Domingo, 2 de Novembro de 2008

Cosmic Inflation: taking the magic off

 

 

Porque é que o Jorge disse que o Desvanecimento não precisa da hipótese da Inflação? Ora... não está mesmo a ver-se?” Um sorrizinho desponta na cara do Mário. A Luísa sente-se provocada, o gesto fica impaciente:

 

Deixa-te de coisas e diz lá.”

 

Não falou o Jorge no «tempo escondido»? Isto de a unidade de tempo Atómica crescer para o passado faz com que seja quase instantâneo, no referencial Atómico, aquilo que num referencial Invariante pode ter sido extremamente longo.”

 

Por exemplo...

 

Jorge, nesse teu gráfico da medida do tempo em A e em R, marca aí o momento em que se libertou a Radiação Cósmica de Fundo, o CMB como é conhecido.”

 

Boa ideia.” «Devia ter feito logo isso», pensei. “Bem... não posso fazer um desenho à escala porque o CMB fica tão próximo da assímptota... vou apagar as escalas, é um desenho esquemático... Ahh, tive uma ideia, vou adaptar o desenho da NASA... Pronto, está bem assim?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mário observou uns instantes. “Está óptimo! Reparem como, para um observador Atómico, o Radiação Cósmica de Fundo se segue logo ao Big Bang, aqui, no eixo vertical... e isto é esquemático, porque os dois acontecimentos são muito mais próximos.” Luísa e Ana acenam afirmativamente. “ Mas reparem agora no eixo horizontal: o momento do Big Bang pode estar indefinidamente recuado no tempo, não sabemos onde está; o tempo entre o Big Bang e o CMB pode ser indefinidamente grande, estão a ver?

 

E então?

 

«Então» Luísa?! Então não se está mesmo a ver?” novamente o sorrisinho provocante, ou talvez impaciente, “Isto significa que houve todo o tempo necessário à uniformização do Universo antes da libertação do Radiação Cósmica de Fundo, portanto, explica a uniformidade do CMB.”

 

Disseste bem, «explica»”, aproveito a deixa para insistir na velha tecla, “Os modelos do Big Bang, da Relatividade e do Ptolomeu descrevem o Universo tal como o vemos, mas apenas isso, eles não o «explicam»; o modelo de Newton ou o Desvanecimento é que «explicam». Conseguem intuir a diferença?

 

Não entendo se o silêncio que me responde é uma pausa para pensar ou sinal de confusão. Ana é a primeira a quebrá-lo:

 

Eu, para já, sinto-me fascinada com esta coisa do tempo de Referência escondido atrás do tempo Atómico... fascinante sem dúvida... percebo porque estás sempre a dizer que o Universo é subtil...”

 

Cá para mim, o que eu percebo é que o Desvanecimento parece estar certo e o Big Bang errado... Pois se o Desvanecimento dá sentido ao que não parece ter sentido nenhum no Big Bang! No mínimo, diria que o Desvanecimento, para já, está a ganhar 1 a 0 ao Big Bang.” A Luísa pisca-me discretamente o olho, é agora ela a exibir um sorrizinho, desafiador, ao Mário. Tenho de intervir, pois o Mário prepara-se para responder e só iriamos perder tempo.

 

Na verdade, Luísa, o Desvanecimento não está ainda a ganhar: o raciocínio do Mário está muito certo, poderia, em abstrato, ser assim, mas não pode ser porque o Universo não funciona dessa maneira. Isto é tudo um rematado disparate, a descrição não pode ser como a teoria do Big Bang diz e se a descrição está errada, a explicação é inútil.” O espanto da Luísa e da Ana cedem ao visível desagrado do Mário, que me surpreende, não estou eu a negar uma avassaladora vantagem do meu Desvanecimento? Quase apoplético, exclama:

 

O Universo não funciona assim? Mas tu é que decides como é que o Universo funciona!!!”. Mais calmo, insiste: “Estarás como o Einstein a afirmar que «Deus não joga aos dados» ou que «Deus é Subtil mas não Malicioso»? Não me digas que vais dizer que «Deus não Inflaciona!»” A risada a sublinhar a piada pede coro mas recebe um silêncio penoso, que se instala e transforma na folha em branco onde terei de escrever a resposta.

 

publicado por alf às 16:37
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13 comentários:
De antonio a 2 de Novembro de 2008 às 18:44
Talvez seja mais simples explicar assim: Deus criou o Universo e o tempo.

Antes do Big BAng não havia tempo, só a eternidade.
De alf a 3 de Novembro de 2008 às 22:23
António

Isso não é uma «explicação», é uma «descrição»!

É basicamente o que diz a teoria do Big Bang; o que não admira, porque a ideia inicial é do abade Lemaitre.

O Big Bang é uma ideia simples compatível com o conceito cristão do Universo, o que lhe tem garantido uma grande aceitabilidade. Uma nova versão de "A Terra no centro do Universo", agora noutro patamar.

O Jorge, se quiser que as suas ideias sejam aceites, terá de fazer como Newton: conseguir mostrar que o seu modelo é uma melhor afirmação da existência de Deus do que o modelo actual.
De Diogo a 3 de Novembro de 2008 às 22:50
Quando é que chegamos à Teoria da Relatividade?
De alf a 6 de Novembro de 2008 às 01:37
Diogo, ainda falta um bocadinho... agora vamos ver como se organizou a matéria no universo, o que são os quasares, como se formaram as galáxias, como se formou o sistema solar, como evolui no tempo o sistema solar, para onde se movem as galáxias, como é o futuro da organização da matéria... só depois entraremos na Relatividade, no começo de 2009.
De anonimodenome a 5 de Novembro de 2008 às 23:38
e o CMB é ?...
De alf a 6 de Novembro de 2008 às 01:27
o CMB, cosmic microwave background, ou radiação cósmica de fundo (é assim que é chamada na wikipedia) ou ainda ruído de fundo cósmico (como lhe chamavam os engenheiros) é uma radiação electromagnética que preenche o universo, vinda de todos os lados, e que corresponde à radiação electromagnética emitida por um corpo radiador perfeito à temperatura de 2,725 ºK.

Qual a origem de tão misteriosa radiação?

A explicação do Big Bang é que quando o Universo estava no inicio da expansão, a matéria era muito densa, encontrando-se eletrões e protões separados; quando o universo expandiu o suficiente para electrões e protões poderem formar átomos, altura em que a temperatura desse gás ionizado que preenchia então todo o espaço seria de uns 3000 ºK, a radiação electromagnética que existia aprisionada ente electrões e protões ficou subitamente livre, em todo o universo, no mesmo exacto instante, porque a matéria ficou toda neutra.

Desde então o universo expandiu cerca de mil vezes, aumentando o comprimento de onda dessa radiação; como este é proporcional à temperatura da fonte de uma radiação deste tipo, hoje, ela corresponde a uma temperatura 1088 vezes menor - os tais 2,725 ºK


Esta explicação transportada para o Desvanecimento fica exactamente igual para um observador Atómico: para um observador invariante, a descrição é de que os electrões e protões eram muitíssimo maiores e quando diminuiram o suficiente para formarem átomos, a radiação térmica ficou livre; como as partículas eram 1088 vezes maiores, o comprimento de onda era 1088 vezes maior, correspondendo à radiação emitida hoje por um corpo à temperatura de 2,725 ºK.

Mas isto é admitindo esta explicação. Mas não haverá outra?

De alf a 6 de Novembro de 2008 às 01:56
já acrescentei o link do CMB... obrigado por lembrar
De anonimodenome a 6 de Novembro de 2008 às 09:28
eu suspeito de que possa ser outra explicação.
como sabemos o universo é globalmente neutro, i.e. por cada protão positivo existe um electrão de carga negativa.
a teoria 'mainstream' atribui origens diferentes às duas partículas e assim, só por um acaso do tamanho do universo é que as quantidades são iguais. Repugna a minha sensibilidade aceitar acaso tão monstruoso, digamos que os acasos são para as pequenas coisas, acontecimentos isolados. Parece notório que os físicos têm uma sensibilidade diferente da minha.

Também se sabe que o neutrão quando fica fora do núcleo atómico decai prontamente num par protão+electrão.
No quadro do Desvanecimento o neutrão seria maior no passado e o tempo de estabilidade (antes do decaimeno) também maior.
Quando a densidade de energia no neutrão ultrapassou um certo limiar de estabilidade, este separou-se em protão+electrão+radiação de fundo (CMB).
em termos de Desvanecimento parece que a densidade (massa/volume) vai variando ao longo do tempo
M~alfa.m0 e V~alfa^3.v0. portanto 1/alfa(t)^2.
no passado as partículas tinham menos densidade ?
e levando ao extremo este raciocínio ?
Isto fará sentido ?
De alf a 6 de Novembro de 2008 às 11:50
Essa possibilidade é muito interessante.

Parece-me que pensar que electrão e protão se formaram ao mesmo tempo, têm uma origem comum, é de longe o mais razoável, o que explica que sejam em quantidades iguais - como dizes, qq outra ideia exige uma coincidência do tamanho do Universo.

No entanto, o meu pensamento tem sido o de que o processo que leva à criação da perturbação que identificamos como partícula é tal que gera logo o par de partículas - haveria uma alteração da estrutura do meio, um componente do meio que muda de sítio, gerando um «buraco» e um «grão», ou seja, um par protão/electrão. O neutrão seria a associação mais íntima possível do dois, uma espécie de mini átomo de hidrogénio.

A tua hipótese é uma inversão deste raciocínio. A chave para avaliar a validade duma qualquer hipótese estará em encontrar um processo capaz de gerar uma radiação que respeite exactamente a Lei de radiação de Planck, que é o que acontece com o CMB.

Essa lei define o espectro teórico, ideal, de uma radiação térmica, mas não conheço nenhuma situação real em que ela seja produzida com a exacta perfeição da lei - a única que lhe corresponde exactamente é o CMB. Sem ser um fenómeno «térmico» , que outros fenómenos podem produzir uma radiação que siga Lei de Planck?

Por último, falta uma radiação que deveria ser produzida no processo de formação de átomos: o espectro de emissão do hidrogénio. Estará perdida numa faixa do espectro que não foi analisada? Será ela o CMB? Adianto já o próximo post, dizendo-te que a minha ideia é a de que o CMB é o espectro de formação do hidrogénio inicial desviado cerca de 20000 vezes.

A tua hipótese abre outra possibilidade. Teria de analisar a radiação do decaimento do neutrão e ver como ela pode corresponder a uma Lei de Planck - que pode ser só o resultado de uma estatística de movimento.



De anonimodenome a 6 de Novembro de 2008 às 23:43
no cenário que coloquei, e estendendo um pouco mais o raciocínio, diria que as partículas (neutrões) não eram, nem são exactissimamente iguais.
Na física assume-se, ou presume-se sem discussão, que as partículas da mesma espécie são iguais,..se colocadas à mesma temperatura, momento angular,spin,etc ...
Mas serão ?
No passado distante aquando da geração, num tempo mais 'arrastado' qualquer pequena diferença teria sido diminuída milhares de vezes, ao ponto de ser agora imperceptível. o próprio intervalo de tempo durante o qual decorreu a dissociação dos neutrões poderia ser bastante longo no tempo de referência, que agora nos pareceria ainda um instante único.
coloquemos então uma sopa de neutrões lentos, elevada massa, perto uns dos outros, (as velocidades relativas entre eles são equivalentes às de hoje em circunstâncias equivalentes), e paulatinamente muitos vão decaíndo em p+,e-. Neste cenário a probabilidade de um protão chocar com um neutrão não dissociado é elevada. Com massas elevadas até podemos pensar que são atraídos gravitacionalmente entre eles. A distribuição das energias no choque protão+neutrão se calhar obedece a uma lei equivalente à térmica.
e não houve apenas lugar à criação do Hidrogénio, mas de muitos outros elementos com mais nucleões, 'quase a frio'.
Os elecrões foram progressivamene blindando electricamente os núcleos e a força gravitacional rápidamente perdeu eficácia com a diminuição das massas e aumento das distâncias.
Na bariogénese 'mainstream' o modelo não bate certo na totalidade com as percentagens de elementos observados globalmente no universo.
Talvez que seja uma hipótese a modelar para verificar a viabilidade.


De alf a 8 de Novembro de 2008 às 03:31
É uma hipótese interessante. Vamos ver o que o Jorge dirá...
De Curioso a 10 de Novembro de 2008 às 01:44
Boas...

Estamos definitivamente num universo estranho que parece ser eterno e na realidade não passa dos 20 mil milhões de anos...

Parece-me então que a teoria da inflação só surgiu para explicar as actuais dimensões do universo (pelo menos as observadas pelo WMAP... e tambem para explicar a uniformidade da CBR...
No desvanecimento esta idéia (inflação) não será necessária pois houve todo aquele tempo que esteve escondido quandos os fenómenos no universo eram incrivelmente lentos, ou seja, quando o tempo atómico era muitissimo mais lento que agora...
Assim que se formaram os primeiro átomos e se libertou a radiação que actualmente é conhecida por CBR, esta começou a espalhar-se pelo universo à velocidade da luz... que naquela altura (apesar de ter o mesmo valor que o actual) percorria uma distância muito maior durante a unidade de tempo pois a unidade de comprimento era muito maior que actualmente assim como a unidade de tempo (visto da referência) pois as partículas eram muito maiores e os fenómenos mais lentos...
Portanto, durante aqueles primeiros segundos de tempo atómico (muitos anos no tempo de referência) a radiação espalhou-se pelo Universo e de certa forma ficou distribuída uniformemente.. e daí aquelas observações do WMAP...
Conclusão: o Desvanecimento não precisa de inflação (nem nós) nem de nada que ande mais depressa que a luz...

Outra coisa... é o aparecimento da energia negra para explicar a incrível "velocidade de expansão observada para o Universo"...
Também não é necessária no Desvanecimento...
Parece que quando observamos as galáxias mais afastadas de nós há um enorme "red shift" que na teoria do Big Bang só pode ser explicado por uma enorme velocidade de afastamento dessas galáxias...daí o aparecimento da energia negra para contrariar a gravidade e fazer as galáxias afastarem-se cada vez mais depressa.
No quadro do desvanecimento a explicação surge naturalmente porque essas galáxias já emitiram essa luz há milhões de anos e devido ao desvanecimento o comprimento de onda dessa luz medido actualmente é muito maior do que o correspondente para os mesmos fenómenos que ocorram no presente. Concluindo essas galáxias não estão a acelerar e provavelmente tem um movimento muito semelhante à Via Lactea ou Andrómeda...

Para mim o Desvanecimento já ganha muitos a Zero ao Big Bang... Só em simplicidade, elegância e subtileza.

Curioso.

Ps: Estive a pôr a matéria em dia e possivelmente o meu comentário já vem atrasado mas como aluno esforçado que sou quero demonstrar ao professor que estou a par da matéria...
Talvez ainda um pouco confuso..

Abraço
De alf a 10 de Novembro de 2008 às 04:09
Curioso

Devo dizer que é um «aluno» espantosamente brilhante. Espanta-me a facilidade com que vai dominando estes conceitos, tão contrários à nossa experiência empírica.

Chamo a sua atenção para um aspecto: o facto de o Desvanecimento permitir a existência de um tempo em R tão indefinido como a extensão do Universo, o que possibilitaria explicar a isotropia do CMB, não significa que essa seja a explicação para essa isotropia. Daqui a dois posts o Jorge dirá qq coisa sobre isso...

Obrigado pelas suas palavras amáveis e estimulantes. Um abraço.

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