Editor’s Note (10/9/19): Cosmologist James Peebles won a 2019 Nobel Prize in Physics for his contributions to theories of how our universe began and evolved. He describes the latest ideas in cosmology in this article he wrote for Scientific American in 2001.
Este é um momento emocionante para os cosmólogos: os achados estão se espalhando, as ideias estão borbulhando, e a pesquisa para testar essas ideias está fervilhando. Mas também é um momento confuso., Todas as ideias em discussão não podem estar correctas; nem sequer são coerentes entre si. Como avaliar o progresso? É assim que eu faço.
para toda a conversa sobre teorias derrubadas, cosmólogos estabeleceram firmemente os fundamentos de nosso campo. Nos últimos 70 anos, reunimos evidências abundantes de que nosso universo está se expandindo e esfriando. Primeiro, a luz de galáxias distantes é deslocada para o vermelho, como deveria ser se o espaço está se expandindo e as galáxias são afastadas umas das outras., Em segundo lugar, um mar de radiação térmica preenche o espaço, como deveria se o espaço fosse mais denso e mais quente. Em terceiro lugar, o universo contém grandes quantidades de deutério e hélio, como deveria se as temperaturas fossem muito mais altas. Em quarto lugar, galáxias bilhões de anos atrás parecem distintamente mais jovens, como deveriam se estivessem mais perto do Tempo em que não existiam galáxias. Finalmente, a curvatura do espaço-tempo parece estar relacionada ao conteúdo material do universo, como deveria ser se o universo está se expandindo de acordo com as previsões da teoria da gravidade de Einstein, A Teoria Geral da relatividade.,
O Universo está se expandindo e o resfriamento é a essência da teoria do big bang. Você vai notar que eu não disse nada sobre uma”explosão” —a teoria do big bang descreve como o nosso universo está evoluindo, não como ele começou.
eu comparar o processo de estabelecimento de tais convincente resultados, na cosmologia ou qualquer outra ciência, para a montagem de um quadro. Procuramos reforçar cada prova, adicionando suporte cruzado a partir de diversas medidas., A nossa estrutura para a expansão do universo está suficientemente apertada para ser sólida. A teoria do big bang já não é seriamente questionada; ela se encaixa muito bem. Mesmo a alternativa mais radical—a última encarnação da teoria do estado estacionário—não contesta que o universo está se expandindo e esfriando. Ainda se ouvem diferenças de opinião na cosmologia, com certeza, mas dizem respeito a adições à parte sólida.por exemplo, não sabemos o que o universo estava fazendo antes de se expandir., Uma teoria de liderança, a inflação, é uma adição atraente ao quadro, mas carece de suporte cruzado. É precisamente isso que os cosmólogos procuram agora. Se as medições em curso concordarem com as assinaturas únicas da inflação, então as contaremos como um argumento persuasivo para esta teoria. Mas até esse momento, eu não iria resolver quaisquer apostas sobre se a inflação realmente aconteceu. Não estou a criticar a teoria; quero simplesmente dizer que este é um trabalho corajoso e pioneiro ainda por testar.,mais sólido é a evidência de que a maior parte da massa do universo consiste de matéria escura agrupada em torno das partes exteriores das galáxias. Temos também um argumento razoável para a infame constante cosmológica de Einstein ou algo semelhante; seria o agente da aceleração que o universo agora parece estar passando. Há uma década, os cosmólogos geralmente acolhiam a matéria negra como uma forma elegante de explicar os movimentos das estrelas e do gás dentro das galáxias. A maioria dos pesquisadores, no entanto, tinha um verdadeiro desgosto pela constante cosmológica., Agora a maioria aceita-a, ou o seu conceito aliado, quintessência. Físicos de partículas vieram para saudar o desafio que a constante cosmológica representa para a teoria quântica. Esta mudança de opinião não é um reflexo de alguma fraqueza inerente, mas mostra o assunto em um estado saudável de caos em torno de um quadro fixo em crescimento lento. Somos estudantes da natureza, e ajustamos nossos conceitos à medida que as lições continuam.,
As lições, neste caso, incluem os sinais de que a expansão cósmica está acelerando: o brilho das supernovas perto e longe; as idades das estrelas mais antigas; a flexão da luz em torno de massas distantes; e as flutuações da temperatura da radiação térmica através do céu. A evidência é impressionante, mas ainda estou inquieto com detalhes do caso da constante cosmológica, incluindo possíveis contradições com a evolução das galáxias e sua distribuição espacial. A teoria do universo acelerado é um trabalho em progresso., Admiro a arquitectura, mas não quero mudar-me já para cá.como pode um juiz relatar nos meios de comunicação sobre o progresso da cosmologia? Sinto-me desconfortável com artigos baseados numa entrevista com apenas uma pessoa. A investigação é um negócio complexo e confuso. Até o cientista mais experiente acha difícil manter tudo em perspectiva. Como é que eu sei que este indivíduo o conseguiu bem? Toda uma comunidade de cientistas também pode ir na direcção errada, mas acontece com menos frequência., É por isso que me sinto melhor quando vejo que o jornalista consultou uma parte transversal da comunidade e chegou a acordo quanto a um certo resultado que vale a pena considerar. O resultado torna-se mais interessante quando outros o reproduzem. Começa a ser convincente quando linhas de evidência independentes apontam para a mesma conclusão. Na minha opinião, os melhores relatórios da comunicação social sobre a ciência descrevem não só as últimas descobertas e ideias, mas também o processo essencial, se por vezes tedioso, de testar e instalar o suporte cruzado.,ao longo do tempo, a inflação, a quintessência e outros conceitos actualmente em debate serão solidamente integrados no quadro central ou serão abandonados e substituídos por algo melhor. Em certo sentido, estamos trabalhando fora de um trabalho. Mas o universo é um lugar complicado, para não dizer pior, e é tolo pensar que vamos ficar sem linhas produtivas de pesquisa em breve. A confusão é um sinal de que estamos a fazer algo bem: é a fértil comoção de um estaleiro de construção.
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