ARLA/CLUSTER: Off Topic: O que é a cosmologia? pelo Prof. Domingos Soares

[João Costa > CT1FBF]

O “Modelo Padrão da Cosmologia” (MPC), assenta em que  95% do Universo
são matéria e energia exóticas, ainda por serem identificados. E eles
ainda não foram descobertos, e muito menos tiveram as suas naturezas
identificadas.

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TEMA: A visão do cosmos do ponto de vista da ciência, especificamente
da cosmologia

Prof. Domingos Soares
www.fisica.ufmg.br/~dsoares/


1- O que é cosmologia na física?

A cosmologia é a ciência do universo (cf. Cosmology, the science of
the universe, Edward Harrison, 2000), uma ramificação da física e da
astronomia, ou seja, da astrofísica. Os cosmólogos são, em geral,
físicos e astrônomos.

O universo é abordado na história da humanidade em dois enfoques distintos:

a) Mitos e lendas: subjetividade, “cada cabeça uma sentença”,
imposição ou consenso social.

b) Teorias científicas: objetividade, “avaliação por pares”, consenso
da comunidade científica deve ser encontrado.

Como os mitos e lendas, a cosmologia pretende responder as questões
básicas sobre o cosmos: (i) de onde viemos, (ii) para onde vamos e
(iii) onde estamos.

O universo pode ser estudado cientificamente como um conjunto de
pontos onde cada ponto é uma galáxia.

2- Existe alguma definição de como surgiu o universo?

O “Modelo Padrão da Cosmologia” (MPC), a explicação física atual para
o universo, é um modelo em expansão. Então, se retrocedermos no tempo
eventualmente atingiremos um estado de altíssimas temperatura e
densidade (infinitas, em teoria) e de tamanho zero. Esta é a
singularidade inicial, o evento de formação do espaço e do tempo, o
Big Bang ou, em bom português, o Estrondão (cf. A tradução de Big
Bang). Este é o início do universo.

Mas não é bem assim. O início do universo teórico, na realidade, é
extremamente hipotético, pois a singularidade inicial marca nada mais
do que o “desconhecimento total”, o colapso final das leis da física
conhecidas. No Estrondão a física que governa os fenômenos ainda não é
conhecida. Sendo assim, não se sabe o que pode ter sido este possível
evento de formação do universo. Muito provavelmente ele não existiu. A
natureza, de certa forma, rejeita as singularidades, e o universo,
mesmo se o MPC for o modelo prevalecente, pode não ter tido um início.
Ele pode ser oscilante — como em alguns mitos hindus e na Teoria do
Estado Quase Estacionário de Fred Hoyle e colaboradores. Neste caso, o
universo seria, em princípio, eterno.

3- Como o cientista deve lidar com sua crença pessoal na hora de
estudar um assunto tão difícil como este?

Rigorosamente o método científico não tem lugar para crenças pessoais.
Na prática, é um pouco diferente.

Sempre há uma — pequena ou grande — dose de fé na construção das
teorias científicas. Uma fé que não é claramente explicitada e que
deve ser necessariamente provisória. Os cientistas sempre a
reconhecem, em qualquer teoria, apesar de nem sempre o declararem. No
caso específico do MPC esta fé é enorme: a crença de que 99,5% do
conteúdo de matéria-energia do universo, cuja existência é
desconhecida mas necessária para a sustentação teórica do MPC, serão
um dia identificados e descobertos. Com base nesta fé, projetos de
pesquisa são formulados e enormes fortunas são gastas em pesquisas e
equipamentos de toda a natureza, e prêmios são atribuídos (e.g., os
prêmios Nobel de física de 2006 e 2011).

A crença pessoal, de natureza não científica, não deve aparecer
explicitamente em qualquer trabalho científico apesar da influência
que certamente ela exercerá no posicionamento do cientista frente às
teorias e experimentos.

Alguns exemplos desta situação:

a) Georges Lemaître, cosmólogo e padre católico, foi um dos criadores
do MPC que indica a possibilidade de um evento de criação ou de origem
do universo. Visões superficiais do ideário católico levaram ao
preconceito contra Lemaître.

b) Fred Hoyle, cosmólogo britânico, desde o início da proposição do
MPC considerou a ideia de um início dos tempos e das coisas como
simplista e mesmo repugnante. Este preconceito subjetivo levou-o a ser
um dos proponentes das mais famosas teorias contrárias ao MPC, teorias
estas de universos infinitos temporalmente.

4- Você poderia nos explicar um pouco qual e a principal teoria existente hoje?

A principal teoria hoje é o MPC, que é fundamentado na Teoria da
Relatividade Geral (TRG) de Einstein, formulada na primeira metade da
década de 1910.

A TRG é uma teoria de gravitação e, em uma de suas aplicações,
consegue aperfeiçoar a Teoria de Gravitação Clássica (TGC) de Newton.

As duas teorias de gravitação, TRG e TGC, se distinguem da seguinte forma.

TGC (Newton): forças no espaço tridimensional x, y, z. Corpos realizam
trajetórias sob a ação destas forças no espaço 3D.

TRG (Einstein): espaço-tempo tetradimensional x, y, z, t é curvado
pela matéria-energia do universo. Corpos realizam trajetórias mais
curtas possíveis (geodésicas) no espaço-tempo 4D. O espaço 3D também é
curvo.

Na década de 1920, os cosmólogos Alexander Friedmann (russo) e Georges
Lemaître (belga) descobrem soluções da TRG que correspondem a
universos teóricos dinâmicos, em expansão e contração.

Einstein os havia antecedido, em 1917, com o primeiro modelo
cosmológico relativista (i.e., baseado na TRG), com um modelo
estático.

O astrônomo Edwin Hubble (americano) realizou observações de galáxias,
na mesma época, que se encaixavam nos modelos dinâmicos de expansão.

No entanto, hoje, chegou-se à conclusão que este “encaixe” só
prevalece à custa de 99,5% do conteúdo de matéria-energia do universo
ainda por descobrir, em outras palavras, à custa de 99,5% de
matéria-energia “escuros”. Destes 99,5%, 95% são matéria e energia
exóticas, ainda por serem identificados. E eles ainda não foram
descobertos, e muito menos tiveram as suas naturezas identificadas.