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  • STEPHENHAWKING O UNIVERSO NUMA CASCA DE NOZ

    O universo realmente infinito ou apenas muito grande? E eterno ou apenas de longa durao? Como nossas mentes finitas abrangem um universo infinito? No presuno de nossa parte at mesmo tentar faz-lo? Corremos o risco de conhecer o mesmo destino de Prometeu, que na mitologia clssica roubou o fogo de Zeus para d-lo aoshumanos e foi punido por suatemeridade sendo acorrentado auma rocha para uma guia bicarseu fgado?

    STEPHEN HAWKING O UNIVERSO NUMA CASCA DE NOZ

    Buracos negros que engolem astro-nautas, viagens no tempo, a origem do universo e o fim do mundo, a vi-

    da em outras galxias esses e outros temas sobre o passado, o presente e o futuro biolgico e tecnolgico da hu -manidade povoam as pginas de O uni ver so numa casca de noz, a obra mais abrangente e acessvel escrita por Ste-phen Hawking.

    Valendo-se de ilustraes, fotos e esquemas detalhados que mostram as descobertas no campo da f sica terica registradas aps o lanamen to de seu primeiro livro, Uma bre ve histria do tempo, Hawking aborda temas comple-xos a partir de concei tos e ideias do dia a dia. Assuntos fa miliares a qualquer lei-tor, como a in flao, cartas de baralho ou linhas fer rovirias, transformam-se em ana lo gias para explanaes ao mesmo tempo simples e brilhantes, num texto permeado por seu senso de humor reco-nhecidamente peculiar.

    Guiado atravs do microcosmo qun -tico e do macrocosmo univer sal, das ex-traordinrias leis que regem o universo e das mais importantes teorias hoje em debate, o lei tor envereda, ao lado de Hawking e dos principais fsicos de todos os tempos, na implacvel busca pe lo grande objetivo da cincia: a Teoria de Tudo. Uma jornada muito mais extraor-dinria que a fico cientfica, mas ain-da pe quena para uma humanidade cuja meta, nas palavras de Hawking, na da me nos que uma descrio com -pleta do universo.

    STEPHEN HAWKINGfoi por trinta anos professor lucasia-

    no da Universidade de Cambridge

    uma das mais prestigiosas ctedras

    de matemtica do mundo, j ocupa-

    da por Isaac Newton e conside-

    rado um dos fsicos mais importan-

    tes da histria. Recebeu inmeros

    prmios e honrarias, incluindo, mais

    recentemente, a Medalha Presiden-

    cial da Liberdade, a maior condecora-

    o civil dos Estados Unidos. Alm de

    O universo numa casca de noz, seus

    livros para o pblico geral incluem a

    autobiografia Minha breve histria

    e os clssicos Uma breve histria do

    tempo, Uma nova histria do tempo,

    O grande projeto e Buracos negros,

    universosbebs.

    Arte de capa: Julio Moreira

    Foto da contracapa: Eleanor Bentall/Corbis/Latinstock www.intrinseca.com.br

  • O universo numa casca de noz

  • O universo numa casca de noz

    Stephen Hawking

    Traduo de Cssio de Arantes Leite

    Reviso tcnica de Amncio Friaa

    Astrofsico do Instituto de Astronomia, Geofsica e Cincias Atmosfricas da USP

  • cip-brasil. catalogao na fonte sindicato nacional dos editores de livros, rj

    H325u

    Hawking, StephenO universo numa casca de noz/Stephen Hawking; traduo Cssio

    de Arantes Leite. - 1. ed. - Rio de Janeiro: Intrnseca, 2016.

    224 p.: il.; 24 cm. Traduo de: The universe in a nutshell Inclui ndice ISBN 978-85-8057-888-1

    1. Fsica quntica. I. Ttulo.

    15-28098 cdd: 530.12 cdu: 530.145

    Copyright 2001 by Stephen Hawking Ilustraes originais 2001 by Moonrunner Design Ltd. UK e The Book Laboratorytm Inc.

    ttulo original The Universe in a Nutshell

    reviso Carolina Rodrigues Daniel Seidl de Moura

    diagramao de casa

    ilustraes Moonrunner Design Ltd. UK e The Book LaboratoryTM Inc.

    [2016]

    Todos os direitos desta edio reservados

    editora intrnseca ltda. Rua Marqus de So Vicente, 99/3o andar 22451-041 Gvea Rio de Janeiro RJ Tel./Fax: (21) 3206-7400 www.intrinseca.com.br

  • s u m r i o

    prefcio ~ 7

    captulo 1 ~ 11Uma breve histria da relatividade

    Como Einstein lanou as bases das duas teorias fundamentais do sculo XX: a relatividade geral e a teoria quntica.

    captulo 2 ~ 37A forma do tempo

    A relatividade geral de Einstein d forma ao tempo. Como conciliar isso com a teoria quntica.

    captulo 3 ~ 75O universo numa casca de noz

    O universo tem mltiplas histrias, cada uma determinada por uma noz minscula.

    captulo 4 ~ 109Prevendo o futuro

    Como a perda de informao nos buracos negros pode reduzir nossa capacidade de prever o futuro.

    captulo 5 ~ 139Protegendo o passado

    A viagem no tempo possvel? Uma civilizao avanada poderia voltar e mudar o passado?

    captulo 6 ~ 163Nosso futuro? Jornada nas Estrelas ou no?

    Como as vidas biolgica e eletrnica continuaro a ganhar complexidade a uma taxa cada vez maior.

    captulo 7 ~ 181Admirvel mundo brana

    Vivemos em uma brana ou no passamos de hologramas?

    Glossrio ~ 210Sugestes de leitura ~ 217

    Crditos das imagens ~ 218ndice ~ 219

  • 6

    O U N I V E R S O N U M A C A S C A D E N O Z

    Stephen Hawking em 2001, Stewart Cohen.

  • 7

    p r e f c i o

    eu no esperava que Uma breve histria do tempo, meu livro de divulgao cientfica, fizesse tamanho sucesso. A obra permaneceu na lista de best-sellers do jornal londrino The Sun-day Times por mais de quatro anos, o que mais tempo do que qualquer outro livro j tinha ficado anteriormente e algo surpreendente para uma obra sobre cincia cuja leitura no to fcil. Depois disso, as pessoas sempre me perguntavam quando eu escreveria uma sequncia. Eu resistia porque no queria escrever O filho da breve histria ou Uma histria do tempo um pouco mais longa, e porque estava ocupado com minha pesquisa. Porm acabei percebendo que existia espao para um tipo diferente de livro, talvez de compreenso mais fcil. Uma breve histria do tempo foi organizado de forma linear, com a maioria dos captulos em sequncia e dependendo logicamente dos captulos anteriores. Isso agradou a alguns leitores, mas outros ficaram empacados nos primeiros captulos e nunca chegaram ao material mais interessante adiante. O presente livro, por outro lado, est mais para uma rvore. Os Captulos 1 e 2 formam um tronco central a partir do qual os demais se ramificam.

    Esses ramos so razoavelmente independentes entre si e podem ser lidos em qualquer ordem depois do tronco central. Correspondem a campos em que trabalhei ou sobre os quais refleti desde a publicao de Uma breve histria do tempo. Assim, apresentam um retrato de algu-mas das reas mais ativas na pesquisa atual. Dentro de cada captulo tambm tentei evitar uma nica estrutura linear. As ilustraes e suas legendas oferecem uma rota alternativa ao texto, como na edio es-pecial ilustrada de Uma breve histria do tempo, publicada em 1996, e os boxes, ou colunas laterais, proporcionam a oportunidade de investigar certos assuntos em mais detalhes do que possvel no texto principal.

    P R E F C I O

  • 8

    Em 1988, quando Uma breve histria do tempo foi publicado, a Teoria de Tudo definitiva parecia estar logo ali, no horizonte. At que ponto a situao mudou desde ento? Estamos mais prximos de nossa meta? Como ser descrito neste livro, avanamos bastante depois disso. Entretanto, a viagem continua em curso, e o fim ainda no est vista. Segundo um velho ditado, melhor viajar com esperana do que chegar ao destino. A busca por descobertas esti-mula nossa criatividade em todos os campos, no apenas na cincia. Se chegssemos ao fim da linha, o esprito humano feneceria e mor-reria. Mas acho que nunca vamos ficar estagnados: devemos crescer em complexidade, quando no em profundidade, e seremos sempre o centro de um horizonte de possibilidades em expanso.

    Quero partilhar minha empolgao pelas descobertas que esto sendo feitas e pelo retrato da realidade que vem surgindo. Concentrei-me em reas com as quais trabalhei pessoalmente devido a um sentimento de maior envolvimento. Os detalhes do trabalho so muito tcnicos, porm acredito que as ideias amplas podem ser transmitidas sem excesso de bagagem matemtica. Es-pero ter conseguido.

    Recebi um bocado de ajuda com este livro. Gostaria de men-cionar em especial Thomas Hertog e Neel Shearer, pela contribui-o nas ilustraes, legendas e boxes, Ann Harris e Kitty Ferguson, que editaram o manuscrito (ou, mais precisamente, os arquivos de computador, porque tudo que escrevo eletrnico), Philip Dunn, do Book Laboratory and Moonrunner Design, que criou as ilustraes. Mas, acima de tudo, quero agradecer a todos que tornaram possvel para mim levar uma vida razoavelmente normal e prosseguir com a pesquisa cientfica. Sem eles, este livro no poderia ter sido escrito.

    Stephen HawkingCambridge, 2 de maio de 2001

    O U N I V E R S O N U M A C A S C A D E N O Z

  • 9

    P R E F C I O

    Supergravidade com 11 dimenses

    P-branas

    Teoria-M

    Mecnica quntica

    Relatividade geral

    Membranas com 10 dimenses

    Supercordas

    Buracos negros

  • Albert Einstein

    C A P T U L O 1

    u m a b r e v e h i s t r i a d a r e l a t i v i d a d e

    Como Einstein lanou as bases das duas teorias fundamentais do sculo XX: a relatividade geral e a teoria quntica.

  • 12

    O U N I V E R S O N U M A C A S C A D E N O Z

    albert einstein, descobridor das teorias da relativida-de restrita e geral, nasceu em Ulm, na Alemanha, em 1879, mas no ano seguinte sua famlia se mudou para Munique, onde o pai, Hermann, e o tio, Jakob, comearam uma pequena e no mui-to bem-sucedida empresa de equipamentos eltricos. Albert no era nenhum menino prodgio, porm as afirmaes de que se saa mal na escola parecem exageradas. Em 1894, o negcio de seu pai faliu e a famlia mudou-se para Milo. Os pai