Modelo cíclico

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Nos anos 1930, físicos teóricos, mais notavelmente Einstein, consideraram a possibilidade de um modelo cíclico para o universo como uma alternativa (eterna) para o "Big Bang". Entretanto, trabalho de Richard C. Tolman mostrou que este inicialmente falha por causa do problema da entropia. Em mecânica estatística a entropia somente aumenta por causa da segunda lei da termodinâmica.[1] Isto implica que sucessivos ciclos têm de ser maiores e mais longos. Extrapolando no passado, ciclos antes do presente teriam de ser mais curtos e pequenos culminando em um Big Bang e então não o substituindo. Esta situação enigmática permaneceu por muitas décadas até o início do século XXI quando a recentemente descoberta do componente "energia escura" apresentou nova esperança para uma consistente cosmologia cíclica.[2]

Um novo modelo cíclico é o modelo da cosmologia de branas de criação do universo, derivado do recente modelo ecpirótico. Ele foi proposto em 2001 por Paul Steinhardt da Princeton University e Neil Turok da Cambridge University. A teoria descreve um universo "explodindo na existência" não somente uma vez, mas repetidamente no tempo.[3] [4] A teoria poderia potencialmente explicar porque uma misteriosa forma de energia repulsiva conhecida como a "constante cosmológica", e a qual está acelerando a expansão do universo, é algumas ordens de magnitude menor que a predita pelo modelo padrão Big Bang.

Um diferente modelo baseado na noção de energia fantasma foi proposto em 2007 por Lauris Baum e Paul Frampton da University of North Carolina at Chapel Hill.[5]

O modelo Steinhardt-Turok[editar | editar código-fonte]

Neste modelo cíclico, dois paralelos orbifolds planos ou M-branas colidem periodicamente num espaço dimensionalmente superior. O universo quadridimensional visível situa-se sobre uma destas branas. As colisões correspondem a uma reversão da contração para a expansão, ou um big crunch seguido imediatamente de um big bang. A matéria e radiação que nós vemos hoje seriam geradas durante a mais recente colisão num padrão ditado pelas flutuações quânticas criadas antes pelas branas. Eventualmente, o universo alcançou o estado que nós observamos hoje, antes do início de uma contração novamente muitos bilhões de anos no futuro. A energia escura corresponde a um força entre as branas, e fornece o papel crucial de resolver o problema do monopólo, o problema do horizonte, e o problema da planitude. Além disso os ciclos podem continuar indefinidamente no passado e no futuro, e a solução é um atrator, então pode fornecer uma completa história do universo.

Como Richard C. Tolman mostrou, o modelo cíclico inicial falhou porque o universo submeter-se-ia à inevitável morte térmica termodinâmica. Entretanto, o modelo cíclico escapa disto por ter uma expansão a cada ciclo, prevenindo a entropia de estabelecer-se. Entretanto, existem maiores problemas com o modelo. O primeiro deles é que as branas colidindo não são entendidas pelos teóricos das cordas, e ninguém sabe se o espectro da invariância de escala irá ser destruido pelo big crunch, ou o que ocorre quando duas branas colidem. Além disto, como a inflação cósmica, quando o caráter geral das forças (no cenário ecpirótico, uma força entre duas branas) requerido para criar as flutuações do vácuo é conhecido, não há um candidado da física de partículas. Ainda, o cenário usa algumas idéias essenciais da teoria das cordas, principalmente dimensões extras, branas e orbifolds. A teoria das cordas em si é uma idéia controversa em física.

O modelo Baum-Frampton[editar | editar código-fonte]

Este modelo cíclico mais recente, de 2007, faz uma diferente suposição técnica concernente a equação de estado da energia escura a qual relaciona pressão e densidade através de um parâmetro w. Assume w < -1 durante todo um ciclo, incluindo o presente. (Em contraste, Steinhardt-Turok supõe que w nunca é menor que -1.) No modelo Baum-Frampton, um trilhonésimo de trilhonésimo (ou menos) de segundo antes de se ter o "Big Rip" a virada ocorre e somente um padrão causal é mantido como nosso universo. O padrão genérico não contém quarks, léptons ou portadores de força somente energia escura e sua entropia desse modo desaparece. O processo adiabático da contração deste muito menor universo toma lugar com o desaparecimento da entropia constante e com nenhuma matéria incluindo qualquer buraco negro os quais se desintegram antes da virada.

A idéia que o universo "volta ao vazio" é uma nova idéia central deste modelo cíclico, e evita muitas dificuldades confrontando matéria em uma fase de contração tal como excessiva formação de estrutura, proliferação e expansão de buracos negros, tão bem como através de fases de transição reversas tais como recombinação, QCD e transições eletrofracas. Qualquer destes tenderia fortemente a produzir um indesejado rebote prematuro, simplesmente para evitar a violação da segunda lei da termodinâmica. A surpreendente condição w < -1 deve ser logicamente inevitável em uma cosmologia verdadeiramente cíclica e infinita por causa do problema da entropia. Não obstante, muitos cálculos são necessários para confirmar a consistência de tal aproximação. Embora o modelo tome idéias da teoria das cordas, não é necessariamente relacionada as cordas, ou a mais elevadas dimensões, embora tais dispositivos especulativos possam prover os mais favoráveis métodos para investigar a consistência interna. O valor de w no modelo Baum-Frampton pode ser arbitrariamente aproximado, mas deve ser menor que -1.

Modelos distintos[editar | editar código-fonte]

A missão Planck deverá fornecer uma medida de w sem precedentes de precisão, descobrir se w < -1 ou não, e desse modo resolver questões entre os modelos.

Implicações na Filosofia[editar | editar código-fonte]

As afirmações de um universo eterno (seja na forma que este eterno assuma) possuem profundas implicações para a Filosofia e seu tratamento do mundo (o termo que é usado neste campo do conhecimento). Para determinadas definições de tempo, já incompletas e um tanto primitivas em Kant o tratamento de um universo infinito ou finito já mostrava-se não completamente confiável e dedutível por lógica aplicada. Aqui, sua obra Crítica da Razão Pura já lança fundamentos para a Filosofia da Ciência que estaria por vir posteriormente.

Mas com o advento de Teoria da Relatividade, como é citado por Stephen Hawking em seu livro O Universo numa Casca de Noz, os paradigmas do tratamento do tempo pelos físicos ficaram ainda mais distantes da Mecânica Clássica, como era tratado aos tempos de Newton, sendo esta a maior contribuição de Einstein e os outros contribuidores da "física moderna" para a Filosofia.

Nesta evolução do pensamento, o que seja o tempo passou a ser uma consequência da existência do Universo, uma de suas dimensões, e não uma "textura" absoluta sobre a qual os fenômenos físicos se dão. Mas ainda persistem as questões referentes a argumentos cosmológicos, como o argumento cosmológico kalam[6] , que limita o tempo como não infinito, ou a não existência da eternidade, dentro de determinadas definições de tempo. Sobre tais questões, sempre nos alerta para a criação e adoção de um "mito científico" (expressão usada em sua obra para leigos "O que é Cosmologia?"[7] ) o cosmólogo Mario Novello e aborda a questão com paralelos à obra de Kant em "Crítica da razão cósmica"[8] .

Nietzsche em sua obra propõe a doutrina do Eterno Retorno do Mesmo. Em tal conceito se encaixam uma interpretação ética e uma cosmológica. É ai, segundo Heidegger, que Nietzsche insere sua filosofia toda.

Assim sendo, os modelos cíclicos buscam tratar o que seja a existência e o próprio tempo dentro de outras definições[9] , que não faça os raciocínios empregados em tais teorizações cosmológicas cairem em antinomias.[10]

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. R.C. Tolman. Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. New York: Dover, 1987. LCCN 34-32023 ISBN 0486653838
  2. P.H. Frampton (2006). "On Cyclic Universes". arΧiv:astro-ph/0612243arΧiv:astro-ph/0612243 [astro-ph]. 
  3. P.J. Steinhardt, N. Turok (2001). "Cosmic Evolution in a Cyclic Universe". arΧiv:hep-th/0111098arΧiv:hep-th/0111098 [hep-th]. 
  4. P.J. Steinhardt, N. Turok (2001). "A Cyclic Model of the Universe". arΧiv:hep-th/0111030arΧiv:hep-th/0111030 [hep-th]. 
  5. L. Baum, P.H. Frampton (2007). "Entropy of Contracting Universe in Cyclic Cosmology". arΧiv:hep-th/0703162arΧiv:hep-th/0703162 [hep-th]. 
  6. Stanford Encyclopedia of Philosophy - Arabic and Islamic Natural Philosophy and Natural Science - 1.2 Space and Time - plato.stanford.edu (em inglês)
  7. NOVELLO, M. . O que é Cosmologia?. 1. ed. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editor, 2006. v. 1. 176 p.
  8. NOVELLO, M. ; FREITAS, L. R. . Crítica da razão cósmica. In: Adauto Novaes. (Org.). A crise da razão. 01 ed. São Paulo: Companhia das Letras, 1996, v. , p. 495-506.
  9. Stanford Encyclopedia of Philosophy - Time - 3. The Topology of Time - plato.stanford.edu (em inglês)
  10. Vaas, Ruediger ;Time before Time - Classifications of Universes in contemporary cosmology, and how to avoid the antinomy of the beginning and eternity of the world; philsci-archive.pitt.edu; 2004 (em inglês)
  • Tolman, R.C.. Relativity, Thermodynamics, and Cosmology. Oxford: Clarendon Press, 1934. LCCN 340-32023Reissued (1987) New York: Dover ISBN 0-486-65383-8.
  • Lauris Baum and Paul H. Frampton, Phys. Rev. Lett. 98, 071301 (2007).

Veja também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]


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