Pontos cosmológicos - 4
Autor: Francisco | Publicado: 2017-02-01T08:32:00-08:00




Cosmologias conjecturais, métricas assimétricas e modelos cíclicos




Planck maps of the cosmic microwave background test the fundamental symmetry of space-time during cosmic inflation ( O mapeamento de Planck do fundo de microondas cósmico testa simetria fundamental do espaço-tempo durante a inflação cósmica) - wwwmpa.mpa-garching.mpg.de


De mais alguns diálogos até nervosos pela internet.1

Na verdade, dentro do modelo FLRW, não podemos nem mesmo afirmar que o universo seja o único bolsão espaço-temporal que exista, nem que seja o mais antigo de seus processos, nem muito menos que não seja apenas uma seção quadridimensional de um conjunto ainda maior, e também nem mesmo que não seja anomalia de família de partículas num conjunto ainda mais antigo e diferente em natureza, com o qual não interaja.Expliquemos:1.O universo em que vivemos pode se um conjunto de matéria e energia dentro de um espaço-tempo infinito (sendo que esta matéria e energia e este espaço-tempo são intimamente relacionados) fazendo parte de um conjunto ainda maior, como bolhas dentro de um líquido, mesmo com as limitações da analogia, pela evidente dimensionalidade do que seja um líquido e as subdivisões (regiões) deste espaço que sejam as bolhas. Lembremo-nos que a questão, em tratando-se do universo, sempre implica em dimensões maiores que as 3 de um espaço euclidiano na Geometria clássica.2.Digamos que estejamos dividindo um mesmo espaço tempo neste momento com outro universo, mas os elétrons de nosso conjunto de partículas não interagem com os equivalentes de carga diversa deste outro conjunto, como “aqui” os elétrons interagem com os prótons pela força eletromagnética, os quarks de nossas constituição o mesmo com os seus equivalente, e assim por diante. Sequer a gravidade interaja (Stephen Hawking seguido cita a possibilidade da interação, mas nosso objetivo aqui é exatamente apresentar a conjectura de que nenhuma interação há, e portanto, sequer nossa massa atrai o seu equivalente, ver “O Universo numa Casca de Noz”). Poderíamos, assim, estar agora dividindo espaço e tempo com uma estrela gigante azul ou mesmo uma supernova em explosão, mas os fenômenos de energia deste outro conjunto de partículas em nada afetariam nossa trivial e corriqueira vida.Dentro de uma certa visão filosófica de certos termos, como interações não há, e fenômeno algum desde mundo temos detecção, então esse mundo “não existe”.


Cosmologia, ainda mais em suas questões de ponta, não pode ser tratada com "noções de almanaque", e seguidamente, adentra o terreno da simples e romântica conjectura como pensar possível, e nada mais pode-se afirmar.


2


Existem modelos em Cosmologia, “cosmologias” num termo até inadequado, na qual a expansão da métrica não se dá homogeneamente, e a geometria do universo apresenta assimetrias em sua maior escala, passando a Terra a estar sutilmente numa posição que não nos pareça ser "central a expansão do universo).


Uma representação pictórica de um destes modelos:





Timothy Clifton and Pedro G. Ferreira; Does Dark Energy Really Exist?; March 23, 2009. - www.scientificamerican.com - PDF: burro.case.edu

Um PDF, ainda que incompleto: www.stealthskater.com

Nos nossos arquivos: [ Timothy Clifton Pedro Ferreira - Does Dark Energy Really Exist ]


“Talvez não. As observações que levaram os astrônomos a deduzir sua existência poderiam ter outra explicação: que nossa galáxia está no centro de um vazio cósmico gigante.”


Pontos principais:



O universo parece estar se expandindo a um ritmo acelerado, implicando a existência de uma estranha nova forma de energia energia escura. O problema: ninguém tem certeza o que é a energia escura.


Os cosmólogos podem não precisar invocar formas exóticas de energia. Se vivemos em uma região do espaço mais vazia do que a média, então a taxa de expansão cósmica varia com a posição, o que poderia ser confundido com uma variação no tempo ou aceleração.


Um vazio gigante atinge a maioria dos cosmólogos como altamente improvável, mas para que a matéria faça energia escura. As observações nos próximos anos diferenciarão as duas possibilidades.




Já passaram-se mais de uma década depois, e a existência de energia escura ainda é tão intrigante que alguns cosmólogos estão revisitando os postulados fundamentais que os levaram a deduzir a sua existência em primeiro lugar. Um deles é o produto daquela revolução anterior: o princípio de Copérnico, de que a Terra não está em uma posição central ou de outra forma especial no universo. Se descartamos esse princípio básico, surge uma imagem surpreendentemente diferente do que poderia explicar as observações.


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Bounce





Bounce, aproximadamente, “rebote”.


Para meu conhecido, “Nando”:


"Mas me diz uma coisa: onde se encontravam as partículas virtuais, o campo gravitacional, o campo eletromagnético e a energia que deram origem ao Universo? "


Todos os campos estariam "compactados" num volume mínimo em que as forças seriam comuns( no sentido de “a mesma”), sendo uma "força primordial". A primeira a se "desdobrar" seria a gravidade, e a partir deste estado, os "desdobramentos" das restantes foi produzindo as famílias de partículas correspondentes, e neste processo, o universo teve suas eras de variadas composições, sempre relacionada com sua temperatura.


Mas muito aqui é conjectural, e abaixo do tempo/volume de Planck, e sua correspondente temperatura, na Física atual, muito pouco podemos afirmar.


A Física hoje, na verdade, só funciona a partir de uma determinada escala destas grandezas e fornece respostas relativamente seguras.


Em Gravidade Quântica em Loop (GQL) trata-se o momento/volume mínimo-temperatura máxima como o momento em que iniciou-se a geração de "partículas" de espaço tempo, o início "deste ciclo" de "borbulhar" de partículas correlato com a expansão do espaço-tempo e da produção de pares de partículas de todos os tipos.


Neste modelo, uma contração "anterior" (atente para as aspas, pois em GQL o espaço-tempo é um grafo em constante produção e colapso) chegou-se a um volume mínimo, onde rege a incerteza (da Mecânica Quântica, MQ) em que o universo não tolera compactação menor, e a partir disto, houve o "rebote" com a expansão e produção, o que podemos chamar de "liberdade", que permitiu e permite a evolução do universo.


Não existe "criação", e sim, mudança de estado, ou pulsação do espaço-tempo onde se dão as fenomenologias dos adensamentos de campos, sendo que o mais "total", que contém todos os outros, é o espaço-tempo.


Bounce quântico da função de onda do universo ψ para um espaço-tempo de Friedmann-Robertson-Walker com um campo escalar φ. V corresponde ao volume do universo em unidades Planck. - Quantum Gravity - www.grqc.iem.cfmac.csic.es


Entre rebotes, meus sempre presentes “ranços”...


Eis que pelas tantas, relacionado, surge mais um de nossos curiosos mas dogmáticos personagens típicos perguntando:


"A minha pergunta então fica assim: onde se encontrava esse volume mínimo antes da expansão?” 


Numa geometria do tipo da que o universo tem que ter, não está "onde", mas sim, "naquele estado".


Riemanniana, aproximadamente. Pode ser modelada, por exemplo, com uma hiperesfera, onde um espaço se curva mantendo todos seus pontos equidistantes de um ponto "central", mas todos seus pontos não podem ser o centro de tal espaço de mais dimensões que as três da “casca”, pois aqui temos 4 dimensões. Explicando, analogamente, um ponto numa superfície esférica não é o ponto central de uma esfera, sendo, consequentemente, um ponto trivial da superfície..


O universo contém todas as coisas físicas de nosso universo (a frase parece circular, mas não é!) e além disso, nada podemos afirmar.


As "coisas" simplesmente nele estão, naquele tempo naquele estado, e modificaram-se inclusive produzindo o "tempo trivial", determinado pelos fenômenos físicos.*


*Em Cosmologia, com um bom tratamento, o universo na verdade é estático em 4 dimensões, e isto relaciona-se com a natureza da relatividade como teoria/modelo. Já em MQ, surge a aleatoriedade e até a liberdade das partículas, e uma certa imprevisibilidade do futuro [violação das desigualdades do Teorema de Bell (aleatoriedade objetica) + Teorema de Noether (conservação e simetria)].


Numa cosmologia de "universo como produto de outra estrutura" (uma fatia “sub” de uma estrutura de maiores dimensões), ainda sim as coisas neste conjunto sempre estiveram, e apenas modificam-se.


Este tipo de pergunta, no fundo, é tão sem nexo (desculpe, mas tenho de ser aqui um tanto grosseiro, quanto perguntar "onde estavam o elétron e o pósitron oriundos numa produção de par de um fóton gama?": &nbsp;- não estavam. Simplesmente, surgem dele, pois a natureza assim se comporta.


Observação: seguidamente eu trato em modelos cíclicos e na singularidade do nosso universo em seu passado (o popular "Big Bang") como uma fase de transição e certos personagens voltam a tratar da coisa com noções de tempo que não são adequadas ao caso.


Mal sabem que muito racionalmente, o universo pode ter o tempo apenas como uma "impressão", uma "ilusão" de nossa consciência, sendo, essencialmente, um todo estático, nas suas 4 dimensões.

Há um artigo relativamente recente da SciAm, seguidamente reeditado em especiais, de um filósofo especializado no tema, exatamente sobre este tema:


Craig Callender; Is Time an Illusion? June 1, 2010. pg 40The concepts of time and change may emerge from a universe that, at root, is utterly static

www.scientificamerican.com

PDF da edição completa: elibrary.bsu.az

Nos nossos arquivos: [ Craig Callender - Is Time an Illusion ]


Requer um tanto de paciência tratar repetidas vezes sobre o tema contra, destacadamente criacionistas de algum tipo, nas redes sociais sobre tema que encontra-se a uma pesquisa de Google. E sinceramente, não tenho mais a mínima paciência para a literalmente palhaçada de "de onde veio a ordem no universo?", como coisa que realmente, ele tivesse ordem.


Gosto da abordagem "darwiniana" da evolução do universo (notem as aspas): temos estes processos e forças pois eles foram os que sobreviveram ao caos de nosso passado. A presença dominante de matéria e não anti-matéria é um indício disto. Observemos que esta visão de teleologia até no físico é muito bem destruída por Hume.

E por favor, criacionistas achando que entendem de Termodinâmica em Cosmologia: vou ter de repetir que a noção que o universo tenha de ter sido "aquecido" para possuir sua energia é uma tonteira completa?


E falando em multiversos, que por si só já fazem em pedaços este assunto de "nosso criado por Jeová universo...”:


George F. R. Ellis; Does the Multiverse Really Exist? - www.scientificamerican.com


Proof of parallel universes radically different from our own may still lie beyond the domain of science


PDF: www.public.asu.edu

Nos nossos arquivos: [ George Ellis - Does the Multiverse Really Exist ]


Alguns artigos


1


Neves, M. J.; Farina, C.; Cougo-Pinto, M. V.; Past and Future Blurring at Fundamental Length Scale; Physical Review Letters, vol. 105, Issue 21, id. 211601 

DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.211601 - arxiv.org - adsabs.harvard.edu


“We obtain the κ-deformed versions of the retarded and advanced Green functions and show that their causality properties are blurred in a time interval of the order of a length parameter q=1/(2κ). The functions also indicate a smearing of the light cone. These results favor the interpretation of q as a fundamental length scale below which the concept of a point in space-time should be substituted by the concept of a fuzzy region of radius q, as proposed long ago by Heisenberg.”


2


J. A. S. Lima and R. Portugal; Bulk-viscosity-driven asymmetric inflationary universe; Phys. Rev. D 37, 2755–2760 (1988) - journals.aps.org


“A primordial net bosonic charge is introduced in the context of the bulk-viscosity-driven inflationary models. The analysis is carried through a macroscopic point of view in the framework of the casual thermodynamic theory. The conditions for having exponential and generalized inflation are obtained. A phenomenological expression for the bulk-viscosity coefficient is also derived.”


3


Observe-se que um universo inflacionário assimétrico não deve ser confundido com assimetrias da matéria escura.


David E. Kaplan, Markus A. Luty, Kathryn M. Zurek; Asymmetric Dark Matter; Phys.Rev.D79:115016,2009 - DOI: 10.1103/PhysRevD.79.115016 - arxiv.org


“We consider a simple class of models in which the relic density of dark matter is determined by the baryon asymmetry of the universe. In these models a B−L asymmetry generated at high temperatures is transfered to the dark matter, which is charged under B−L. The interactions that transfer the asymmetry decouple at temperatures above the dark matter mass, freezing in a dark matter asymmetry of order the baryon asymmetry. This explains the observed relation between the baryon and dark matter densities for dark matter mass in the range 5--15 GeV. The symmetric component of the dark matter can annihilate efficiently to light pseudoscalar Higgs particles a, or via t-channel exchange of new scalar doublets. The first possibility allows for h0→aa decays, while the second predicts a light charged Higgs-like scalar decaying to τν. Direct detection can arise from Higgs exchange in the first model, or a nonzero magnetic moment in the second. In supersymmetric models, the would-be LSP can decay into pairs of dark matter particles plus standard model particles, possibly with displaced vertices.”


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Mads T. Frandsen, Subir Sarkar; Asymmetric dark matter and the Sun; Phys.Rev.Lett.105:011301,2010 - DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.011301 - arxiv.org


“Cold dark matter particles with an intrinsic matter-antimatter asymmetry do not annihilate after gravitational capture by the Sun and can affect its interior structure. The rate of capture is exponentially enhanced when such particles have self-interactions of the right order to explain structure formation on galactic scales. A `dark baryon' of mass 5 GeV is a natural candidate and has the required relic abundance if its asymmetry is similar to that of ordinary baryons. We show that such particles can solve the `solar composition problem'. The predicted small decrease in the low energy neutrino fluxes may be measurable by the Borexino and SNO+ experiments.”


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Chris Kouvaris and Peter Tinyakov; Constraining asymmetric dark matter through observations of compact stars; Phys. Rev. D 83, 083512 – Published 14 April 2011 - journals.aps.org


“We put constraints on asymmetric dark matter candidates with spin-dependent interactions based on the simple existence of white dwarfs and neutron stars in globular clusters. For a wide range of the parameters (WIMP mass and WIMP-nucleon cross section), weakly interacting massive particles (WIMPs) can be trapped in progenitors in large numbers and once the original star collapses to a white dwarf or a neutron star, these WIMPs might self-gravitate and eventually collapse forming a mini–black hole that eventually destroys the star. We impose constraints competitive to direct dark matter search experiments, for WIMPs with masses down to the TeV scale.”