Resumo de O Tempo e a Origem do Universo

Uma teoria científica é um modelo matemático que descreve e codifica as observações que fazemos. Newton nos deu o primeiro modelo matemático para espaço e tempo em seu Principia mathematica. No seu modelo, tempo e espaço constituíam um pano de fundo em que os eventos ocorriam, mas não eram afetados por eles. O tempo era distinto do espaço e considerado eterno, no sentido de que sempre tinha existido e de que existiria para sempre. A relatividade geral combina a dimensão temporal com as três dimensões para formar o que se denomina espaço-tempo. A teoria incorpora o efeito da gravidade, afirmando que a distribuição de matéria e energia no universo deforma e distorce o espaço-tempo, fazendo com que não seja plano. O tempo e espaço estão intricadamente entrelaçados, onde o tempo possui uma forma. Na teoria newtoniana o tempo existia independentemente de qualquer outra coisa e seria possível indagar: “O que Deus fazia antes de criar o universo”. Segundo Agostinho, antes de criar os Céus e a Terra, Deus não criou absolutamente nada. É totalmente concebível que o tempo dentro do universo deva ter um início ou um fim. Não faria sentido perguntar o que aconteceu antes do início ou o que acontecerá após o fim, porque tais tempos estão inseridos dentro do universo. Caso contrário, surgiriam questões embaraçosas sobre a criação do universo, que pareciam fora do domínio da ciência. Pensava-se que em um corpo comprimido por sua própria gravidade, a pressão ou velocidades não radiais impediriam que toda a matéria convergisse para o mesmo ponto, onde a densidade seria infinita. Do mesmo modo, se retrocedêssemos a expansão do universo no tempo, descobriríamos que sua matéria não emergiu toda de um ponto de densidade infinita. Tal ponto de densidade infinita foi chamado de singularidade e seria um início ou um fim do tempo. O espaço-tempo é curvado não apenas por causa do seu volume, mas pela sua energia. O modelo matemático não fornece uma boa descrição do espaço-tempo perto de uma singularidade. O motivo é que a relatividade geral não incorpora a incerteza da teoria quântica, que governa todas as outras forças conhecidas. Essa inconsistência é porque a escala em que o espaço-tempo é curvo é muito grande, e a escala em que os efeitos quânticos são importantes é muito pequena. Para compreender a origem e o destino do universo, precisamos de uma teoria quântica da gravidade. Logo depois, se descobriu um tipo totalmente novo de simetria que proporcionou um mecanismo físico natural para cancelar os infinitos resultantes das flutuações do estado fundamental. A supersimetria é uma característica de nossos modelos matemáticos modernos que pode ser descrita de várias formas. Uma delas é dizer que o espaço-tempo possui dimensões extras além daquelas em que vivemos. A supersimetria foi estudada para remover infinitos de campos de matéria e campos de interação das forças nucleares, fraca e forte, em um espaço-tempo onde tanto as dimensões dos números comuns quanto as dimensões das variáveis de Grassmann eram planas, e não curvas. A maioria acreditava que as teorias da supergravidade supersimétricas estariam livres de infinitos. Até que de repente a moda virou, e declarou-se que não havia razão para não esperar infinitos, porque elas eram inevitavelmente falhas como teoria. Assim, alegou-se que uma teoria denominada teoria das cordas supersimétricas era a única forma de combinar gravidade com teoria quântica. O tempo passou, e ficou claro que a teoria das cordas não constituía o quadro completo. Sendo assim, tudo que se pode perguntar é se modelos matemáticos com dimensões extras fornecem uma boa descrição do universo. Para essas situações, precisamos da supergravidade, que é a teoria de Einstein. Para descrever como a teoria quântica molda o tempo e o espaço, convém apresentar a idéia de tempo imaginário. O tempo imaginário soa como coisa de ficção científica, mas é um conceito matemático bem definido. Por serem baseados nos conceitos matemáticos, eles não precisam de uma realização física. Então, o que é real e o que é imaginário? A distinção está apenas em nossas mentes? A teoria da relatividade geral combinou o tempo real e as três dimensões do espaço em um espaço-tempo quadridimensional. Porém, a direção do tempo real foi diferenciada das três direções espaciais. Um observador olhando na direção do tempo real sempre progredia do passado para o futuro, mas podia aumentar ou diminuir em qualquer das três dimensões espaciais. Em outras palavras, seria possível reverter à direção no espaço, mas não no tempo. Isto sugere que o início do universo no tempo imaginário pode ser um ponto regular do espaço-tempo, e que as mesmas leis podem valer para o início e o resto do tempo. Isso é como o tempo comum, parado no horizonte de eventos. Viemos a reconhecer que essa parada dos tempos real e imaginária significa que o espaço-tempo possui uma temperatura, como se descobriu nos buracos negros. Eles, além de ter uma temperatura, se comportam como tivesse tido uma entropia. Isso mostra que há uma relação profunda entre gravidade quântica e a termodinâmica. Indica também que a gravidade quântica pode exibir o efeito holográfico. Neste sentido o mundo seria bidimensional. Se a gravidade quântica incorpora o princípio holográfico, talvez indique que possamos rastrear o que está dentro de buracos negros – o que é essencial para podermos prever a radiação que sai deles. Se não pudermos fazer isso, não seremos capazes de prever o futuro tão plenamente como imaginamos.

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