para pensar

As 10 coisas mais estranhas e interessantes sobre o Universo

Ter, 25 de Janeiro de 2011 23:54

Leandro Sardinha

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Acha o Universo complicado? Cheio de locais estranhos e com explicações mirabolantes? Confira a lista abaixo e complique ainda mais sua cabeça!

O universo pode ser um lugar muito esquisito. Embora as ideias inovadoras, como a teoria quântica, relatividade, a Teoria das Cordas e até mesmo a Terra girando em torno do Sol pode ser comumente aceita agora, a ciência ainda continua a mostrar que o universo contém coisas que você pode achar difícil de  acreditar, e ainda mais difícil de manter a mente aberta para o que ainda pode estar por vir. Aqui vai uma lista que pode deixar algumas pessoas perplexas, introspectivas e reflexivas por um bom tempo.

10º - Energia Negativa

Na teoria, sabemos que a menor temperatura que se pode alcançar é o chamado "Zero Absoluto", aonde são cessados qualquer movimento das partículas, essa temperatura é precisamente -273,15 ºC. Mas, na prática, qualquer trocadilho a parte, o buraco é mais embaixo. Na prática, não se pode resfriar algo até essa temperatura porque na mecânica quântica, cada partícula tem uma energia mínima, chamada de  "energia do ponto zero", que você não pode transcender. Mas, essa é a parte que todo mundo sabe. A parte curiosa é que este mínimo de energia não se aplica apenas as partículas, mas para qualquer vácuo, cuja energia é chamada de "energia do vácuo."

E para mostrar que essa energia existe, envolve um experimento muito simples que leva duas placas de metal em um vácuo, colocá-los perto juntos, e eles serão atraídos um pelo outro. Isso se dá por causa da energia entre as placas, só sendo capaz de ressoar em certas freqüências, enquanto a energia do vácuo pode ressoar em praticamente qualquer freqüência. Isso se deve porque a energia fora das placas é maior do que a energia entre as placas, elas são empurradas uma para a outra.  E já que as placas ficam mais próximas, a força aumenta, e em torno de uma separação de 10 nm este efeito (o chamado Efeito Casimir) cria uma atmosfera de pressão entre eles.  E como entre as placas se reduzem a energia do vácuo entre elas abaixo do normal da energia do ponto zero, é dito que o espaço tem a energia negativa, que tem algumas propriedades incomuns.

9º - Arrasto de Referenciais

Uma das idéias da Teoria da Relatividade de Einstein é que quando um objeto de grande massa se move, ele arrasta o espaço-tempo ao seu redor, fazendo com que objetos próximos sejam puxados também. Curioso, não? Isso pode ocorrer quando um grande objeto está se movendo em linha reta ou de maneira rotativa, e, embora o efeito é muito pequeno, tem sido comprovado experimentalmente.

A sonda espacial Gravity Probe B foi lançada para detectar e medir com precisão os dois efeitos, a deformação do espaço-tempo provocado pela massa da Terra e o gravitomagnetismo provocado pela rotação da terra, tal experimento começou em 2004. Vale lembrar que devido a rotação da Terra, a sonda é retirada de sua órbita por cerca de 2 metros por ano, um efeito puramente causada pela massa da Terra que distorce o espaço-tempo ao seu redor, o que estava dentro do previsto. Agora aqui vai mais uma curiosidade sobre o caso: a sonda em si não sentiria essa aceleração extra, pois não é causada por uma aceleração na sonda, mas sim no espaço-tempo.

8º - Relatividade da Simultaneidade

Alguns podem estar se perguntando: "o que é essa tal de relatividade da simultaneidade?". É simples: A relatividade da simultaneidade é a idéia de que se dois eventos ocorrem, ao mesmo tempo, ou não, é relativo e depende do observador.  Exemplo? Se lançarmos dois foguetes simultaneamente, um de Marte e outro de Saturno,  um observador viajando pelo espaço pode dizer que eles são lançados ao mesmo tempo, para compensar o tempo de iluminação necessário para alcançá-los, enquanto um outro observador viajando de outra forma poderia dizer que o que está Marte saiu em primeiro lugar, e ainda um outro poderia dizer que o de Saturno saiu primeiro. Isso é dado pela forma como diferentes pontos de vista se tornam distorcidos em relação uns aos outros na relatividade especial. E como eles são relativos, um não pode dizer ao outro: "Você está errado e eu estou certo". Interessante, não é mesmo?

7º - Cordas Negras

Agora vamos entrar no maravilhoso mundo da Teoria das Cordas e do famigerado Buraco Negro. Um dos maiores mistérios pendentes na física é como a gravidade está relacionada com as outras forças fundamentais. Uma teoria, proposta pela primeira vez em 1919, mostrou que, se uma dimensão extra é adicionada ao universo, a gravidade continua a existir nas primeiras quatro dimensões, mas o meio que esse quarto espaço dimensional se curva através da quinta dimensão extra, naturalmente produz as outras forças fundamentais. Mas, por mais estranho que isso possa parecer, tem uma explicação bem simples na verdade. Como não podemos ver ou detectar essa quinta dimensão, foi proposto que a dimensão extra foi atrelada, portanto, tornou-se invisível para nós.

Esta teoria foi o que finalmente levou a Teoria das Cordas. Se esta quinta dimensão extra é tão pequena, apenas pequenos objetos, tais como partículas, podem se mover ao longo dela. Nesses casos, eles finalmente acabam onde começaram, já que a dimensão extra é enrolada sobre si mesma. No entanto, um objeto que se torna muito mais complexo em cinco dimensões é o Buraco Negro. Se até aqui você achou estranho, veja agora. Quando estendido a cinco dimensões, torna-se uma "corda negra ", e ao contrário de um buraco negro quadrimensional comum, é instável, isso ignora o fato de que buracos negros quadrimensional eventualmente irão evaporar.

As cordas negras desestabilizam toda uma série de buracos negros, ligados por fios mais negro, até que as cordas negras são comprimidas completamente e deixam o conjunto dos buracos negros. Esses múltiplos  buracos negros quadrimensionais, em seguida, se transformam em um buraco negro maior. E agora vem a parte mais curiosa disso tudo. Se utilizarmos os modelos atuais, o buraco negro final é uma singularidade "nua". Isto é, ele não tem um horizonte de eventos que o rodeiam. Isso viola a hipótese da censura cósmica, que diz que todas as singularidades devem ser cercadas por um horizonte de eventos, a fim de evitar os efeitos da viagem no tempo que se acredita acontecer perto de uma singularidade de mudar a história do universo inteiro.

6º - Íons Geométricos

Vamos pensar a equação que Einstein nos deixou, com certeza, uma das equações mais famosas no mundo, as quais podemos ver em desenhos infantis e filmes. Estou falando da E=m.c². Trocando em miúdos: energia é igual a massa vezes velocidade da luz ao quadrado. Nesta equação energia e matéria são fundamentalmente ligadas. Um efeito disto é que a energia, bem como a massa, cria um campo gravitacional. O Geon, íon geométrico, primeiramente investigado por John Wheeler, nos idos de 1955, é uma onda eletromagnética ou gravitacional cuja energia cria um campo gravitacional, que por sua vez detém a onda em si juntos em um espaço confinado.

John Wheeler especula que pode haver uma ligação entre Geons microscópicos e partículas elementares, e que eles podem até mesmo ser a mesma coisa. Interessante, não é mesmo? Um exemplo mais extremo é um "kugelblitz", traduzindo para o portuês fica "relâmpago bola", que é onde a luz intensa está concentrada em um ponto específico que a gravidade causada pela energia da luz torna-se forte o suficiente para o colapso em um buraco negro, aprisionando a luz dentro. Apesar de que nada é pensado para evitar a formação de um kugelblitz, acredita-se que Geons serão capazes de formar temporariamente, uma vez que, inevitavelmente, vão vazar energia e colapsar. E isso infelizmente, indica que a conjectura inicial de Wheeler estava errada, mas isso não foi definitivamente comprovado. Fica aí uma dica de pesquisa pra quem está sem idéia pra uma boa, ou pra quem pretende ganhar o Prêmio Nobel de Física.

5º - Buraco Negro de Kerr

Daqui para frente as coisas vão ficar bem "estranhas" e realmente interessantes. O tipo de buraco negro mais conhecido, que tem um horizonte de eventos no exterior atuando como o "ponto sem retorno" e um singular ponto de densidade infinita no interior, na verdade, tem um nome bem mais específico: Buraco Negro de Schwarzschild . Foi nomeado desta forma depois que Karl Schwarzschild encontrou a solução matemática das equações de campo de Einstein para uma massa esférica, não rotativa, em 1915, apenas um mês depois de Einstein, na verdade publicou sua teoria da relatividade geral. No entanto, foi no ano de 1963 que o matemático Roy Kerr encontrou a solução para uma massa em rotação esférica. Assim, um buraco negro em rotação é chamado de Buraco Negro de Kerr, e tem, como não podia ser diferente, algumas propriedades realmente bem incomuns.

No centro de um buraco negro de Kerr, não há ponto de singularidade, mas sim uma Singularidade Toroidal, um anel de giro unidimensional aberto por seu próprio impulso. Legal, não é mesmo? Há também dois horizontes de eventos, um interior e outro exterior, e uma  elipsóide chamada de Ergosfera, dentro da qual o espaço-tempo gira com o buraco negro, isso de deve ao arrasto de referenciais que vimos na nona posição, mais rápido que a velocidade da luz. Ao entrar no buraco negro, passando pelo horizonte de eventos externos, os caminhos do espaço-tempo, o que significa que é impossível evitar a singularidade no centro, como em um Buraco Negro de Schwarzschild. Entretanto, quando se passa pelo horizonte de eventos internos, o caminho torna-se espaço como novo.

A diferença é esta: o espaço-tempo em si é invertido. Ou seja, a gravidade perto da singularidade toroidal torna-se repulsiva, te afastando do centro. Na verdade, a menos que você entre no buraco negro exatamente sobre o equador, é impossível atingir a singularidade toroidal em si. Mesmo assim, as singularidades toroidais podem ser ligadas através do espaço-tempo, para que possam atuar como buracos de minhoca, apesar de que, sair do buraco negro do outro lado seria impossível, a menos , é claro, que fosse uma singularidade nua possivelmente criada quando a singularidade toroidal gira rápido o suficiente. Viajar por uma singularidade toroidal pode levá-lo para outro ponto no espaço-tempo, isso é, claro, se você sobrevivesse a força com que você seria puxado pra dentro do buraco negro, como um outro universo, onde você poderia ver a luz caindo de dentro do buraco negro, mas, não deixar o próprio buraco negro. Pode até levá-lo a um "buraco branco", em um universo negativo. Agora você com certeza está bem reflexivo. Daqui pra frente só melhora!

4º - Tunelamento Quântico

Tunelamento Quântico é o efeito no qual uma partícula pode atravessar uma barreira que normalmente não têm energia para vencer. Ele faz com que seja possível uma partícula passar por uma barreira física que teóricamente deveria ser impenetrável, ou pode permitir que um elétron escapar da atração do núcleo, sem no entanto ter a energia cinética para o fazê-lo. Mas, como isso é possível? Segundo a mecânica quântica, há uma probabilidade finita que qualquer partícula pode ser encontrada em qualquer lugar do universo, embora essa probabilidade é astronomicamente pequena para qualquer distância real a partir de partículas esperado caminho.

Agora é a parte em que alguns podem ficar perplexos, quando a partícula se depara com uma barreira pequena o suficiente, cerca de 1-3 nm de largura, uma das quais os cálculos convencionais indicaria ser impenetrável pela partícula, a probabilidade de que a partícula irá simplesmente passar por essa barreira se torna bastante real. Isso pode ser facilmente explicado pelo que chamamos de Princípio da Incerteza de Heisenberg, que foi criado em 1927 por Werner Heisenberg, que consiste em restrições à precisão com que se pode efetuar medidas simultâneas de uma classe de pares de observáveis, o que limita a quantidade de informação que pode ser conhecida sobre uma partícula. Uma partícula pode "emprestar" energia do sistema que está atuando para usá-la para passar através da barreira, e depois simplesmente perdê-la novamente.

3º - Cordas Cósmicas

Logo após o Big Bang, o universo estava em um estado altamente desordenado e caótico. Isto é, pequenas alterações e defeitos não alteraram a estrutura geral do universo. No entanto, como o universo se expandiu, se refrigerou, e passou de um estado desordenado para um um ordenado, que chegou por chegar a um ponto onde as flutuações muito pequenas foram criada por grandes mudanças. Como assim? Suponhamos um piso de concreto totalmente plano, e acima dele vamos colocar um piso de tábua corrida.

Se começarmos colocando a primeira tábua de forma errada, o que teremos a seguir, será uma sequência de tábuas desordenadas. O mesmo acontece com as cordas cósmicas, que são extremamente finas e possuem longos defeitos na forma de espaço-tempo. Estas cordas cósmicas são vistas na maioria dos modelos do universo, como a Teoria das Cordas, onde dois tipos de "cordas" não estão relacionados. Se eles existem, cada seqüência seria tão fina quanto um próton, e mesmo assim incrivelmente densa. Portanto, uma corda cósmica de 1Km de comprimento pode pesar tanto quanto a Terra, 6.586.242.500.000.000.000.000 toneladas. No entanto, ela não teria realmente gravidade e o único efeito que isso terá sobre a matéria circundante, será a maneira como ela muda a forma e o espaço-tempo.

Por causa dos efeitos únicos das cordas cósmicas sobre o espaço-tempo, se aproximassem duas cordas, foi demonstrado que elas poderiam ser usadas para viajar no tempo, como acontece com a maioria das coisas nesta lista. Cordas cósmicas também criam incríveis ondas gravitacionais, mais forte do que qualquer outra fonte conhecida. Essas ondas são o que os atuais e planejadas detectores de ondas gravitacionais são projetados para procurar. E tem gente que ri dos filmes e do complexo de algumas pessoas em criar máquinas do tempo...

2º - Antimatéria da Retrocausalidade

Agora, para alguns, as coisas podem ficar realmente estranhas. O que é antimatéria? Antimatéria é o oposto da matéria. Tem a mesma massa, mas com uma carga eléctrica oposta. Uma teoria sobre por que a antimatéria existe foi desenvolvida por John Wheeler e  Richard Feynman, baseada na idéia de que sistemas físicos devem ter tempo reversível. "Mas, como assim?" pode ser uma pergunta comum nesse momento. Por exemplo, a órbita do nosso sistema solar, se jogada para trás, ainda deve obedecer todas as regras mesmo quando ela é jogados para a frente devolta. Isto levou a idéia de que a antimatéria é apenas a matéria comum que vai para trás no tempo, o que explicaria porque as antipartículas têm uma carga oposta, uma vez que  um elétron é repelido, indo para a frente no tempo, e em seguida então para trás isso se torna atração. Isso também explicaria porque a matéria e a antimatéria se eliminam.

Esta circunstância não é de duas partículas colidindo e destruindo uma a outra, é a mesma partícula que pode fazer com que pare e volte no tempo. No vácuo, onde um par de partículas virtuais são produzidos e, em seguida, aniquiladas, isso é, realmente apenas uma partícula indo em um loop infinito, para a frente no tempo, em seguida, para trás, depois para a frente, e assim por diante.

Embora a exatidão desta teoria ainda  possa estar sendo debatida, tratando matéria como antimatéria voltando atrás no tempo matematicamente surge com soluções idênticas a outras teorias mais convencionais. John Wheeler disse que talvez ele responderia a pergunta de por que todos os elétrons no universo ter propriedades idênticas, uma pergunta tão óbvia que é geralmente ignorada. Ele sugeriu que era apenas um elétron, constantemente lançando em todo o universo desde o Big Bang até o fim do tempo e volta, continuando um incontável número de vezes. Mesmo que esta idéia envolva viagens no tempo, não pode ser usada para enviar todas as informações de volta no tempo, pois a matemática do modelo simplesmente não permite isso. Você não pode mover um pedaço de antimatéria para afetar o passado, pois no movimento você só afeta o passado da antimatéria em si, isto é, o seu futuro. Historiadores quanto a isso podem ficar descansados que não vai ser por isso que vão ter que reescrever todos os seus artigos e livros de novo.

1º - Teoremas da Incompletude de Gödel

Essa está no topo das coisas mais estranhas e interessantes sobre o universo e não é a toa. E agora alguns leitores podem estar se perguntando: "Por que?". E essa é uma pergunta que certamente é muito fácil de ser respondida. Não é estritamente científica, mas sim um conjunto muito interessante de teoremas matemáticos sobre a lógica e a filosofia que é definitivamente relevante para a ciência como um todo. Teoremas de Incolpletude de Gödel, ou então Teoremas da Indecibilidade, foi demonstrado em 1931 por Kurt Gödel. Um dos teoremas diz que "qualquer teoria axiomática recursivamente enumerável e capaz de expressar algumas verdades básicas de aritmética não pode ser, ao mesmo tempo, completa e consistente".

Um segundo teorema diz que "uma teoria, recursivamente enumerável e capaz de expressar verdades básicas da aritmética e alguns enunciados da teoria da prova, pode provar sua própria consistência se, e somente se, for inconsistente." Ou seja, com um dado conjunto de regras lógicas, exceto os mais simples, sempre haverá declarações que são 'indecidíveis', o que significa que não pode ser provada ou refutada devido à natureza inevitável auto-referencial de qualquer sistema lógico que é, nem remotamente complicado. Isto é pensado para indicar que não há nenhum grande sistema matemático capaz de provar ou não todas as instruções. Pode ser pensado como uma forma matemática de uma declaração como "Eu sempre mento." Porque a declaração faz referência à linguagem a ser utilizada para descrevê-lo, não pode ser conhecido se a afirmação é verdadeira ou não, também chamado na filosofia de sofisma.

No entanto, uma declaração 'indecidível' não precisa ser explicitamente auto-referencial a ser indecidível. A principal conclusão dos teoremas da incompletude de Gödel é que todos os sistemas lógicos terão demonstrações de que não pode ser provada ou refutada. E agora? É pra ficar rodando em círculos mesmo. Não é a toa que esse tá no topo da lista...

O conjunto sugere que, em Física, uma "teoria de tudo" pode ser impossível, já que nenhum conjunto de regras pode explicar todos os eventos possíveis. Ele também indica que, logicamente, "prova" é um conceito mais fraco do que o "verdadeiro", um conceito como é inquietante para os cientistas porque isso significa que haverá sempre coisas que, apesar de ser verdadeira, não pode ser comprovada para ser verdade.  Isso ocorre porque o segundo o Teorema da Incompletude de Gödel afirma que nenhum sistema consistente pode provar sua própria consistência, ou seja,  nenhuma mente sã pode provar a sua própria sanidade. Muito legal, não é mesmo? Isso vale o mesmo pra quando se está bêbado, tente provar que não está e só conseguirá mostrar que está mais bêbado do que achavam que a pessoa estava. Agora algumas pessoas podem estar bem confusas e precisam de um tempo para pensar. Você que leu o artigo até aqui, nunca mais verá o mundo com os mesmos olhos.

Fotos e Fonte: Reprodução/Listverse

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