O universo é infinito? - Médico - 2023

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Infinito é um conceito matemático que se refere a uma quantidade ilimitada dentro de uma magnitude. E de nossa perspectiva humana, é simplesmente impossível conceber. E paralelamente, o Universo é algo que nos surpreende, mas que estamos muito longe de saber. Cada vez que respondemos a uma pergunta sobre o Cosmos, centenas de outras aparecem.

Então, o que acontece se misturarmos esses dois conceitos? O que acontece quando nos aventuramos a descobrir se o Universo é infinito ou, ao contrário, finito? Pois que nos deparamos com uma das questões mais complexas, mas ao mesmo tempo incríveis e ambicioso que a espécie humana criou.

O Universo é infinito ou tem fim? Essa questão, que mistura Astronomia com Filosofia, é certamente a questão-chave da ciência. Uma pergunta cuja resposta, se encontrada, mudaria tudo. E as implicações de ser infinito seriam surpreendentes e, ao mesmo tempo, aterrorizantes.

E o mais surpreendente de tudo é que, por enquanto, todas as evidências indicam que o Universo não tem fronteiras. Em outras palavras, em princípio, o Universo é infinito. Prepare-se para sua cabeça explodir, bem Hoje vamos mostrar porque os astrônomos concordam que o Universo não é algo finito, mas infinito. Vamos lá.

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O Universo, a luz e os limites do nosso conhecimento

Sabemos muitas coisas sobre o Universo. E mais saberemos no futuro. Mas nós fomos, somos e sempre seremos limitados por um aspecto: a velocidade da luz. Como Einstein estabeleceu em sua teoria da relatividade geral, a única constante no Universo é a velocidade da luz, que é de 300.000 km por segundo.

Também sabemos que o Universo nasceu 13.800 milhões de anos atrás no que é conhecido como Big Bang, que é o início da expansão do Cosmos a partir de uma singularidade no espaço-tempo. E desde então, sabemos que está se expandindo. E que está fazendo, além disso, de forma acelerada. Na verdade, ele se expande 70 km por segundo mais rápido a cada 3,26 milhões de anos-luz de distância.

Mas qual é o problema que encontramos ao tentar determinar se o Universo tem um limite ou não? Ou seja, quando tentamos determinar se é infinito ou não. Bem, estamos limitados pelo tempo que a luz teve que viajar desde o nascimento do próprio Universo.

O mais distante que podemos ver no espaço está a 13,8 bilhões de anos-luz de distância. Bem, tecnicamente, 13.799.620.000 milhões de anos-luz, porque durante os primeiros 380.000 anos de vida do Universo, a energia era tão alta que os átomos não podiam se formar como tal, então as partículas subatômicas ficaram livres formando uma "sopa" que impedia os fótons de viajando livremente pelo espaço. Bem, a questão é que não foi até 380.000 anos após o Big Bang que houve literalmente luz.

Portanto, esse é o nosso limite. Não podemos ver mais longe. E por não podermos ver além, não podemos saber se o Universo tem realmente uma borda ou, se, ao contrário, é infinito. A única maneira de determinar, então, se o Universo é eterno ou finito, é confiar em cálculos matemáticos e previsões astronômicas. E a verdade é que eles lançaram muita luz. Bastante.

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A geometria do Universo e sua eternidade

Uma das principais formas de saber se o Universo era infinito ou não era determinar sua forma. Esta é uma tarefa incrivelmente complexa, mas as medições e previsões matemáticas determinaram que o Cosmos só poderia ter quatro geometrias possíveis: Euclidiana (plana), esférica, hiperbólica (plana, mas curva) ou toroidal (como uma rosquinha).

Acabamos descartando a toroidal (embora haja uma pequena porta aberta) já que a presença de duas curvaturas diferentes (a longitudinal e a transversal) faria com que a luz se propagasse de maneiras diferentes no espaço. E isso vai contra o princípio cosmológico, que nos diz que o Universo é isotrópico, ou seja, que as propriedades físicas independem da direção em que são examinadas. Se fosse como um donut, sim, dependeria disso.

Portanto, ficamos com três formas possíveis: plana, esférica ou hiperbólica.E agora vem o interessante. A hipótese da forma esférica implicaria que o Universo está fechado. Ou seja, é finito. Se o Universo é uma esfera, não pode ser infinito. E as hipóteses das formas planas e hiperbólicas, ao colocar ambas um Universo aberto, implicariam que o Universo é infinito.

Para saber mais: "Qual é a forma do Universo?"

Nesse sentido, ao determinar a forma do Universo podemos saber se ele é infinito ou não. E podemos saber sua geometria? Sim. Pelo menos mais ou menos. Ao analisar o fundo cósmico de microondas. É a radiação que sobrou do Big Bang. Eles são os primeiros ecos de luz que existiram no Universo 380.000 anos após seu nascimento. E é uma radiação que viajou muito para chegar até nós.

Portanto, é esta radiação cósmica de fundo que terá experimentado melhor os efeitos da curvatura (ou nenhuma curvatura) do Universo. Se o Universo for plano, sua curvatura será 0. Se for esférico, sua curvatura será positiva (maior que 0). E se for hiperbólica, sua curvatura é negativa (menor que 0).

Nesse contexto, o que fazemos é calcular a distorção que a radiação cósmica de fundo sofreu ao longo de sua jornada desde as origens do Universo. Comparamos as estimativas do tamanho das manchas na radiação cósmica de fundo com o tamanho das manchas que realmente vemos. Se a curvatura for positiva (geometria esférica), veríamos os pontos maiores do que os modelos matemáticos estimam.

Se a curvatura for negativa (geometria hiperbólica), veríamos os pontos menores do que os estimados pelos modelos matemáticos. E se não houver curvatura (geometria plana), veríamos os pontos do mesmo tamanho que os modelos matemáticos estimam.

E o que vemos? Que não há distorção. Ou que, no mínimo, estamos muito próximos de 0 em curvatura. A geometria do Universo parece ser plana. E se o Universo é plano, significa que está aberto. E se estiver aberto, é infinito.

O fato de sua geometria parecer plana, junto com o fato de que a energia escura não se dilui no espaço por mais que aumente a expansão do Universo, parece indicar que, de fato, o Universo é infinito. Não tem limites. Sempre que você passar por ele, você encontrará novas galáxias e novas estrelas. Você nunca encontrará um limite ou voltará ao mesmo lugar. O Universo é eterno. Ou assim parece.

Para saber mais: "O que é energia escura?"

Se o Universo é realmente plano, conseqüentemente deve ser infinito.

Então, o Universo é realmente infinito?

Embora os estudos da geometria do Universo e da energia escura pareçam indicar que o Cosmos é realmente infinito, nunca podemos ter certeza disso. Por quê? Basicamente porque não podemos confirmar 100% que o Universo é plano.

Sabemos que é em torno de 0 para curvatura, mas não temos total certeza disso. Os cálculos não podem ser totalmente precisos, então pode haver uma ligeira curvatura positiva (se for negativa, não importa muito, porque seria hiperbólica e ainda assim infinita) que não podemos medir.

O Universo é plano ou ligeiramente esférico. Mas o fato de ser ligeiramente esférico já implicaria que o Universo seria uma esfera fechada que, portanto, faria do Cosmos um lugar finito. Talvez nunca possamos medir com precisão sua curvatura. E sem saber se realmente é zero ou não, ficamos totalmente cegos. Essa pequena diferença numérica nos faria passar de uma concepção de um Universo infinito para um de finito. Isso muda tudo.

Sem falar que ainda não sabemos a verdadeira escala do Universo. É imenso, isso é claro. Mas não sabemos quão grande. Somos limitados pela porção do Cosmos que a luz nos permite ver. E talvez a parte que vemos seja, de fato, plana; mas o Universo é tão incrivelmente grande que, embora seja esférico em sua totalidade, nosso "retalho" parece ser plano.

É a mesma coisa que acontece no nível da Terra. Se você medir a curvatura no solo em uma porção de 1 km de comprimento, verá que essa curvatura é 0. Isso significa que a Terra é plana? Não. É esférico. O que acontece é que, em uma escala tão pequena em relação ao todo, a curvatura é imperceptível.

Nesse sentido, não sabemos se o enredo do Universo que estamos vendo é realmente plano, nem que, caso possamos confirmar que é absolutamente plano, não pertence a um incrivelmente grande (mas finito ) "todo" esférico. que não nos permite perceber a curvatura.

Nunca podemos ter certeza se o Universo é infinito ou se tem um limite. A questão, então, está aberta a interpretação. Qualquer posição é válida. E, enquanto for infinito (o que implicaria que há "você" infinito no Universo, uma vez que todas as probabilidades físicas, químicas e biológicas podem ser cumpridas infinitas vezes em um panorama eterno) finito (o que implicaria que estamos encerrados dentro um cosmos cercado de "nada") são dois cenários realmente assustadores se você parar para pensar sobre isso. Infinito ou não, o Universo é algo incrível e indecifrável. E isso é certamente o que o torna tão maravilhoso.

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Nunca saberemos se o Universo é eterno ou se tem um fim.