O universo numa_casca_de_noz

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    18-Dec-2014

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Sobre o Universo

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<ul><li> 1. 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'. PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com </li> <li> 2. 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 PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com </li> <li> 3. 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 PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com </li> <li> 4. 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 PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com </li> <li> 5. 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 deslocam pelo ter se contrairiam e o ritmo de seus relgios diminuiria. Esta contrao e esta diminuio do ritmo dos relgios seria tal que todos os observadores mediriam a mesma velocidade da luz, independentemente de seu movimento em relao ao ter. (Fitzgerald e Lorentz ainda o consideravam como uma substncia real). Entretanto, em um artigo publicado em junho de 1905, Einstein sublinhou que se no podermos detectar se nos movemos ou no no espao, a noo de um ter resulta redundante. Em seu lugar, formulou o postulado de que as leis da cincia deveriam parecer as mesmas a todos os observadores que se movessem livremente. Em particular, todos deveriam medir a mesma velocidade da luz, independentemente da velocidade com que se estivessem movendo. A velocidade da luz independente do movimento do observador e tem o mesmo valor em todas direes. Isto exigiu abandonar a idia de que h uma magnitude universal, chamada tempo, que todos os relgios podem medir. Em vez disso, cada observador teria seu prprio tempo pessoal. Os tempos de duas pessoas coincidiriam se ambas estivessem em repouso uma em relao outra, mas no se estivessem deslocando-se uma em relao outra. Isto foi confirmado por numerosos experimentos, num dos quais se fez voar ao redor da Terra e em sentidos opostos dois relgios muito precisos que, ao retornar, indicaram tempos ligeiramente diferentes. Isto poderia sugerir que se queramos viver mais tempo, deveramos nos manter voando para o este, de maneira que a velocidade do avio se somasse a da rotao terrestre. Mas, a pequena frao de segundo que ganharamos assim, perderamos de sobras por culpa da alimentao servida nos avies. O postulado de Einstein de que as leis da natureza deveriam ter o mesmo aspecto para todos os observadores que se movessem livremente constituiu a base da teoria da relatividade, chamada assim porque supunha que s importava o movimento relativo. Sua beleza e simplicidade cativaram a muitos pensadores, mas tambm suscitaram muita oposio. Einstein tinha destronado dois dos absolutos da cincia do sculo XIX: o repouso absoluto, representado pelo ter, e o tempo absoluto ou universal que todos os relgios deveriam medir. Para muita gente, esta idia resultou inquietante; perguntava-se se implicava que tudo era relativo, que no havia regras morais absolutas. Este desgosto perdurou ao longo das dcadas de 1920 e 1930. Quando Einstein foi galardoado com o prmio Nobel de Fsica em 1921, a citao se referiu a trabalhos importantes, mas comparativamente menores (respeito a outras de suas contribuies), tambm desenvolvidos em 1905. No se fez meno alguma relatividade, que era considerada muito controvertida. (Ainda recebo duas ou trs cartas por semana me contando que Einstein estava equivocado). No obstante, a teoria da relatividade completamente aceita na atualidade pela comunidade cientfica, e suas predies foram verificadas em incontveis aplicaes. Uma conseqncia muito importante da relatividade a relao entre massa e energia. O postulado de Einstein de que a velocidade da luz deve ser a mesma para qualquer espectador implica que nada pode mover-se com velocidade maior que ela. O que ocorre que se utilizarmos energia para PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com </li> <li> 6. acelerar algo, seja uma partcula ou uma espaonave, sua massa aumenta, tornando-se mais difcil segui-la acelerando. Acelerar uma partcula at a velocidade da luz seria impossvel, porque exigiria uma quantidade infinita de energia. A massa e a energia so equivalentes, tal como se resume na famosa equao de Einstein E=mc2. , provavelmente, a nica equao da fsica reconhecida na rua. Entre suas conseqncias houve o advertir que se um ncleo de urnio se fisiona em dois ncleos com uma massa total ligeiramente menor, liberar uma tremenda quantidade de energia. Em 1939, quando se comeava a vislumbrar a perspectiva de outra guerra mundial, um grupo de cientistas conscientes destas implicaes persuadiram Einstein de que deixasse de lado seus escrpulos pacifistas e apoiasse, com sua autoridade, uma carta ao presidente Roosevelt urgindo aos Estados Unidos a empreender um programa de investigao nuclear. Isto conduziu ao projeto Manhattan e, por ltimo, s bombas que explodiram sobre Hiroshima e Nagasaki em 1945. Algumas pessoas acusaram Einstein da bomba porque ele descobriu a relao entre massa e energia,- mas isto seria como acusar Newton dos acidentes de aviao porque descobriu a gravidade. O mesmo Einstein no participou do projeto Manhattan e ficou horrorizado pelo lanamento da bomba. Com seus artigos revolucionrios de 1905, a reputao cientfica de Einstein ficou bem estabelecida, mas at 1909 no foi devotado um posto na Universidade de Zurique, que lhe permitiu deixar o escritrio na Sua de patentes. Dois anos depois, transportou-se para universidade alem de Praga, mas retornou a Zurique em 1912, desta vez a ETH. Apesar de que o anti-semitismo estava muito estendido em grande parte da Europa, inclusive nas universidades, ele converteu-se em uma figura acadmica muito apreciada....</li></ul>