o universo numa casca de noz stephen hawking

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  • 1. DADOS DE COPYRIGHT Sobre a obra: A presente obra disponibilizada pela equipe Le Livros e seus diversos parceiros, com o objetivo de oferecer contedo para uso parcial em pesquisas e estudos acadmicos, bem como o simples teste da qualidade da obra, com o fim exclusivo de compra futura. expressamente proibida e totalmente repudavel a venda, aluguel, ou quaisquer uso comercial do presente contedo Sobre ns: O Le Livros e seus parceiros disponibilizam contedo de dominio publico e propriedade intelectual de forma totalmente gratuita, por acreditar que o conhecimento e a educao devem ser acessveis e livres a toda e qualquer pessoa. Voc pode encontrar mais obras em nosso site: LeLivros.Net ou em qualquer um dos sites parceiros apresentados neste link. Quando o mundo estiver unido na busca do conhecimento, e no mais lutando por dinheiro e poder, ento nossa sociedade poder enfim evoluir a um novo nvel.
  • 2. O UNIVERSO NUMA CASCA DE NOZ STEPHEN HAWKING Ttulo original: THE UNIVERSE IN A NUTSHELL A Bantam Book / November 2001 Copyright 2001 by Stephen Hawking FICHA TCNICA ISBN 8575810138 Livro em portugus
  • 3. SINOPSE: Este livro apresenta, com uma linguagem simplificada, os princpios que controlam o Universo. Hawking autor do bestseller 'Uma breve histria do tempo' um dos mais influentes pensadores de nosso tempo, escreve a respeito de sua busca para a descoberta da Teoria de Tudo, faz uma viagem atravs do espao-tempo, leva o leitor a descobrir segredos do Universo e revela uma de suas mais emocionantes aventuras intelectuais enquanto procura 'combinar a teoria da relatividade de Einstein e a ideia das histrias mltiplas de Feynman em uma teoria unificada completa que descrever tudo que acontece no Universo'.
  • 4. PREFCIO No esperava que meu livro de divulgao, Histria do tempo, tivesse tanto xito. Manteve-se durante quatro anos na lista dos mais vendidos do London Sunday Times, um perodo mais longo que qualquer outro livro, o qual resulta especialmente notvel para uma obra cientfica que no era fcil. Desde ento, as pessoas estavam perguntando quando escreveria uma continuao. Resistia a isso porque no queria escrever um Filho da histria do tempo, ou uma Histria do tempo ampliada, e porque estava ocupado com a investigao. Mas fui advertindo que ficava espao para um tipo diferente de livro que poderia resultar mais facilmente compreensvel. A Histria do tempo estava organizada de maneira linear, de forma que a maioria dos captulos continuava e dependia logicamente dos anteriores. Isto resultava atrativo para alguns leitores, mas outros ficaram encalhados nos primeiros captulos e nunca chegaram ao material posterior, muito mais excitante. Em troca, o presente livro se parece com uma rvore: os captulos 1 e 2 formam um tronco central do qual se ramificam outros captulos. Os ramos so bastante independentes entre si e podem ser abordados em qualquer ordem depois de ter lido o tronco central. Correspondem as reas em que trabalhei ou refleti da publicao da Histria do tempo. Por isso, apresentam uma imagem de alguns dos campos mais ativos da investigao atual. Tambm tentei evitar uma estrutura muito linear no contedo de cada captulo. As ilustraes e os textos ao p delas proporcionam uma rota alternativa ao texto, tal como na Histria do tempo ilustrada, publicada em 1996, e os quadros margem proporcionam a oportunidade de aprofundar em alguns temas com maior detalhe de que teria sido possvel no texto principal. Em 1988, quando foi publicada pela primeira vez a Histria do tempo, a Teoria definitiva de Tudo parecia estar no horizonte. Como trocou a situao? Achamo-nos mais perto de nosso objetivo? Como veremos neste livro, avanamos muito depois, mas ainda fica muito caminho por percorrer e ainda no podemos avistar seu fim. Segundo um velho refro, melhor viajar com esperana que chegar. O af por descobrir alimenta a criatividade em todos os campos, no s na cincia. Se chegssemos meta, o esprito humano se murcharia e morreria. Mas, no acredito que nunca cheguemos a deter: cresceremos em complexidade, se no em profundidade, e sempre nos acharemos no centro de um horizonte de possibilidades em expanso. Quero compartilhar minha excitao pelos descobrimentos que se esto realizando e pela imagem da realidade que vai emergindo deles. Concentrei-me em reas em que eu mesmo trabalhei, para poder transmitir de imediato maior sensao. Os detalhes do trabalho foram muito tcnicos, mas acredito que as ideias gerais podem ser comunicadas sem excessiva bagagem matemtica. Espero hav-lo conseguido. Contei com muita ajuda ao escrever este livro. Devo mencionar, em particular, ao Thomas Hertog e Neel Shearer, por seu auxlio nas figuras, ps de figura e quadros, a Ann Harris e Kitty Fergu - so os que editaram o manuscrito (ou, com mais preciso, os arquivos de ordenador, j que tudo o que escrevo eletrnico), e ao Philip Dunn do Book Laboratory and Moon runner Design, que elaborou as ilustraes. Mas, sobre tudo, quero manifestar meu agradecimento a todos os que me tm feito
  • 5. possvel levar uma vida bastante normal e realizar uma investigao cientfica. Sem eles, este livro no teria podido ser escrito. Stephen Hawking Cambridge, 2 de maio de 2001
  • 6. CAPTULO 1 BREVE HISTORIA DA RELATIVIDADE Como Einstein formulou as bases das duas teorias fundamentais do sculo XX: a relatividade geral e a teoria quntica. Albert Einstein, o descobridor das teorias especial e geral da Relatividade, nasceu no Ulm, Alemanha, em 1879, mas ao ano seguinte a famlia se deslocou a Munique, onde seu pai, Hermann, e seu tio, Jakob, estabeleceram um pequeno e no muito prspero negcio de eletricidade. Albert no foi um menino prodgio, mas as afirmaes de que tirava muito ms notas escolar parecem ser um exagero. Em 1894, o negcio paterno quebrou e a famlia se transladou a Melam. Seus pais decidiram que deveria ficar para terminar o curso escolar, mas Albert odiava o autoritarismo de sua escola e, ao cabo de poucos meses, deixou-a para reunir- se com sua famlia na Itlia. Posteriormente, completou sua educao em Zurique, onde se graduou na prestigiosa Escola Politcnica Federal, conhecida como ETH, em 1900. Seu aspecto discutidor e sua averso autoridade no foi muito apreciado entre os professores da ETH e nenhum deles lhe ofereceu um posto de assistente, que era a rota normal para comear uma carreira acadmica. Dois anos depois, conseguiu um posto de trabalho no escritrio na Sua de patentes em Berna. Foi enquanto ocupava este posto que, em 1905, escreveu trs artigos que lhe estabeleceram como um dos principais cientistas do mundo e iniciou duas revolues conceituadas revolues que trocaram nossa compreenso do tempo, do espao, e da prpria realidade. No final do sculo XIX, os cientistas acreditavam achar-se prximos a uma descrio completa da natureza. Imaginavam que o espao estava cheio de um meio contnuo denominado o ter. Os raios de luz e os sinais de raio eram ondas neste ter, tal como o som consiste em ondas de presso no ar. Tudo o que faltava para uma teoria completa eram medies cuidadosas das propriedades elsticas do ter. De fato, avanando-se a tais medies, o laboratrio Jefferson da Universidade do Harvard foi construdo sem nenhum prego de ferro, para no interferir com as delicadas medies magnticas. Entretanto, os desenhistas esqueceram que os tijolos avermelhados com que esto construdos o laboratrio e a maioria dos edifcios de Harvard contm grandes quantidades de ferro. O edifcio ainda utilizado na atualidade, embora em Harvard no esto ainda muito seguros de quanto peso pode sustentar o piso de uma biblioteca sem pregos de ferro que o sustentam. No final do sculo, comearam a aparecer discrepncias com a ideia de um ter que o enchesse todo, acreditava-se que a luz se propagaria pelo ter com uma velocidade fixa, mas que se um observador viajava pelo ter na mesma direo que a luz, a velocidade desta lhe pareceria menor, e se viajava em direo oposta a da luz, sua velocidade lhe pareceria maior. Entretanto, uma srie de experimentos no conseguiu confirmar esta ideia. Os experimentos mais cuidadosos e precisos foram os realizados pelo Albert Michelson e Edward Morley na Case School of Applied Science, em Cleveland, Ohio, em 1887, em que compararam a velocidade da luz de dois raios mutuamente perpendiculares. Quando a Terra
  • 7. gira sobre seu eixo e ao redor do Sol, o aparelho se desloca pelo ter com rapidez e direo variveis. Mas Michelson e Morley no observaram diferenas dirias nem anuais entre as velocidades de ambos os raios de luz. Era como se esta viajasse sempre com a mesma velocidade com respeito ao observador, fosse qual fosse a rapidez e a direo em que este se estivesse movendo. Apoiando-se no experimento do Michelson-Morley, o fsico irlands George Fitzgerald e o fsico holands Hendrik Lorentz sugeriram que os corpos que se deslocam pelo ter se contrairiam e o ritmo de seus relgios diminuiria. Esta contrao e esta diminuio do ritmo dos relgios seria tal que todos os observadores mediriam a mesma velocidade da luz, independentemente de seu movimento em relao ao ter. (Fitzger