Começaremos com a analogia entre Big-Bang e Explosões. Esta comparação é bem equivocada, tem uma certa semelhança primária, mas são conceitos totalmente diferentes. Ambos apresentam uma situação altamente caótica e energética, com temperaturas muito altas, mas é aqui que acabam as semelhanças. Uma explosão é desprendimento de energia química da matéria, Big-Bang foi condensação de energia em matéria, foi – e ainda continua sendo – a expansão de uma “malha” do espaço-tempo, diferente de uma explosão que ocorre no espaço.
Continuando, agora sobre a síntese da matéria, de elementos leves e pesados. Atualmente, é cientificamente viável estudar qualquer fenômeno que tenha se processado 10^-43 segundos após o Big-Bang. Explicarei o motivo:
Existe um princípio na física, conhecido como Princípio da Incerteza de Heisenberg:
Onde (delta)Xi é a incerteza da posição de uma partícula, (delta)PI é a incerteza do momento linear e h/2 é a constante de Plank normalizada.
O que isto significa? Significa que existe uma limitação para quão precisas podem ser nossas medições, podemos ter certeza da posição ou da velocidade de uma partícula, mas nunca os dois ao mesmo tempo, pois o produto das incertezas deve ser sempre maior que um valor constante. Portanto, quanto mais preciso é um dos resultados, pior será o outro. Disto deriva que no intervalo conhecido como Templo de Plank (10^-34s) o princípio da incerteza invalida qualquer tentativa de determinação do estado de uma partícula. Mais tarde usarei novamente este conceito, quando falar de
Pares de Partículas Virtuais.
Voltando para a síntese de elementos, após o tempo de Plank, temos a transmutação de energia em matéria, segundo a equação de Einstein E = m.c², formando Quarks e suas anti-partículas, que se aniquilam em energia até sobrarem apenas Quarks (um fato que ainda intriga os cosmologistas é esta assimetria de matéria e anti-matéria, calcula-se que existiam um bilhão e um quarks para cada um bilhão de anti-quarks).
Com a diminuição da temperatura, foi possível a fusão de quarks em prótons e nêutrons, a fusão dos Quarks termina e restam apenas prótons e nêutrons, os prótons e nêutrons podem se transmutar entre si e vão coexistir com elétrons e fótons, o nêutron emite um elétron e um neutrino e se transforma em um próton, um próton captura um elétron e um neutrino e se transforma em nêutron. Com a queda da temperatura os prótons não podem mais se transmutar, porém o nêutron continua a se transformar em próton, por isso existe 4 vezes mais prótons do que nêutrons hoje.
Apenas três minutos após o Big-Bang ocorrem as fusões nucleares, ao final de 3 minutos as fusões terminam e o Universo contém 75% de núcleos de hidrogênio e quase 25% de núcleos de hélio, enquanto que 380 mil anos depois a temperatura já e baixa o suficiente para elétrons e prótons se associarem criando átomos de hidrogênio, que darão origem à estrelas, 200 milhões de anos no futuro, por ação da força gravitacional.
Por intermédio da fusão nuclear, elementos mais pesados foram sintetizados no interior de estrelas. Hidrogênio é “queimado” em Hélio, e assim por diante, formando Carbono, Oxigênio, Silício, Enxofre e terminando no Ferro, sendo este o último elemento possível de ser formado por nucleosíntese no interior de estrelas. Neste ponto a estrela não consegue queimar Ferro para se manter e acaba colapsando em uma supernova (estrelas menores, como o Sol, colapsam em uma Nebulosa Planetária), formando elementos pesados como urânio e outros da tabela periódica.
Posteriormente, os elementos espalhados por estas estrelas em colapso formaram planetas, asteróides, cometas e outros corpos celestes.
Como podemos ver, os dois conceitos foram usados de forma errônea em seu post.
Finalizando este quote, só não conseguimos avançar dentro do momento de Plank pela falta de uma Teoria Quântica da Gravidade, que proporcionará a tão sonhada unificação das forças fundamentas, que existiu entre o instante “zero” e o tempo de Plank.
Assim derrubamos o argumento de que não podemos examinar a origem do universo baseados no nosso conhecimento atual.
Existem várias soluções para as Equações de Campo de Einstein, que representam matematicamente o universo, determinando sua geometria e elementos singulares presentes.
Um dos fatores determinados nestas equações é o “parâmetro Omega”, que nos transmite a geometria espacial do universo, Omega é a densidade média do universo dividida pela densidade da energia crítica, quer dizer a requerida para que o universo seja plano (sem curvatura). A curvatura do espaço é uma descrição matemática que se baseia se a hipótese do teorema Pitagórico é realmente válida para ser aplicada em coordenadas espaciais no mundo físico. Vamos analisar a figura abaixo:
Para o caso de Omega = 1, temos um universo plano (ou euclidiano), dentro dele retas paralelas sempre serão paralelas e os ângulos internos de um triângulo sempre somam 180 graus. Nosso universo atual se aproxima muito de um universo plano.
Se Omega < 1, o espaço tem curvatura negativa e é hiperbólico. Neste caso, retas paralelas divergem e a soma dos ângulos internos em um triângulo confere um valor menor do que 180 graus.
Finalmente, para Omega > 1, temos um espaço com curvatura positiva (ou fechado). Aqui, retas paralelas convergem, isto é, se encontram, e os ângulos internos de um triângulo somam mais do que 180 graus.
Outras coisas importantes sobre as equações de campo, é que elas predizem a existência de singularidades, como buracos negros, até mesmo buracos brancos satisfazem as equações, apesar de estes últimos colapsarem quando expostos à matéria, podendo se manter abertos apenas por algum corpo que apresente massa negativa (isto é, energia gravitacional “repulsiva”).
Vários modelos diferentes para o universo podem ser concebidos com as equações de campo, entre eles universos cíclicos, universos estáticos (mas para isto ele deveria ser desprovido de matéria), universos em expansão infinita e até mesmo o curioso universo Mixmaster (
http://en.wikipedia.org/wiki/Mixmaster_universe).
Sabendo disto, vamos falar de
pares de partículas virtuais e
vácuo quântico:
Não é possível a existência do vácuo teórico, sempre existirão pares de partículas virtuais, que consiste em um par partícula-antipartícula que se formam e se aniquilam dentro do instante de Plank. Sua aparição é espontânea, e como a figura explica, a energia de sua criação é advinda de um “empréstimo” do próprio universo, energia esta devolvida na sua aniquilação. São chamados virtuais por serem indetectáveis, por estarem dentro do instante de Plank.
Qual a importância disto? Simples, devido a estes pares virtuais é possível a geração espontânea de matéria e anti-matéria!
Nos arredores de um buraco negro ou de um forte campo magnético, uma das partículas dos pares pode ser desviada, fazendo com que as partículas não se aniquilem, gerando matéria e anti-matéria do “nada”.
É conhecido que em uma singularidade nua (uma singularidade como a de um buraco negro, mas sem um horizonte de eventos), as leis da física não são válidas e coisas “estranhas” podem ocorrer, como geração espontânea de matéria.
Juntando os conceitos, tudo o que precisamos para uma hipótese de um Big-Bang é basicamente uma singularidade nua e pares virtuais de partículas, não existe a necessidade de um criador, nem de matéria preexistente, a singularidade nua é uma condição inicial possível pelas equações de campo, bem como flutuações quânticas podem dar origem ao Big-Bang, mas esta já é outra história.
Se quiser mais detalhes, continuo recomendando a leitura de The Big Bang do professor Silk, principalmente sobre a aparição de pares de partículas virtuais, que procurei não entrar em detalhes sobre o balanço de energia.
Isto conclui a questão da origem do Big-Bang e derruba a hipótese que a mesma não pode ser estudada pois seria como “negar” as leis da física.
De fato, não podemos determinar nada que tenha ocorrido antes do Big-Bang, mas podemos especular, com base em toda nossa teoria científica, como este ocorreu e como foi possível, assim como acabei de argumentar.
Espero que tenha ficado claro, tentei ser o mais didático possível (a pedidos do Locke).
A gravidade existe em qualquer parte do universo, bem como qualquer outra energia fundamental, principalmente devido ao conceito de vácuo quântico explicado anteriormente em meu post.
Dizer que as forças fundamentais não explicam o universo é no mínimo falta de conhecimento, TUDO pode ser explicado por elas.
-=Angel of Darkness=-
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Postado originalmente por Mensagem Milenar de Angel of Darkness
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