O universo de Georges Lemaître



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O universo de Georges Lemaître
O belga Georges Lemaître (1894-1966) foi um padre católico e professor de física e astronomia. Descobriu a forma mais geral das equações que descreveriam o comportamento do universo, denominadas equações de Friedmann-Lemaître. Seus trabalhos diferem-se principalmente dos de Friedmann pelo fato da expansão do universo ser usada para explicar o desvio para o vermelho de galáxias observadas. È notoriamente conhecido pela teoria do átomo primordial que fundamentou a hipótese do Estrondão. A proposta de uma explosão inicial também permitiu que Lemaître previsse a existência da radiação de fundo do universo muito antes de ser descoberta. Nesse ensaio será possível entender as linhas de pensamento por trás das teorias sugeridas por Lemaître e suas implicações.

O principal trabalho de Georges Lemaître foi publicado em 1927 na Bélgica. Nesse trabalho Lemaître sugere a expansão do universo. Inicialmente Lemaître utilizou uma forma mais geral da equação do modelo do universo estático desenvolvido por Einstein, porém considerou que a força de repulsão (proposta pelo Einstein) fosse ligeiramente maior e, dessa forma, o universo não seria estático e estaria em expansão. Assim Lemaître desenvolveu sua teoria do “átomo primordial” em que toda a matéria do universo se encontrava inicialmente num estado de alta densidade. Seu argumento partiu da idéia do universo em expansão, se as galáxias se afastavam umas das outras com o passar do tempo então deveria haver um momento inicial em que toda a matéria do universo estivesse contida num mesmo corpo num estado máximo de densidade, o átomo primordial. De acordo com suas propostas uma explosão teria desintegrado sucessivamente o átomo primordial até chegar num estado gasoso de altíssima temperatura. Esse gás quente deveria se expandir rapidamente e se condensar com o passar do tempo, formando as galáxias.

Lemaître redescobriu as equações cosmológicas previamente descobertas por Friedmann que descreveriam o universo. A forma mais geral das equações, como expostas a seguir, é conhecida como equações de Friedmann-Lemaître. Essas equações fazem parte de um dos primeiros estudos a incorporar a relatividade geral de Einstein num modelo de universo.

K = 4GH² (q+1)

=GqH²

Essas equações descrevem o modelo proposto por Friedmann (), Einstein (H=0) e de Sitter (=0 e K=0). Das diversas soluções possíveis Lemaître desenvolveu a hipótese do universo fechado sob efeito de uma força repulsiva (K e positivos). Ele usou um valor da força repulsivalevemente maior que Eintein de modo que o universo não seria estático. Num primeiro estágio o átomo primordial seria destruído e a expansão ocorreria com aceleração negativa, pois a força gravitacional atrativa seria maior que a força de repulsão. No segundo estágio o modelo de Lemaître se igualaria ao de Einstein (força gravitacional = força de repulsão) e o universo seria estático. O belga acreditava que nesse estágio ocorria a formação das galáxias. Como o modelo estático é instável o universo deveria se expandir infinitamente ou voltar à forma do átomo primordial, mas Lemaître, baseado no conceito de entropia, propôs que a matéria se moveria na direção de maior desordem. Dessa forma o modelo entraria em seu terceiro estágio e a força repulsiva finalmente seria maior que a gravitacional, assim o universo se expandiria aceleradamente pela eternidade.

O gráfico a seguir ilustra o modelo de Lemaître, também conhecido como “universo hesitante” onde o período de hesitação seria o segundo estágio.



O grande mérito de seu trabalho foi conseguir conciliar os modelos rivais de Einstein e de Sitter, mas apesar disso a falta de evidências causou diversos debates entre cosmólogos. De fato, o átomo primordial remetia a um começo inacessível. Logo após ter contato com o trabalho de Lemaître, de Sitter apoiou os estudos do belga. O próprio Einstein, apesar de discordar no princípio, admitiu a coerência da teoria do átomo primordial. Aproximadamente dois anos depois da publicação do trabalho de Lemaître, Edwin Hubble demonstrou a relação entre as distâncias de uma galáxia a outra e seus respectivos desvios para o vermelho (lei de Hubble). Lemaître, ao interpretar o desvio para o vermelho como velocidade de recessão, usou as descobertas de Hubble a favor de seus trabalhos. Nessa parte as pesquisas de Friedmann e Lemaître se diferem, pois Lemaître foi o primeiro a relacionar a expansão do universo como causa do desvio para o vermelho das galáxias. Foi assim que Lemaître desenvolveu sua teoria do átomo primordial, considerada por muitos como a primeira versão do Estrondão. No entanto a teoria do universo em expansão apresentava inconsistências quanto à idade do universo, apesar do modelo de Lemaître permitir discussões que poderiam solucionar esse problema, pois a expansão proposta no modelo seria acelerada no terceiro estágio e poderia durar ainda mais no segundo estágio.

As teorias de Lemaître escaparam à atenção dos cosmólogos da época, pois a maioria dos trabalhos conhecidos e discutidos ocorria no cenário americano, foi Eddington (professor de Lemaître) quem conseguiu a tradução dos trabalhos do aluno, chamando a atenção para Lemaître. À medida que seus trabalhos ganhavam espaço nas discussões entre estudiosos, surgiram diversas indagações sobre o átomo primordial: Como ele seria? Por que ele explodira? Quais as evidências de sua existência? Foi na tentativa de responder essas indagações que Lemaître previu a existência de algum tipo de resíduo de radiação que comprovaria a explosão inicial do átomo primordial. Porém seus estudos passaram a seguir uma abordagem mais filosófica do assunto.



Lemaître sempre foi desacreditado por alguns grupos de cosmólogos. Para eles havia um toque de criacionismo e religiosidade nos trabalhos do belga e o fato de Lemaître ser padre é o argumento principal usado por aqueles que questionam suas idéias. Existe também o grupo que acredita que o átomo primordial seria apenas o estado de contração máxima de um universo que poderia previamente existir eternamente.

Os últimos estudos de Lemaître, apesar de muito filosóficos, sugeriam que no princípio o tempo e espaço nada significavam. Ele comparava a formação do universo como “uma exibição de fogos de artifício que acabou de terminar. Parados em cinzas frias, vemos a vagarosa extinção dos sóis e tentamos retomar o brilho desaparecido da origem dos mundos”.

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