Um dos mais longos mistérios pendentes na física: como gravidade está relacionada com as outras forças fundamentais, como o eletromagnetismo. Uma teoria, proposta pela primeira vez em 1919, mostrou que, se uma dimensão extra é adicionada para o universo, a gravidade ainda existe nas primeiras quatro dimensões (três dimensões no espaço e uma no tempo), mas a forma como essas quatro curvas dimensionais do espaço acima da quinta dimensão extra, produz naturalmente as outras forças fundamentais. No entanto, não podemos ver ou detectar esta quinta dimensão, por isso, foi proposto que a dimensão extra estava enrolada, e, portanto, tornou-se invisível para nós. Esta teoria foi o que levou à Teoria das Cordas, e ainda é incluída no cerne da análises de desta Teoria. Uma vez que esta dimensão extra é tão pequena, apenas pequenos objetos, tais como partículas, podem mover-se ao longo dela. Nesses casos, eles finalmente acabam onde começou, uma vez que a dimensão extra é enrolado sobre si mesmo. No entanto, um objeto que se torna muito mais complexo em cinco dimensões é um buraco negro. Quando estendido para cinco dimensões, torna-se um “fio negro”, isto é o contrário de um buraco negro 4D normal, que é instável (isso ignora o fato de que 4D buracos negros eventualmente evaporem).
Esta corda negra vai desestabilizar em toda uma série de buracos negros, ligados por mais cordas negras, até que as cordas negras são comprimidos por completo e deixar o conjunto de buracos negros. Estes múltiplos buracos negros 4D em seguida, combinam em uma maior buraco negro. A coisa mais interessante sobre isso é que, usando os modelos atuais, o buraco negro final é uma singularidade “nua”. Ou seja, ela não tem horizonte de eventos em torno dela. Isso viola a hipótese da Censura Cósmica, que diz que todas as singularidades devem ser cercadas por um horizonte de eventos, a fim de evitar os efeitos de viagem no tempo que são acreditadas para acontecer perto de uma singularidade de mudar a história de todo o universo (Paradoxo), uma vez que eles nunca podem escapar de trás de um horizonte de eventos.
06 – Geon
Como é melhor mostrado na equação E = Mc², energia e matéria estão fundamentalmente ligadas. Um efeito disto é que a energia, bem como a massa, cria um campo gravitacional. A Geon, primeiro investigada por John Wheeler, em 1955, é uma onda eletromagnética ou gravitacional cuja energia cria um campo gravitacional, que por sua vez detém a própria onda juntas em um espaço confinado. Wheeler especulou que pode haver uma ligação entre geons microscópico e partículas elementares, e que eles podem até ser a mesma coisa. Um exemplo mais extremo é um “kugelblitz” (alemão para “relâmpago bola”), que é o lugar onde essa luz intensa está concentrada em um determinado ponto que a gravidade causada pela energia da luz torna-se forte o suficiente para cair em um buraco negro, prendendo o luz no interior. Embora nada é pensado para prevenir a formação de um kugelblitz, acredita-se que os Geons são agora sejam capazes de formar temporariamente, uma vez que irão inevitavelmente vazar energia e gerar um colapso. Isto, infelizmente, indica que conjectura inicial de Wheeler estava incorreta, mas isso ainda não foi definitivamente comprovado.
O tipo de buraco negro que a maioria das pessoas está familiarizada, na qual se tem um horizonte de eventos sobre a atuação no exterior, como o “ponto de não retorno” e uma singularidade ponto de densidade infinita no interior, na verdade, tem um nome mais específico: um buraco negro de Schwarzschild. Foi nomeado por Karl Schwarzschild, que encontrou a solução matemática das equações de campo de Einstein para uma massa esférica, não rotativa, em 1915, apenas um mês depois de Einstein publicou sua teoria da relatividade geral. No entanto, foi em 1963 que o matemático Roy Kerr encontrou a solução para uma massa esférica rotativa. Assim, um buraco negro rotativo é chamado um buraco negro de Kerr, e tem algumas propriedades incomuns. No centro de um buraco negro de Kerr, não há nenhum ponto de singularidade, mas sim uma singularidade em uma espécie de anel unidimensional mantida aberta por sua própria dinâmica. Há também dois horizontes de eventos, um interno e um externo, e um elipsóide chamado ergosfera, dentro do qual o espaço-tempo em si gira com o buraco negro (por causa do arrastamento) mais rápido do que a velocidade da luz.
Ao entrar no buraco negro, passando pelo horizonte de eventos exterior, os caminhos do espaço-tempo como tornar-like, o que significa que é impossível evitar a singularidade no centro da cidade, assim como em um buraco negro de Schwarzschild. No entanto, quando você passar pelo horizonte de eventos interior, o seu caminho torna-se espaço-like novamente. A diferença é a seguinte: o espaço-tempo em si é invertida. Isto significa gravidade perto da singularidade anel se torna repulsivo, na verdade, empurrando-o para longe do centro. Na verdade, a menos que você entrar no buraco negro exatamente na linha do equador, é impossível bater o próprio anel de singularidade. Além disso, as singularidades do anel podem ser ligados através do espaço-tempo, para que possam atuar como buracos de minhoca, apesar de sair do buraco negro do outro lado seria impossível (a não ser que era uma singularidade nua, possivelmente, criada quando o anel de singularidade gira rápido o suficiente). Viajando por um anel de singularidade pode levá-lo para outro ponto no espaço-tempo, como um outro universo, onde se podia ver a luz caindo de fora do buraco negro, mas não deixa o próprio buraco negro. Ele pode até mesmo levá-lo para um “buraco branco” em um universo negativo, o que ainda é desconhecido.
Tunelamento quântico é um efeito onde uma partícula pode passar por uma barreira que normalmente não têm energia para superar. Isso pode permitir que uma partícula passe através de uma barreira física que deve ser impenetrável, ou pode permitir que um eletron escape da tração do núcleo sem ter a energia cinética para fazê-lo. De acordo com a mecânica quântica, há uma probabilidade finita de que qualquer partícula pode ser encontrada em qualquer lugar do universo, embora essa probabilidade sejam astronomicamente pequena para qualquer distância real a partir dos caminhos esperados das partículas. No entanto, quando a partícula é confrontada com uma barreira pequena o suficiente (cerca de 1-3 nm de largura), cálculos convencionais indicariam que esta é impenetrável pela partícula, a probabilidade de que a partícula irá simplesmente passar por essa barreira torna-se bastante visível. Isto pode ser explicado pelo princípio de Heisenberg, o que limita a quantidade de informação que pode ser conhecida sobre uma partícula. A partícula pode “emprestar” energia do sistema que está atuando, e usando-o para passar através da barreira, e depois perdê-lo novamente. Tunelamento quântico está envolvido em muitos processos físicos, tais como o decaimento radioativo e da fusão nuclear que ocorre no Sol e também é utilizado em certos componentes elétricos, e tem sido ainda demonstrado que ocorrem em enzimas em sistemas biológicos. Por exemplo, a enzima glicose-oxidase, o qual catalisa a reação da glucose em peróxido de hidrogênio, envolve o encapsulamento do quantum de um átomo de oxigênio inteiro. Tunelamento quântico também é uma característica fundamental do microscópio de tunelamento, a primeira máquina para permitir que a imagem e manipulação de átomos individuais. Ele funciona por medição da tensão de uma ponta muito fina, o que muda quando ele se aproxima de uma superfície devido ao efeito de túnel de elétrons através do vácuo (conhecido como a “zona proibida”) entre eles. Isto dá ao dispositivo a sensibilidade necessária para fazer imagens extremamente de alta resolução. Também permite que o dispositivo mova os átomos ao deliberadamente colocar uma corrente através da ponta condutora.
Logo depois do Big Bang, o Universo estava em um estado altamente desordenado e caótico. Isto significa que pequenas alterações e defeitos não alteram a estrutura global do universo. No entanto, como o universo se expandiu, arrefecido, ele passou de um estado desordenado para um ordenado e chegou a um ponto onde flutuações muito pequenas criaram grandes mudanças mudanças.Isto é semelhante à organização de telhas uniformemente em um andar. Quando um azulejo é colocado de forma desigual, significa que os azulejos colocados subsequentemente seguirão o seu padrão. Portanto, você tem toda uma linha de telhas fora do lugar. Isto é similar aos objetos chamados cordas cósmicas, que são extremamente finas e extremamente longas na forma de espaço-tempo. Essas cordas cósmicas são previstos pela maioria dos modelos do universo, como a teoria das cordas, em que dois tipos de “strings” são independentes. Se eles existem, cada corda seria tão fino quanto um próton, mas incrivelmente denso. Assim, uma corda cósmica um quilômetro de comprimento pode pesar tanto quanto a Terra. No entanto, não seria realmente tem alguma gravidade e o único efeito que isso terá sobre a matéria circundante seria a maneira como ele muda a forma ea forma do espaço-tempo. Portanto, uma corda cósmica é, em essência, apenas um “enrugar” na forma de espaço-tempo. Cordas cósmicas são pensadas para serem incrivelmente longas, até o fim dos tamanhos de milhares de galáxias. De fato, as recentes observações e simulações sugerem que uma rede de cordas cósmicas se estendem por todo o universo. Esta já foi pensada para ser o que causou as galáxias form complexos superaglomerados, embora esta idéia, pois foi abandonado. Superaglomerados complexos consistem de conectados “filamentos” de galáxias de até um bilhão de anos-luz de comprimento. Por causa dos efeitos únicos de cordas cósmicas no espaço-tempo, isso pode até trazer duas cordas juntas e isso tem sido demonstrado que eles poderiam ser usados para viajar no tempo, como acontece com a maioria das coisas nesta lista. Cordas cósmicas também criaria ondas gravitacionais incríveis, mais fortes do que qualquer outra fonte conhecida.
Antimatéria é o oposto da matéria. Ele tem a mesma massa, mas com uma carga elétrica oposta. Uma teoria sobre por que existe antimatéria foi desenvolvido por John Wheeler e o premiado no Nobel Richard Feynman, baseado na ideia de que os sistemas físicos deve ser tempo reversível. Por exemplo, as órbitas de nosso sistema solar, se jogou para trás, deve ainda obedecer a todas as mesmas regras que quando eles são jogados para a frente. Isto levou à ideia de que a antimatéria é matéria apenas comum a andar para trás no tempo, o que explicaria por antipartículas têm uma carga oposta, uma vez que se um elétron é repelido, indo para a frente no tempo, então para trás no tempo isso se torna atração. Isso também explica por que matéria e antimatéria se aniquilam. Esta não é uma circunstância de duas partículas que deixam de funcionar em se destruir-se mutuamente; é a mesma partícula de repente parar e voltar atrás no tempo. No vácuo, onde um par de partículas virtuais são produzidas e depois aniquiladas, o que acontece realmente é que apenas uma partícula vai de um anel sem fim, para a frente no tempo, depois para trás, para a frente em seguida, e assim por diante. Enquanto a exatidão desta teoria ainda está em debate, tratando-se de como a antimatéria quanto a matéria vai para trás no tempo matematicamente surgem com soluções idênticas a outras teorias, mais convencionais.
Quando isto foi teorizado, John Wheeler disse que talvez ele respondesse à pergunta de por que todos os elétrons no universo têm propriedades idênticas, uma pergunta tão óbvia que é geralmente ignorada. Ele sugeriu que era apenas um elétron, constantemente lançando em todo o universo, desde o Big Bang até o fim dos tempos e de volta, continuando com um número incontável de vezes. Mesmo que esta idé ia envolva viagem no tempo para trás, ela não pode ser usada para enviar as informações de volta no tempo, uma vez que a matemática do modelo simplesmente não o permite: Você não pode mover um pedaço de antimatéria para afetar o passado, já que, a medida que o mover, você só afetará o passado da própria antimatéria, ou seja, o seu futuro.
A ultima coisa estranha do Universo não é estritamente científica, mas sim um conjunto muito interessante de teoremas matemáticos sobre lógica e da filosofia que é definitivamente relevante para a ciência como um todo. Comprovada em 1931 por Kurt Gödel, essas teorias dizem que com qualquer conjunto de regras lógicas, exceto para o mais simples, sempre haverá declarações que são indecifráveis, o que significa que elas não podem ser comprovadas ou refutadas devido à natureza inevitável auto-referencial de quaisquer sistemas lógicos que são mesmo remotamente complicadas. Isto é pensado para indicar que não existe um sistema matemático grande capaz de provar ou não todas as declarações. Uma declaração indecifrável pode ser pensada como uma forma matemática de uma afirmação como “Eu sempre minto.” Porque a declaração faz referência à linguagem a ser utilizada para descrevê-la, ela não pode ser conhecida se a afirmação for verdadeira ou não. No entanto, uma declaração indecifrável não precisa ser explicitamente auto-referencial para ser indecidível.
A principal conclusão do teoremas da incompletude de Gödel é que todos os sistemas lógicos terão afirmações que não podem ser provadas ou refutadas; por conseguinte, todos os sistemas lógicos devem ser “incompletos”.As implicações filosóficas destes teoremas são generalizadas. O conjunto sugere que na física, uma “teoria de tudo” pode ser impossível, já que nenhum conjunto de regras pode explicar todos os eventos possíveis ou resultados. Ele também indica que, logicamente, a “prova” é um conceito mais fraco do que “verdadeiro”; tal conceito é inquietante para os cientistas, porque isso significa que sempre haverá coisas que, apesar de ser verdade, não podem ser provadas para serem verdade. Uma vez que este conjunto de teoremas também se aplica aos computadores, isso também significa que as nossas próprias mentes são incompletas e que há algumas ideias que nunca vamos saber, inclusive se nossas próprias mentes são consistentes (ou seja, o nosso raciocínio não contém contradições incorretas). Isso ocorre porque o segundo dos teoremas da incompletude de Gödel afirma que nenhum sistema consistente pode provar sua própria consistência, o que significa que nenhuma mente sã pode provar a sua própria sanidade. Além disso, desde que a mesma lei estabelece que qualquer sistema capaz de provar sua consistência para si deve ser inconsistente, qualquer mente que acredita que possa provar a sua própria sanidade, portanto, é insana.
Achou complicado de se entender? Então seja bem vindo ao estranho e maravilhoso mundo da física do Universo.
Fonte: Litverse