Culturas antigas como a chinesa e a grega olhavam para o céu com admiração e quebravam a cabeça para descobrir o que estava acontecendo lá em cima. Eles fizeram avanços notáveis, mas as coisas realmente aceleraram nos séculos 20 e 21 à medida que a tecnologia avançava. Algumas dessas descobertas podem ser incompreensíveis para os não-cientistas, mas são certamente reais.
10 Espaço Curvo
A ideia de que o espaço pode ser plano ou curvo é estranha e talvez nem mesmo crível, mas, infelizmente, é verdade.
Albert Einstein percebeu que o espaço em torno de objetos gravitantes é curvo, o que explica coisas como órbitas (mais sobre isso a seguir). Uma maneira de determinar se o espaço é plano ou curvo é testar a geometria euclidiana nesses espaços. Esta é a geometria realizada por Euclides, um matemático da Grécia Antiga que escreveu todas as fórmulas que você aprendeu na geometria do ensino médio.
Por exemplo, na geometria euclidiana, os ângulos de um triângulo somam 180 graus. Não em espaço curvo. É porque a curvatura das linhas retas (que paradoxo) faz com que os ângulos sejam maiores. Você poderia desenhar um triângulo com três ângulos de 90 graus .
Pense nisso por um minuto.
9 A não força da gravidade
Lembra-se da física do ensino médio, quando você aprendeu as Três Leis do Movimento de Isaac Newton? E a força da gravidade? Força é massa vezes aceleração, ou 9,8 m/s 2 ? Esqueça. Quase.
Newton não estava completamente errado com as suas leis sobre a gravidade; no entanto, ele não estava completamente certo. Acontece que, em suas fórmulas, você poderia, teoricamente, obter respostas, como o potencial para a gravidade infinita, que simplesmente não batem, e Albert Einstein viu isso. Ele então criou suas próprias equações que respondiam a questões sobre a gravidade que as equações de Newton não conseguiam. É assim que obtemos o espaço curvo, o que provoca o fenômeno da gravidade.
Imagine o espaço como uma folha de borracha . Agora cole uma bola de boliche, representando a Terra, nele. Você deveria estar vendo uma curva na borracha ao redor da Terra. Tendo isso em mente, se você rolasse uma bola menor e mais leve (a Lua) na borda daquela borracha curva, ela ficaria presa na curvatura da borracha (gravidade) e andaria em círculos, ou orbitaria ao redor da Terra. . É assim que a gravidade funciona, segundo Einstein.
A grande lição aqui? A gravidade não é uma força, então esqueça a física do ensino médio. Só essa parte, de qualquer maneira.
8 Teoria da Relatividade de Einstein
A teoria da relatividade de Einstein é complicada, então segurem-se, meninos e meninas. Este brinca com o espaço curvo e a gravidade não sendo uma força, mas é de longe o seu próprio animal.
Em escalas maiores, à medida que um objeto se move de um observador, o tempo desacelera até esse observador. Por exemplo, se você segurar um relógio à sua frente, os segundos funcionarão normalmente. Afaste esse relógio e esses segundos e minutos, na sua perspectiva, ficarão mais lentos. Eles realmente não desaceleram, mas parecem.
Isso vale para todos os tipos de coisas, como envelhecimento e luz. Se você segurar uma luz azul à sua frente, ela parecerá azul, mas à medida que se afasta cada vez mais, começará a parecer vermelha porque o vermelho tem um comprimento de onda maior. É também por isso que o tom do som, como quando você ouve a buzina de um trem, muda. À medida que se aproxima, os comprimentos de onda diminuem, então a frequência e o tom aumentam. À medida que vai embora, os comprimentos de onda ficam mais longos e a frequência e o tom caem.
Na Terra, essas diferenças relativas são muito sutis, quase insignificantes, razão pela qual as leis de Newton são usadas e ensinadas nas escolas. Eles servem muito bem ao seu propósito na Terra, exceto em um aspecto: Sistemas de Posicionamento Global.
Dispositivos GPS usam a Relatividade de Einstein para funcionar corretamente. O tempo nos satélites acima da Terra passa mais devagar, para nós, do que realmente acontece, e para os satélites, o tempo passa mais rápido aqui embaixo, devido à gravidade da Terra. Essas diferenças de horário são grandes o suficiente para prejudicar completamente o seu tempo de viagem. Para garantir que chegaremos onde deveríamos estar, os dispositivos GPS dependem do tempo de Einstein .
7 Buracos Negros
Os buracos negros ainda são um grande mistério. Sua própria natureza é o que os torna tão difíceis de entender. Por um lado, você não pode vê-los. Sua gravidade é tão forte que nada pode escapar, inclusive a luz. A matéria teria que se mover mais rápido que a velocidade da luz para sair das garras da gravidade (chamada velocidade de escape), o que é impossível. Foi assim que os buracos negros receberam esse nome: nenhuma luz sai dele, então não podemos vê-lo, portanto é preto. Simples.
Exceto que eles não são tão simples .
Os buracos negros são uma espécie de carcaça estelar. Quando uma estrela massiva (muito maior que o nosso Sol) morre, ela explode em uma supernova e colapsa em uma estrela de nêutrons ou em um buraco negro, o último dos quais é completamente diferente de uma estrela. Os buracos negros têm uma gravidade extrema que leva a uma singularidade onde existe densidade infinita, onde toda a massa está compactada e onde o tempo para completamente. O horizonte de eventos é o “ponto sem retorno” na parte externa do buraco negro onde a velocidade de escape excede a velocidade da luz e o espaço e o tempo se movem em uma direção: para frente.
Depois de cruzar o horizonte de eventos, você não voltará. Se você chegar à singularidade, terá uma morte feia, mas rápida. Como as forças das marés são muito fortes, seu corpo ficará anormalmente alongado e você será esmagado da frente para trás e de um lado para o outro. Você acabará parecendo um barbante, outra razão pela qual não sabemos muito sobre buracos negros. É muito arriscado.
6 Universos Alternativos
Este parece pura ficção científica, mas é um conceito legítimo com o qual os cientistas lutam há um século.
Durante a Primeira Guerra Mundial, Karl Schwarzschild escreveu a primeira equação sobre buracos negros, como seus raios, e ainda mais fascinante, o que há dentro deles. Ele escreveu que em um único instante, a singularidade (aquele ponto de morte que esmaga você) se conecta a um universo paralelo infinito completamente independente, mas dentro do nosso próprio universo.
Ainda mais louco é o que escreveu um homem chamado Roy Kerr. Suas equações se aplicam a um buraco negro em rotação. Isso faz um mundo – ou mundos – de diferença. Suas equações transformam a singularidade em um anel em vez de um ponto. Este anel é quase como um portal que levaria a universos infinitos. Se você passasse pela singularidade (sem tocar no anel porque morreria), você iria para outro espaço em outro lugar e não poderia voltar pela mesma singularidade para o espaço de onde veio originalmente. O espaço em que você entraria estaria dentro de um buraco branco que, como o nome sugere, é o total oposto de um buraco negro, pois nada pode entrar nele, apenas pode ser expelido. Em teoria, você poderia sair daquele buraco branco e estar em um universo igual ao nosso, mas que não é nosso. Se você quisesse, poderia encontrar outro buraco negro, entrar e sair de um buraco branco em um terceiro universo. Você poderia repetir esse processo para sempre, se quisesse.
Claro, tudo isso é apenas matemática, não realidade. Embora provavelmente não seja verdade, devido a factores como o acréscimo de massa, é um conceito que os cientistas têm de levar a sério e com o qual lidar hoje.
5 Buracos Brancos
Um buraco branco é o completo oposto de um buraco negro porque nada pode entrar. No entanto, ele é estruturado exatamente como um buraco negro de Kerr, no sentido de que sua singularidade tem a forma de um anel e atua como uma porta de entrada para outros universos. Também tem um horizonte de eventos que não permite que quem o atravessa volte para dentro porque o espaço e o tempo são muito fortes.
Não existem buracos brancos em nosso universo . Estas são puramente hipotéticas e vêm com a matemática por trás dos buracos negros. Mesmo que existissem buracos brancos hipotéticos em universos hipotéticos no hiperespaço, não seríamos capazes de acessá-los simplesmente devido à natureza dos buracos negros.
4 Buracos de minhoca
Estes também são resultados das equações por trás dos buracos negros e dos buracos brancos, mas não têm necessariamente a ver com universos alternativos e hiperespaço. Em vez disso, tratam do nosso próprio universo.
De acordo com as equações, esses buracos de minhoca poderiam conectar o espaço-tempo como um atalho. Para visualizar esse conceito de atalho, imagine um bloco gigante de concreto à sua frente. Para chegar diretamente ao outro lado, você precisa contorná-lo. O caminho mais direto que você poderia seguir é caminhar diretamente até ele e esfregar o ombro ao longo da borda enquanto caminha ao redor dele. Para torná-lo mais curto, basta fazer um buraco no concreto e passar por ele. Mesmo lugar, mesmo universo, mas de um jeito diferente e muito difícil.
É claro que há muitos aspectos técnicos errados nesta analogia, mas ela deixa claro o que quero dizer. Os buracos de minhoca poderiam atravessar algum espaço-tempo estranho para ir de uma parte do universo a outra sem ter que viajar através do espaço-tempo do próprio universo.
Os buracos de minhoca começam com um buraco negro e são expelidos de um buraco branco em algum outro lugar do universo. Mas, como acontece com muitas destas coisas, ainda é puramente hipotético . O fato de estar sob um escrutínio sério é bastante alucinante.
3 Matéria escura
Menos derretimento cerebral, mas ainda assim intrigante e louco, é que há tantas coisas no universo, mas qual é o problema? Não podemos vê-lo, nem sabemos o que é e está em toda parte.
Isso é tudo o que sabemos sobre a matéria escura, a substância que constitui 27% do universo. E a energia escura, algo totalmente não relacionado, mas tão misterioso quanto a matéria escura, representa outros 68%. A matéria normal, como os prótons e nêutrons de que você é feito, representa apenas cerca de 5% .
A matéria escura foi descoberta por Vera Rubin quando ela percebeu que a massa total das galáxias era maior do que a massa que os objetos detectáveis na galáxia deveriam ter somado. Isso significa que há algo nessas galáxias que não pode ser visto ou detectado e que tem massa.
Como pode ser? O que é isso? Essas são questões que mexem com o cérebro dos astrônomos todos os dias pela mesma razão que confundem o nosso. Isso simplesmente não faz sentido.
2 Seja o que for, o universo está se expandindo
Ao longo das linhas cosmológicas há outra grande questão: o que está fora do universo?
Muitos sabem que o universo continua para sempre. Não tem limites nem centro, mas está em constante expansão. Ou seja, o espaço entre as galáxias está aumentando . Isto pode ser visto no redshift de galáxias próximas. O desvio para o vermelho acontece quando um objeto se afasta de nós, portanto seus comprimentos de onda de luz estão ficando maiores, então a luz está ficando mais vermelha.
Então, o universo está se expandindo, mas para onde ele está se expandindo? O que há do outro lado do universo? Este conceito é incompreensível e certamente difícil de compreender, mas esta é a vida real.
1 Lente Gravitacional
Este último talvez seja o menos alucinante, mas ainda faz você coçar a cabeça. Além disso, ao contrário dos outros nesta lista, foi comprovado, mas isso não o torna menos louco.
Lente gravitacional ocorre quando você observa um objeto em alguma posição no espaço, mas ele não está lá. Isso ocorre porque a luz emitida de sua localização real está sendo refratada devido à gravidade de um objeto que está no caminho.
A gravidade curva a luz . Mastigue isso.
