Kaos, Termodinâmica quântica, e os Ciclos cósmicos

chipanzé sorrindo

“E, não sem tempo… se os ‘idealistas’ se comprazem em elogiar essa ‘alta origem’ do homem que é Deus, já está mais do que na hora de avisá-los de que na origem do homem só existe o macaco”. (Nietzsche)

Quando a palavra é memória,                    Quando a verdade… não trai,                    A realidade como História…                        É a matéria que nos atrai!…

Na experiência física da vida, o homem cotidianamente – por uma necessidade social… busca se inserir…cada vez mais,    em seu mundo ao redor… – e, para isso, compartilha experiências subjetivas, na finalidade ‘objetiva’ de melhor poder se expressar…e, é aí que o bicho pega.

A representação simbólica nunca poderá, por definição… substituir – por inteiro, a coisa observada… mas sim – bem ou mal, ‘representá-la’ – de acordo com seu método de abordagem, pela identificação simétrica da parte com o todo… ou da forma com seu conteúdo.

O estudo do universo… – atualmente a cargo da “cosmologia” … – por sua complexa, e extraordinária natureza … abrange obrigatoriamente, várias disciplinas, além da física. Destas, onde a matemática ocupa seu lugar fundamental, há de se destacar a princípio, a cosmobiologia e as simulações computacionais, de onde são criados programas para verificar (por “modelagem”) teorias impossíveis de serem testadas na prática… – Mas, além destes caminhos ‘convencionais‘ … ainda existem algumas outras possibilidades.

Topologia” é o estudo das formas contínuas e intrínsecas das coisas, que através da ‘teoria quântica de campos’, nos permite – na prática, a compreensão do ‘Caos‘…   (Ian Stewart ~> ‘Em Busca do Infinito’)

Método de abordagem (Epistemologia Cósmica)     

O universo é um sistema tão complexo, que apenas para tentar entender sua abrangência, precisamos utilizar todas as ferramentas adequadas disponíveis; e entre estas, destaca-se:

a) Teoria do Caos Determinístico, fundamentada pela ‘Inflação Caótica, através de uma inter-relação não-linear de dependência entre as partes… – suas ‘ferramentas de trabalho’ são os ‘atratorese os ‘fractais‘;

[Em relação à teoria do caos, existem equações (de Lorenz) que a colocam em um nível experimental; além do que – os  atratores e fractais  são representações que condizem com a realidade cosmológica (oGrande Atratoré a melhor resposta local para a virtual   possibilidade de um novo big bang.)]

b) Termodinâmica Quântica, que se caracteriza por distinguir o caminho evolutivo do todo… através das relações intrínsecas entre suas partes… – onde, dessa interação de seus componentes, resulta um ‘equilíbrio dinâmico’, no qual o todo é maior do que a soma das partes  – ou seja, a energia útil do sistema aumenta ao longo do tempo…pela interação de suas variáveis – o que, aliás… – é uma característica dos “sistemas não-lineares caóticos”;

c) Teoria dos Ciclos Cósmicos, já bem delineada por Lee Smolin e N. Poplawski, através da incrível (e, plausível) possibilidade de que vivamos dentro de um buraco negro, onde a expansão acelerada do universo pela energia escura (“energia do vácuo”), traz a sugestão de um universo aberto, dentro de um complexo sistema de auto-alimentação ad infinitum … gerado em ciclos cósmicos localizados (a ideia de ‘ciclos completos’ não deve prosperar  – pela própria “incompletude” da teoria quântica.)

Estes ciclos são a resposta “relativística para explicar, tanto a falta de um cone de luz/passado no referencial local da “singularidade” do ‘big bang’…quanto o enigma            do ‘buraco negro’, para um cone de luz/futuro.

Desta forma, podemos entender o universo como um conjunto interligado de matéria/energia, cujo tempo de existência… — depende da estabilidade inercial de sua configuração… — sob uma ‘entropia colapsante’.

Energia Cósmica de Fundo

Consideramos energia escura como a componente inercial (…de vácuo) que…  –  interagindo como uma ‘constante cosmológica‘… — planifica a estrutura topológica do universo de uma forma infinitesimal…   e causal (não casual)… É como se o vácuo tivesse níveis de energia mínimos de equilíbrio, com uma capacidade de acumular energia potencial (negativa) limitada… – e a expansão, como resultado dessa quebra de simetria, tenderia, novamente, a configurar o espaço ao seu nível básico — plano, homogêneo, isotrópico… (e infinito.)

Neste sentido, a quantidade de matéria/energia inicial não definiria necessariamente a topologia do universo em fechado, plano, ou aberto; pois a ‘constante cosmológica‘, independente da quantidade inicial de energia, teria por finalidade “planificar” a sua estrutura, estabilizando-a num nível básico de ‘energia de vácuo‘ correspondente ao nível fundamental (T->0ºK) do seu espaço/tempo, ao final dessa expansão adiabática.

http://www.ccvalg.pt/astronomia/noticias/2014/10/28_turbulencia_enxames_galacticos.htm

Observações do Chandra dos aglomerados galáticos de Perseu e Virgem, sugerindo a turbulência caótica como fator de inibição da formação estelar. Crédito: NASA/CXC/Stanford/I. Zhuravleva et al

O ‘monopolo criador’

O buraco negro… até onde conhecemos, não ‘rasga‘ a estrutura do ‘espaço/tempo’. Ele acumula uma distorção que não chega ao ponto de ruptura – portanto… BNs são ‘objetos cósmicos’… – com tempo de vida determinado pela “radiação de Hawking“.

Já o ‘Big Rip‘ seria o início de um ‘Big Bang dado seu poderilimitadode   acúmulo energético, rasgar o tecido do espaço/tempo  criando uma “zona (caótica) de instabilidade quântica” que – representaria um ‘nível inferior’ à certo limite negativo de ‘elasticidade’ do espaçotempo frente à ‘energia do vácuo’.

O nada é o vácuo, e o vácuo é cheio de potencialidades… partículas, e antipartículas virtuais que se anulam na totalidade – mas que só são percebidas em situações extremas. – Com efeito, de acordo com Hawking, o buraco negro consegue interagir com esse vácuo…em uma relação quântico/relativística.

Seguindo nesse raciocínio, a ‘causa motora’ dos big bangs também pode se justificar, em grande escala (e grande estilo) – pela aniquilação matéria/antimatéria, por meio de ‘ciclos cósmicos‘, em quebras de simetria do ‘espaçotempo’ – proporcionadas, segundo Poplawski, pelo limite crítico de massa em um buraco negro.

t.chaos

Entropia, Evolução e Complexidade

Se a natureza se desenvolve… criando seu próprio tempo… a resposta natural para a baixa entropia inicial do universo – é que, nos sistemas (absolutamente) caóticos‘,   onde o nº de interações entre as variáveis tende a infinito… não existe mudanças de estado, trabalho, troca de energia…  —  e, muito menos fluxo temporal.

Já para os ‘sistemas complexos‘…com grande número de variáveis dependentes,     a termodinâmica (quântica) pode ser concebida (estatisticamente) pelo ‘princípio da incerteza’ aplicado à 3ª lei entrópica (T>0ºK), onde necessariamente, a quantidade de energia (potencial) útil aumenta (exponencialmente) ao longo do tempo em função das interações internas do sistema (não-linear)…resultando no conhecido ‘efeito borboleta’.

Isso, de certa forma, explicaria a expansão acelerada do universo, após o domínio gravítico — e, verificando que o universo possui uma aceleração na expansão, podemos considerá-lo abertocom limite tendendo a infinito (ou seja, T -> OºK).

feiticeiroFeitiço x Feiticeiro

As leis da física são válidas e universais…em seus próprios domínios!…Com efeito, as leis de Newton valem para qualquer observador, em qualquer lugar — exceto:                                                                              a) para um observador se movendo a velocidades relativísticas; b) ou… sob uma enorme “atração gravitacional”  (órbita de mercúrio…ao redor do sol;    luz encurvada pelo sol — imediações        de um “buraco negro“… etc.).

Na ‘mecânica quântica’ essa universalidade é substituída pela localidade, através do ‘princípio da incerteza’; e o ajuste fino das teorias é creditado      às “técnicas observacionais” … “simetrias” … e teorias mais abrangentes.

Sabe-se que Einstein se inspirou em Mach para conceber sua teoria…neutralizando a resultante das  forças do Universo…em um sistema espaçotemporal estático e maleável, influenciado pela componente inercial, que as massas externas supostamente exerciam,   conforme aexperiência do balde‘. – Para tanto, incluiu em sua equação de estado uma ‘constante cosmológica‘ … que neutralizaria a resultante gravitacional (colapsante).

A Lei de Hubble. velocidade = H x distância. H – constante de Hubble.Com o passar do tempo — porém, obrigado a rever as consequências de sua suposição … — desprezou a constante por ele “artificialmente” imposta … a partir da constatação    de um…”universo dinâmico“… em “expansão linear”… – como assim comprovado pela ‘lei de Hubble‘.

Mas, como diz o ditado…”o feitiço virou contra o feiticeiro” … e, a descoberta de uma aceleração na expansão do universo, trouxe de volta a então renegada “constante cosmológica“…na figura salvadora de uma “pressão quântico de vácuo“.

Princípios da Termodinâmica Quântica                                                                     “Um sistema mecânico tem tantas coordenadas, quanto graus de liberdade — isto é, maneiras de mudar seu estado. O número de graus de liberdade representa apenas, dimensões disfarçadas”  (Ian Stewart – ‘Em busca do Infinito’)      

Hoje em dia, se explicam as ‘anomalias’ na precessão dos astros (vide Mercúrio), e na curvatura da luz… — como uma resultante geométrica na distorção do espaço/tempo  tributada à massa dos corpos. – Mas então, o que poderia justificar (filosoficamente)            a influência externa na experiência inercial de Mach?

Na termodinâmica clássica, em sistemas isolados, a quantidade de energia total não           se altera, portanto, para explicar fenômenos inerciais ligados ao espaço/tempo (tipo expansão, precessão e curvatura), teríamos que considerar sistemas abertos (sob influência externa), ou sistemas complexosque se auto-alimentassem ao longo             do tempo… — tais como ‘sistemas caóticos‘.

Se levarmos em conta, hipoteticamente, que tanto a interação que subsiste na ‘lei da inércia’ – quanto a que se manifesta no entrelaçamento quântico’… podem ser interpretadas como restrição em graus de liberdade; se justificaria então, a priori…

 a ‘ordem no caos‘… — pela entropia de uma ‘termodinâmica quântica‘.  

Constante Cosmológica & Campo Escalar

Já se pode considerar o ‘tempo cosmológico‘…desde o ‘iníciobig bang (13,8 bilhões de anos atrás) como cientificamente bem sedimentado. E é interessante notar que qualquer ‘viajante luminoso’ que se aventure em possíveis ‘dobras espaciais’ … apenas se atrasará,   ou adiantará em relação aos seus ‘gêmeos‘… – nunca em relação ao ‘tempo do universo’.

Entretanto, para se obter uma medida de tamanho – considerando o ‘universo total’ (pós BB) – esse tempo, além de multiplicado pela velocidade da luz, deve ser multiplicado por um fator de escala, já que se presume, nos instante iniciais…’velocidade superluminar’ derivada da exponencial expansão do próprio espaço… Donde se conclui, que o universo global se encontra (‘pontualmente’) sujeito à ação de um ‘campo escalar‘.

Já o ‘universo observável‘…assim limitado, depende apenas dos objetos que se encontrem a uma distância em que sua velocidade de expansão seja menor do que a de sua própria luz produzida. Representa assim, o ‘campo de ação local’…da ‘constante cosmológica‘.

Considerando-se essa constante cosmológica relativística — com as ‘propriedades expansionistas’ de uma força repulsiva, e a dimensão característica de uma densidade de energia do vácuo — o campo escalar da quintessência‘ (função que relaciona a cada ponto do espaço/tempo uma variável), representaria a dinâmica própria do universo no tempo e no espaço; sendo que tanto a constante cosmológica (a), quanto a quintessência  (b), seriam aspectos da mesma substância (o universo) … sob diferentes pontos de vista: 

a) intrínseco, analítico e linear – numa variação cinemática, do ponto de vista de um observador fixo, interno e independente da posição; mas dependente do tempo [H(t)];
b) transcendente, sintético e complexo, com sua própria dinâmica, no ponto de vista holístico e holográfico (ou “metafísico”) de um externo observador…  ‘privilegiado.

Universo transfinito                                                                                                               ‘Ao considerarmos a constante cosmológica unidimensional, graças ao Princípio Cosmológico… – negligenciamos a particularidade ‘multifocal’ do espaçotempo.’

http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/03/20/what-everyone-should-know-about-the-universe-on-the-eve-of-planck/

Reparando na evolução da figura acima (da direita para esquerda), além da dissipação da radiação… a alteração que se faz notar é o surgimento da energia escura (a proporção entre matéria bariônica e matéria escura, praticamente se mantém).

A relação matéria bariônica/matéria escura – não parecendo variar durante a evolução do universo, poderia sinalizar conservação de energia. Por outro lado, considerando  a ‘energia escura uma constante cosmológica inerente ao sistema, seria de se supor uma relação implícita entre matéria e antimatéria, bem como uma dissipação de energia, para justificar o seu incremento…

Nesse caso – um bom palpite para essa conservação/dissipação…se justificaria por ciclos cósmicos locais de matéria/antimatéria.

A teoria da inflação caótica de Andrei Linde… permite criações cósmicas “aleatórias” por big bangs;  já na teoria de Poplawski, existe um limite de densidade de energia, acima do qual o BN além de não evaporar, distorce o espaçotempo local a ponto de, se agrupando, forçar a sua ruptura na criação de um ‘Grande Atrator’… – Buraco Branco (ou Big Bang).

Considerando que suas próprias interações contribuem para o seu crescimento evolutivo, incluindo aí a reprodução e dispersão caóticas…a ‘métrica do universo se justificaria como transfinita… de acordo com Georg Cantor  ou seja, um infinito que se reproduz eternamente, dentro de suas infinitas potencialidades.

Tempo, Universo & Consciência 

Tempo é consciência, e portanto depende do observador – um objeto isolado existe por si mesmo, mas não experimenta a duração. – O tempo é sempre dependente dos objetos, do observador, e de suas relações dentro do contexto – no caso…cosmológico – para existir e ser percebido. Portanto, a ideia de um fim para o universo… — como consequência de sua expansão… — é uma perspectiva contingente.

Numa visão mais abrangente, que incluísse a teoria do caos, poderíamos supor que o cosmos é parte de um Todo, e que o universo aí contido possui um constante estado de transformação, e mais que infinito, é transfinito.

Já em em relação à possibilidade de outros universos – temos que recorrer à filosofia pra separar o joio do trigo… e de posse daNavalha de Ockham‘, bem como das ideias de Stuart Millnos perguntar sobre a sua utilidade…

Quem precisa de Multiversos?…                                                                               Transubstanciação’…quando uma unidade substancial se dissolve na multiplicidade de seus predicados – um de seus predicados anteriores se estabelece como um novo sujeito, requisitando, retroativamente, seus próprios pressupostos… (Georg W. Hegel)

A vida pertence a este universo, que… – nesse sentido é fechado…apesar da evidência da aceleração da expansão, justificada pela energia escura, nos indicar o contrário. Por isso, em relação à possibilidade de outros universos, temos que recorrer à filosofia…para com    a ajuda da imaginação, adquirirmos o poder de extrapolar os domínios da existência – e então, juntando evidências lógicas…criarmos modelos que justifiquem outros universos.

Com base nesse paradoxo, poderíamos então supor, que o universo é fechado (em ciclos) à vida, e aberto à matéria…em suas transformações… Sendo que, dessas, a  aceleração da expansão sugere (como ferramenta válida…e possivelmente verificável) uma aniquilação matéria/antimatéria, geradora dessa energia potencial acumulada de vácuo, por meio de uma troca cíclica – ‘causa motora’ dos BB.

Donde se conclui que, em um universo expansionista…as forças cósmicas, agindo dentro de si próprio, lhe dão a condição de sua própria existência. ************(trecho selecionado de ‘A Vida do Cosmos’)*****************

Com a lei da entropia crescente, ou desordem, a ciência da termodinâmica sugeriu que havia, de fato, um grande perigo. Esta lei diz que qualquer sistema fechado deve, mais cedo ou tarde, alcançar o estado de ‘equilíbrio térmico’, quando então, toda estrutura e todos movimentos regulares devem se dissipar. – Assim, nasceu a ideia da necessidade    da morte (‘térmica’) do universo como um todo.

Este pensamento representou o término lógico do caminho explorado por Newton, e seus contemporâneos… Ele implica que o estado final de qualquer universo descrito pelas leis de Newton deve ser o de um equilíbrio sem características marcantes, e que toda mudança (toda vida) representa apenas improváveis ‘flutuações aleatórias’.

Mas, as hierarquias de estruturas que vemos no céu não são aleatórias… foram criadas e mantidas por processos que acontecem nas estrelas e galáxias… – E, para entendê-las, é necessário mais que apenas saber como dividir tudo em suas partes…devemos aprender como surgiu, com a evolução do universo, uma hierarquia de estruturas e processos tão complexa.

A questão da origem da estrutura do universo, portanto, não é diferente da questão da origem da vida. Precisamos saber se, dadas as leis da física, era provável que tais processos se formassem espontaneamente… (Lee Smolin)

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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