Prólogo

Augustin-Louis Cauchy (1789-1857)

Princípio de Cauchy

“Ao se realizar uma experiência, obtém-se um certo número de informações sobre dado processo físico. Com a repetição das observações amplia-se o conhecimento das propriedades associadas ao fenômeno, só então pode-se descrevê-lo por uma teoria que permita conhecer a evolução temporal e fazerem-se previsões.”

Observação – teoria – observação

“Se, por alguma razão, em determinado momento, não for possível medir quantidades físicas finitas, esse procedimento não terá validade.”

Prólogo

Augustin-Louis Cauchy (1789-1857)

Princípio de Cauchy

“Ao se realizar uma experiência, obtém-se um certo número de informações sobre dado processo físico. Com a repetição das observações amplia-se o conhecimento das propriedades associadas ao fenômeno, só então pode-se descrevê-lo por uma teoria que permita conhecer a evolução temporal e fazerem-se previsões.”

Observação – teoria – observação

“Se, por alguma razão, em determinado momento, não for possível medir quantidades físicas finitas, esse procedimento não terá validade.”

1. Questões fundamentais dos modelos cosmológicos

O Universo é estático ou dinâmico?(de 1920 a 1930)

A evolução do Universo é estacionária ou varia não - uniformemente com o tempo?(1930 a 1960)

Houve um começo em um tempo finito do passado ou o Universo é eterno?(a partir de 1960)

Rµv – 1/2gµv R - Λgµv = - 8π/c2 G Tµv

constante cosmológica

2. A consolidação do modelo Big Bang

1915 – Albert Einstein : força gravitacional = estrutura do espaço-tempo

1917 – Albert Einstein : Modelo cosmológico finito e estático

1924 – Alexander Friedmann : modelo cosmológico aonde o volume do Universo (homogêneo e isotrópico) aumenta indefinidamente

1927 George Lemaitre : modelo cosmológico que representa o Universo (homogêneo e isotrópico) em expansão a partir de um átomo primordial

1941 – Andrew McKeller detectou uma radiação no espaço (2,3º K) : Mar de fótons

1929 – Edwin Hubble estabelece o afastamento das galáxias distantes

1948 - George Anthony Gamow : Universo em expansão com fase primordial (T ↑↑) produzindo H, He.

1964 – Arno Penzias & Robert Wilson : Radiação Cósmica de Fundo (Mar de fótons)

comportamento de equilíbrio térmico

Conservação de energia : volume ↑ temperatura ↓

Temperatura do gás de fótons foi maior no passado

“Aquilo que a descoberta da RCF realizou de mais importante foi nos forçar a considerar seriamente a idéia de que houve efetivamente um começo do Universo”

Steven Weinberg

T = ∞

T

T

Em um tempo finito (poucos bilhões de anos no passado) a temperatura atinge o infinito

tempo

A partir de “Os 3 primeiros minutos do Universo” de Weinberg

Nos primórdios da expansão as partículas foram expostas a altas energias

CERN

FERMILAB

A aceitação (popular) imediata da teoria Big Bang

Cosmogonia mesopotâmica: Marduk domina Tiamat e cria o mundo

“Completamente compatível com a existência de Deus”

Papa Pio XII

3. O modelo cosmológico atual (Big Bang)

1948 – O significado da Relatividade; Albert Einstein

“A teoria da relatividade se baseia na divisão da realidade física em um campo métrico (a gravitação), por um lado, e o campo eletromagnético e a matéria, por outro. Na realidade, o espaço provavelmente terá caráter uniforme, e a teoria atual somente será válida como um caso limite. Para grandes valores do campo e da densidade de matéria, as equações e suas poucas variáveis não possuem significado real. Conseqüentemente não se pode concluir destas equações que o início do Universo se identifique com uma singularidade matemática. Tudo que devemos reconhecer é que minhas equações não são aplicáveis nestas regiões.”

Premissas do modelo cosmológico-padrão (breves comentários)

A) Existe um tempo cósmico global que contém: espaço (tridimensional) + tempo (unidimensional)

y

xz

futuro

Passado (impossível atingi-lo)

Uma solução encontrada por Kurt Godel permite, ao desconsiderar que existe um tempo cósmico global

B) A força gravitacional é descrita pela relatividade geral.

A intensidade da força gravitacional é medida pela curvatura espaço-tempo.

Até hoje não foi possível detectar a “onda gravitacional” predita pela Relatividade Geral.

C) Fonte da curvatura = fluido perfeito (distribuição contínua de energia/matéria)

Não existe evidência direta da totalidade de matéria e energia existentes. Fluido perfeito = ideal simplório

D) Universo é homogêneo e isotrópico

Generalização das observações locais para todo o Universo. (Princípio estendido de Copérnico segundo o qual não ocupamos local privilegiado no Cosmos).

Publicação de artigos científicos – o sistema de arbitragem

Jornal de Física

Revista encaminha o trabalho para um ou mais cientistas que avaliam a publicação.

Final dos anos 1920, Friedmann encaminha uma solução dinâmica para o Universo.

Revista submete o artigo a Albert Einstein que por mais de um ano é contrário à publicação, pois vai de encontro ao seu Universo estático.

1920 – Friedmann submeteu ao “Jornal da Física” uma solução cosmológica exibindo um Universo dinâmico em evolução.Submetido a Einstein o artigo levou mais de um ano para ser publicado, pois contrariava o modelo estático, e só recomendou se fosse inserido uma nota sua na qual apontava um erro de cálculo.Muito mais tarde admitiu que o erro era seu.

Hipóteses simplificadoras do modelo de Friedmann (base do BigBang)

A curvatura do espaço-tempo é a medida do campo gravitacional segundo a RG

A curvatura é um fluido contínuo de densidade de energia E e pressão P

P = s E com 0 < s < 1

P; E – só dependem do tempo global (Universo homogêneo)

Universo tem uma singularidade inicial aonde E = ∞

Universo em expansão uniforme

4.A pergunta que a Cosmologia deveria fazer

Pode a ciência produzir racionalidade se o Universo for singular e tiver um começo singular?

Big Bang = singularidade matemática

Volume = 0 E, m = ∞ T = ∞

Resposta : Não, pois as quantidades descritas são imensuráveis