compreensão, pois é difícil imaginar o que eles são.

Para se ter uma idéia do tamanho do sistema solar - o nosso pequeno canto do universo - a dividir um grande número de um bilhão. Isto é, quando o tamanho do sistema de energia solar é equivalente ao de uma cidade de 20 milhas.

Da mesma forma, a esta escala, a Terra é uma uva ea Lua a uma ervilha, tanto distantes dos outros 38 centímetros.

O sistema solar à escala de uma cidade

Então, imagine o tamanho do sistema solar, como o de uma cidade. É colocar o Sol no centro e os planetas teriam as distâncias de frutas proporcionais.

Assim, o tamanho do Sol dividido por um bilião equivalente ao de uma esfera do tamanho de um ser humano. Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, tornar-se uma ervilha colocado 58 metros de distância. Quanto a Vênus, seria colocar um Raisin in the Sun 108 metros, enquanto que a Terra (outra uva) seria de 150 metros - o equivalente a um quarteirão.

Por sua parte, Marte seria equivalente a um mirtilo localizado a 230 metros do Sol (um quarteirão e meio de distância), enquanto Júpiter é uma toranja instalados em três quartos de um quilômetro. Quanto a Saturno, outro grapefruit, seria 1 km ½ do sol. Seguido de Urano e Netuno, o que seria duas laranjas depositados em 3 e 4 milhas e meia. Por fim, Plutão (semente) fechou caminhar 6 km do centro da cidade.

Espaço sideral inimaginável

Sempre reduzindo um bilhão de vezes o tamanho do universo, vamos aventurar fora do sistema solar. Até onde vai um encontrar as estrelas, estas "aldeias cósmicos" em torno do qual gravitam talvez sistemas planetários como o nosso?

Estamos diante de um grande problema, já que a estrela mais próxima (Proxima Centauri) é de 4,3 anos-luz , ou seja, mesmo em nossa pequena escala, 40 000 km. Essa distância não há lugar na Terra como 40 000 km através de nós de volta ao nosso ponto de partida. (Este é o perímetro do nosso planeta.) Devemos, portanto, deixar o nosso planeta no espaço para identificar distâncias equivalentes. Na verdade, 40 000 km correspondem à órbita geoestacionária, que são instalados em nossos satélites de comunicações.

A maioria das estrelas que vemos a olho nu são, na realidade, dezenas de anos-luz de nós. Ao nível do nosso "sistema solar cidade", eles se encontram em algum lugar entre a Terra ea Lua.

Todas as estrelas que vemos, bem como centenas de bilhões de outros, formam a nossa galáxia, a Via Láctea. Tem a forma de um disco, que se estende 100.000 anos-luz. Ao nível do nosso modelo, nossa galáxia ocuparia, posicionando-se no centro, todo o espaço cercado pela órbita de Júpiter (1,5 bilhão de quilômetros).

A Via Láctea é apenas uma das bilhões de galáxias que compõem o universo. A galáxia mais próxima à nossa - o Andromeda majestoso, situado 2,5 milhões de anos-luz - seria a uma distância igual ao tamanho do nosso sistema solar reais (20 mil milhões km)!

Sobre todo o universo ao nosso nível, ele ocuparia o equivalente a 30 anos-luz, ou sete vezes a distância que nos separa da Proxima Centauri!

Como pode ser observado, mesmo através da redução do tamanho do sistema de energia solar para o de uma cidade, encontramo-nos rapidamente com números além do nosso entendimento.

O sistema solar à escala de uma formiga

Para ter uma idéia melhor da dimensão dos corpos cósmicos além do sistema solar, reduzi-lo ao tamanho de uma formiga de um metro.

Nessa escala, as estrelas vizinhas estão a quilômetros de distância! E há entre cada um dos "formiga"? Nada ... excepto que o vácuo no espaço!

Então, se nós assimilar estes formigueiros estrela similar ao nosso sistema solar, ou seja, como o subúrbio é pouco povoada. Cada formiga - cada sistema planetário - é uma pequena ilha perdida na imensidão do espaço sideral.

Também a este nível, a nossa galáxia que abrangem 50.000 quilômetros, enquanto a galáxia mais próxima seria de um milhão de quilômetros de distância.

Como para todo o universo, seria estender sobre 15.000 milhões km - mais do que o escopo definido pela órbita de Plutão.

Então, nós estamos novamente confrontados com números astronômicos. Por que não reduzir mais uma vez o tamanho do sistema solar?

Comparando-o a uma cabeça de alfinete, estrelas vizinhas se encontram a poucos metros de nós, a nossa galáxia, abrangem 50 quilômetros, Andrômeda seria mil milhas ... quando o universo que abrange 15 milhões km.

O que podemos concluir de tudo isso? Ocupamos um lugar pequeno no universo!

Tabelas de Resumo

1 - As dimensões reais

Objeto
Distância
Tamanho
Sol Centro 1.390.000 Km
Mercúrio 57910000 Quilômetros 4 880 km
Vênus 108 200 000 km 12 104 km
Terra 149 600 000 km 12 756 km
Lua 385,000 km da Terra 3 476 km
Março 227 094 000 Quilômetros 6 794 km
Júpiter 778 430 000 Quilômetros 142 984 km
Saturno 1429400000 Quilômetros 120 536 km
Urano 2870990000 Quilômetros 51 100 km
Netuno 4504000000 Quilômetros 49 532 km
Plutão 5913520000 Quilômetros 2 274 km
     
Sistema solar . 20000000000 quilometros
Proxima Centauri . 4.3 anos-luz
Via Láctea . 100.000 anos-luz
Andromeda . 2500 mil anos-luz
O Universo . 15.000 milhões de anos-luz

2 - O sistema solar à escala de uma cidade

Objeto
Distância
Tamanho
Sol Centro 1,4 metros (bola grande)
Mercúrio 58 metros 0,5 cm (ervilha)
Vênus 108 metros 1,2 centímetros (uma uva)
Terra 150 metros 1,3 cm (uma uva)
Lua 38 cm de terra 0,35 centímetros (PEA)
Março 227 metros 0,7 cm (blueberry)
Júpiter ¾ km 14 cm (toranja)
Saturno 1 ½ km 12 cm (toranja)
Urano 3 km 5 cm (laranja)
Netuno 4,5 km 5 cm (laranja)
Plutão 6 km 0,2 centímetros (semente)
.
. .
Sistema solar . 20 km de diâmetro (o tamanho de uma cidade)
Proxima . Menos 40 000 milhas de nós (por 
a órbita geoestacionária)
A Via Láctea . 1.000 milhões quilômetros de diâmetro 
(Tamanho da órbita de Júpiter)
Andromeda . Aos 20 bilhões de quilômetros da-nos 
(O tamanho do sistema solar)
O Universo . 150.000 bilhões de quilômetros de diâmetro 
(30 anos-luz)

3 - O sistema solar à escala de uma formiga

Objeto
Tamanho
Sistema solar 1 metro de diâmetro
Proxima Centauri 2 km de nós
A Via Láctea 47.000 km de diâmetro
Andromeda Menos 1 milhão de milhas de nós
O Universo 15000000000 milhas de diâmetro

4 - O sistema solar à escala de uma cabeça de alfinete

Objeto
Tamanho
Sistema solar 1 mm de diâmetro
Proxima Centauri A 2 metros de distância
A Via Láctea 47 km de diâmetro
Andromeda A 1000 quilómetros de distância
O Universo 15.000 mil milhas de diâmetro

Fonte: claudelafleur.qc.ca

Sobre o Portal | Política de Privacidade | Fale Conosco | Anuncie | Indique o Portal