Por que o Universo não tem um "centro" 21r34
À medida que o Universo se expande, pode parecer que ele deve estar fazendo isso a partir de algum ponto inicial, mas um físico explica que não é bem assim que o Universo funciona r553j
Há cerca de um século, os cientistas estavam lutando para conciliar o que parecia ser uma contradição na Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. 4m3s6v
Publicada em 1915 e já amplamente aceita em todo por físicos e matemáticos ao redor do mundo, a teoria presumia que o Universo era estático, imutável, imóvel. Em resumo, Einstein acreditava que o tamanho e a forma do Universo atual eram, mais ou menos, do mesmo tamanho e forma que sempre foram.
Mas quando os astrônomos olharam para galáxias distantes no céu noturno com poderosos telescópios, eles viram indícios de que o Universo não era nada disso. Essas então novas observações sugeriam o oposto: o Universo estava se expandindo.
Os cientistas logo perceberam que a teoria de Einstein não dizia que o Universo tinha de ser estático; a teoria também poderia apoiar um Universo em expansão. De fato, ao usar as mesmas ferramentas matemáticas fornecidas pela teoria de Einstein, os cientistas criaram novos modelos que mostravam que o Universo era, de fato, dinâmico e em evolução.
ei décadas tentando entender a Relatividade Geral, inclusive em meu emprego atual como professor de física ministrando cursos sobre o assunto. Sei que colocar na cabeça a ideia de um Universo em constante expansão pode parecer assustador - e parte do desafio é superar sua intuição natural sobre como as coisas funcionam. Por exemplo, é difícil imaginar que algo tão grande como o Universo não tenha um "centro", mas a física diz que essa é a realidade.
O Universo fica maior a cada dia.
O espaço entre as galáxias 382qa
Primeiro, vamos definir o que significa "expansão". Na Terra, "expansão" significa que algo está ficando maior. E, com relação ao Universo, isso é verdade, mais ou menos. Expansão também pode significar que "tudo está ficando mais distante de nós", o que também é verdade em relação ao Universo. Aponte um telescópio para galáxias distantes e praticamente todas elas parecem estar se afastando de nós.
Além disso, quanto mais distantes estão, mais rápido parecem estar se movendo para longe de nós. Essas galáxias também parecem estar se afastando umas das outras. Portanto, é mais preciso dizer que tudo no Universo está ficando mais distante de todo o resto, tudo de uma vez.
Essa ideia é sutil, mas fundamental. É fácil pensar na criação do Universo como uma explosão de fogos de artifício: Comece com um "Big Bang" e, em seguida, todas as galáxias do Universo voam em todas as direções a partir de um ponto central.
Mas essa analogia não é correta. Ela não apenas implica falsamente que a expansão do Universo começou a partir de um único ponto - o que não aconteceu - mas também sugere que as galáxias são as coisas que estão se movendo, o que não é totalmente correto.
Não são tanto as galáxias que estão se afastando umas das outras - é o espaço entre as galáxias, o tecido do próprio Universo, que está sempre se expandindo com o ar do tempo. Em outras palavras, não são as próprias galáxias que estão se movendo pelo Universo; é mais que o próprio Universo as está "empurrando" para mais longe à medida que se expande.
Uma analogia comum é imaginar marcar alguns pontos na superfície de um balão. Quando você sopra ar no balão, ele se expande. Como os pontos estão presos na superfície do balão, eles se afastam. Embora pareçam se mover, os pontos na verdade permanecem exatamente onde você os colocou, e a distância entre eles aumenta simplesmente em virtude da expansão do balão.
Agora pense nos pontos como galáxias e no balão como o tecido do Universo, e você começará a entender o quadro.
Infelizmente, embora essa analogia seja um bom começo, ela também não apresenta os detalhes corretos.
A 4ª dimensão 1t1f4m
Uma coisa importante para qualquer analogia é entender suas limitações. Algumas falhas são óbvias: um balão é pequeno o suficiente para caber em sua mão, mas o Universo não. Outra falha é mais sutil. O balão tem duas partes: sua superfície de látex e seu interior cheio de ar.
Essas duas partes do balão são descritas de forma diferente na linguagem da matemática. A superfície do balão é bidimensional. Se você estivesse andando sobre ela, poderia se mover para frente, para trás, para a esquerda ou para a direita, mas não poderia se mover para cima ou para baixo sem sair da superfície.
Pode parecer que estamos mencionando quatro direções aqui - para frente, para trás, para a esquerda e para a direita - mas esses são apenas movimentos ao longo de dois caminhos básicos: de um lado para o outro e da frente para trás. É isso que torna a superfície bidimensional: comprimento e largura.
O interior do balão, por outro lado, é tridimensional. Nele você poderia se mover livremente em qualquer direção, inclusive para cima ou para baixo - comprimento, largura e altura.
E é aí que reside a confusão. O que pensamos ser o "centro" do balão é um ponto em algum lugar em seu interior, no espaço cheio de ar abaixo da superfície.
Mas, nessa analogia, o Universo é mais parecido com a superfície de látex do balão. O interior cheio de ar do balão não tem contrapartida em nosso Universo. Portanto, não podemos usar essa parte da analogia - só a parte da superfície importa.
Assim, perguntar "onde está o centro do Universo?" é como perguntar "onde está o centro da superfície do balão?". Simplesmente não existe um. Você poderia viajar ao longo da superfície do balão em qualquer direção, pelo tempo que quisesse, e nunca chegaria a um lugar que pudesse chamar de centro, porque você nunca sairia da superfície.
Da mesma forma, você poderia viajar em qualquer direção no Universo e nunca encontraria seu centro porque, assim como a superfície do balão, ele simplesmente não tem um.
Parte da razão pela qual isso pode ser tão difícil de compreender se deve à maneira como o Universo é descrito na linguagem da matemática. A superfície do balão tem duas dimensões e o interior do balão tem três, mas o Universo existe em quatro dimensões. Porque não se trata apenas de como as coisas se movem no espaço, mas como elas se movem no tempo.
Nosso cérebro está programado para pensar no espaço e no tempo separadamente. Mas, no Universo, eles estão entrelaçados em um único tecido, chamado "espaço-tempo". Essa unificação muda a maneira como o Universo funciona em relação ao que nossa intuição espera.
E essa explicação nem sequer começa a responder à questão de como algo pode estar se expandindo indefinidamente - os cientistas ainda estão tentando descobrir o que impulsiona essa expansão, a chamada "energia escura".
Portanto, ao perguntar sobre o centro do Universo, estamos enfrentando os limites de nossa intuição. A resposta que encontramos - tudo, expandindo-se em todos os lugares, de uma só vez - é um vislumbre do quão estranho e belo é o nosso Universo.
Rob Coyne recebe financiamento da National Aeronautics and Space istration (NASA) e da National Science Foundation (NSF) dos EUA.
Este artigo foi publicado no The Conversation Brasil e reproduzido aqui sob a licença Creative Commons
