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AA VVIIAAGGEEMM NNOO TTEEMMPPOO

CC..PP..FFoouurrnniieerr –– 2211--0011--22000099

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CCaappííttuulloo 00

AAPPRREESSEENNTTAAÇÇÃÃOO

““ AAllggoo ssóó éé iimmppoossssíívveell aattéé qquuee aallgguuéémm dduuvviiddee ee pprroovvee oo ccoonnttrráárriioo..””

-- AAllbbeerrtt EEiinnsstteeiinn –– Este artigo constitui parte de um livro de ficção de edição de autor,

composto por 350 páginas e intitulado ‘A Viagem no Tempo’.

A obra retrata a história de um cientista, um investigador de Física

Teórica, professor numa das mais prestigiadas universidades londrinas, o

Imperial College. Ao longo dos últimos anos este professor tem-se dedicado

completamente e exclusivamente à compilação de um projecto quase

secreto, que consiste numa ‘Teoria Final do Tempo’ e com ela a hipótese real

de construir uma verdadeira Máquina do Tempo e assim realizar a primeira

viagem no tempo efectuada pelo Homem!

Ao trilhar este percurso, o físico teórico depara-se com outros enigmas da

Física, problemas reais que ninguém consegue resolver mas que, de alguma

forma, este cientista consegue obter a resolução para todas essas grandes

questões. Ao ver-se na posse de tais revelações o físico teórico reúne apenas

alguns membros específicos da universidade, também eles colegas e

professores da instituição, com os quais pretende dar a conhecer e revelar

esta teoria completamente nova e com ela apresentar 21 soluções para 21

questões da Física do séc. XXI!

Neste pequeno grupo de elite que reúne, podemos encontrar um físico

experimental, um matemático, um engenheiro electrotécnico e um biofísico.

A todos estes cientistas compete um papel importante no desenrolar da

história que só poderá ser revelado no final…

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Nos capítulos disponibilizados em ‘ The General Science Journal ’ foi feita

uma selecção e um resumo da versão mais científica da obra, bem como da

teoria desenvolvida, de modo a poder torná-la acessível a qualquer leitor

interessado nesta temática.

Problemas Abordados:

1. Origem da Matéria; 2. O que é a Matéria Negra;

3. O que desfez a Homogeneidade; 4.O porquê da Inflação;

5. A razão da Densidade Crítica; 6. O que é o Falso Vácuo;

7. A origem das Forças da Natureza; 8. Gravitões localizados;

9. Que tipo de Força é a Gravidade; 10. Estabilidade Electrodinâmica do Átomo;

11. Teoria Quântica da Gravidade; 12. Quantização da Matéria;

13. Dualidade Onda-Partícula; 14. O porquê da estabilidade Matéria-Antimatéria;

15. O problema do Horizonte; 16. O que é a Energia Escura;

17. Quantas dimensões?; 18. Origem e Destino do Universo;

19. Fórmula do Tempo; 20. Fórmula do Cosmos;

21. Fórmula da Teoria Unificada.

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CCaappííttuulloo II

IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO

““ QQuuee vviivvaass nnuumm tteemmppoo iinntteerreessssaannttee..””

-- CCoonnffúúcciioo -- Vivemos num Universo misterioso e fascinante! Enquanto permanecemos aqui isolados neste nosso cantinho do nosso humilde planeta, rendemo-nos aos encantos do Universo e à sabedoria da Natureza. E como seus discípulos fiéis que somos, tentamos, a todo o custo, acompanhar a inteligência do Universo que nos envolve. Se a Natureza nos pudesse observar com consciência, o que diria ela dos nossos avanços?! … Será que estamos a aprender bem a lição?! Efectivamente uma Teoria completa da Natureza requer um grande esforço por parte dos seres humanos… mas os humanos deduzem que os acontecimentos não são desprovidos de relação e explicação, por isso, parece--me que estão no bom caminho… Esta seria a mensagem que gostaríamos que a Natureza nos enviasse! E assim continuam os Homens, incessantes na sua busca, incansáveis na sua procura de uma Teoria para o Cosmos! O objectivo actual da Ciência é criar uma unificação entre todas as partículas e forças, englobando-as e descrevendo-as numa equação comum. Uma Teoria Unificada teria a capacidade de nos dar uma compreensão plena dos acontecimentos que nos rodeiam, do nosso Universo, e até da nossa própria existência! Uma formulação de uma Grande Teoria Unificada relacionará propriedades diferentes da realidade, fundindo-as numa só. E já não teremos de mudar de teoria para abordar problemas diferentes. O seu domínio e poder de aplicação seria Universal. Uma teoria assim tão elegante, seria uma autêntica obra de arte! Somente e apenas alguns grandes pensadores, guiados por uma compreensão muito profunda, colocam o problema fundamental da estrutura do Universo no centro do seu pensamento. E com isso em mente, pretendem conhecer tudo. Esses são os verdadeiros saqueadores do conhecimento. Por isso a ambição persiste, e a conquista continua…

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Actualmente, a descrição geral do Universo está dividida em duas partes: Por um lado, temos a Teoria da Relatividade Geral; por outro lado, temos a Teoria Quântica. Os físicos quânticos estão inteiramente satisfeitos com a Mecânica Quântica e os astrofísicos estão igualmente satisfeitos com a Relatividade Geral. A Teoria da Relatividade descreve o Universo numa escala astronómica; e a Teoria Quântica descreve o Universo numa escala subatómica. Trata-se, inexoravelmente, de duas grandes realizações intelectuais. Ambas as teorias são extremamente bem sucedidas dentro da sua área de competência e cada uma delas é apoiada por um impressionante catálogo de evidência experimental e observacional. No entanto sabe-se, infelizmente, que estas duas teorias são incompatíveis entre si. Ambas as teorias não apresentam soluções comuns que possam ser aplicáveis a todo o Universo! Sabemos que a realidade tem de estar relacionada de alguma forma, por isso deduzimos que haja algum ingrediente em falta; uma variável escondida; uma propriedade mal compreendida ou, qualquer coisa, que ainda ninguém sabe. O problema reside em que todos sabem que é preciso mudar, mas ainda ninguém sabe bem como ou qual a mudança que funciona. O que tenho para vos apresentar aqui hoje, é a mudança que funciona! A pesquisa principal da ciência actual incide na procura de uma nova teoria que integre as duas, ou seja, de uma Teoria Quântica da Gravidade! Há vários modelos para uma Teoria Quântica da Gravidade. A maior parte são puras conjecturas matemáticas sem qualquer significado físico concreto e objectivo ou, pelo menos, a sua inteligibilidade está fora do nosso alcance. Outras, mais interessantes, já utilizam alguns conceitos físicos. Não foi há muito tempo, no tempo de Newton em 1700, era possível para uma pessoa culta assimilar todo o conhecimento humano ... todo o conhecimento humano… pelo menos nos seus traços mais gerais. Desde essa época, porém, o ritmo alucinante do desenvolvimento científico tornou isso impossível. Poucas são as pessoas que conseguem acompanhar o ritmo galopante da fronteira do conhecimento do séc. XXI, sempre em rápida evolução e expansão. Aquilo que sabemos agora, já estará provavelmente obsoleto e ultrapassado, devido ao aparecimento e florescimento constante de novas descobertas e invenções. Uma vez que as teorias estão constantemente a ser alteradas, a ser actualizadas, adquirindo um grau de especificidade cada vez maior; todo esse conhecimento e informação é território exclusivo de um especialista, e só por ele pode ser adequadamente assimilado; e, mesmo assim, este apenas pode esperançar assimilar devidamente uma pequena parte muito específica de uma teoria com conceitos mais gerais.

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Como poderemos pretender obter uma perspectiva correcta, o panorama global e completo se continuamos a repartir o conhecimento?! Ramificações, subdivisões, especificidades atrás de especificidades, desenvolvimentos que perseguem pormenores rigorosos; e em favor disso, afasta-se a coerência geral, suprime-se a relação, perde-se a perspectiva, espalha-se o conhecimento, subdivide-se teorias, inventam-se novas disciplinas... E, francamente, confesso ... a Ciência está exausta!! E cheia de informação! Se bem que este percurso possa parecer razoável e natural, talvez pudessem incluir um novo ramo na Ciência que estude a Interdisciplinaridade! Não se sabe muito bem porquê que 'c' foi escolhido como símbolo para designar a velocidade da luz. Talvez por ser a Constante máxima universal, ou por ter a sua origem no latim, na palavra 'Celeritas', que significa Celeridade e rapidez. Mas porquê que as nossas constantes universais têm o valor específico que têm?! Porquê estes valores e não outros?! De todos os números cósmicos que definem a arquitectura do nosso Universo fazem-nos compreender que uma ligeira alteração no valor dessas constantes, por mais ínfima que fosse, e o resultado final já não seria o mesmo e o nosso Universo seria um Universo muito diferente. Ninguém sabe por que motivo as constantes fundamentais da Natureza assumem os valores numéricos que assumem. Essas constantes são os genes do nosso Cosmos. Essa informação aparece-nos pré-determinada e parece-nos introduzida a priori, e isso faz-nos pressupor uma lógica pré-definida, uma intenção induzida para encaminhar e fazer evoluir o Universo desta forma e deixa-nos a pensar se terá existido um Arquitecto do Universo?! Há quem o chame de Princípio Antrópico! É surpreendente que não haja qualquer 'Teoria das Constantes'! Talvez fosse necessário esclarecer qual o verdadeiro papel destas constantes no contexto da Física, as suas origens e suas respectivas repercussões na Natureza. Provavelmente, o único físico que se preocupou em escrever um livro especificamente dedicado às constantes universais tenha sido Gilles Cohen- -Tannoudgi, que defendeu enfatidicamente que as constantes fundamentais representam, na verdade, limiares epistemológicos e que, a sua forte vinculação às grandes teorias está directamente dependente da essência proposta para essas constantes bem como da coerência da escolha. Qual o significado dessas constantes e o que é que elas revelam exactamente? Quais são, afinal, as verdadeiras constantes fundamentais necessárias para descrever toda a Física?! Dizemos que o nosso Universo é definido pelas suas constantes, mas ainda

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não sabemos rigorosamente quantas! Declaramos que essas preciosas constantes estão na origem das interacções das Forças Fundamentais que observamos na Natureza, mas ainda não sabemos quais! Poderíamos começar por mencionar c = velocidade da Luz;. depois h = constante de Planck; seguidamente e = carga electrão; depois talvez também G = constante Gravitacional; e porque não a mais recente descoberta α = constante de estrutura fina ... E a partir daqui poderíamos continuar ou parar para pensar e começar a colocar sérias questões. Porquê escolher particularmente um determinado conjunto de constantes em detrimento de outras?! Actualmente há físicos que reconhecem que as constantes fundamentais que se enquadram no Modelo Padrão da nossa Física não são nem três, nem quatro, nem cinco; mas sim dezanove constantes fundamentais de acordo com o físico Michio Kaku e, mais recentemente John Baez estimou que essas constantes fundamentais necessárias seriam vinte e seis! Talvez fosse melhor revermos o que é o nosso conceito de 'Constante Universal'. Senão, num universo cada vez mais alargado de novas constantes haverá uma restrição e um condicionamento cada vez maior em direcção a um processo de unificação e convergência para uma fórmula final de um Teoria Física Fundamental. Resumir, simplificar, reduzir as coisas à sua essência. O que deveríamos estar à procura era de uma única constante: A Constante Fundamental da Natureza! O número mágico que revelaria o segredo e a identidade de um Cosmos singular! Dizemos que uma constante universal é um valor numérico, uma grandeza escalar, que traduz uma propriedade invariável da Natureza. Como tal, ela é considerada como uma essência fundamental, uma evidência e uma garantia correspondente a um determinado processo físico. Isso faz dessas constantes únicas e estritamente universais. Não nos podemos nunca esquecer que as Constantes Universais relacionam grandezas e não somente unidades. Conceitos e propriedades diferentes da realidade estão relacionados de tal forma que podem ser fundidos num único, fazendo desaparecer uma boa parte das nossas constantes. Sem hesitações, teríamos de proceder a uma boa filtragem, começando por justificar e vincular, sem ambiguidades, todas as nossas constantes particulares e a sua verdadeira integração e relação com uma teoria física fundamental. Esta selecção requer algum cuidado e coerência, além de muita paciência, para não se proceder e concluir apressadamente que uma determinada escolha é mais importante do que outra, ainda mais se essa opção for escolhida por

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não se encontrar a correspondente teoria à qual vincularia. De uma maneira ou de outra, há que arriscar e proceder a um critério radical de selecção. No final, veremos que o nosso número de constantes diminuiu consideravelmente até um valor em que este se torna irredutível. A nossa Constante Fundamental da Natureza terá de estabelecer uma articulação entre tempo-espaço-matéria. Mas, infelizmente, toda a construção da Física Moderna está embargada por uma Teoria Quântica da Gravidade, que tanto se procura e não se encontra! Existimos, porquê que existismos?! Foi tudo um acaso? As dúvidas atropelam-se. Poucas pessoas pensantes não se terão perguntado em determinado momento das suas vidas se toda esta existência não poderia ser um mero fantasma, uma ilusão! Quanto mais dissecamos este mundo, estes átomos, estas partículas, mais descobrimos que a aparente solidez é uma quimera! A mesa sobre a qual escrevo é um entrelaçar de moléculas, de átomos, de partículas constituintes de um núcleo central que é 10000 vezes menor que o diâmetro do átomo! - dez mil vezes menor…. - Entre todo este espaço reina um vácuo penetrante, permeado unicamente por campos de forças inimaginavelmente fortes. Que forças imperam nesses campos?! Afinal, a matéria não é a parte dominante mas sim o Vácuo, cujo domínio é imponente! E sabemos tão pouco acerca do vácuo! É caso para reflectirmos! É espantoso como é que conseguimos pensar com um cérebro 'quase' vazio!! Mas, no entanto, as coisas parecem-nos sólidas, porquê?! Qual é o segredo da Matéria e da Gravidade? Para chegarmos a uma conclusão mais definitiva temos de focar a nossa questão. Como tal, é necessário começarmos com a seguinte pergunta: O que é a matéria? O que é a massa? E é à volta desta pequena questão que tudo se desenrola…

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CCaappííttuulloo IIII

OO QQUUEE ÉÉ AA MMAASSSSAA??

““OO ppooeettaa aappeennaass qquueerr mmeetteerr aa ccaabbeeççaa nnooss ccééuuss.. ÉÉ oo llóóggiiccoo qquuee pprrooccuurraa mmeetteerr ooss ccééuuss nnaa ssuuaa ccaabbeeççaa..

EE éé aa ssuuaa ccaabbeeççaa qquuee ssee ddiivviiddee..”” -- GG.. KK.. CChheesstteerrssoonn --

Os antigos consideravam que os elementos básicos da matéria eram quatro: Ar; Água; Terra; Fogo. Os atomistas consideravam que a matéria era feita de átomos indivisíveis. Hoje em dia diz-se que a matéria é constituída por partículas: Protões; Neutrões e Electrões. Mais recentemente, os físicos das partículas concluíram que os próprios protões e neutrões são constituídos por partículas ainda mais elementares: os Quarks! Até onde é que chega a indivisibilidade da matéria? A Natureza terá algum limite? Ou esta divisão estender-se-á até ao infinito?! A Matéria é o ponto chave para resolver este enigma, e é a ligação que falta para estabelecer uma relação entre a Teoria da Relatividade e a Física Quântica. Para compreendermos o Big Bang, o suposto início do Universo, os físicos têm de conciliar ambas as teorias. Contudo, a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica parecem destinadas a ser incompatíveis. A Teoria da Relatividade Geral não se enquadra no momento exacto do Big Bang, no momento em que o nosso Universo era ainda um recém-nascido e designamos esta época por Tempo de Planck; e também não se enquadra num outro momento imediatamente antes de um Big Crunch, que os físicos prevêem que poderá ocorrer como sendo um dos possíveis destinos finais do nosso Universo, a morte do Cosmos! Outro conflito inevitável e um caso particular em que a Teoria da Relatividade Geral não se enquadra é dentro de um buraco negro. Nestes astros singulares o colapso gravitacional da matéria é inevitável. Dentro destes concentra-se uma enorme densidade de matéria confinada a um espaço bastante reduzido. Devido aos enormes valores de pressão, densidade, temperatura que se supõe serem aí existentes, prevê-se que a estrutura da matéria tal como a conhecemos não terá a menor possibilidade de sobrevivência e o fortíssimo campo gravitacional aí existente obrigará a um

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desabamento e a uma contracção inevitável de toda a matéria e radiação em direcção a um ponto central, designado por singularidade. Estas regiões e situações são, em termos de comportamento físico, simultaneamente muito grandes e muito pequenas … e altamente complexas. E, de facto, não temos nenhuma boa teoria que descreva o que se passa dentro de um buraco negro; bem como para épocas com condições semelhantes, como sendo, o Big Bang e o Big Crunch. E passo a citar: nestes estádios “ A Gravidade é forte. É necessária uma Teoria Quântica da Gravidade, que ainda não existe. “ – Frank Close. Tentativas para combinar a Teoria Quântica com a Teoria da Relatividade transportam-nos para equações em que se obtém soluções infinitas. Se uma equação tem uma solução infinita, os físicos deduzem que esta não tem qualquer significado num contexto real, por isso, presumem que a equação deve estar mal formulada. Sem uma solução real, os físicos não têm a menor hipótese de saber o que é que está a acontecer, o que foi que aconteceu e o que é que irá acontecer. A Teoria da Relatividade deixa de ser válida para o Tempo de Planck e a Teoria Quântica também não estabelece qualquer solução para estes micro-espaços de elevadas energias. Ambas as teorias entram em falência nestas condições particulares e neste domínio do espaço e do tempo. A existência de uma Teoria Quântica da Gravidade é lógica e mesmo necessária!! Os problemas surgem assim que se tenta quantizar a Gravidade, obstáculos estes que nos parecem intransponíveis. Se por um lado a Física das Partículas actua num palco espaço-tempo plano, absoluto e rígido; por outro lado, a Relatividade Geral actua num espaço-tempo flexível e dinâmico. Se em relação à Força Electromagnética a transmissão e mediação desta força resume-se aos fotões e a quantização mínima de energia pode ser resumida aos pacotes de Planck; Em relação à Força Gravitacional, não fazemos a menor ideia como é que esta se processa, qual o seu meio de transmissão, qual a sua partícula mediadora, já baptizada por Gravitão, o mediador da Força da Gravidade mas ainda não detectado; e também ainda não encontrámos a unidade base, mínima e fundamental de matéria, a quantização da massa. Pelo menos é isto o que se pensa.

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Digo-vos que hoje em dia ainda não chegámos muito mais longe do que Einstein quando aspirou por uma Unificação! A busca de uma Teoria Quântica da Gravidade tornou-se num gigantesco quebra-cabeças dos físicos contemporâneos ... As equações conhecem-se umas às outras, normalmente há-as amigáveis e há outras que discordam violentamente. Quando isto acontece, e duas teorias teimosamente entram em confronto, é normal que daí surja uma terceira. A união nasce através de um conceito unificador e pacifista: a crise é um momento criador por excelência. Decorre frequentemente que uma nova teoria surge sempre como uma extensão de uma teoria anterior … mas não tem de ser necessariamente assim. Quando se procura a verdade, encontra-se muitas verdades em muitas coisas! Na Relatividade Especial a Gravidade não está envolvida, para que a teoria estivesse correcta Einstein teve de a incluir e ter em conta o efeito da Força Gravitacional. Duas observações chave conduziram-no à sua Teoria da Relatividade Geral:

1. – A primeira observação relaciona massa gravitacional de um objecto com a sua massa inercial.

2. – Numa segunda observação conclui que se pode imitar o efeito de um campo gravitacional acelerando um sistema de referência, mesmo na ausência de Gravidade.

Vejamos agora em pormenor em quê que isto consiste: Dizemos que a Força Gravitacional é proporcional à massa de um objecto; e dizemos que uma massa que reage à Força da Gravidade é definida como tendo massa gravitacional. Analogamente, uma massa gravitacional diz-nos a magnitude da Força Gravitacional que um objecto sente. Por outro lado, a massa inercial diz-nos com que rapidez um objecto se move em resposta a uma determinada força externa. A inércia é uma medida que traduz a resistência de um corpo à alteração de movimento. Por exemplo, um objecto com o dobro da massa de outro objecto sofrerá metade da aceleração, quando sujeitos à mesma força e por isso, o objecto de

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maior massa deslocar-se-á mais lentamente. Por outras palavras, quanto maior for a massa inercial de um objecto, mais lentamente este se move quando sujeito à mesma força. Vejamos um exemplo prático: Se tivermos uma bola de chumbo e uma bola de madeira, dizemos que a bola de chumbo possui uma massa gravitacional maior do que a bola de madeira. Por conseguinte, dizemos que a bola de chumbo sente uma força muito mais forte quando sujeita e exposta à força da gravidade, logo, a magnitude do seu peso é maior. Por outro lado, a bola de chumbo possui uma massa inercial maior, isto significa que irá ser mais lenta a reagir a uma determinada força externa. O que isto traduz é o seguinte: a força que é aplicada sobre a bola de chumbo pode ser maior, mas no entanto a velocidade com que reage é mais lenta, ou seja, menor; logo, consequentemente a aceleração é exactamente a mesma que a adquirida por uma bola de madeira. Conclusão: objectos com massas diferentes sentem exactamente a mesma aceleração gravitacional. E isto traduz-se na 2ª Lei de Newton, se F = m.a, tem-se:

a = F / m Esta razão ( F / m ) é sempre proporcional, logo, repito, a aceleração sentida por ambos os objectos é sempre a mesma. A aceleração é a única constante! … muito interessante! A equivalência entre massa inercial e massa gravitacional sugere uma profunda relação entre estes dois aspectos, aparentemente, muito diferentes da realidade. Várias experiências foram efectuadas e repetidas em vários cenários e os resultados são sempre os mesmos:

Massa Gravitacional = Massa Inercial

E isto só pode ser explicado de uma maneira, se não existir qualquer distinção entre estes dois conceitos, evidentemente! Assim tem-se, como definição de Massa Gravitacional mg:

mg = F / a

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E, paralelamente, como definição de Massa Inercial mi:

mi = F / a À primeira vista, não há nenhuma razão óbvia para estes dois tipos de massa estarem relacionados. A massa gravitacional corresponde à capacidade que um corpo tem de atrair outro, e é normalmente expressa na equação da Gravidade de Newton, relacionando a magnitude da Força Gravitacional. E a massa inercial é aquela expressa na segunda lei de Newton pela lei da Dinâmica, que relaciona Movimento com Velocidade. Mas os factos não mentem e a experiência prova que estas duas medidas distintas confundem-se e fundem-se numa só. A conclusão só pode ser uma, é que estes conceitos devem ser idênticos na sua essência e podem, portanto, ser permutáveis. Passemos agora para o 2º ponto: Para elucidar um pouco melhor o que traduz a relação entre Campo Gravitacional e a Aceleração de um Sistema de Referência, recorramos novamente a um exemplo prático e concreto: Sempre que estamos a bordo de um avião, prestes a levantar voo, todos nós sentimos o nosso próprio peso que nos empurra para baixo, como também uma força inercial adicional que nos faz sentir ainda mais pesados. Essa força surge logo que o avião começa a acelerar até atingir a velocidade suficiente para levantar voo. Quando o avião adquire uma velocidade constante, de cruzeiro, tudo volta à normalidade e sentimos apenas o nosso próprio peso. O efeito oposto também pode ocorrer: Se o avião entrar em queda livre, neste novo e acelerado sistema de referência, ficamos sem peso e já não sentimos o efeito da Força Gravitacional. Com esta experiência também podemos sugerir que há uma ligação profunda entre Gravidade e Sistemas de Referência Acelerados, tal que:

Gravidade = Aceleração Também estes devem ser cúmplices na sua essência e podem, portanto, ser permutáveis.

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Para quem nunca viajou de avião, outro exemplo semelhante ocorre a bordo de um elevador. No caso particular de queda livre, não sentimos o nosso próprio peso porque caímos com a mesma aceleração que o elevador. Baseado neste tipo de observações Einstein concluiu o seu Princípio de Equivalência, resumindo: A razão entre as massas de dois corpos é definida em Mecânica de duas formas distintas: pela razão inversa das acelerações que a mesma força lhe comunica ( Massa Inercial ); e também pela razão das forças que se exercem sobre os corpos num mesmo campo gravitacional ( Massa Gravitacional ). A igualdade destas duas massas, definidas por um modo tão diferente não tem levantado quaisquer questões aos físicos actuais. Contudo, a Mecânica Clássica não nos dá qualquer tipo de explicação acerca desta igualdade! Será simplesmente uma lacuna? Não será que estas igualdades traduzem a verdadeira natureza destes conceitos?! Uma pequena reflexão mostrará que este Princípio de Equivalência se estende até ao Princípio da Relatividade, isto é, a sistemas de coordenadas com movimentos não uniformes, ou seja, acelerados; com movimentos relativos uns em relação aos outros. Vejamos como: Se considerarmos um sistema de inércia K, em que todas as massas estão suficientemente afastadas umas das outras, diríamos que estas não terão, relativamente a K, qualquer tipo de aceleração, pois permanecem em repouso. Mas se considerarmos um outro referencial K’, uniformemente acelerado, ou seja, com velocidade não constante em relação a K; podemos dizer que as massas do referencial K e relativamente a K’ terão todas aceleração iguais e paralelas, uma vez que se afastam do referencial K’, e comportam-se como se estivessem sujeitas a um campo de gravitação! E ainda, como se K’ não tivesse a aceleração considerada! Por outras palavras, supor ou admitir que K’ está em repouso e que aí apenas existe um campo gravitacional, é o mesmo que supor que K é que é o referencial legítimo e que não existe nenhum campo gravitacional em K’, e que este está somente acelerado! O que significa que nada poderemos concluir, pois, no espaço não existe nenhum ponto de referência fixo e privilegiado, um referencial absoluto, em relação ao qual possamos fazer medições e estabelecer relações absolutas. O Princípio de Equivalência proposto por Einstein estabelece que as Leis da Física num Campo Gravitacional são exactamente as mesmas que num

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Sistema de Referência Acelerado. E que não é possível fazer qualquer distinção entre as duas. De facto, nem nos é possível realizar qualquer tipo de experiência que nos permita saber em que situação é que estamos. Isto levanta de imediato uma questão acerca do Universo: Afinal, onde é que nos encontramos? Mergulhados num enorme campo gravitacional; ou transportados num enorme sistema acelerado?! Uma vez que a Gravidade pode ser considerada como uma Inércia natural ou a Inércia pode ser considerada como uma Gravidade artificial. Deveras interessante! Outra ligação a ter em conta, enquanto tentamos revelar o mistério da matéria, é a seguinte: Durante muito tempo os cientistas consideraram a Massa e a Energia como dois fenómenos organicamente diferentes e distintos. O que a ciência sabia até então era que a massa e a energia eram indestrutíveis, satisfazendo ambas Leis de Conservação idênticas. Einstein, mais uma vez, teve a visão de reparar que ambas tinham exactamente as mesmas características, curioso como sempre, reparou que ambas se contraíam e expandiam em factores idênticos; as suas propriedades eram extremamente semelhantes; em todos os aspectos principais concluiu que Massa e Energia eram indistinguíveis, deduzindo que massa inerte é simplesmente energia latente. E numa revelação final mostrou-nos que a massa poderia ser destruída e convertida em energia e vice-versa. Através da célebre fórmula que todos nós já conhecemos:

E = m.c2

A evidência experimental e incontestável da manifestação desta fórmula encontra-se na desintegração radioactiva dos elementos químicos e na fusão nuclear das estrelas. Mas há que salientar que Einstein integrou estes dois conceitos num único, atribuindo um novo Princípio da Conservação da Massa-Energia, ou mais simplesmente, Lei da Conservação da Energia. Do ponto de vista prático, acerca do princípio de equivalência entre massa e energia, isto significa que um objecto material pode ser transformado em movimento puro, isto é, em Energia Cinética e vice-versa, ou seja, movimento puro pode ser transformado num objecto material!

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Se repararmos bem, isto é verdadeiramente espantoso! Será possível criar matéria gastando exclusivamente movimento?! … Muito interessante! Tal transformação só teria de obedecer à Lei da Conservação da Energia. Dizer que a Energia = Massa x Velocidade da Luz ao quadrado implica dizer que a matéria pode ser destruída mas que esta também pode ser criada e transformando a equação, tem-se que:

m = E / c2

Com esta equação vê-se quão falsa era a crença do passado que a matéria não poderia ser criada nem destruída; e quão falsa é a crença de hoje em dia acerca da estabilidade e quantização da matéria, pois esta não é sequer uma grandeza estável e fundamental mas sim aparente!! De facto, não existe qualquer Lei da Conservação da Matéria; aquilo que se conserva sempre, tanto quanto sabemos, é a Energia! As únicas grandezas reais que são conservadas em colisões são apenas a Quantidade de Movimento e a Energia, ou seja, a conservação teórica da Massa. Contudo, procuramos e ambicionamos a quantização da matéria, mas relacionamos Matéria e Energia; admitimos que estas são indistinguíveis; e agora separamos os conceitos e relacionamos Massa com Gravidade e Energia com Campo. Então, afinal, onde é que estão as diferenças e as semelhanças?! … Não seremos nós que estamos a impor as diferenças?! Poderíamos começar por concluir claramente que a massa de um corpo é uma medida do seu conteúdo energético. Que a Massa é uma forma de Energia! Que a Massa é uma manifestação da Energia em movimento! Isso simplificava imenso! E é isso o que nos diz Einstein, quando lemos a sua equação. Energia em conjunto com a sua componente vectorial: a quantidade de movimento. Energia em Movimento, elas duas andam de mãos dadas e ambas produzem tudo o que lhes sucede! Tudo é energia em movimento … Antes de finalizarmos, vejamos outra analogia: Se por outro lado, a inércia de um corpo depende do seu conteúdo energético, de tal forma que:

m = E / c2

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Por outro lado, com a ajuda da teoria quântica sabemos que E = h.f, logo, a energia depende da frequência e, substituindo na nossa equação de Massa Inercial, tem-se que:

m = h.f / c2 E sabe-se também que há uma relação entre massa e a quantidade de Movimento ( p = m.v ), de tal forma que, a equação da Física Clássica que relaciona estas duas grandezas é a seguinte:

m = p / v

Desta equação pode ler-se que a massa de um corpo é uma medida da sua velocidade e da sua quantidade de movimento. E ainda que, pela célebre fórmula de Newton ( F = m.a ), tem-se que a Massa de um corpo é uma medida da sua aceleração, cuja origem está numa Força, supostamente, Gravitacional:

m = F / a

Não pretendo acrescentar mais nada ao conceito de Massa, porque senão vamos começar a ficar confusos. Na verdade, já está tudo dito: Basicamente o que vimos até aqui é que a massa pode ser descrita através de várias equações distintas, relacionando grandezas distintas e diferentes, e que a Matéria pode aparecer de uma maneira muito diversificada e versátil! A menos que a Massa não seja uma característica inata e essencial, uma grandeza fundamental; segue-se muito claramente que esta realidade indubitável não pode ser explicada de uma maneira objectiva!! Portanto, e tentando resumir... - Todas estas versões de Massa conduzem- -me a uma interrogação: Será que a Massa sofre de algum Síndrome de Múltipla-personalidade?! Ou será que todas estas relações e equações traduzem e escondem o seu verdadeiro significado físico?! Antes de adiantarmos algum tipo de conclusão em relação à nossa definição de Massa, talvez pudéssemos pedir alguma ajuda à Gravidade…

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OO QQUUEE ÉÉ AA GGRRAAVVIIDDAADDEE??

““AApprreennddeerr éé aa úúnniiccaa ccooiissaa ddee qquuee aa mmeennttee nnuunnccaa ssee ccaannssaa,, nnuunnccaa tteemm mmeeddoo,, nneemm nnuunnccaa ssee aarrrreeppeennddee..””

-- LLeeoonnaarrddoo ddaa VViinnccii -- A gravidade da situação, é que esta Força permanece muito difícil de explicar, uma vez que não se enquadra com mais nenhuma teoria conhecida. A Força Gravitacional é extremamente singular, diferente e original e, aparentemente, independente de todas as outras forças. É devido a ela que nasce o conceito e estatuto de Massa e, consecutivamente, toda a estrutura da matéria, dos átomos, das moléculas … da Vida! Qual é o mistério da Força da Gravidade? … afinal, ela existe!! Mais uma vez, comecemos pelo início… A Mecânica de Newton foi tão bem sucedida, no séc. XVIII, XIX, XX e XXI, que praticamente deixou de ser questionada. Com ela previmos eclipses solares, enviamos homens à Lua e sondas espaciais em exploração pelo Universo! A percepção de Newton teve em conta o sistema Terra-Lua e a queda de uma maçã do alto de uma árvore, relacionando-os, deduziu que a força de atracção que faz com que a Lua se mantenha na sua trajectória, é a mesma que provoca a queda da maçã. Escreveu, então: “ Deduzi que as forças que mantêm os planetas nas suas órbitas estão na razão recíproca dos quadrados das distâncias aos centros em torno do qual orbitam; e, assim, comparei a força necessária para manter a Lua na sua órbita com a Força da Gravidade na superfície da Terra; e verifiquei que as duas respostas são quase iguais.” – Sir. Isaac Newton -. Um episódio que, possivelmente, levou Newton a imaginar que talvez todos os corpos do Universo sentissem esta atracção e, como tal, eram todos atraídos uns pelos outros e formulou a sua Lei da Gravidade.

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Uma ideia iluminada e uma verdadeira revelação sem dúvida … para a época e para a altura em questão. Porém, hoje em dia, ainda não avançámos muito mais! Até agora, ainda não se conseguiu conciliar a Teoria da Gravidade com a Física Quântica porque, se virmos bem, as bases da fórmula da Gravidade estão incorrectas e os princípios sobre os quais assentam e se fundamentam têm falha desde o início! Diz-se que a Gravidade é a força responsável pela coesão das partículas subatómicas e da Massa. Retomando os passos de Newton, diríamos que a Gravidade é uma força que actua de uma forma inversamente proporcional ao quadrado da distância, em função da relação 1/r2. Isto significa que, como sabemos, a 1m de distância a Força Gravitacional tem um valor, e se substituirmos r por 1 vem que 1/12=1; e que a 2 metros de distância a Força Gravitacional será 1/22=1/4, isto é, será quatro vezes menor e assim sucessivamente. E podíamos concluir que o efeito da Força Gravitacional perde-se e atenua-se com a distância e afastamento da fonte. Certo?! Sendo assim, repito, concluiríamos que, quanto mais distante da Massa mais fraca é a força. Analogamente, supomos que, quanto mais perto do centro de gravidade mais forte é a força. Continuando esta lógica, isto implicaria que no centro de qualquer matéria esta força tenderia para a sua força máxima, isto é, para um valor extremamente elevado, ou seja, para um valor infinito! Se isto ocorresse na prática, a força gravitacional no centro de qualquer objecto seria extremamente forte e tudo colapsaria em buracos negros e não existiria Universo!! Os Físicos actuais lidam com a questão da Gravidade sem pensarem neste problema! Simplesmente ignoram-no! A Teoria da Gravidade não é válida para r = 0, pois neste caso Fg = ∞. Como é que uma fórmula tão fundamental, que estabelece relações de matéria, não pode estabelecer a existência da própria matéria?!! Parece-me que há aqui uma grande incongruência! Desviamos sempre o assunto dizendo que a fórmula da Gravidade não é válida para situações pontuais de singularidades, como no caso do Big Bang; de um Big Crunch ou de um buraco negro. Mas o que é facto, é que ela não é válida para o Universo do dia-a-dia, tal e qual como está!

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Partindo do princípio que conceberíamos uma atracção recíproca essencial à matéria, então, num estado primordial do Universo essa atracção estaria distribuída uniformemente, bem como a radiação primordial estaria distribuída muito uniformemente e as partículas eminentes jamais se poderiam reunir para formar o estado actual do Universo com concentrações de massa independentes. A concretização de um único átomo individual, a execução de uma estrutura atómica independente, a geração de protões, neutrões e electrões seria praticamente impossível. Isto porque a densidade de matéria primordial estaria uniformemente e igualmente difundida e a Gravidade inata da matéria obrigaria a que tudo se atraísse uniformemente em direcção a um ponto central. Toda a massa tenderia e seria concentrada para o interior e toda a matéria se concentraria nesse espaço central e esse corpo densamente compacto seria o único corpo existente no Universo!! Como tal, concluímos que a matéria jamais poderia surgir e evoluir nestas condições, porque a Gravidade inata do Universo não iria permitir a existência de uma única estrutura atómica individual e consistente. Mas o Universo existe, é composto por galáxias e sistemas solares … e é minimamente estável, logo, deve haver alguma explicação para isso não ter acontecido! Nem as flutuações de densidade podem explicar este processo de evolução. As flutuações são lentas, muito lentas; o poder da atracção gravitacional é praticamente instantâneo. A resposta a este enigma está na definição de Massa. Só ela pode esclarecer o grande enigma da origem da matéria…

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CCaappííttuulloo IIVV

AA OORRIIGGEEMM DDAA MMAATTÉÉRRIIAA

““HHáá mmaaiiss mmiissttéérriiooss eennttrree oo ccééuu ee aa TTeerrrraa ddoo qquuee ssoonnhhaa aa nnoossssaa vvãã ffiilloossooffiiaa..””

-- SShhaakkeessppeeaarree –– A Matéria é uma propriedade bastante exótica do Cosmos. Parece-me que, a sua melhor definição e a mais lógica virá da equação de Einstein m = E/c2. Poderíamos visualizar a Massa como uma espécie de materialização da Energia! Esta materialização seria a responsável pela formação das partículas de radiação e das partículas de matéria. A minha sugestão vai no sentido de propor que a materialização da Energia terá sido obtida através de uma Energia Pura presente no início do Cosmos e que a consolidação da matéria-energia terá evoluído do caos até atingir um estado de equilíbrio e de ordem, e que esta não é mais do que energia pura em movimento. Antes de avançarmos com a explicação deste processo analisemos a seguinte experiência em que decorre um efeito semelhante da evolução natural de um sistema que inicia com um estado de não equilíbrio e de caos mas que, com o tempo, o sistema atinge naturalmente um estado de equilíbrio e de ordem. Por exemplo, quando se considera o aquecimento de um líquido, podemos observar, inicialmente, uma desordem térmica caótica, em que as moléculas viajam em todas as direcções de uma forma desordenada. Mas se continuarmos a aquecer o líquido mais e mais, então, a partir de uma certa altura, podemos observar a formação de pequenos vórtices de rotação constante, em que biliões de moléculas seguem biliões de moléculas num movimento absolutamente ordenado. Esta experiência pode ser verificada experimentalmente e com ela constata-se que há uma formação de ordem a partir do caos de uma forma espontânea. A Natureza segue o seu sentido natural que é o de atingir um estado mínimo de equilíbrio, evitando assim o estado de absoluta desordem e de máxima entropia.

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Com esta análise poderemos supor que terá decorrido um processo semelhante na formação das primeiras partículas da matéria do nosso Universo. Propondo que estas emergiram, não de um líquido mas sim de uma outra substância … uma forma de energia primitiva existente nos primórdios da formação do nosso Universo. Recordemos que, pela Física Clássica, dizemos que existe um campo Electromagnético ou Gravítico numa determinada região do espaço quando uma carga ou uma massa de prova são aí colocados e expostos a esses campos e como consequência sentem os efeitos dessas forças. Daqui podemos salientar a seguinte conclusão, que é a seguinte: mesmo na ausência de cargas ou de massas, pelo menos há campos! No nosso Universo Primordial, mesmo na ausência de cargas ou de matéria estaríamos perante um Campo Fundamental. Este Campo poderia ser traduzido como uma Energia Pura Primitiva, ou Radiação Pura Primordial. As linhas de força de um campo são superfícies que representam um armazenamento virtual de energia, imensa energia. As linhas de energia constituem um Campo de Força, que é também um Campo de Potencial, ou seja, um campo virtual e invisível que só se manifesta quando lhe introduzimos uma carga ou uma massa; mas que está sempre lá, potencialmente activo, está somente à espera de se tornar bem real e de poder manifestar-se. É o mistério das Forças de Campo! Retomando o nosso raciocínio: Radiação Pura ou Energia Pura. Esta seria a substância existente no início do Cosmos … Pura Energia em Movimento, isto é, quantidade de movimento. Sendo:

E = m.c2 m = E/c2 E, por outro lado:

p = m.v m = p/v Igualando ambas as equações, vem que:

E/c2 = p/v

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Considerando que as altas energias deste Universo, preenchido por radiação pura, tornaria essas partículas virtuais altamente energéticas e que a maior parte da sua energia seria encerrada no seu movimento frenético, sibilando constantemente de um lado para outro. Substituindo na equação v por c, tem-se que:

p = E.c / c2 p = E/c

Mais uma vez, Quantidade de Movimento; que mais não é do que Energia em Movimento. Este era o estado inicial do nosso Universo! Nestes movimentos contínuos e aleatórios de elevadas densidades de energia, alguns desses movimentos evoluiriam para um movimento de rotação. E esta rotação é extremamente importante. Estes pequeníssimos vórtices de rotação podem ser associados a uma primeira qualidade inerente à matéria que é muito importante: o Spin!! Todas as partículas conhecidas pelos Físicos das Partículas têm três propriedades: a Massa; a Carga; e o Spin. Podemos imaginar o Spin como uma característica associada ao movimento de rotação e ao momento magnético das partículas. De certa forma o Spin define uma direcção no espaço, o sentido de um eixo... mas esta característica que todas as partículas apresentam é verdadeiramente original e difícil de explicar... Todas as partículas têm um spin definido, e essa característica não muda, nem pode ser alterada; é permanente e imortal. Façamos agora uma outra analogia: Lembremos que, a magnetização de um cilindro de aço pode ser obtida, na ausência de campos magnéticos, excepto o terrestre, fazendo girar velozmente o cilindro em torno do seu eixo. Desta forma, forma-se um novo campo magnético concentrado na superfície do cilindro. Isto está de acordo com a Teoria Electromagnética, em que qualquer carga em rotação gera um campo magnético em seu torno. Um macro exemplo deste efeito, é o campo magnético terrestre, que tem origem no movimento de cargas no interior do núcleo. No nosso caso particular não há cargas, somente movimento. Este movimento contínuo de rotação adquire uma aceleração específica e permanente; da mesma forma que no cilindro, forma-se um Campo de Superfície Esférico em torno de um centro. Poderíamos designar este Campo de Superfície como uma espécie de Campo Gravitacional; abaixo desta

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superfície não existiria qualquer campo gravitacional, isto é, onde o raio = zero a Gravidade é nula, bem como na vizinhança mais próxima do centro. Assim resolvia-se o problema dos infinitos na fórmula de Newton, estabelecendo que a Gravidade não existe no interior das partículas, assumindo que este é um campo de superfície e externo. Este Campo Gravitacional varia numa razão exponencial com a distância e, como tal, este campo de gravidade será muito mais forte na fronteira da superfície, formando como que uma parede de força, uma blindagem, uma campo extremamente intenso, mas que na realidade é invisível e imaterial. Este seria o processo de formação das partículas fundamentais!! Este conceito poria termo à indivisibilidade infinita da matéria! As partículas iludem-nos… fazem-nos supor que a matéria é material e que esta tem massa … ilusões!. Contudo, até esta fase não lhe chamaria de Força Gravitacional; seria mais correcto designar-lhe por Força Material, responsável pela formação da matéria. Uma vez que esta Força Material não atrai; é simplesmente uma blindagem; nem tem carga, ou antes, tem carga neutra. Esta Força Material constituída por pequenos vórtices preencheria vários pontos do Universo Primordial, quando este tinha apenas alguns microssegundos de existência. Poderíamos supor que estas primeiras partículas primitivas seriam uma espécie de rotões neutros ( partículas de rotação ), relativamente densos mas particularmente instáveis e vulneráveis. Num frenesim constante de movimentos velozes e altamente energéticos alguns desses rotões neutros primitivos seriam quebrados. Destes choques surgiriam novas partículas, mais estáveis, que designamos hoje por partículas fundamentais da matéria: os Quarks. Os Quarks serão, muito provavelmente, as partículas mais estáveis e mais fundamentais da matéria. Seguindo os padrões de uma Evolução, em direcção à sobrevivência dos mais fortes os nosso rotões neutros primitivos teriam um período de sobrevivência efémero. Instáveis, estes desintegrar-se-iam continuamente. Esta quebra espontânea, e também por colisão, tem origem numa força remanescente, extremamente fraca, mas determinante: a Força Fraca; que levaria a que todos os rotões neutros primitivos se desintegrassem e desaparecessem, mas deixando uma descendência: um mar de Quarks.

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Neste Universo, já mais expandido, as temperaturas começaram a baixar e isto trouxe alguma paz e serenidade a estas partículas. Este vislumbre de estabilidade permitiu criar a ordem a partir do caos. De acordo com os padrões cosmológicos, os físicos prevêem que: “ Um Universo com apenas três minutos de idade já teria formado os seus primeiros núcleos atómicos.” Da minha parte, devo dizer-vos que me parece um pouco cedo. A criação de um simples átomo envolve muita complexidade. Sabe-se que os constituintes dos núcleos são os protões e os neutrões; e que os constituintes destes são os quarks, ou antes, tripletos de quarks. Cada protão é formado por um grupo de três quarks; e cada neutrão também é formado por um grupo de três quarks. Todos os quarks têm o mesmo spin = ½. Mas os quarks não são todos iguais! Primeiro, são extremamente pequenos, na ordem de 10-18 m e, por isso, muito difíceis de detectar por experiências directas. Na verdade, são tão pequenos que o seu tamanho ainda não está bem determinado, e também não existe nenhuma evidência directa desta subestrutura, apenas podemos inferir a sua existência porque estes enquadram-se perfeitamente num modelo teórico da estrutura da matéria. Outra característica que surge é a seguinte: os quarks têm carga eléctrica. Curiosamente, deverão ser os quarks as partículas que estão na origem da formação da carga eléctrica. A quebra dos rotões primitivos de carga neutra, poderá ter conduzido à quebra da própria carga, dividindo-a em cargas fraccionárias. O que se verifica experimentalmente é que os neutrões são constituídos por três quarks, dois de carga igual a -1/3 e um de carga igual a 2/3, o que perfaz uma carga neutra, que é a carga do neutrão. Fazendo as contas -1/3-1/3+2/3 =0 Analogamente, os protões são constituídos por três quarks, dois de carga igual a +2/3 e um de carga igual a -1/3, o que perfaz uma carga positiva +1, que é a carga do protão. Existem somente dois tipos de carga nos quarks: 2/3 e -1/3. A primeira unificação e aglomeração de quarks terá seguido no sentido de recuperar o equilíbrio, isto é, de atingir a estabilidade eléctrica da matéria. Como tal, o agrupamento favorito seria o de três quarks que pudessem formar uma partícula electricamente estável e neutra: os neutrões.

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Esta pequena atracção eléctrica conduziu, muito provavelmente, à formação de um outro tipo de agrupamento ou agrupamentos também neutros, de um número mais elevado de Quarks, mas que de alguma forma não satisfizeram os requisitos e os interesses da Natureza. Esta forma primitiva de matéria mal sucedida, não teria evoluído e permaneceria oculta e obscura distribuída pelo vasto espaço do Universo … deveras interessante … matéria oculta, escura, negra… A Natureza é inteligente. Não subestimem a inteligência da Natureza. A Evolução decorre sempre num sentido de adquirir um maior grau de complexidade. Tudo tem uma razão de ser. Lembremos que a evolução dos Primatas desencadeou em dois troncos distintos: Chimpanzés e seres Humanos. Há muita matéria em falta no livro das contas do Universo. Recentemente foi descoberto um misterioso tipo de matéria, até agora desconhecido, pois a sua presença tem permanecido oculta durante todo este tempo … trata-se da exótica Matéria Negra!

CCaappííttuulloo VV

OO QQUUEE ÉÉ MMAATTÉÉRRIIAA NNEEGGRRAA

““AA ddeessccoobbeerrttaa ccoonnssiissttee eemm vveerr oo qquuee ttooddaa aa ggeennttee vviiuu ee ppeennssaarr oo qquuee nnuunnccaa nniinngguuéémm ppeennssoouu..””

- A. Von Szent-Györgyi- Será que conseguiremos descobrir o que será esta exótica matéria?! Os cientistas calculam que somente nos próximos dez anos é que se conseguirá construir equipamentos e instrumentos capazes de isolar esta matéria escura e desvendar este grande mistério do nosso Universo. Se olharmos para o nosso sistema planetário conseguimos deduzir qual a velocidade dos planetas em torno do Sol, baseando-nos somente na massa e influência gravitacional do astro rei. De acordo com as leis de Kepler para que os planetas consigam manter a sua órbita estável, estes têm de adquirir uma determinada velocidade, e esta, por sua vez, tem valores distintos, consoante o planeta se encontre mais próximo ou mais distante do Sol. Mercúrio tem um movimento de translação bastante rápido, enquanto que Plutão, mais distante,

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tem um movimento de translação bastante lento. O que significa, na prática, que podemos deduzir qual será a velocidade periférica de um sistema devido à influência gravitacional do astro central. E foi exactamente isso que Fritz Zwicky pretendeu calcular. Quando mediu as velocidades e as distâncias de centenas de milhares de galáxias semelhantes à Via Láctea, descobriu resultados surpreendentes: concluiu que a massa do sistema era 100 vezes maior que a estimada com base na luz proveniente das galáxias! Se contabilizasse a quantidade de matéria visível presente na galáxia baseando-se somente na emissão das fontes de luz, os cálculos demonstravam um valor muito inferior do que aquele que obteve quando confirmou experimentalmente a velocidade periférica do sistema galáctico. Irrefutavelmente, existia algum tipo estranho de matéria envolvendo as galáxias, que não conseguimos ver. Matéria escura, que não emite luz. Mas mais estranho do que isso, é que não emite qualquer tipo de radiação! Nem infra-vermelha, nem ultra-violeta, nem sequer raio-x ou radiação gama … nem nada!! Qualquer átomo conhecido até hoje emite algum tipo de radiação! E agora perguntamos, como é que se pode olhar para uma coisa que não se vê?! Simples … pelos efeitos gravitacionais que exerce em redor. Correcto?! Esta estranha forma de matéria neutra parece emitir gravidade, aliás, imensa gravidade. Actualmente, todos os astrónomos concordam e concluíram que 90%, ou mais, da massa do Universo capaz de exercer forças gravitacionais não emite qualquer traço de luz. Noventa por cento da matéria do Universo é constituída por Matéria Negra! É muita matéria … O Universo está dominado por uma matéria absolutamente desconhecida, a aclamada Matéria Negra. Ninguém sabe o que é esta substância. De onde vem esta matéria que não emite nenhum tipo de radiação electromagnética? Os cientistas descartam a hipótese de poder ser alguma forma de átomo ou elemento químico e concentram-se em partículas. Já lhe atribuíram bastantes nomes, desde partículas WIMP ( Weakly Interacting Massive Particles ), e outros candidatos como os axions e os neutralinos. Não se sabe muito bem se a resolução deste problema pertence ao domínio da Física das Partículas ou da Cosmologia. Eu diria que, a solução deste mistério está nas mãos da Química. Para desvendarmos este enigma, seria suficiente se nos concentrássemos na sua característica mais peculiar: a ausência de radiação. Deixo-vos a reflectir por alguns momentos.

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Antes de prosseguirmos, é necessário termos em mente o seguinte quadro:

- Tabela Periódica dos elementos químicos – Aqui está ela! A Tabela Periódica de Mendeleev! Uma autêntica obra prima do seu autor! Quando Mendeleev descobriu que os elementos químicos da Natureza obedecem a um padrão, deve ter ficado extasiado! E tudo isto com um simples baralho de cartas … Como podem constatar, a Natureza é organizada. Os elementos químicos estão todos divididos de acordo com o seu número atómico. Este número representa o número de protões de um átomo, e este por sua vez, caracteriza e distingue os elementos químicos da Natureza. Assim tem-se que, se uma partícula for constituída por seis protões, seis neutrões e seis electrões, sabemos que estamos a falar do Oxigénio, cujo número atómico é 6. Analogamente se tivermos simplesmente um único protão, um neutrão e um electrão, sabemos que estamos a falar do Hidrogénio, cujo número atómico é 1. Este é o elemento mais simples da Natureza. Quando nos referimos aos elementos químicos, também podemos incluir uma outra característica que é comum a todos eles: o número de neutrões. Um átomo estável tem, sempre, o mesmo número de protões, neutrões e electrões. Excepto em casos pontuais em que ocorre um desequilíbrio de neutrões, e passamos a designar estes átomos por isótopos; ou quando ocorre um desequilíbrio de electrões, e passamos a designar estes átomos por iões.

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O equilíbrio sagrado permanece sempre neste triângulo perfeito!

Número Protões = Número Neutrões = Número Electrões Certo?! Recordemos um pouco melhor a composição da nossa tabela. Na verdade, há aqui um elemento químico que foge ao padrão! O Hidrogénio não partilha deste triângulo sagrado. O elemento mais comum e mais simples da Tabela Periódica, o Hidrogénio, é, por estranho que pareça, um isótopo! O que significa que o Hidrogénio que habitualmente encontramos na Natureza perdeu um neutrão?! O que foi que aconteceu ao neutrão?! Um acaso da Natureza?! A Natureza tem poucos acasos… Pista nº 1: O que é que Matéria Negra e Isótopos de Hidrogénio têm em comum?! Deixo-vos a reflectir por mais alguns momentos. Nada! E é exactamente isso. A matéria negra não conseguiu avançar na evolução. As partículas de matéria negra serão os nossos ‘chimpanzés’ e os elementos químicos serão os nossos ‘seres humanos’. A Matéria Negra tem número atómico zero porque esses neutrões primitivos nunca conseguiram criar protões. Os conceitos de evolução de Darwin não se aplicam somente a organismos biológicos. A Mutação Neutrão-Protão permitiu a evolução. Façamos agora um esforço mais abstracto… viajando no tempo … para tentar espreitar e perceber o que estaria a acontecer nessa altura. Entramos num Universo escuro, muito escuro … e praticamente imóvel, homogéneo … mas cheio de energia e potencial! Há uma Misteriosa Força que já está presente neste Universo quase fantasmagórico, e que tem vindo a tomar forma: a Força Fraca, a Força subtil do desequilíbrio, a força responsável pela mutação neutrão-protão. Como sabemos, uma das forças presentes na Natureza é a Força Fraca. Sabemos ainda muito pouco acerca desta força. Mas com aquilo que sabemos, conseguimos deduzir que ela é a responsável pela desintegração radioactiva dos elementos químicos. Sabemos que os elementos são radioactivos porque são instáveis, ou antes, a instabilidade produz radiação!

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A matéria negra não foi capaz de desenvolver a Força Fraca, como tal, não conseguiu obter a mutação neutrão-protão. É por isso que a matéria negra não produz qualquer tipo de radiação!! A desintegração radioactiva traduz-se num processo quase mágico. Se, por exemplo, um núcleo atómico tiver 6 protões e 8 neutrões a Força Fraca detecta esse desequilíbrio e encarrega-se de repor a ordem, transformando um neutrão em protão. Desta forma, o núcleo passa a ter 7 protões e 7 neutrões, ficando mais equilibrado e estável. Se olharmos atentamente para os valores das massas do neutrão e do protão, constatamos que estes valores não são exactamente iguais. A massa do neutrão é um pouco superior à massa do protão:

mn= 1,674 928 6 x 10-27 Kg e mp= 1,672 623 1 x 10-27 Kg, Isto significa que, há um valor ínfimo de massa em falta. Porquê que isto acontece? Com a mutação do neutrão ocorre o nascimento de uma nova partícula, o protão, quase idêntica ao neutrão, mas com uma particularidade que faz toda a diferença. O neutrão tem carga neutra e o protão tem carga positiva. Contudo, a mutação do neutrão não termina somente no nascimento de uma nova partícula, o protão; com ela também nasce uma outra partícula, de massa ínfima e carga negativa, o electrão. Quando o neutrão se quebra não só transforma a sua massa em duas partes, como também divide a sua carga em duas partes. A Natureza só tem de obedecer a uma lei de igualdade e equivalência das propriedades de origem, que se traduz numa Lei de Conservação dada pela seguinte equação:

massaneutrão = massaprotão + massaelectrão

carganeutrão = cargaprotão + cargaelectrão Contudo, este tipo de desintegração é um pouco mais complexa; e o que se verifica experimentalmente é que, a mutação do Neutrão finaliza-se com a criação de um outra nova partícula:

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Neutrão = Protão + Electrão + Neutrino Esta nova partícula, o neutrino, é uma versão em pequena escala do neutrão, talvez numa tentativa de manter a descendência. A sua massa é ainda indeterminada, mas é tão pequena que a podemos considerar como não tendo massa, esse valor é praticamente nulo. E tal como a sua partícula mãe, o neutrino não tem carga. Haverá no Universo Primordial tantos neutrinos quantos protões e electrões. – deveras interessante! Tantos neutrinos … porquê?! Todos estes neutrões do Universo, constituídos por tripletos de quarks, foram se transformando gradualmente em protões, electrões e neutrinos e somente nesse momento é que ocorreu a consolidação dos primeiros átomos, o elemento mais simples da Tabela Periódica: isótopos de Hidrogénio! E é devido a esta opção da Natureza, o sacrifício do neutrão, que o elemento mais comum do Hidrogénio é um isótopo, constituído somente por uma protão e um electrão, o qual designamos mais frequentemente por Prótio. Com a consolidação destas novas partículas, dos átomos e do primeiro elemento químico da Tabela Periódica, ocorreu um outro fenómeno ainda mais singular… Com a chegada desta nova variável, o Universo deixa de ser o que era. A partir deste momento o Universo já é capaz de gerar radiação electromagnética, e com ela surgem biliões de fotões! Os fotões nem sempre estiveram presentes no Universo. Ao contrário do que constatam os manuais de Física, também estas partículas tiveram se der criadas… Muito interessante! Os fotões não estavam presentes no início do Universo… No entanto, este Universo primordial era ainda muito quente, preenchido por energias ainda um pouco altas, o que não permitiu a consolidação destes átomos por muito tempo. Uma vez que estávamos perante um Universo relativamente denso e opaco, assim que os electrões produziam fotões, estes interagiam fortemente com outras partículas carregadas, colidindo imediatamente com electrões e protões. Antes de poderem viajar livremente em linha recta pelo espaço, estes fotões eram imediatamente absorvidos. Os átomos eram constantemente ionizados e quebrados e os feixes de luz de fotões eram constantemente emitidos e absorvidos em resultado das densidades médias elevadas das partículas circundantes.

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Como tal, por esta altura, a intensidade luminosa era ainda muito fraca e isso repercutiu-se num Universo luminosamente discreto … à luz da vela! Para que se formassem átomos estáveis de Hidrogénio, o Universo teve de esperar até que a sua temperatura decrescesse o suficiente com a expansão, de modo a permitir a estabilidade energética do átomo. O que só aconteceu quando o Universo atingiu 300 000 anos de idade. Foi neste instante do tempo que decorreu um fenómeno verdadeiramente espantoso e maravilhoso no nosso Universo … fez-se luz!! O Universo ficou transparente à radiação electromagnética nas mais diversas formas, e a mais bela de todas … a radiação luminosa! Dados adquiridos da Radiação de Fundo do Universo, uma espécie de imagem de rádio da era primordial, constatam que a radiação de fundo cósmica foi libertada quando o Universo tinha, aproximadamente, 300 000 anos de idade. Esta radiação de fundo é um verdadeiro registo no tempo; e esta chega-nos à Terra com a mesma intensidade, vinda de todas as direcções. Uma das perguntas mais intrigantes que os astrónomos fazem acerca do Universo é a seguinte: Baseados nos dados emitidos por esta radiação, os astrónomos praticamente conseguem ‘ver’ o Universo, e o que vêem é um Universo primitivo demasiado uniforme. Desta situação surge um problema cosmológico que nenhum físico ou astrónomo conseguiu ainda uma solução para resolvê-lo. É o tão aclamado Problema da Homogeneidade.

CCaappííttuulloo VVII

OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA HHOOMMOOGGEENNEEIIDDAADDEE

”Se os factos não se encaixam na Teoria, modifica-se os factos.” - Albert Einstein -

Neste momento do tempo, 300 000 anos após o Big Bang, o período de inflação já teria cessado há muito, e esta uniformidade extrema do Universo primitivo é assumida mas não é explicada.

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A questão óbvia seguinte é saber como foi possível estrelas e galáxias surgirem a partir de um gás denso e uniforme de matéria, se todas as partículas e matéria existentes nessa altura se encontravam distribuídas muito, muito uniformemente, como um tecido aveludado?! Daqui surge a questão da Homogeneidade. Pois, não se compreende como é que um Universo cuja matéria está distribuída de uma maneira demasiado uniforme, pôde mudar drasticamente e começar a formar concentrações de matéria, estrelas, agregados de estrelas; galáxias e agrupamentos de galáxias; que é o estado actual do nosso Universo; isto supondo que a influência gravitacional também estaria igualmente bem distribuída. Simulações feitas por computador, introduzem esses dados, isto é, matéria e influência gravitacional, e simplesmente concluem que tal evolução não seria possível. Com isto deduz-se que a formação de estrelas, sistemas planetários, galáxias e aglomerados seria, no mínimo, demasiado improvável e praticamente impossível. E isto leva-nos a pensar que parece ter havido um ‘afinamento cósmico’! Olhemos mais de perto para os nossos dados e vejamos o que é que está mal nesta simulação. Pista nº 2: Só temos duas variáveis: matéria primordial e influência gravitacional. Deixo-vos a reflectir … Se estiveram atentos, até agora, ainda não vos falei de nenhuma Força Gravitacional!! Durante algum tempo, a matéria manteve-se distribuída muito uniformemente, mesmo após o período de inflação, e nunca ocorreram flutuações de densidade neste Universo de altas energias no sentido de formar pequenas concentrações de matéria porque, no início do Universo, não existia nenhuma Força Gravitacional! Houve alguém que disse em tempos: ”Se os factos não se encaixam na Teoria, modifica-se os factos.” – Albert Einstein – Mas, posteriormente, a matéria condensou-se e aglomerou-se, formou estrelas e galáxias… resta-nos saber como… lá chegaremos.

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CCaappííttuulloo VVIIII

OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA IINNFFLLAAÇÇÃÃOO

““OOss lliimmiitteess ddaa cciiêênncciiaa ssããoo ccoommoo oo hhoorriizzoonnttee;;

qquuaannttoo mmaaiiss ddeelleess nnooss aapprrooxxiimmaammooss,, mmaaiiss eelleess rreeccuuaamm..”” -- BBaaccoonn --

Inicialmente suponha-se que o Big Bang teria ocorrido como sendo uma enorme explosão que libertou imensa energia. Só que a explosão inicial não explicava a existência da Homogeneidade verificada posteriormente pela radiação cósmica de fundo. Para justificar este facto Alan Guth teve a ideia de introduzir um novo conceito, a inflação. Esta expansão inflacionária ultra-rápida encarregar-se-ia de homogeneizar o Universo todo por igual. A teoria da inflação é necessária para explicar a homogeneidade inicial do Universo, caso contrário, o Universo não teria tido tempo suficiente para se uniformizar. A era de inflação conduziu a uma estranha forma de comportamento do Universo, de tal modo que este período tem levantado muitas questões e continua à espera de esclarecimentos. Pois, receia-se que possa voltar a existir um novo período de inflação. Os Cosmólogos procuram compreender como é que durante a primeira fracção de segundo do nascimento do Universo, imediatamente após a explosão do Big Bang, a expansão do Universo adquiriu valores elevadíssimos, ultrapassando mesmo a velocidade da luz! O Universo observável, o próprio tecido do espaço e do tempo, terá dilatado enormemente, em valores bastante superiores do que aqueles calculados hoje sobre a expansão do Universo. Durante o período de tempo em que durou a inflação, o Universo duplicou de tamanho a cada 10-35 segundos. Duplicou-se, portanto, centenas de vezes; daí resultando que o seu volume cresceu pelo menos 1050 vezes, ao mesmo tempo que a temperatura caía na vertical, de 1028 K para 1023 K. Será que conseguiremos explicar o porquê de ter ocorrido a inflação?! E igualmente o porquê de esta ter cessado?!

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Os dados mostram-nos que o período de inflação não ocorreu em simultâneo com a explosão do Big Bang, mas sim umas fracções de segundos mais tarde. Como podem constatar por este gráfico que nos mostra a evolução do raio do Universo imediatamente após ter ocorrido o Big Bang, verifica-se que no início a explosão foi regular e linear. Posteriormente é que ocorreu a expansão inflacionária, exactamente neste momento aqui:

- Era Inflacionária - Relação do raio do Universo com a temperatura.

O que foi que terá desencadeado esta inflação?! Este período pode parecer estranho. Mas talvez não seja assim tão estranho como pensamos… Mais uma vez, partindo da hipótese de que no início do Universo não existia Gravidade, isto é, supondo que inicialmente não haveria influência gravitacional, a explosão inicial teria começado por se expandir regularmente; mas sem qualquer factor de contracção exercido por forças gravitacionais, esta explosão iria, certamente, expandir-se continuamente. Façamos agora uma analogia: Quando um gás se expande, a densidade relativa do gás deixa de ser constante, pois esse gás é obrigado a distribuir-se por um volume cada vez maior. E essa densidade, ou seja, a quantidade de partículas presentes por

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unidade de volume, vai sendo cada vez menor e o gás vai ficando cada vez mais rarefeito, mais vazio, cada vez mais vazio até ficar praticamente preenchido por vácuo. No início da expansão do Universo ocorreu um processo semelhante. Eliminando esta variável, a influência gravitacional, o Universo era livre de se expandir à vontade e rapidamente. Ao mesmo tempo que a densidade ia reduzindo drasticamente; chegando a um ponto em que a densidade presente por unidade de volume era quase zero. Se esta expansão não cessar, a barreira do zero é transposta e o Universo atinge uma densidade negativa. Esta densidade negativa conduz a um momento muito crítico: Revela a energia do Falso Vácuo. Assim que o Universo entra neste falso vácuo, abre as portas a uma enorme quantidade de energia. É essa enorme quantidade de energia que entra e desencadeia a inflação. Mas o nosso Universo não permite densidades negativas e, como tal, a energia repulsiva do falso vácuo é instável e por isso decai rapidamente. A porta que o Universo abriu tem de ser rapidamente fechada. Assim que entra energia suficiente para repor uma densidade positiva, para valores logo acima do zero, a inflação termina, cessando automaticamente. O período de inflação durou realmente muito pouco tempo, alguns micros- segundos … fascinante! 3ª Pista: A ausência de Gravidade conduz a densidades negativas. Os cosmólogos podem ficar descansados, provavelmente não haverá mais nenhum período de inflação neste Universo.

CCaappííttuulloo VVIIIIII

OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA DDEENNSSIIDDAADDEE CCRRÍÍTTIICCAA

““IImmaaggiinnaa oo UUnniivveerrssoo bbeelloo,, jjuussttoo ee ppeerrffeeiittoo..

DDeeppooiiss,, aasssseegguurraa--ttee ddee uummaa ccooiissaa:: OO SSeerr,, iimmaaggiinnoouu--oo uumm ppoouuccoo mmeellhhoorr ddoo qquuee ttuu iimmaaggiinnaassttee..””

-- RRiicchhaarrdd BBaacchh --

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Outra questão presentemente em aberto é um paradoxo levantado pela Cosmologia, também ele bastante problemático e peculiar, é o problema da Densidade média de matéria no Universo, ou, mais simplesmente, o problema da Densidade Crítica. O destino do Universo está dependente da densidade do Universo. Para compreendermos este problema temos de considerar que o destino do Universo está dependente de um número ómega: Ω. Este número representa a densidade média global de toda a matéria/energia existente no Universo. Se a densidade for elevada, as influências geradas pelas forças gravitacionais serão mais fortes e estas irão travar a expansão, obrigando o Universo a fechar e a se contrair em retorno a um Big Crunch; caso contrário, se a densidade média de matéria for fraca, nada conseguirá travar o processo de expansão, e o nosso Universo expandir-se-á eternamente, tornando-se num Universo aberto, disperso, vazio e frio. O que se verifica na prática é que essa densidade tem um valor bastante delicado, mesmo próximo da densidade crítica, ou seja, Ω0 = 1. Este valor coloca-nos exactamente entre um universo aberto e um universo fechado, o que torna o nosso Universo com um o raio de curvatura praticamente plano. Estes dados relatam que a densidade de matéria/energia do Universo não é substancialmente superior ou inferior à densidade crítica e, por isso, o espaço não é substancialmente curvo, positiva ou negativamente. Um verdadeiro quebra-cabeças que aponta para o facto de o nosso Universo não ser nem aberto nem fechado, mas algures na corda bamba entre esses dois estados. Dentro de um número infinito de possibilidades que poderia ter conduzido a um Universo Aberto ou Fechado, porquê que o nosso Universo parece ter exactamente a densidade círitica Ω0? Esta questão é bastante delicada e é frequente associarmos este facto a mais um ‘afinamento cósmico’! Actualmente, assume-se esta densidade de matéria/energia incrivelmente precisa do universo inicial como sendo um dado adquirido, contudo, ainda por explicar. A densidade e o destino do Universo estão intimamente relacionados de acordo com a variável ómega:

Ω0 = 1 => Universo Plano

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Ω ≥ 1 => Universo Fechado

Ω ≤ 1 => Universo Aberto A abundância observada de Hidrogénio, e também a de Hélio, indicam que a densidade bariónica, de matéria normal, não pode ser maior do que 0,1 da densidade crítica. Entretanto, a este valor há que adicionar a matéria negra, sendo que, no total, esta não deve ultrapassar uma densidade global muito superior a 0,2. Isto implica que a densidade do nosso Universo é realmente muito próxima da densidade crítica. Porque razão é ómega tão próximo de 1? Será mesmo igual a 1? Tendo em conta que o Universo tem estado a expandir-se e em criação desde o período da inflação, podemos considerar que o facto da densidade actual ser próxima da densidade crítica pressupõe que esta teria um valor igual a 1 numa época mais próxima do início do Universo. Isto leva-nos a suspeitar que a densidade inicial do Universo seria exactamente igual à densidade crítica, isto é, Ω0 = 1! Com o novo modelo de inflação apresentado, com ausência de forças gravitacionais, esta questão cosmológica poderia ser facilmente resolvida e o problema da Densidade Crítica deixaria de ser um problema! Após ter decorrido a gigantesca expansão inflacionária, qualquer que fosse a geometria do Universo anterior ao período de inflação, esta seria necessariamente plana após a expansão. Bem como o valor da sua densidade teria necessariamente um valor relativo igual a 1 após o período de inflação. Pista nº 4: O Universo poderia surgir com a densidade que bem entendesse ... O período de inflação terminaria exactamente quando o Universo atingisse a densidade crítica, ou seja, assim que a entrada da energia do vácuo repusesse alguma densidade positiva, isto é, logo acima do valor zero! Há um processo específico e um princípio científico que explica a razão pela qual a densidade do Universo tem o valor que tem. E este valor desta misteriosa constante não necessitou de qualquer afinamento cósmico! Deste modo, alterando somente uma variável, conseguimos resolver três grandes problemas cosmológicos! Na hipótese utilizada foi suficiente retirarmos da equação uma única incógnita: A Força Gravitacional.

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CCaappííttuulloo IIXX

OO FFAALLSSOO VVÁÁCCUUOO

““ SSee aa nnoossssaa mmeennttee ffoossssee lliivvrree ddee ffoorrmmaaççããoo ee ddee ccoonncceeppççããoo,,

aass iilluussõõeess nnããoo ooccoorrrreerriiaamm ee aa vveerrddaaddeeiirraa mmeennttee eessttaarriiaa lliivvrree ppaarraa ppeerrcceebbeerr ttuuddoo..””

-- TTaaoo--SShhiinn -- O mistério do falso vácuo é igualmente fascinante! As flutuações quânticas do vácuo revelam-nos uma enorme quantidade de energia e abrem-nos a porta para o desconhecido … Pensando no abstracto, todos nós sabemos que óleo e água não se misturam, porque têm densidades diferentes. Imaginemos que éramos todos habitantes de uma bolha de óleo. Poderíamos estar completamente rodeados por água, e esta estaria mesmo ali tão perto, mas nunca nos aperceberíamos disso! O nosso Universo é apenas uma bolha de óleo mergulhada num imenso hiperespaço…

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CCaappííttuulloo XX

DDEE OONNDDEE VVEEMM AA GGRRAAVVIIDDAADDEE??

““ LLeevvaannttaarr nnoovvaass qquueessttõõeess,, nnoovvaass ppoossssiibbiilliiddaaddeess,, vveerr vveellhhooss pprroobblleemmaass ddee uumm nnoovvoo âânngguulloo eexxiiggee iimmaaggiinnaaççããoo ccrriiaattiivvaa ee aassssiinnaallaa

pprrooggrreessssooss rreeaaiiss nnaa cciiêênncciiaa..”” -- AAllbbeerrtt EEiinnsstteeiinn --

Com este novo modelo apresentado, para um Universo primordial com ausência de Forças Gravitacionais, muitas questões seriam resolvidas. A resolução destas questões consiste em abdicarmos do preconceito de que a Gravidade é inata ao Cosmos e inerente às massas! Introduzir esta alteração revolucionária, tem como objectivo salientar um outro aspecto que é o seguinte: O que me parece é que a estrutura íntima da matéria não está, de forma alguma, relacionada com a Força Gravitacional! E, consecutivamente, a Força Gravitacional não está directamente relacionada com Massas! É claro que isto levantaria, obrigatoriamente, uma outra questão, afinal, de onde vem a Gravidade? Esta é a grande questão que nos reúne aqui hoje! Podemos constatar em vários livros de Física, quando apresentam datas importantes da História Natural do Universo, que a Força da Gravidade aparece logo no início do tempo, juntamente com o momento do Big Bang. Isto porque deduz-se que a Gravidade está intimamente relacionada com o Tempo. Referindo um pequeno excerto, deduz-se o seguinte: ‘ Nos primeiros instantes, quando o Universo tinha apenas 10-43s de idade, logo após a explosão do Big Bang, o Espaço e o Tempo ainda estavam a ser criados. As Força da Natureza estavam combinadas numa Força Primordial única, designando-a por Grande Força Unificada. Chama-se a esse período Tempo de Planck, e os seus pormenores não podem ser explicados porque nos falta uma Teoria Quântica da Gravidade (…) e as próprias Forças ainda estavam em formação.’

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De acordo com o que vos acabei de demonstrar, até agora ainda não necessitámos de incluir nenhuma Força Gravitacional para explicar a Evolução Natural do Universo. Quase me atreveria a supor que, talvez não precisemos de nenhuma Teoria Quântica da Gravidade! É óbvio que esta dedução deixaria, automaticamente, muitos Físicos carecas e em estado de choque! O que não seria nada conveniente. Antes de entrarmos em deduções precipitadas, mais uma vez, comecemos pelo início. Seria bom começarmos por relembrar que o conceito de Massa e o conceito de Peso de um objecto, são duas coisas muito diferentes. É importante não confundi-los. Sabemos que o nosso peso na Terra não tem o mesmo valor que na Lua. O nosso peso na Lua é inferior ao peso que sentimos na Terra. E quando isto acontece, não foi porque tivesse ocorrido algum défice de massa. A Massa é exactamente a mesma, pois a Massa é uma medida da quantidade de matéria; mas o Peso é diferente, pois o Peso é uma medida de Força aplicada à matéria. O nosso peso na Lua é menor, simplesmente porque a massa sente menos peso, porque nela estão a actuar menos Forças Gravitacionais. E com isto pretendo concluir que, a Massa pode existir mesmo na ausência de Forças Gravitacionais, simplesmente, esta deixa de sentir peso… muito interessante! O Peso depende do sítio onde estamos, isto é, da magnitude local da aceleração causada pela Força da Gravidade. Correcto?! Se concordaram, então, também concordarão que Massa e influência Gravitacional podem ser conceitos independentes, logo, podemos concluir que não estão directamente relacionados! A influência gravitacional apenas transmite peso às massas. Este efeito revela-se apenas quando combinamos as duas variáveis: quantidade de matéria presente, expostas a um Campo Gravitacional, tem-se como resultado matéria pesada. Embora a massa de um átomo esteja concentrada no seu núcleo, somos iludidos pela Natureza e pensamos que a Força Gravitacional advém deste centro. Aplicamos de imediato a seguinte dedução: obviamente se a maior concentração de gravidade é onde se encontra a maior concentração de matéria, nada mais lógico do que concluir que a Gravidade advém da matéria,

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ou seja, do interior do núcleo. E por isso tentamos explorar, a todo o custo, qual o segredo da matéria, qual a sua composição mínima indivisível, e esperançamos assim obter a Quantização da Matéria e uma Teoria Quântica da Gravidade. É este enigma que chama a atenção de milhares de Físicos do mundo inteiro… Lamento desapontar-vos mas, muito embora a maior concentração de Massa induza a valores mais elevados de Gravidade, isto é, no núcleo do átomo; a fonte do Campo Gravitacional, esta, não advém do centro! Para chegarmos a esta conclusão bastaria retrocedermos no tempo e prosseguirmos com a nossa Evolução Natural do Universo. Onde estávamos?! … Ah! …sim … 300 000 d. B. B. ( depois Big Bang ) Continuando com o nosso modelo de ausência de Gravidade no Cosmos inicial, entramos novamente no período da Homogeneidade. Esta Homogeneidade que apareceu e permaneceu mesmo após terem decorrido já 300 000 anos após a inflação, poderia ser facilmente explicada constatando que não existiriam quaisquer forças gravitacionais que pudessem desfazer esta homogeneidade e causar a mínima alteração na concentração da matéria. Assim sendo, a segunda Lei de Newton ou Lei do Movimento ( F = m.a ) não poderia entrar em acção, pois as partículas não seriam atraídas por nada; pois se nenhuma força lhes está a ser aplicada; e a matéria primitiva permaneceria exactamente nas mesmas posições iniciais. Exceptuando a distância relativa entre elas que aumentaria devido à expansão natural do próprio espaço. Um fenómeno interessante, a distensão do próprio espaço verificada por Hubble, quando confirmou que todas as galáxias se estavam a afastar de nós em simultâneo… muito interessante … mas este é um assunto que deixaremos para mais tarde. Até aqui, como vimos, o que aconteceu neste cosmos inicial foi o desenvolvimento da própria matéria. A transformação de partículas em núcleos primitivos e que alguns desses núcleos primitivos conseguiram obter a mutação neutrão-protão, mas não todos. A maior parte permaneceu como matéria escura e uma pequena parte evoluiu para elementos químicos. Toda a matéria negra que se detecta actualmente representa toda a matéria falhada na evolução do Universo e portanto, será muito pouco provável, e extremamente difícil, que os primeiros núcleos atómicos tenham sido formados quando o Universo tinha apenas três minutos de idade!

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Com este novo padrão há a salientar que, mesmo estando a matéria igualmente bem distribuída, nem toda essa matéria evoluiu da mesma forma. Somente uma pequena parte, alguns desses núcleos dispersos, distribuídos aleatoriamente, é que conseguiram formar isótopos de Hidrogénio. A partir deste momento em que se forma um átomo familiar da Tabela Periódica, constituído por um protão e por um electrão, surge também a Radiação Electromagnética, que começa a preencher todo o espaço. A evidência desse momento cosmológico está no aparecimento dos fotões detectados na radiação cósmica de fundo. Antes deste período é impossível obter qualquer registo fóssil ‘visual’ do Universo. Se já repararam, o que vos pretendo dizer mais directamente, é que foi aproximadamente durante este período que se formou a própria Força Electromagnética! Também esta teve de nascer de uma evolução natural! Sem protões e sem electrões não há Força Electromagnética. Uma vez mais, há que realçar que a Força Electromagnética só surge como resultado da interacção de cargas eléctricas com fotões. Este modelo do Cosmos pretende salientar uma Evolução sensata e poupada. A Natureza só precisou de criar uma Força de cada vez … uma após outra … ou quase! E com isto, já disse quase tudo! Se repararam, o que acontece após este momento é que o Universo começa a evoluir de uma forma diferente. Começam a surgir as primeiras concentrações de matéria; mais precisamente, concentrações de gás de Hidrogénio; que só pode ser explicado por influências gravitacionais. Isto é, só podem ocorrer concentrações de matéria se admitirmos que existe uma atracção gravitacional. Algures durante este tempo emergiu a Força Gravitacional!! Sabemos que a Força Gravitacional é a mais fraca de todas as forças. A sua acção é lenta mas extremamente paciente. As primeiras evidências de grandes concentrações de matéria ocorreram milhares de anos após o Big Bang na forma de Quasares bastante densos e hiper-luminosos. Estes astros primitivos são extremamente interessantes. Com o tamanho de uma simples estrela conseguem emitir uma radiação tão potente como a de uma galáxia inteira. Estes núcleos galácticos produzem uma intensa radiação

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luminosa, de modo que a densidade de fotões emitida por unidade de volume era de uma ordem bastante superior à actual. Os quasares são objectos distantes no tempo e, como tal, já não existem. Estes astros são o registo fóssil dos primeiros passos da evolução do nosso Universo envolvido em altas energias e são a prova da formação das primeiras grandes estruturas de matéria, no sentido de formar as primeiras estrelas e as primeiras galáxias. O tempo necessário para conseguir aglomerar esta quantidade de matéria é na verdade imenso, provavelmente de alguns milhões de anos. Curiosamente, se retrocedermos no tempo e invertermos o processo de atracção gravitacional que levou à concentração de tanta matéria em Quasares, chegamos praticamente ao período da Homogeneidade … novamente! Pois o tempo necessário para aglomerar essa quantidade de matéria é realmente imenso. Obviamente, isto leva-nos a concluir que a Força Gravitacional deve ter emergido muito cedo. Poderíamos supor que a Força Gravitacional emergiu algures durante o período de Homogeneidade. Desta forma, poderíamos igualmente deduzir que dentro deste período, aproximadamente em 300 000 d.B.B., assim que se formou um átomo familiar da Tabela Periódica, surgiu a Força Electromagnética … produzida por cargas; e também a Força Gravitacional … produzida por … bem … digamos que por massas mais complexas. Com isto podemos concluir que somente os átomos comuns da Tabela Periódica é que são capazes de produzir Radiação Electromagnética e Radiação Gravitacional … é propositado, considero-a Radiação Gravitacional. Esta foi a verdadeira era da Radiação! Posto isto, para completarmos o nosso naipe de Forças, só nos fica a faltar apenas uma: a Força Forte. De onde vem a Força Forte? Sabemos que a Força Forte é a responsável por manter os protões coesos no núcleo. Sem a presença desta força cargas iguais se repeliriam. Mas porquê que a Natureza precisaria de criar a Força Forte? É simples. Confirma-se que a Natureza tem uma certa tendência para formar grupos e aglomerados cada vez maiores e mais requintados de matéria. De modo a adquirir um maior grau de complexidade, a união desenvolveu-

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-se de modo a formar-se átomos mais complexos que o Hidrogénio. O esforço seguinte seguiu no sentido de formar átomos de Hélio. Formar um átomo de Hélio também não foi tarefa fácil. Era necessário manter dois protões bem próximos um do outro, concentrados num núcleo; e era necessário manter dois electrões bem próximos um do outro, nas proximidades do núcleo, na periferia do átomo. Recorrendo novamente ao Almanaque de registos cosmológicos, verifica- -se que, praticamente desde o início do Universo, há 15 000 milhões de anos, que tem ocorrido a formação de átomos de Hidrogénio; de tal modo que, este é, nos dias de hoje, o elemento químico dominante e em maior quantidade. Logo a seguir a este, temos o Hélio, cuja relação de proporção entre estes é de 75% Hidrogénio e 25% Hélio. No entanto, destes 25% de Hélio somente 10% foram formados em estrelas, os restantes 90% são anteriores à própria formação das estrelas. O que os estudos mostram é que este elemento químico conseguiu evoluir relativamente cedo, muito antes do nascimento de estrelas. De todos os elementos químicos constituintes da Tabela Periódica, presentes no nosso Universo, 99,9% são Hidrogénio e Hélio e os restantes 0,1% representam todos os outros elementos mais pesados como o Oxigénio e o Carbono, etc. A proporção de Hélio é, ainda assim, bastante elevada … curioso … O Hélio é constituído por uma união forte de dois átomos de Hidrogénio… Será que conseguem ler o meu pensamento?! Primeiro, a Força Electromagnética surgiu com os átomos de Hidrogénio, com a criação de cargas; Segundo, A Força Gravitacional também surgiu com a formação de átomos de Hidrogénio, com a criação de estruturas mais complexas de matéria; Terceiro, a Força Forte já está presente assim que se verifica a formação de átomos de Hélio, mas a sua percentagem é inferior à do Hidrogénio porque, primeiramente, foi necessário esperar que a atracção gravitacional concentrasse alguma quantidade de Hidrogénio; Quarto, a Força Forte terá surgido possivelmente em simultâneo com a Força Electromagnética e com a Força Gravitacional! Muito interessante… Primeira conclusão: praticamente tudo retorna ao mesmo momento no tempo: à formação do átomo! À primeira vista isto pode parecer uma conclusão evidente, ou quase óbvia, mas talvez não esteja assim tão clara quanto isso.

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Com a formação do átomo formou-se também as outras três Forças da Natureza. Portanto, estas nem sempre existiram. Também estas tiveram uma origem! E isto já vai contra os princípios de muitos físicos, que acreditam numa Física mais Bíblica do que Natural! Os físicos teóricos assumem que todas as Forças da Física já estavam presentes no início do Universo! Tal como a Bíblia assume que o ser humano já estava presente desde o início da formação da Terra, que o Homem evoluiu de Adão. Assim os físicos também acreditam que as Forças Fundamentais da Natureza nasceram todas ao mesmo tempo, emergiram todas do Big Bang! A meu ver, este é um erro crucial … Apesar de se convencionar que a radiação e os próprios fotões são propriedades inatas do Cosmos, bem com as próprias Forças da Natureza, a verdade é que as forças não emergiram todas em simultâneo em forma de uma Grande Teoria Unificada! Continuando com a nossa Evolução Natural do Universo, poderíamos assumir que as três Forças da Natureza - A Força Electromagnética, a Força Gravitacional e a Força Forte - foram criadas ao mesmo tempo, em simultâneo, juntamente com a formação do átomo; Poderíamos especular que estas poderiam ter uma causa comum. Poderíamos especular um pouco mais e supor que estas poderiam partilhar de uma mesma origem! Mas como?! Haverá alguma semelhança ou alguma hipótese de relação entre estas três Forças, supostamente tão diferentes?! É evidente que estas três Forças têm funções e interacções distintas! Mas haverá alguma hipótese de ligação entre elas?!! Se descobríssemos o que é que relaciona estas Três Forças, qual o seu gene comum … teríamos na mão a chave da nossa Caixa de Pandora, e com ela, descobriríamos tudo!!!