• ciência dura

Nosso Universo está parado? Examinando a teoria-chave de Einstein através do cósmico “yin-yang”

• A teoria da relatividade de Einstein afirma que não há movimento absoluto, pois não existe um único sistema de coordenadas que todos os observadores possam concordar como estacionário.
• A radiação cósmica de fundo fornece informações sobre o movimento do Universo, mas não refuta a relatividade porque representa apenas o Universo visível, não o Universo inteiro.
• O conceito de movimento relativo de Einstein permanece válido, pois nenhum sistema de coordenadas pode ser considerado especial ou absoluto.

Existe movimento absoluto? A ciência moderna, representada pela teoria da relatividade de Einstein, diz que não. Afinal, o movimento absoluto exigiria que existisse um único sistema de coordenadas – ou ponto de referência comum – que todos os observadores concordassem que é estacionário. Tal sistema de coordenadas não existe.

Mas a ciência moderna também encontrou uma maneira de observar o sistema de coordenadas de todo o Universo visível. Se alguém pode encontrar um sistema de coordenadas no qual o Universo visível é estacionário, esse não é o “certo”? Qual é a verdade por trás disso e invalida a teoria de Einstein? E como o símbolo yin-yang entra em jogo?

A teoria da relatividade de Einstein faz muitas afirmações contraintuitivas, mas essas afirmações são consequências de uma suposição fundamental: que qualquer indivíduo está perfeitamente justificado em assumir que é a única coisa imóvel em todo o Universo. Essa afirmação poderia ser chamada de “princípio egoísta cósmico”. Essencialmente, você é a única coisa em torno da qual todo o Universo gira.

Usando um exemplo familiar, se você estiver em uma plataforma de trem, observando o trem passar, você pode dizer que o trem está se movendo. No entanto, um indivíduo sentado no trem está igualmente justificado em afirmar que está parado em seu assento, e são aquelas almas infelizes na plataforma que estão se movendo. Além disso, considerações como a rotação e a órbita da Terra, ou qualquer movimento astronômico, não importam. A relatividade é construída sobre a ideia de que sempre se pode definir o movimento como relativo a si mesmo; na verdade, é de onde vem o nome.

No entanto, o Universo é especial. Afinal, a palavra “Universo” significa tudo. Então, se os cientistas podem encontrar um sistema de coordenadas no qual o Universo está parado, pode-se argumentar que esse sistema de coordenadas é especial.

O fundo cósmico de micro-ondas

Em 1964, os cientistas puderam observar o remanescente fóssil do Big Bang: a bola de fogo primordial que dominou o início do Universo. Porque faz tanto tempo desde que o Universo começou, e o Universo se expandiu tanto, o que antes era um gás brilhante há muito esfriou e esse brilho inicial pode ser detectado nos dias atuais apenas usando ondas de rádio. Este banho de ondas de rádio é chamado de radiação cósmica de fundo, ou CMB. Usando medições precisas do CMB, os pesquisadores determinaram que nosso outrora quente Universo esfriou até a temperatura gelada de -455 ºF (-270 ºC). E, como esperado, a temperatura do Universo é quase a mesma em todas as direções.

Esse “quase o mesmo” é importante, porque já em 1971 os pesquisadores perceberam que podiam ver pequenas diferenças de temperatura. Se eles olhassem para a constelação de Leão, eles viam que o Universo naquela direção era ligeiramente mais quente (0,006 ºF (0,004 ºC)). Por outro lado, quando eles olharam na direção oposta, em direção à constelação de Aquário, o Universo estava mais frio na mesma proporção. Quando os pesquisadores mapearam essa diferença de temperatura do céu tridimensional em um mapa bidimensional, o resultado se parece com um símbolo yin-yang gigante e cósmico.

Essa variação é bastante surpreendente e ainda mais pelo que significa. É o resultado do movimento da Terra em comparação com o próprio Universo visível. Assim como o tom de um apito de trem muda quando ele passa por uma pessoa parada ao lado dos trilhos, a maneira como alguém vê a luz também depende do movimento. Se você estiver se movendo em direção a uma estrela distante, ela parecerá um pouco mais azul (mais quente) do que se você estivesse parado em comparação com a estrela. Da mesma forma, se você estiver se afastando de uma estrela, ela aparecerá um pouco mais vermelha (mais fria) devido ao movimento relativo.

Com isso em mente, os cientistas conseguiram determinar que a Terra está se movendo a uma velocidade de apenas 230 milhas/segundo (370 km/s) em comparação com a bola de fogo que foi o Big Bang. Essa velocidade combina todos os movimentos do sol, desde sua velocidade orbitando a Via Láctea até a velocidade da Via Láctea em comparação com outras galáxias.

Um sistema de coordenadas naturais?

É aqui que os céticos da relatividade costumam entrar. Eles apontam para o CMB como um sistema de coordenadas natural. De fato, há algum mérito na alegação. A média do Universo visível é de fato um sistema de coordenadas atraente. No entanto, não é absoluto.

Para começar, o Universo visível não é o Universo inteiro – é apenas a parte do Universo que podemos ver. A parte que vemos é composta por locais próximos o suficiente para que a luz criada no Big Bang tenha tempo de chegar até nós. Atualmente, o Universo visível é uma esfera, com 92 bilhões de anos-luz de diâmetro e centrada na Terra. Os pesquisadores acreditam que todo o Universo tem um volume de pelo menos 125 milhões de vezes maior que o Universo visível.

Da mesma forma que a Terra se move em relação ao Sol, e o Sol se move em relação à Via Láctea, é possível – na verdade provável – que o Universo visível tenha algum movimento relativo ao Universo inteiro. Assim, o Universo visível não é de forma alguma um sistema de coordenadas absoluto.

E, mesmo que o Universo visível fosse estacionário em comparação com o Universo inteiro, a conjectura de Einstein sobre o movimento relativo ainda é válida. Nenhum sistema de coordenadas é especial. Você ainda está completamente justificado em afirmar que enquanto segue sua rotina diária - seja tomando café, indo para o trabalho ou fazendo uma corrida à tarde - você está parado e o Universo se move ao seu redor.

Portanto, embora seja extraordinário que os astrônomos tenham conseguido usar radiotelescópios para determinar como a Terra se move em comparação com todo o Universo visível, a teoria da relatividade de Einstein ainda se mantém.

Compartilhar: