Durante o ano de 1917, Albert Einstein estava às voltas com o
problema da inércia (formulada há 400 anos): porque os corpos oferecem
resistência à mudança de seu estado atual, um corpo tende a permanecer
em repouso ou movimento retilíneo uniforme a menos que alguma força seja
aplicada a ele. Mas faltava explicar por que isto acontecia.
Segundo a ideia de outros físicos, a inércia é o resultado da
interação com o campo gravitacional de outras estrelas. Mas quantas
estrelas? Einstein tinha alguns problemas com a ideia de um universo
infinito, com infinitas estrelas: a massa seria infinita, e a inércia
também seria infinita – os corpos não se moveriam.
Mas a ideia de um universo limitado flutuando no meio do vazio também
tinha seus problemas. Um deles era uma explicação para o motivo das
estrelas não escaparem para fora deste universo, esvaziando-o.
A solução pareceu maluca até mesmo para Einstein: o universo poderia
ser finito, mas sem bordas, sem limites. O campo gravitacional curvaria
tanto o universo que ele fecharia sobre si mesmo. Um universo assim não
teria limites, mas seria finito.
Einstein apresentou sua ideia em um trabalho chamado “Considerações
Cosmológicas na Teoria Geral da Relatividade”, o mesmo trabalho em que
apresentou a sua constante cosmológica, mais tarde chamada por ele de
seu “maior erro”, que recentemente acabou sendo ressuscitada pelos
físicos, para representar a energia escura.
Para ajudar as pessoas a entender sua ideia, Einstein criou uma
metáfora que foi usada até por Carl Sagan para explicar a quarta
dimensão. Essa metáfora pede para o leitor imaginar dois exploradores
bidimensionais em um universo bidimensional. Estes “habitantes do plano”
poderiam andar em qualquer direção na superfície achatada que seria o
seu universo, mas os conceitos de “para cima” ou “para baixo” não teriam
significado para eles.
Einstein propôs uma pequena mudança neste universo bidimensional,
sugerindo um plano ligeiramente curvo. E se o universo destes
exploradores fosse ainda bidimensional, mas não fosse plano, e sim,
curvo como a superfície de um globo? Uma seta que estes exploradores
disparassem viajaria em linha reta, mas eventualmente faria a curva em
todo o globo, voltando ao ponto de início.
Desta forma, o tamanho total do universo destes exploradores
bidimensionais seria finito, mas eles poderiam viajar em qualquer
direção, e nunca encontrariam uma borda. E se viajassem em linha reta
acabariam retornando ao ponto de início, sem precisar fazer curva
alguma. E se este globo estivesse em expansão, este universo
bidimensional também estaria em expansão, mas sem ter bordas.
Einstein então sugere que nosso universo 3D também seria curvo, ou
seja, fechado sobre si mesmo, como aquela superfície plana sobre um
globo. É complicado de imaginar um universo assim, mas por incrível que
pareça, ele pode ser facilmente descrito usando a geometria não
Euclidiana que foi criada por Gauss e Riemann. E isto continua valendo
para um universo com quatro dimensões, o espaço-tempo.
Em um universo curvado, um raio de luz que viaja em uma direção
percorreria o que a nós se pareceria com uma linha reta, e ainda assim
faria uma curva e retornaria para o ponto de início. O físico Max Born
afirmou que “a sugestão de um espaço finito, mas ilimitado é uma das
maiores ideias sobre a natureza do mundo que já foi concebida”.
Mas o que haveria fora deste universo curvado? O que tem no outro
lado da curvatura? Estas perguntas não têm resposta. Mais que isto, elas
não têm sentido, da mesma forma que não faria sentido perguntar a um
daqueles habitantes do mundo bidimensional o que há fora do mundo deles.
Em resumo, Einstein propôs que o universo poderia ser finito, curvado
sobre si mesmo. O que determinaria esta curvatura seria a quantidade de
massa-energia nele. As medições feitas mais recentemente com a sonda
WMAP (“Wilkinson Microwave Anisotropy Probe” ou “Sonda de Anisotropia de
Microondas Wilkinson”, que mediu a densidade da radiação cósmica de
fundo) apontam para um universo visível plano, com uma margem de erro de
0,4%.
O problema é a expressão “universo visível”. O universo visível é
apenas o que pode ser captado com nossos telescópios, e corresponde a
uma esfera de alguns bilhões de anos-luz de raio em torno da Terra. Mas
isto pode corresponder apenas a um pedaço pequeno do universo total, e
este universo total poderia ser tão grande que a medição da curvatura
local seria equivalente a zero.
Enfim, quando a noção de um universo infinito surgiu, não tínhamos ideia de que ele estava na verdade se expandindo, e que essa expansão era acelerada.
Fonte: http://hypescience.com/
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