Uma breve história do tempo
Stephen Hawking, 1988
O Universo teve um começo? O que acontece na borda de um buraco negro? Por que lembramos o passado, mas não o futuro? Stephen Hawking tentou responder a essas perguntas quase sem fórmulas e reunir as respostas num só retrato do mundo. Aqui estão os principais experimentos mentais dele e a fronteira honesta entre observação e hipótese.
Para quem é
Para todos que já olharam para o céu estrelado e se perguntaram de onde tudo veio, mesmo que a física da escola esteja esquecida há muito tempo.
A maioria das pessoas acharia bastante ridícula a imagem do Universo como uma torre infinita de tartarugas. Mas por que achamos que sabemos mais?
Sobre o que é o livro
O livro começa com uma anedota. Depois de uma palestra sobre a estrutura do Universo, uma senhora idosa na plateia declara ao cientista: tudo isso é bobagem, o mundo é um prato achatado apoiado nas costas de uma tartaruga gigante. “E a tartaruga está apoiada em quê?” “Em outra tartaruga. E assim por diante, tartarugas até lá embaixo.”
Stephen Hawking faz uma pergunta incômoda: em que as nossas teorias são melhores do que as tartarugas? De onde veio o Universo, ele teve um começo, por que o tempo só anda para a frente?
O físico de Cambridge tentou falar disso sem fórmulas. Disseram a ele que cada fórmula cortaria pela metade o número de leitores, e ele deixou só uma: E = mc².
O livro é construído como uma única investigação. Hawking procura, uma vez após outra, o ponto em que o retrato habitual do Universo deixa de funcionar: no começo de tudo, dentro de um buraco negro, na direção do tempo. E, a cada vez, pergunta qual modelo se mostrará mais completo. Todas as pistas levam a um mesmo ponto, e no final ficará claro qual é. Pelo caminho, é importante distinguir o que se observa, o que decorre da teoria e o que continua sendo hipótese de Hawking.
Ideia 1. A teoria é um modelo na cabeça
Hawking começa pelo simples: uma teoria é um modelo do Universo que construímos na cabeça. Um bom modelo descreve muitas observações com poucas regras e faz previsões que podem ser testadas.
Daí vem a virada. Não é possível provar uma teoria em definitivo: por mais experimentos que a confirmem, o próximo pode refutá-la. Foi assim que a teoria de Newton funcionou por séculos, até que observações precisas exigiram a teoria de Einstein.
E então vem o ponto de partida do livro inteiro. A física tem duas grandes teorias. A teoria da relatividade geral descreve o grande: estrelas, galáxias, o Universo. A mecânica quântica descreve o muito pequeno: átomos e partículas. As duas foram muito bem testadas, mas, nas palavras de Hawking, são incompatíveis entre si. Enquanto cada uma funciona no seu território, dá para conviver com isso. A investigação começa onde os territórios se encontram.
A previsão do tempo para amanhã também é um modelo: confiamos nela enquanto ela se confirma e a mudamos quando ela erra uma vez após outra. Esta é uma analogia da Livria, não um exemplo do livro.
Se a teoria é um modelo, os lugares mais interessantes são aqueles em que o modelo quebra. É exatamente ali que se vê qual retrato é necessário em seguida.
Sobre o autor
Stephen Hawking (1942–2018) foi um físico teórico britânico, professor da Universidade de Cambridge. É conhecido pelos trabalhos sobre buracos negros e a origem do Universo, entre eles a previsão da radiação dos buracos negros. Viveu a maior parte da vida com esclerose lateral amiotrófica.
Todos os livros do autor: Stephen Hawking
Conceitos do livro
- Newton
- Big Bang
- Cambridge: Cidade inglesa onde fica uma das universidades mais antigas do mundo. Hawking foi professor ali.
- E = mc²: A famosa fórmula de Einstein: a energia (E) é igual à massa (m) multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz (c). Mesmo uma massa pequena carrega uma energia enorme.
- Einstein: Albert Einstein, físico do século XX, criador da teoria da relatividade. A teoria da gravitação dele refinou a de Newton.
- Teoria da relatividade geral: A teoria da gravitação de Einstein (1915): corpos de grande massa curvam o espaço e o tempo. Descreve as estrelas, as galáxias e o Universo como um todo.
- Mecânica quântica: Teoria que descreve o mundo do muito pequeno: átomos e partículas. Nela, muitos eventos só podem ser previstos com alguma probabilidade.
- Hubble: Edwin Hubble, astrônomo americano. Em 1929, mostrou que as galáxias distantes se afastam tanto mais depressa quanto mais longe estão de nós: o Universo está se expandindo.
- Penrose: Roger Penrose, matemático e físico britânico. Junto com Hawking, provou que, pela teoria de Einstein, deve haver uma singularidade no começo do Universo. Prêmio Nobel de Física de 2020.
- Singularidade: Estado de densidade infinita previsto pela teoria da relatividade geral, no qual as leis conhecidas da física deixam de funcionar.
- Buraco negro: Região do espaço em que a gravidade é tão forte que nem a luz consegue escapar dali. Surge, por exemplo, quando uma estrela grande se contrai.
- Horizonte de eventos: A fronteira de um buraco negro: de dentro dela, nem a luz consegue sair.
- Thorne: Kip Thorne, físico teórico americano, especialista em gravitação e buracos negros. Prêmio Nobel de Física de 2017 pela detecção das ondas gravitacionais.
- Cygnus X-1: Uma fonte brilhante de raios X na constelação do Cisne, um dos primeiros candidatos a buraco negro. Hoje é considerado um buraco negro.
- Ondas gravitacionais: Ondulações do espaço-tempo produzidas pelo movimento de corpos de massa muito grande, por exemplo a fusão de buracos negros. Foram detectadas pela primeira vez em 2015.
- Radiação Hawking: Radiação fraca dos buracos negros, prevista em teoria, por causa da qual eles podem perder massa lentamente. Ainda não foi observada diretamente.
- Hartle: James Hartle, físico teórico americano. Junto com Hawking, propôs em 1983 o modelo de um Universo sem fronteira.
- Espaço-tempo: As três dimensões do espaço e o tempo, unidos num só todo. Pela teoria de Einstein, a massa o curva.
- Tempo imaginário: Recurso matemático que Hawking usa na hipótese do Universo sem fronteira. É uma ferramenta de cálculo, não um tempo que se possa sentir.
- Termodinâmica: A seta termodinâmica do tempo é a direção em que a desordem aumenta. A termodinâmica é o ramo da física que estuda o calor e a energia.
- Seta do tempo: A direção em que o tempo corre: do passado para o futuro. Hawking distingue três setas assim.
- Teoria unificada: Teoria hipotética que uniria a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica. Ainda não foi criada.
Todos os conceitos
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