O universo numa_casca_de_noz

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O Universo numa Casca de Noz 1 (The Universe in a Nutshell, título original) é um livro sobre física teórica escrito pelo renomado físico Stephen Hawking. Voltado explicitamente ao público leigo, apresenta, de forma clara e sem o uso de matemática, as principais ideias antes e hoje debatidas pelos físicos teóricos, abrangendo desde o microcosmo quântico até o macrocosmo universal; abordando desde a possibilidade de existência de partículas fundamentais ainda não detectadas, de buracos negros e de viagens no tempo, até o destino biológico e tecnológico da humanidade em um futuro não muito distante. Uma boa leitura para quem quer soltar a imaginação e viajar pelo universo não só da física moderna como também pelo universo sensível - ou não - no qual vivemos.

Text of O universo numa_casca_de_noz

  • O UNIVERSO NUMA CASCA DE NOZ

    STEPHEN HAWKING

    Ttulo original: THE UNIVERSE IN A NUTSHELL

    A Bantam Book / November 2001

    Copyright 2001 by Stephen Hawking

    FICHA TCNICA

    ISBN 8575810138

    Livro em portugus

    SINOPSE:

    Este livro apresenta, com uma linguagem simplificada, os princpios que controlam o Universo. Hawking

    autor do bestseller 'Uma breve histria do tempo' um dos mais influentes pensadores de nosso tempo,

    escreve a respeito de sua busca para a descoberta da Teoria de Tudo, faz uma viagem atravs do

    espao-tempo, leva o leitor a descobrir segredos do Universo e revela uma de suas mais emocionantes

    aventuras intelectuais enquanto procura 'combinar a teoria da relatividade de Einstein e a idia das

    histrias mltiplas de Feynman em uma teoria unificada completa que descrever tudo que acontece no

    Universo'.

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  • PREFCIO

    CAPTULO I: Breve histria da relatividade.

    Como Einstein formulou as bases das teorias fundamentais do sculo XX: a relatividade geral e a teoria

    quntica

    CAPTULO 2: A forma do tempo

    A relatividade geral de Einstein da forma ao tempo. Como reconciliar esta com a teoria quntica

    CAPTULO 3: O universo numa casca de noz

    O universo tem mltiplas histrias, cada uma delas determinada por uma diminuta noz

    CAPTULO 4: Predizendo o futuro

    Como a perda de informaco nos buracos negros pode reduzir nossa capacidade de predizer o futuro.

    CAPTULO 5: Protegendo o passado

    possvel viajar no tempo? Poderia uma civilizao avanada retroceder no tempo e mudar o passado?

    CAPTULO 6: Ser nosso futuro como Star Trek ou no?

    Como a vida biolgica e eletrnica se seguir no desenrolar da complexidade com um ritmo cada vez

    mais rpido

    CAPTULO 7: Os novos universos: membrana

    Vivemos em uma membrana ou s somos hologramas?

    Glossrio

    Sugestes de leituras adicionais

    Agradecimentos

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  • PREFCIO

    No esperava que meu livro de divulgao, Histria do tempo, tivesse tanto xito. Manteve-se

    durante quatro anos na lista dos mais vendidos do London Sunday Times, um perodo mais longo que

    qualquer outro livro, o qual resulta especialmente notvel para uma obra cientfica que no era fcil.

    Desde ento, as pessoas estavam perguntando quando escreveria uma continuaco. Resistia a isso

    porque no queria escrever um Filho da histria do tempo, ou uma Histria do tempo ampliada, e porque

    estava ocupado com a investigao. Mas fui advertindo que ficava espao para um tipo diferente de livro

    que poderia resultar mais facilmente compreensvel. A Histria do tempo estava organizada de maneira

    linear, de forma que a maioria dos captulos continuava e dependia logicamente dos anteriores. Isto

    resultava atrativo para alguns leitores, mas outros ficaram encalhados nos primeiros captulos e nunca

    chegaram ao material posterior, muito mais excitante. Em troca, o presente livro se parece com uma

    rvore: os captulos 1 e 2 formam um tronco central do qual se ramificam outros captulos.

    Os ramos so bastante independentes entre si e podem ser abordados em qualquer ordem depois

    de ter lido o tronco central. Correspondem as reas em que trabalhei ou refleti da publicao da Histria

    do tempo. Por isso, apresentam uma imagem de alguns dos campos mais ativos da investigao atual.

    Tambm tentei evitar uma estrutura muito linear no contedo de cada captulo. As ilustraes e os textos

    ao p delas proporcionam uma rota alternativa ao texto, tal como na Histria do tempo ilustrada,

    publicada em 1996, e os quadros margem proporcionam a oportunidade de aprofundar em alguns

    temas com maior detalhe de que teria sido possvel no texto principal.

    Em 1988, quando foi publicada pela primeira vez a Histria do tempo, a Teoria definitiva de Tudo

    parecia estar no horizonte. Como trocou a situao? Achamo-nos mais perto de nosso objetivo? Como

    veremos neste livro, avanamos muito depois, mas ainda fica muito caminho por percorrer e ainda no

    podemos avistar seu fim. Segundo um velho refro, melhor viajar com esperana que chegar. O af por

    descobrir alimenta a criatividade em todos os campos, no s na cincia. Se chegssemos meta, o

    esprito humano se murcharia e morreria. Mas, no acredito que nunca cheguemos a deter: cresceremos

    em complexidade, se no em profundidade, e sempre nos acharemos no centro de um horizonte de

    possibilidades em expanso.

    Quero compartilhar minha excitao pelos descobrimentos que se esto realizando e pela imagem

    da realidade que vai emergindo deles. Concentrei-me em reas em que eu mesmo trabalhei, para poder

    transmitir de imediato maior sensao. Os detalhes do trabalho foram muito tcnicos, mas acredito que as

    idias gerais podem ser comunicadas sem excessiva bagagem matemtica. Espero hav-lo conseguido.

    Contei com muita ajuda ao escrever este livro. Devo mencionar, em particular, ao Thomas Hertog e Neel

    Shearer, por seu auxlio nas figuras, ps de figura e quadros, a Ann Harris e Kitty Fergu so os que

    editaram o manuscrito (ou, com mais preciso, os arquivos de ordenador, j que tudo o que escrevo

    eletrnico), e ao Philip Dunn do Book Laboratory and Moon runner Design, que elaborou as ilustraes.

    Mas, sobre tudo, quero manifestar meu agradecimento a todos os que me tm feito possvel levar uma

    vida bastante normal e realizar uma investigao cientfica. Sem eles, este livro no teria podido ser

    escrito.

    Stephen Hawking Cambridge, 2 de maio de 2001

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  • CAPTULO 1

    BREVE HISTORIA DA RELATIVIDADE

    Como Einstein formulou as bases das duas teorias fundamentais do sculo XX: a relatividade geral e a

    teoria quntica.

    Albert ElNSTEIN, o descobridor das teorias especial e geral da Relatividade, nasceu no Ulm,

    Alemanha, em 1879, mas ao ano seguinte a famlia se deslocou a Munique, onde seu pai, Hermann, e

    seu tio, Jakob, estabeleceram um pequeno e no muito prspero negcio de eletricidade. Albert no foi

    um menino prodgio, mas as afirmaes de que tirava muito ms notas escolar parecem ser um exagero.

    Em 1894, o negcio paterno quebrou e a famlia se transladou a Melam. Seus pais decidiram que deveria

    ficar para terminar o curso escolar, mas Albert odiava o autoritarismo de sua escola e, ao cabo de poucos

    meses, deixou-a para reunir-se com sua famlia na Itlia. Posteriormente, completou sua educao em

    Zurique, onde se graduou na prestigiosa Escola Politcnica Federal, conhecida como ETH, em 1900. Seu

    aspecto discutidor e sua averso autoridade no foi muito apreciado entre os professores da ETH e

    nenhum deles lhe ofereceu um posto de assistente, que era a rota normal para comear uma carreira

    acadmica. Dois anos depois, conseguiu um posto de trabalho no escritrio na Sua de patentes em

    Berna. Foi enquanto ocupava este posto que, em 1905, escreveu trs artigos que lhe estabeleceram

    como um dos principais cientistas do mundo e iniciou duas revolues conceituadas revolues que

    trocaram nossa compreenso do tempo, do espao, e da prpria realidade.

    No final do sculo XIX, os cientistas acreditavam achar-se prximos a uma descrio completa da

    natureza. Imaginavam que o espao estava cheio de um meio contnuo denominado o ter. Os raios de

    luz e os sinais de raio eram ondas neste ter, tal como o som consiste em ondas de presso no ar. Tudo

    o que faltava para uma teoria completa eram medies cuidadosas das propriedades elsticas do ter.

    De fato, avanando-se a tais medies, o laboratrio Jefferson da Universidade do Harvard foi construdo

    sem nenhum prego de ferro, para no interferir com as delicadas medies magnticas. Entretanto, os

    desenhistas esqueceram que os tijolos avermelhados com que esto construdos o laboratrio e a maioria

    dos edifcios de Harvard contm grandes quantidades de ferro. O edifcio ainda utilizado na atualidade,

    embora em Harvard no esto ainda muito seguros de quanto peso pode sustentar o piso de uma

    biblioteca sem pregos de ferro que o sustentam.

    No final do sculo, comearam a aparecer discrepncias com a idia de um ter que o enchesse

    todo, acreditava-se que a luz se propagaria pelo ter com uma velocidade fixa, mas que se um

    observador viajava pelo ter na mesma direo que a luz, a velocidade desta lhe pareceria menor, e se

    viajava em direo oposta a da luz, sua velocidade lhe pareceria maior.

    Entretanto, uma srie de experimentos no conseguiu confirmar esta idia. Os experimentos mais

    cuidadosos e precisos foram os realizados pelo Albert Michelson e Edward Morley na Case School of

    Applied Science, em Cleveland, Ohio, em 1887, em que compararam a velocidade da luz de dois raios

    mutuamente perpendiculares. Quando a Terra gira sobre seu eixo e ao redor do Sol, o aparelho se

    desloca pelo ter com rapidez e direo variveis. Mas Michelson e Morley no observaram diferenas

    dirias nem anuais entre as velocidades de ambos os raios de luz. Era como se esta viajasse sempre

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  • com a mesma velocidade com respeito ao observador, fosse qual fosse a rapidez e a direo em que

    este se estivesse movendo.

    Apoiando-se no experimento do Michelson-Morley, o fsico irlands George Fitzgerald e o fsico

    holands Hendrik Lorentz sugeriram que os corpos que se des