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O universo pode ser um lugar muito estranho. Enquanto idéias inovadoras como a teoria quântica, relatividade e até mesmo a Terra girando em torno do Sol estão sendo largamente aceitas agora, a ciência ainda continua a mostrar que o universo contém coisas que você pode achar difícil de acreditar, e ainda mais difícil de entrar na sua cabeça.

Separamos as 10 coisas mais bizarras sobre o Universo:

10 - Energia negativa


Casimir Effect.png


Teoricamente, a temperatura mais baixa que pode ser alcançada é o zero absoluto que é de 273,15 ° C, onde sessam-se todos os movimentos das partículas. No entanto, você pode chegar a algo nunca realmente legal com esta temperatura, porque, na mecânica quântica, cada partícula tem um mínimo de energia, chamado de "energia do ponto zero", que você não pode ficar abaixo. Notavelmente, esta energia mínima não se aplica apenas a partículas, mas a qualquer vácuo, cuja energia é chamada de "energia do vácuo." Para mostrar que existe essa energia foi desenvolvido um bastante simples com duas placas de metal em um vácuo. Em seguida coloca-se as placas perto uma da outra em conjunto, com isso veremos elas serem atraídas uma com a outra. Isto é causado pela energia entre as placas. Esta por sua vez é apenas capaz de ressoar em determinadas frequências, enquanto fora das placas a energia do vácuo pode ressoar em praticamente qualquer frequência. Como a energia do lado de fora das placas é maior do que a energia entre as placas, as placas são empurradas uma contra o outra. 

À medida que as placas ficam mais próximas, a força aumenta, e em torno de uma separação de 10 nm .Este efeito (o chamado efeito de Casimir) cria uma atmosfera de pressão entre eles. Uma vez que as placas reduzem a energia do vácuo entre elas para abaixo do normal de energia do ponto zero, o espaço é composto com energia negativa, que tem algumas propriedades incomuns. Uma das propriedades de um aspirador de energia negativa é que a luz viaja mais rápido nele do que no vácuo normal, algo que pode um dia permitir que as pessoas a viajar mais rápido do que a velocidade da luz em uma espécie de bolha de energia negativa do vácuo-energia. A energia negativa também pode ser usada para manter aberto um buraco de minhoca transversível, que, embora teoricamente possível, sem um meio de mantê-lo aberto, entraria em colapso assim que fosse criado. A energia negativa também faz com que os buracos negros se evaporem. Energia do vácuo é muitas vezes modelada como partículas virtuais surgindo à existência e aniquilação. Isso não viola qualquer lei de conservação de energia, desde que as partículas sejam aniquiladas pouco depois. No entanto, se duas partículas são produzidas no horizonte de eventos de um buraco negro, uma poderá estar se afastando do buraco negro, enquanto a outra estará caindo nele. significa que eles não serão capazes de aniquilar, de modo que as partículas de ambos acabam com energia negativa. Quando a partícula de energia negativa cai no buraco negro, ele reduz a massa do buraco negro em vez de adicionar a ele, e ao longo do tempo, partículas como estas farão com que o buraco negro evapore completamente. Esta teoria foi sugerida pela primeira vez por Stephen Hawking: as partículas que são lançadas para fora através deste efeito (os que não se enquadram dentro do buraco negro) são chamadas de radiação Hawking. Foi a primeira teoria aceita que tentou unir a teoria quântica com a relatividade geral, tornando-se a maior conquista científica de Hawking até à data.

09 - Arrasto de Referências

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Uma previsão da teoria da relatividade geral de Einstein é que quando um grande objeto se move, ele arrasta o espaço-tempo ao seu redor, fazendo com que os objetos próximos fossem puxados também. Isso pode ocorrer quando um objeto de grandes dimensões está em movimento em linha reta ou girando e, embora o efeito seja muito pequeno, foi experimentalmente verificado. O experimento Gravity Probe B, lançado em 2004, foi concebido para medir a distorção do espaço-tempo perto da Terra. Embora as fontes de interferência fossem maiores do que o esperado, o efeito-arrastamento de referências  foi medido com uma incerteza de 15%, com uma análise mais aprofundada na esperança de reduzir a questão.Os efeitos esperados estiveram muito próximo de previsões: devido à rotação da Terra, a sonda foi retirada de sua órbita por cerca de 2 metros por ano, um efeito puramente causado pela massa da Terra distorcendo o espaço-tempo em torno dela. A sonda em si não sentiria essa aceleração extra, porque ele não foi causado por uma aceleração na sonda, mas sim sobre o espaço-tempo na qual a  sonda está viajando, análogo a um tapete sendo puxado debaixo de uma mesa, em vez de mover a própria mesa.

08 - Relatividade da Simultaneidade

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A relatividade da simultaneidade é a ideia que diz que a a forma com que dois eventos ocorram simultaneamente ou não é relativa e depende do observador. É uma consequência estranha da teoria da relatividade especial, e se aplica a todos os eventos que acontecem que são separadas por uma certa distância. Por exemplo, se um fogo de artifício é lançado em Marte e outro em Vênus, um observador viajando pelo espaço de alguma forma esse observador verá os fogos acontecerem ao mesmo tempo (para compensar o tempo que a luz leva para alcançá-los), enquanto um outro observador viajando de outra forma, ele verá o que os fogos de Marte saíram primeiro, e ainda um outro poderia dizer os fogos de Vênus saíram primeiro do que os de Marte. isso é causado pela maneira como diferentes pontos de vista ficam distorcidos em relação uns aos outros na relatividade especial. E como eles são todos relativos, nenhum observador pode-se dizer que o ponto de vista seu está correto. Isso pode levar a situações muito incomuns, como um efeito do observador de testemunhar causa (por exemplo, ver uma bomba explodir, e depois ver alguém acender o pavio). No entanto, uma vez que o observador vê o efeito, eles não podem interagir com a causa sem viajar mais rápido do que a velocidade da luz, que foi uma das primeiras razões que se acreditava que as viagens mais rápidas que a luz fossem proibidas, porque é semelhante a viagem no tempo e, em um universo onde você pode interagir com a causa depois que o efeito não faz sentido.

07 - Cordas Negras

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Um dos mais longos mistérios pendentes na física: como  gravidade está relacionada com as outras forças fundamentais, como o eletromagnetismo. Uma teoria, proposta pela primeira vez em 1919, mostrou que, se uma dimensão extra é adicionada para o universo, a gravidade ainda existe nas primeiras quatro dimensões (três dimensões no espaço e uma no tempo), mas a forma como essas quatro curvas dimensionais do espaço acima da quinta dimensão extra, produz naturalmente as outras forças fundamentais. No entanto, não podemos ver ou detectar esta quinta dimensão, por isso, foi proposto que a dimensão extra estava enrolada, e, portanto, tornou-se invisível para nós. Esta teoria foi o que levou à Teoria das Cordas, e ainda é incluída no cerne da análises de desta Teoria. Uma vez que esta dimensão extra é tão pequena, apenas pequenos objetos, tais como partículas, podem mover-se ao longo dela. Nesses casos, eles finalmente acabam onde começou, uma vez que a dimensão extra é enrolado sobre si mesmo. No entanto, um objeto que se torna muito mais complexo em cinco dimensões é um buraco negro. Quando estendido para cinco dimensões, torna-se um "fio negro", isto é o contrário de um buraco negro 4D normal, que é instável (isso ignora o fato de que 4D buracos negros eventualmente evaporem).

 Esta corda negra vai desestabilizar em toda uma série de buracos negros, ligados por mais cordas negras, até que as cordas negras são comprimidos por completo e deixar o conjunto de buracos negros. Estes múltiplos buracos negros 4D em seguida, combinam em uma maior buraco negro. A coisa mais interessante sobre isso é que, usando os modelos atuais, o buraco negro final é uma singularidade "nua". Ou seja, ela não tem horizonte de eventos em torno dela. Isso viola a hipótese da Censura Cósmica, que diz que todas as singularidades devem ser cercadas por um horizonte de eventos, a fim de evitar os efeitos de viagem no tempo que são acreditadas para acontecer perto de uma singularidade de mudar a história de todo o universo (Paradoxo), uma vez que eles nunca podem escapar de trás de um horizonte de eventos.

06 - Geon


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Como é melhor mostrado na equação E = Mc², energia e matéria estão fundamentalmente ligadas. Um efeito disto é que a energia, bem como a massa, cria um campo gravitacional. A Geon, primeiro investigada por John Wheeler, em 1955, é uma onda eletromagnética ou gravitacional cuja energia cria um campo gravitacional, que por sua vez detém a própria onda juntas em um espaço confinado. Wheeler especulou que pode haver uma ligação entre geons microscópico e partículas elementares, e que eles podem até ser a mesma coisa. Um exemplo mais extremo é um "kugelblitz" (alemão para "relâmpago bola"), que é o lugar onde essa luz intensa está concentrada em um determinado ponto que a gravidade causada pela energia da luz torna-se forte o suficiente para cair em um buraco negro, prendendo o luz no interior. Embora nada é pensado para prevenir a formação de um kugelblitz, acredita-se que os Geons são agora sejam capazes de formar temporariamente, uma vez que irão inevitavelmente vazar energia e gerar um colapso. Isto, infelizmente, indica que conjectura inicial de Wheeler estava incorreta, mas isso ainda não foi definitivamente comprovado.

05- Buracos Negros Kerr



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O tipo de buraco negro que a maioria das pessoas está familiarizada, na qual se tem um horizonte de eventos sobre a atuação no exterior, como o "ponto de não retorno" e uma singularidade ponto de densidade infinita no interior, na verdade, tem um nome mais específico: um buraco negro de Schwarzschild. Foi nomeado por Karl Schwarzschild, que encontrou a solução matemática das equações de campo de Einstein para uma massa esférica, não rotativa, em 1915, apenas um mês depois de Einstein publicou sua teoria da relatividade geral. No entanto, foi em 1963 que o matemático Roy Kerr encontrou a solução para uma massa esférica rotativa. Assim, um buraco negro rotativo é chamado um buraco negro de Kerr, e tem algumas propriedades incomuns. No centro de um buraco negro de Kerr, não há nenhum ponto de singularidade, mas sim uma singularidade em uma espécie de anel unidimensional mantida aberta por sua própria dinâmica. Há também dois horizontes de eventos, um interno e um externo, e um elipsóide chamado ergosfera, dentro do qual o espaço-tempo em si gira com o buraco negro (por causa do arrastamento) mais rápido do que a velocidade da luz.

 Ao entrar no buraco negro, passando pelo horizonte de eventos exterior, os caminhos do espaço-tempo como tornar-like, o que significa que é impossível evitar a singularidade no centro da cidade, assim como em um buraco negro de Schwarzschild. No entanto, quando você passar pelo horizonte de eventos interior, o seu caminho torna-se espaço-like novamente. A diferença é a seguinte: o espaço-tempo em si é invertida. Isto significa gravidade perto da singularidade anel se torna repulsivo, na verdade, empurrando-o para longe do centro. Na verdade, a menos que você entrar no buraco negro exatamente na linha do equador, é impossível bater o próprio anel de  singularidade. Além disso, as singularidades do anel podem ser ligados através do espaço-tempo, para que possam atuar como buracos de minhoca, apesar de sair do buraco negro do outro lado seria impossível (a não ser que era uma singularidade nua, possivelmente, criada quando o anel de singularidade gira rápido o suficiente). Viajando por um anel de  singularidade pode levá-lo para outro ponto no espaço-tempo, como um outro universo, onde se podia ver a luz caindo de fora do buraco negro, mas não deixa o próprio buraco negro. Ele pode até mesmo levá-lo para um "buraco branco" em um universo negativo, o que ainda é desconhecido.

04 - Tunelamento Quântico

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Tunelamento quântico é um efeito onde uma partícula pode passar por uma barreira que normalmente não têm energia para superar. Isso pode permitir que uma partícula passe através de uma barreira física que deve ser impenetrável, ou pode permitir que um eletron escape da tração do núcleo sem ter a energia cinética para fazê-lo. De acordo com a mecânica quântica, há uma probabilidade finita de que qualquer partícula pode ser encontrada em qualquer lugar do universo, embora essa probabilidade sejam astronomicamente pequena para qualquer distância real a partir dos caminhos esperados das partículas. No entanto, quando a partícula é confrontada com uma barreira  pequena o suficiente (cerca de 1-3 nm de largura), cálculos convencionais  indicariam que esta é impenetrável pela partícula, a probabilidade de que a partícula irá simplesmente passar por essa barreira torna-se bastante visível. Isto pode ser explicado pelo princípio de Heisenberg, o que limita a quantidade de informação que pode ser conhecida sobre uma partícula. A partícula pode "emprestar" energia do sistema que está atuando, e usando-o para passar através da barreira, e depois perdê-lo novamente. Tunelamento quântico está envolvido em muitos processos físicos, tais como o decaimento radioativo e da fusão nuclear que ocorre no Sol e também é utilizado em certos componentes elétricos, e tem sido ainda demonstrado que ocorrem em enzimas em sistemas biológicos. Por exemplo, a enzima glicose-oxidase, o qual catalisa a reação da glucose em peróxido de hidrogênio, envolve o encapsulamento do quantum de um átomo de oxigênio inteiro. Tunelamento quântico também é uma característica fundamental do microscópio de tunelamento, a primeira máquina para permitir que a imagem e manipulação de átomos individuais. Ele funciona por medição da tensão de uma ponta muito fina, o que muda quando ele se aproxima de uma superfície devido ao efeito de túnel de elétrons através do vácuo (conhecido como a "zona proibida") entre eles. Isto dá ao dispositivo a sensibilidade necessária para fazer imagens extremamente de alta resolução. Também permite que o dispositivo mova os átomos ao deliberadamente colocar uma corrente através da ponta condutora.

03- Cordas Cósmicas


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Logo depois do Big Bang, o Universo estava em um estado altamente desordenado e caótico. Isto significa que pequenas alterações e defeitos não alteram a estrutura global do universo. No entanto, como o universo se expandiu, arrefecido, ele passou de um estado desordenado para um ordenado e chegou a um ponto onde flutuações muito pequenas criaram grandes mudanças mudanças.Isto é semelhante à organização de telhas uniformemente em um andar. Quando um azulejo é colocado de forma desigual,  significa que os azulejos colocados subsequentemente seguirão o seu padrão. Portanto, você tem toda uma linha de telhas fora do lugar. Isto é similar aos objetos chamados cordas cósmicas, que são extremamente finas e extremamente longas na forma de espaço-tempo. Essas cordas cósmicas são previstos pela maioria dos modelos do universo, como a teoria das cordas, em que dois tipos de "strings" são independentes. Se eles existem, cada corda seria tão fino quanto um próton, mas incrivelmente denso. Assim, uma corda cósmica um quilômetro de comprimento pode pesar tanto quanto a Terra. No entanto, não seria realmente tem alguma gravidade e o único efeito que isso terá sobre a matéria circundante seria a maneira como ele muda a forma ea forma do espaço-tempo. Portanto, uma corda cósmica é, em essência, apenas um "enrugar" na forma de espaço-tempo. Cordas cósmicas são pensadas ​​para serem incrivelmente longas, até o fim dos tamanhos de milhares de galáxias. De fato, as recentes observações e simulações sugerem que uma rede de cordas cósmicas se estendem por todo o universo. Esta já foi pensada para ser o que causou as galáxias form complexos superaglomerados, embora esta idéia, pois foi abandonado. Superaglomerados complexos consistem de conectados "filamentos" de galáxias de até um bilhão de anos-luz de comprimento. Por causa dos efeitos únicos de cordas cósmicas no espaço-tempo, isso pode até trazer duas cordas juntas e isso tem sido demonstrado que eles poderiam ser usados ​​para viajar no tempo, como acontece com a maioria das coisas nesta lista. Cordas cósmicas também criaria ondas gravitacionais incríveis, mais fortes do que qualquer outra fonte conhecida. 


02 -  Retrocausalidade da Antimatéria


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Antimatéria é o oposto da matéria. Ele tem a mesma massa, mas com uma carga elétrica oposta. Uma teoria sobre por que existe antimatéria foi desenvolvido por John Wheeler e  o premiado no Nobel Richard Feynman, baseado na ideia de que os sistemas físicos deve ser tempo reversível. Por exemplo, as órbitas de nosso sistema solar, se jogou para trás, deve ainda obedecer a todas as mesmas regras que quando eles são jogados para a frente. Isto levou à ideia de que a antimatéria é matéria apenas comum a andar para trás no tempo, o que explicaria por antipartículas têm uma carga oposta, uma vez que se um elétron é repelido, indo para a frente no tempo, então para trás no tempo isso se torna atração. Isso também explica por que matéria e antimatéria se aniquilam. Esta não é uma circunstância de duas partículas que deixam de funcionar em se destruir-se mutuamente; é a mesma partícula de repente parar e voltar atrás no tempo. No vácuo, onde um par de partículas virtuais são produzidas e depois aniquiladas, o que acontece realmente é que apenas uma partícula vai de um anel sem fim, para a frente no tempo, depois para trás, para a frente em seguida, e assim por diante. Enquanto a exatidão desta teoria ainda está em debate, tratando-se de como a antimatéria quanto a matéria vai para trás no tempo matematicamente surgem com soluções idênticas a outras teorias, mais convencionais. 

Quando isto foi teorizado, John Wheeler disse que talvez ele respondesse à pergunta de por que todos os elétrons no universo têm propriedades idênticas, uma pergunta tão óbvia que é geralmente ignorada. Ele sugeriu que era apenas um elétron, constantemente lançando em todo o universo, desde o Big Bang até o fim dos tempos e de volta, continuando com um número incontável de vezes. Mesmo que esta idé ia envolva viagem no tempo para trás, ela não pode ser usada para enviar as informações de volta no tempo, uma vez que a matemática do modelo simplesmente não o permite: Você não pode mover um pedaço de antimatéria para afetar o passado, já que, a medida que o mover, você só afetará o passado da própria antimatéria, ou seja, o seu futuro.

01 - Teoremas da Incompletude de Gödel

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A ultima coisa estranha do Universo não é estritamente científica, mas sim um conjunto muito interessante de teoremas matemáticos sobre lógica e da filosofia que é definitivamente relevante para a ciência como um todo. Comprovada em 1931 por Kurt Gödel, essas teorias dizem que com qualquer conjunto de regras lógicas, exceto para o mais simples, sempre haverá declarações que são indecifráveis, o que significa que elas não podem ser comprovadas ou refutadas devido à natureza inevitável auto-referencial de quaisquer sistemas lógicos que são mesmo remotamente complicadas. Isto é pensado para indicar que não existe um sistema matemático grande capaz de provar ou não todas as declarações. Uma declaração indecifrável pode ser pensada como uma forma matemática de uma afirmação como "Eu sempre minto." Porque a declaração faz referência à linguagem a ser utilizada para descrevê-la, ela não pode ser conhecida se a afirmação for verdadeira ou não. No entanto, uma declaração indecifrável não precisa ser explicitamente auto-referencial para ser indecidível.

A principal conclusão do teoremas da incompletude de Gödel é que todos os sistemas lógicos terão afirmações que não podem ser provadas ou refutadas; por conseguinte, todos os sistemas lógicos devem ser "incompletos".As implicações filosóficas destes teoremas são generalizadas. O conjunto sugere que na física, uma "teoria de tudo" pode ser impossível, já que nenhum conjunto de regras pode explicar todos os eventos possíveis ou resultados. Ele também indica que, logicamente, a "prova" é um conceito mais fraco do que "verdadeiro"; tal conceito é inquietante para os cientistas, porque isso significa que sempre haverá coisas que, apesar de ser verdade, não podem ser provadas para serem verdade. Uma vez que este conjunto de teoremas também se aplica aos computadores, isso também significa que as nossas próprias mentes são incompletas e que há algumas ideias que nunca vamos saber, inclusive se nossas próprias mentes são consistentes (ou seja, o nosso raciocínio não contém contradições incorretas). Isso ocorre porque o segundo dos teoremas da incompletude de Gödel afirma que nenhum sistema consistente pode provar sua própria consistência, o que significa que nenhuma mente sã pode provar a sua própria sanidade. Além disso, desde que a mesma lei estabelece que qualquer sistema capaz de provar sua consistência para si deve ser inconsistente, qualquer mente que acredita que possa provar a sua própria sanidade, portanto, é insana.

Achou complicado de se entender? Então seja bem vindo ao estranho e maravilhoso mundo da física do Universo.

Fonte: Litverse

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Autor Felipe Sérvulo

Graduado em Física pela UEPB. Mestrando em Cosmologia, gravitação e física das partículas pela UFCG. Possui experiência na área de divulgação científica com ênfase em astronomia, astrofísica, astrobiologia, cosmologia, biologia evolutiva e história da ciência. Possui experiência na área de docência informática, física, química e matemática, com ênfase em desenvolvimento de websites e design gráfico e experiência na área de artes, com ênfase em pinturas e desenhos realistas. Fundador do Projeto Mistérios do Universo, colaborador, editor, tradutor e colaborador da Sociedade Científica e do Universo Racionalista. Membro da Associação Paraibana de Astronomia. Pai, nerd, geek, colecionador, aficionado pela arte, pela astronomia e pelo Universo. Curriculum Lattes: http://lattes.cnpq.br/8938378819014229
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