Viagem-no-tempo-Versao-Cientifica

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VVEERRSSÃÃOO CCIIEENNTTÍÍFFIICCAA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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TTííttuulloo:: AA VVIIAAGGEEMM NNOO TTEEMMPPOO 
-- 2211 SSoolluuççõõeess ppaarraa 2211 QQuueessttõõeess ddaa 
FFííssiiccaa ddoo sséécc.. XXXXII –– VVeerrssããoo CCiieennttííffiiccaa 
AAuuttoorraa:: CCllááuuddiiaa PPeennééllooppee FFoouurrnniieerr 
EEddiiççããoo:: ddee AAuuttoorr 
PPrroojjeeccttoo GGrrááffiiccoo CCaappaa ee TTííttuulloo:: PPeennééllooppee FFoouurrnniieerr ee BBrruunnoo OOlliimm 
OOrrggaanniizzaaççããoo ee PPaaggiinnaaççããoo:: PPeennééllooppee FFoouurrnniieerr 
11ªª EEddiiççããoo:: OOuuttuubbrroo 22000099 
IImmpprreessssããoo:: BBuubbookk PPuubblliisshhiinngg,, SS..LL.. 
DDeeppóóssiittoo LLeeggaall:: 112222//22000099 
IISSBBNN:: 997788--998899--9966443344--00--66 
EE--mmaaiill:: ppeenneellooppeeffoouurrnniieerr@@ggmmaaiill..ccoomm 
PPáággiinnaa WWeebb:: wwwwww..ppeenneellooppeeffoouurrnniieerr..ccoomm 
 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
3 
 
CCaappííttuulloo 00 
 
AAPPRREESSEENNTTAAÇÇÃÃOO 
 
““LLeevvaannttaarr nnoovvaass qquueessttõõeess,, nnoovvaass ppoossssiibbiilliiddaaddeess,, 
vveerr vveellhhooss pprroobblleemmaass ddee uumm nnoovvoo âânngguulloo eexxiiggee iimmaaggiinnaaççããoo ccrriiaattiivvaa 
 ee aassssiinnaallaa pprrooggrreessssooss rreeaaiiss nnaa CCiiêênncciiaa..”” 
 -- AAllbbeerrtt EEiinnsstteeiinn -- 
 
 
 Esta compilação constitui parte de um livro de ficção de edição de autor, 
composto por 350 páginas e intitulado „A Viagem no Tempo‟. 
 A obra original retrata a história de um cientista, um investigador de Física 
Teórica, professor numa das mais prestigiadas universidades londrinas, o 
Imperial College. Ao longo dos últimos anos este professor tem-se dedicado, 
completamente e exclusivamente, à compilação de um projecto quase secreto, 
que consiste na formulação de uma „Teoria Final do Tempo‟ e com ela a 
hipótese real de construir uma verdadeira Máquina do Tempo e assim realizar a 
primeira viagem no espaço-tempo efectuada pelo Homem! 
 Ao trilhar este percurso, o físico teórico depara-se com outros enigmas da 
Física, problemas reais que ninguém consegue resolver mas que, de alguma 
forma, este cientista consegue obter a resolução para todas essas grandes 
questões. Ao ver-se na posse de tais revelações o físico teórico reúne apenas 
alguns membros específicos da universidade, também eles colegas e 
professores da instituição, com os quais pretende dar a conhecer e revelar esta 
teoria completamente nova e com ela apresentar 21 soluções para 21 questões 
da Física do séc. XXI! 
 Neste pequeno grupo de elite que reúne, podemos encontrar um físico 
experimental, um matemático, um engenheiro electrotécnico e um biofísico. A 
todos estes cientistas compete um papel importante no desenrolar da história 
que só poderá ser revelado no final… 
 Nos capítulos disponibilizados nesta compilação foi feita uma selecção do 
manuscrito, no qual foi retirado as personagens, bem como a história de ficção 
e apenas apresentado um resumo da versão mais científica da obra e da teoria 
desenvolvida, de modo a poder torná-la acessível a qualquer leitor interessado 
nesta temática. 
 Desta forma, este livro pode ser considerado como uma obra de divulgação 
científica. 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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 A Física do séc. XXI é ainda hoje uma ciência preenchida por diversos 
enigmas. Várias são as questões inexplicáveis e inúmeros são os problemas 
incompreensíveis que constantemente questionam a mente dos físicos. Entre 
puzzles e experiências irresolúveis, como por exemplo a experiência de 
Cavendish e a experiência da Dupla-fenda, questões fundamentais são postas 
em causa, desafiando por completo o entendimento, a lógica e a inteligência 
humana. Incógnitas estas que poderiam perturbar permanentemente o 
pensamento de um cientista. 
 A „Viagem no Tempo‟ surgiu como uma necessidade de compreender e 
reunir todas as grandes questões presentemente em aberto da Física do séc. 
XXI. Este tópico é por definição extenso, como tal, o objectivo consistiu em 
apresentar uma abordagem sintetizada de uma forma o mais completa possível, 
mas pouco extensa, de todos os maiores problemas que afectam a Física do 
nosso milénio. Esta majestosa ciência é única, pois abraça o átomo, a vida, o 
Universo e praticamente tudo, absorvendo uma vasta temática de assuntos, 
aparentemente divergentes ou com pouca relação. No entanto, as verdades, as 
relações, as semelhanças, estão todas inscritas no Grande Livro da Natureza! 
 Este livro apresenta um documentário simples, baseado em relações e 
evidências cosmológicas, sem ser necessário recorrer a uma linguagem 
demasiado técnica e matemática, como tal, toda a estrutura da obra reúne todos 
os esclarecimentos essenciais, de modo a que qualquer leitor possa acompanhar 
aquilo que eu gostaria de designar por História Natural do Universo! 
 Todas as soluções apresentadas são fundamentadas e têm por base um 
grande suporte científico que sustenta e apoia uma única Teoria relativamente 
simples … 
 Penso que as 21 soluções poderão talvez intrigar os especialistas no sentido 
de colocar novas perguntas, dúvidas e problemas e novas maneiras de os 
resolver. 
 Assim, fundamentalmente, esta obra tem como objectivo final apresentar 
uma nova abordagem e uma nova perspectiva para o tratamento e resolução de 
velhos problemas de Física. 
 
 C. P. Fournier 
 
 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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HHIISSTTÓÓRRIIAA NNAATTUURRAALL DDOO UUNNIIVVEERRSSOO 
TTooddooss ooss MMiissttéérriiooss ddaa FFííssiiccaa MMooddeerrnnaa ddeessvveennddaaddooss 
 
 
Índice dos Problemas Abordados: 
 
 
1. Origem da Matéria – pág. 24; 
2. O que é a Matéria Negra – pág. 30; 
3. O que desfez a Homogeneidade – pág. 37; 
4.O porquê da Inflação – pág. 39; 
5. A razão da Densidade Crítica – pág. 42; 
6. O que é o Falso Vácuo – pág. 45; 
7. A origem das Forças da Natureza – pág. 53; 
8. Gravitões localizados – pág. 59; 
9. Que tipo de Força é a Gravidade – pág. 61; 
10. Estabilidade Electrodinâmica do Átomo – pág. 67; 
11. Teoria Quântica da Gravidade – pág. 75; 
12. Quantização da Matéria – pág. 95; 
13. Dualidade Onda-Partícula – pág. 103; 
14. O porquê da estabilidade Matéria-Antimatéria – pág. 126; 
15. O problema do Horizonte – pág. 130; 
16. O que é a Energia Escura – pág. 132; 
17. Quantas dimensões? – pág. 137; 
18. Origem e Destino do Universo – pág. 142; 
19. Fórmula do Tempo – pág. 163; 
20. Fórmula do Cosmos – pág. 170; 
21. Fórmula da Teoria Unificada – pág. 173. 
 
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A VIAGEM NO TEMPO 
 
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CCaappííttuulloo II 
 
IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO 
 
““ QQuuee vviivvaass nnuumm tteemmppoo iinntteerreessssaannttee..”” 
-- CCoonnffúúcciioo -- 
 
 
 Vivemos num Universo misterioso e fascinante! 
 Enquanto permanecemos aqui isolados neste nosso cantinho do nosso 
humilde planeta, rendemo-nos aos encantos do Universo e à sabedoria da 
Natureza. E como seus discípulos fiéis que somos, tentamos, a todo o custo, 
acompanhar a inteligência do Universo que nos envolve. 
 Se a Natureza nos pudesse observar com consciência, o que diria ela dos 
nossos avanços?! … Será que estamos a aprender bem a lição?! 
 Efectivamente uma Teoria completa da Natureza requer um grande esforço 
por parte dos seres humanos … mas os humanos deduzem que os 
acontecimentosnão são desprovidos de relação e explicação, por isso, parece- 
-me que estão no bom caminho … 
 Esta seria a mensagem que gostaríamos que a Natureza nos enviasse! 
 E assim continuam os Homens, incessantes na sua busca, incansáveis na sua 
procura de uma Teoria para o Cosmos! 
 O objectivo actual da Ciência é criar uma unificação entre todas as partículas 
e forças, englobando-as e descrevendo-as numa equação comum. 
 Uma Teoria Unificada teria a capacidade de nos dar uma compreensão plena 
dos acontecimentos que nos rodeiam, do nosso Universo, e até da nossa própria 
existência! 
 Uma formulação de uma Grande Teoria Unificada relacionará propriedades 
diferentes da realidade, fundindo-as numa só. E já não teremos de mudar de 
teoria para abordar problemas diferentes. O seu domínio e poder de aplicação 
seria Universal. 
 Uma teoria assim tão elegante, seria uma autêntica obra de arte! 
 Somente e apenas alguns grandes pensadores, guiados por uma compreensão 
muito profunda, colocam o problema fundamental da estrutura do Universo no 
centro do seu pensamento. E com isso em mente, pretendem conhecer tudo. 
Esses são os verdadeiros saqueadores do conhecimento. 
 Por isso a ambição persiste, e a conquista continua … 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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 Actualmente, a descrição geral do Universo está dividida em duas partes: 
Por um lado, temos a Teoria da Relatividade Geral; por outro lado, temos a 
Teoria Quântica. 
 Os físicos quânticos estão inteiramente satisfeitos com a Mecânica Quântica 
e os astrofísicos estão igualmente satisfeitos com a Relatividade Geral. A 
Teoria da Relatividade descreve o Universo numa escala astronómica; e a 
Teoria Quântica descreve o Universo numa escala subatómica. Trata-se, 
inexoravelmente, de duas grandes realizações intelectuais. Ambas as teorias são 
extremamente bem sucedidas dentro da sua área de competência e cada uma 
delas é apoiada por um impressionante catálogo de evidência experimental e 
observacional. No entanto sabe-se, infelizmente, que estas duas teorias são 
incompatíveis entre si. Ambas as teorias não apresentam soluções comuns que 
possam ser aplicáveis a todo o Universo! 
 Sabemos que a realidade tem de estar relacionada de alguma forma, por isso 
deduzimos que haja algum ingrediente em falta; uma variável escondida; uma 
propriedade mal compreendida ou, qualquer coisa, que ainda ninguém sabe. O 
problema reside em que todos sabem que é preciso mudar, mas ainda ninguém 
sabe bem como ou qual a mudança que funciona. 
 O que tenho para vos apresentar aqui hoje, é a mudança que funciona! 
 A pesquisa principal da ciência actual incide na procura de uma nova teoria 
que integre as duas, ou seja, de uma Teoria Quântica da Gravidade! 
 Há vários modelos para uma Teoria Quântica da Gravidade. A maior parte 
são puras conjecturas matemáticas sem qualquer significado físico concreto e 
objectivo ou, pelo menos, a sua inteligibilidade está fora do nosso alcance. 
Outras, mais interessantes, já utilizam alguns conceitos físicos. 
 Não foi há muito tempo, no tempo de Newton em 1700, em que era possível 
para uma pessoa culta assimilar todo o conhecimento humano … pelo menos 
nos seus traços mais gerais. Desde essa época, porém, o ritmo alucinante do 
desenvolvimento científico tornou isso impossível. Poucas são as pessoas que 
conseguem acompanhar o ritmo galopante da fronteira do conhecimento do séc. 
XXI, sempre em rápida evolução e expansão. 
 Aquilo que sabemos agora, já estará provavelmente obsoleto e ultrapassado, 
devido ao aparecimento e florescimento constante de novas descobertas e 
invenções. Uma vez que as teorias estão constantemente a ser alteradas, a ser 
actualizadas, adquirindo um grau de especificidade cada vez maior; todo esse 
conhecimento e informação é território exclusivo de um especialista, e só por 
ele pode ser adequadamente assimilado; e, mesmo assim, este apenas pode 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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esperançar assimilar devidamente uma pequena parte muito específica de uma 
teoria com conceitos mais gerais. 
 Como poderemos pretender obter uma perspectiva correcta, o panorama 
global e completo se continuamos a repartir o conhecimento?! 
 Ramificações, subdivisões, especificidades atrás de especificidades, 
desenvolvimentos que perseguem pormenores rigorosos; e em favor disso, 
afasta-se a coerência geral, suprime-se a relação, perde-se a perspectiva, 
espelha-se o conhecimento, subdivide-se teorias, inventam-se novas disciplinas 
… E, francamente, confesso … a Ciência está exausta!! E cheia de informação! 
 Se bem que este percurso possa parecer razoável e natural, talvez pudessem 
incluir um novo ramo na Ciência que estude a Interdisciplinaridade! 
 Não se sabe muito bem porquê que „c‟ foi escolhido como símbolo para 
designar a velocidade da luz. Talvez por ser a Constante máxima universal, ou 
por ter a sua origem no latim, na palavra „Celeritas‟, que significa celeridade e 
rapidez. 
 Mas porquê que as nossas constantes universais têm o valor específico que 
têm?! Porquê esses valores e não outros?! 
 De todos os números cósmicos que definem a arquitectura do nosso 
Universo fazem-nos compreender que uma ligeira alteração no valor dessas 
constantes, por mais ínfima que fosse, e o resultado final já não seria o mesmo e 
o nosso Universo seria um sítio muito diferente. 
 Ninguém sabe por que motivo as constantes fundamentais da Natureza 
assumem os valores numéricos que assumem. Essas constantes são os genes do 
nosso Cosmos. Essa informação aparece-nos pré-determinada e parece-nos 
introduzida a priori, e isso faz-nos pressupor uma lógica pré-definida, uma 
intenção induzida para encaminhar e fazer evoluir o Universo desta forma e 
deixa-nos a pensar se terá existido um Arquitecto do Universo?! Há quem o 
chame de Princípio Antrópico! 
 É surpreendente que não haja qualquer „Teoria das Constantes‟! 
 Talvez fosse necessário esclarecer qual o verdadeiro papel destas constantes 
no contexto da Física, as suas origens e suas respectivas repercussões na 
Natureza. 
 Provavelmente, o único físico que se preocupou em escrever um livro 
especificamente dedicado às constantes universais tenha sido Gilles Cohen-
Tannoudgi, que defendeu enfatidicamente que as constantes fundamentais 
representam, na verdade, limiares epistemológicos e que, a sua forte vinculação 
às grandes teorias está directamente dependente da essência proposta para essas 
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constantes, bem como da coerência da escolha. Qual o significado dessas 
constantes e o que é que elas revelam exactamente? 
 Quais são, afinal, as verdadeiras constantes fundamentais necessárias para 
descrever toda a Física?! 
 Dizemos que o nosso Universo é definido pelas suas constantes, mas ainda 
não sabemos rigorosamente quantas! 
 Declaramos que essas preciosas constantes estão na origem das interacções 
das Forças Fundamentais que observamos na Natureza, mais não sabemos 
exactamente quais! 
 Poderíamos começar por mencionar c = velocidade da Luz; depois h = 
constante de Planck; seguidamente e = carga electrão; depois talvez também G 
= constante Gravitacional; e porque não a mais recente descoberta α = constante 
de estrutura fina … E a partir daqui poderíamos continuar ou parar para pensar 
e começar a colocar sérias questões. Porquê escolher particularmente um 
determinado conjunto de constantes em detrimento de outras?! 
 Actualmente há físicos que reconhecem que as constantes fundamentais que 
se enquadram no Modelo Padrão da nossa Física não são nem três, nem quatro, 
nem cinco; mas sim dezanove constantes fundamentais de acordo com o físico 
Michio Kaku e, mais recentemente, John Baez estimou que essas constantes 
fundamentais necessáriasseriam vinte e seis! 
 Talvez fosse melhor revermos o que é o nosso conceito de „Constante 
Universal‟. Senão, num universo cada vez mais alargado de novas constantes 
haverá uma restrição e um condicionamento cada vez maior em direcção a um 
processo de unificação e convergência para uma fórmula final de uma Teoria 
Física Fundamental. 
 Resumir, simplificar, reduzir as coisas à sua essência. O que deveríamos 
estar à procura era de uma única constante: 
 A Constante Fundamental da Natureza! 
 O número mágico que revelaria o segredo e a identidade de um Cosmos 
singular! 
 Dizemos que uma constante universal é um valor numérico, uma grandeza 
escalar, que traduz uma propriedade invariável da Natureza. Como tal, ela é 
considerada como uma essência fundamental, uma evidência e uma garantia 
correspondente a um determinado processo físico. Isso faz dessas constantes 
únicas e estritamente universais. 
 Não nos podemos nunca esquecer que as constantes universais relacionam 
grandezas e não somente unidades. Conceitos e propriedades diferentes da 
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realidade estão relacionados de tal forma que podem ser fundidos num único, 
fazendo desaparecer uma boa parte das nossas constantes. 
 Sem hesitações, teríamos de proceder a uma boa filtragem, começando por 
justificar e vincular, sem ambiguidades, todas as nossas constantes particulares 
e a sua verdadeira integração e relação com uma teoria física fundamental. 
 Esta selecção requer algum cuidado e coerência, além de muita paciência, 
para não se proceder e concluir apressadamente que uma determinada escolha é 
mais importante do que outra, ainda mais se essa opção for escolhida por não se 
encontrar a correspondente teoria à qual vincularia. 
 De uma maneira ou de outra, há que arriscar e proceder a um critério radical 
de selecção. No final, veremos que o nosso número de constantes diminui 
consideravelmente até um valor em que este se torna irredutível. 
 A nossa Constante Fundamental da Natureza terá de estabelecer uma 
articulação entre tempo-espaço-matéria. Mas, infelizmente, toda a construção 
da Física Moderna está embargada por uma Teoria Quântica da Gravidade, que 
tanto se procura e não se encontra! 
 Existimos, porquê que existimos?! Foi tudo um acaso? 
 As dúvidas atropelam-se. Poucas pessoas pensantes não se terão perguntado 
em determinado momento das suas vidas se toda esta existência não poderia ser 
um mero fantasma, uma ilusão! 
 Quanto mais dissecamos este mundo, estes átomos, estas partículas, mais 
descobrimos que a aparente solidez é uma quimera! 
 A mesa sobre a qual escrevo é um entrelaçar de moléculas, de átomos, de 
partículas constituintes de um núcleo central que é 10000 vezes menor que o 
diâmetro do átomo! - dez mil vezes menor … - Entre todo este espaço reina um 
vácuo penetrante, permeado unicamente por campos de forças 
inimaginavelmente fortes. Que forças imperam nesses campos?! Afinal, a 
matéria não é a parte dominante mas sim o Vácuo, cujo domínio é imponente! 
E sabemos tão pouco acerca do vácuo! 
 É caso para reflectirmos! É espantoso como é que conseguimos pensar com 
um cérebro „quase‟ vazio!! 
 Mas, no entanto, as coisas parecem-nos sólidas, porquê?! Qual é o segredo 
da matéria e da Gravidade? 
 Para chegarmos a uma conclusão mais definitiva temos de focar a nossa 
questão. Como tal, é necessário começarmos com a seguinte pergunta: 
 O que é a matéria? O que é a massa? 
 E é à volta desta pequena questão que tudo se desenrola … 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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CCaappííttuulloo IIII 
 
OO QQUUEE ÉÉ AA MMAASSSSAA?? 
 
““ OO ppooeettaa aappeennaass qquueerr mmeetteerr aa ccaabbeeççaa nnooss ccééuuss.. 
ÉÉ oo llóóggiiccoo qquuee pprrooccuurraa mmeetteerr ooss ccééuuss nnaa ssuuaa ccaabbeeççaa.. 
 EE éé aa ssuuaa ccaabbeeççaa qquuee ssee ddiivviiddee..”” 
-- GG.. KK.. CChheesstteerrssoonn -- 
 
 
 Os antigos consideravam que os elementos básicos da matéria eram quatro: 
Ar; Água; Terra; Fogo. Os atomistas consideravam que a matéria era feita de 
átomos indivisíveis. Hoje em dia diz-se que a matéria é constituída por 
partículas: Protões; Neutrões e Electrões. 
 Mais recentemente, os físicos das partículas concluíram que os próprios 
protões e neutrões são constituídos por partículas ainda mais elementares: os 
Quarks! 
 Até onde é que chega a indivisibilidade da matéria? A Natureza terá algum 
limite? Ou esta divisão estender-se-á até ao infinito?! 
 A Matéria é o ponto-chave para resolver este enigma, e é a ligação que falta 
para estabelecer uma relação entre a Teoria da Relatividade e a Física Quântica. 
 Para compreendermos o Big Bang, o suposto início do Universo, os físicos 
têm de conciliar ambas as teorias. Contudo, a Relatividade Geral e a Mecânica 
Quântica parecem destinadas a ser incompatíveis. A Teoria da Relatividade 
Geral não se enquadra no momento exacto do Big Bang, no momento em que o 
nosso Universo era ainda um recém-nascido e designamos esta época por 
Tempo de Planck; e também não se enquadra num outro momento 
imediatamente antes de um Big Crunch, que os físicos prevêem que poderá 
ocorrer como sendo um dos possíveis destinos finais do nosso Universo, a 
morte do Cosmos! 
 Outro conflito inevitável e um caso particular em que a Teoria da 
Relatividade Geral não se enquadra é dentro de um buraco negro. Nestes astros 
singulares o colapso gravitacional da matéria é inevitável. Dentro destes 
concentra-se uma enorme densidade de matéria confinada a um espaço bastante 
reduzido. Devido aos enormes valores de pressão, densidade, temperatura que 
se supõe serem aí existentes, prevê-se que a estrutura da matéria tal como a 
conhecemos não terá a menor possibilidade de sobrevivência e o fortíssimo 
campo gravitacional aí existente obrigará a um desabamento e a uma 
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contracção inevitável de toda a matéria e radiação em direcção a um ponto 
central, designado por singularidade. 
 Estas regiões e situações são, em termos de comportamento físico, 
simultaneamente muito grandes e muito pequenas … e altamente complexas. 
 E, de facto, não temos nenhuma boa teoria que descreva o que se passa 
dentro de um buraco negro; bem como para épocas com condições semelhantes, 
como sendo, o Big Bang e o Big Crunch. 
 E passo a citar: nestes estádios “ A Gravidade é forte. É necessária uma 
Teoria Quântica da Gravidade, que ainda não existe. “ – Frank Close. 
 Tentativas para combinar a Teoria Quântica com a Teoria da Relatividade 
transportam-nos para equações em que se obtém soluções infinitas. Se uma 
equação tem uma solução infinita, os físicos deduzem que esta não tem 
qualquer significado num contexto real, por isso, presumem que a equação deve 
estar mal formulada. 
 Sem uma solução real, os físicos não têm a menor hipótese de saber o que é 
que está a acontecer, o que foi que aconteceu e o que é que irá acontecer. 
 A Teoria da Relatividade deixa de ser válida para o Tempo de Planck e a 
Teoria Quântica também não estabelece qualquer solução para estes micro-
espaços de elevadas energias. Ambas as teorias entram em falência nestas 
condições particulares e neste domínio do espaço e do tempo. 
 A existência de uma Teoria Quântica da Gravidade é lógica e mesmo 
necessária!! 
 Os problemas surgem assim que se tenta quantizar a Gravidade, obstáculos 
estes que nos parecem intransponíveis. 
 Se por um lado a Física das Partículas actua num palco espaço-tempo plano, 
absoluto e rígido; por outro lado, a Relatividade Geral actua num espaço-tempo 
flexível e dinâmico. 
 Se em relação à Força Electromagnética a transmissão e mediação desta 
força resume-se aos fotões e a quantização mínima de energiapode ser 
resumida aos pacotes de Planck; Em relação à Força Gravitacional, não 
fazemos a menor ideia como é que esta se processa, qual o seu meio de 
transmissão, qual a sua partícula mediadora, já baptizada por Gravitão, o 
mediador da Força da Gravidade mas ainda não detectado; e também ainda não 
encontrámos a unidade base, mínima e fundamental de matéria, a quantização 
da massa. 
 Pelo menos é isto o que se pensa. 
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 Digo-vos que hoje em dia ainda não chegámos muito mais longe do que 
Einstein quando aspirou por uma Unificação! 
 A busca de uma Teoria Quântica da Gravidade tornou-se num gigantesco 
quebra-cabeças dos físicos contemporâneos ... 
 As equações conhecem-se umas às outras, normalmente há-as amigáveis e 
há outras que discordam violentamente. Quando isto acontece, e duas teorias 
teimosamente entram em confronto, é normal que daí surja uma terceira. 
 A união nasce através de um conceito unificador e pacifista: a crise é um 
momento criador por excelência. 
 Decorre frequentemente que uma nova teoria surge sempre como uma 
extensão de uma teoria anterior … mas não tem de ser necessariamente assim. 
Quando se procura a verdade, encontra-se muitas verdades em muitas coisas! 
 
 Na Relatividade Especial a Gravidade não está envolvida, para que a teoria 
estivesse correcta, Einstein teve de a incluir e ter em conta o efeito da Força 
Gravitacional. 
 Duas observações chave conduziram-no à sua Teoria da Relatividade Geral: 
 
1. – A primeira observação relaciona massa gravitacional de um objecto 
com a sua massa inercial. 
2. – Numa segunda observação conclui que se pode imitar o efeito de um 
campo gravitacional acelerando um sistema de referência, mesmo na 
ausência de Gravidade. 
 
 Vejamos agora em pormenor em quê que isto consiste: 
 Dizemos que a Força Gravitacional é proporcional à massa de um objecto; e 
dizemos que uma massa que reage à Força da Gravidade é definida como tendo 
massa gravitacional. 
 Analogamente, uma massa gravitacional diz-nos a magnitude da Força 
Gravitacional que um objecto sente. 
 Por outro lado, a massa inercial diz-nos com que rapidez um objecto se 
move em resposta a uma determinada força externa. 
 A inércia é uma medida que traduz a resistência de um corpo à alteração de 
movimento. 
 Por exemplo, um objecto com o dobro da massa de outro objecto sofrerá 
metade da aceleração, quando sujeitos à mesma força e por isso, o objecto de 
maior massa deslocar-se-á mais lentamente. Por outras palavras, quanto maior 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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for a massa inercial de um objecto, mais lentamente este se move quando 
sujeito à mesma força. 
 Vejamos um exemplo prático: 
 Se tivermos uma bola de chumbo e uma bola de madeira, dizemos que a 
bola de chumbo possui uma massa gravitacional maior do que a bola de 
madeira. Por conseguinte, dizemos que a bola de chumbo sente uma força 
muito mais forte quando sujeita e exposta à força da gravidade, logo, a 
magnitude do seu peso é maior. 
 Por outro lado, a bola de chumbo possui uma massa inercial maior, isto 
significa que irá ser mais lenta a reagir a uma determinada força externa. 
 O que isto traduz é o seguinte: a força que é aplicada sobre a bola de 
chumbo pode ser maior, mas no entanto a velocidade com que reage é mais 
lenta, ou seja, menor; logo, consequentemente a aceleração é exactamente a 
mesma que a adquirida por uma bola de madeira. 
 Conclusão: objectos com massas diferentes sentem exactamente a mesma 
aceleração gravitacional. E isto traduz-se na 2ª Lei de Newton, se F = m.a, tem-
-se: 
a = F / m 
 
 Esta razão ( F / m ) é sempre proporcional, logo, repito, a aceleração sentida 
por ambos os objectos é sempre a mesma. 
 A aceleração é a única constante! … muito interessante! 
 A equivalência entre massa inercial e massa gravitacional sugere uma 
profunda relação entre estes dois aspectos, aparentemente, muito diferentes da 
realidade. Várias experiências foram efectuadas e repetidas em vários cenários 
e os resultados são sempre os mesmos: 
 
Massa Gravitacional = Massa Inercial 
 
 E isto só pode ser explicado de uma maneira, se não existir qualquer 
distinção entre estes dois conceitos, evidentemente! 
 
 Assim tem-se, como definição de Massa Gravitacional mg: 
 
 
mg = F / a 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
16 
 
 E, paralelamente, como definição de Massa Inercial mi: 
 
 
mi = F / a 
 
 À primeira vista, não há nenhuma razão óbvia para estes dois tipos de massa 
estarem relacionados. A massa gravitacional corresponde à capacidade que um 
corpo tem de atrair outro, e é normalmente expressa na equação da Gravidade 
de Newton, relacionando a magnitude da Força Gravitacional. E a massa 
inercial é aquela expressa na segunda lei de Newton pela lei da Dinâmica, que 
relaciona Movimento com Velocidade. Mas os factos não mentem e a 
experiência prova que estas duas medidas distintas confundem-se e fundem-se 
numa só. 
 A conclusão só pode ser uma, é que estes conceitos devem ser idênticos na 
sua essência e podem, portanto, ser permutáveis. 
 Passemos agora para o 2º ponto: 
 Para elucidar um pouco melhor o que traduz a relação entre Campo 
Gravitacional e a Aceleração de um Sistema de Referência, recorramos 
novamente a um exemplo prático e concreto: 
 Sempre que estamos a bordo de um avião, prestes a levantar voo, todos nós 
sentimos o nosso próprio peso que nos empurra para baixo, como também uma 
força inercial adicional que nos faz sentir ainda mais pesados. Essa força surge 
logo que o avião começa a acelerar até atingir a velocidade suficiente para 
levantar voo. Quando o avião adquire uma velocidade constante, de cruzeiro, 
tudo volta à normalidade e sentimos apenas o nosso próprio peso. 
 O efeito oposto também pode ocorrer: Se o avião entrar em queda livre, 
neste novo e acelerado sistema de referência, ficamos sem peso e já não 
sentimos o efeito da Força Gravitacional. 
 Com esta experiência também podemos sugerir que há uma ligação profunda 
entre Gravidade e Sistemas de Referência Acelerados, tal que: 
 
 
Gravidade = Aceleração 
 
 Também estes devem ser cúmplices na sua essência e podem, portanto, ser 
permutáveis. 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
17 
 
 Para quem nunca viajou de avião, outro exemplo semelhante ocorre a bordo 
de um elevador. No caso particular de queda livre, não sentimos o nosso 
próprio peso porque caímos com a mesma aceleração que o elevador. 
 Baseado neste tipo de observações Einstein concluiu o seu Princípio de 
Equivalência, resumindo: 
 A razão entre as massas de dois corpos é definida em Mecânica de duas 
formas distintas: pela razão inversa das acelerações que a mesma força lhe 
comunica ( Massa Inercial ); e também pela razão das forças que se exercem 
sobre os corpos num mesmo campo gravitacional ( Massa Gravitacional ). 
 A igualdade destas duas massas, definidas por um modo tão diferente não 
tem levantado quaisquer questões aos físicos actuais. Contudo, a Mecânica 
Clássica não nos dá qualquer tipo de explicação acerca desta igualdade! 
 Será simplesmente uma lacuna? 
 Não será que estas igualdades traduzem a verdadeira natureza destes 
conceitos?! 
 Uma pequena reflexão mostrará que este Princípio de Equivalência se 
estende até ao Princípio da Relatividade, isto é, a sistemas de coordenadas com 
movimentos não uniformes, ou seja, acelerados; com movimentos relativos uns 
em relação aos outros. Vejamos como: 
 Se considerarmos um sistema de inércia K, em que todas as massas estão 
suficientemente afastadas umas das outras, diríamos que estas não terão, 
relativamente a K, qualquer tipo de aceleração, pois permanecemem repouso. 
 Mas se considerarmos um outro referencial K‟, uniformemente acelerado, ou 
seja, com velocidade não constante em relação a K; podemos dizer que as 
massas do referencial K e relativamente a K‟ terão todas acelerações iguais e 
paralelas, uma vez que se afastam do referencial K‟, e comportam-se como se 
estivessem sujeitas a um campo de gravitação! E ainda, como se K‟ não tivesse 
a aceleração considerada! 
 Por outras palavras, supor ou admitir que K‟ está em repouso e que aí apenas 
existe um campo gravitacional, é o mesmo que supor que K é que é o 
referencial legítimo e que não existe nenhum campo gravitacional em K‟, e que 
este está somente acelerado! 
 O que significa que nada poderemos concluir, pois, no espaço não existe 
nenhum ponto de referência fixo e privilegiado, um referencial absoluto, em 
relação ao qual possamos fazer medições e estabelecer relações absolutas. 
 O Princípio de Equivalência proposto por Einstein estabelece que as Leis da 
Física num Campo Gravitacional são exactamente as mesmas que num Sistema 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
18 
 
de Referência Acelerado. E que não é possível fazer qualquer distinção entre as 
duas. De facto, nem nos é possível realizar qualquer tipo de experiência que nos 
permita saber em que situação é que estamos. 
 Isto levanta de imediato uma questão acerca do Universo: 
 Afinal, onde é que nos encontramos? 
 Mergulhados num enorme campo gravitacional; ou transportados num 
enorme sistema acelerado?! Uma vez que a Gravidade pode ser considerada 
como uma Inércia natural ou a Inércia pode ser considerada como uma 
Gravidade artificial. 
 Deveras interessante! 
 Outra ligação a ter em conta, enquanto tentamos revelar o mistério da 
matéria, é a seguinte: 
 Durante muito tempo os cientistas consideraram a Massa e a Energia como 
dois fenómenos organicamente diferentes e distintos. O que a ciência sabia até 
então era que a massa e a energia eram indestrutíveis, satisfazendo ambas Leis 
de Conservação idênticas. 
 Einstein, mais uma vez, teve a visão de reparar que ambas tinham 
exactamente as mesmas características, curioso como sempre, reparou que 
ambas se contraíam e expandiam em factores idênticos; as suas propriedades 
eram extremamente semelhantes; em todos os aspectos principais concluiu que 
Massa e Energia eram indistinguíveis, deduzindo que massa inerte é 
simplesmente energia latente. E numa revelação final mostrou-nos que a massa 
poderia ser destruída e convertida em energia e vice-versa, através da célebre 
fórmula que todos nós já conhecemos: 
 
E = m.c2 
 
 A evidência experimental e incontestável da manifestação desta fórmula 
encontra-se na desintegração radioactiva dos elementos químicos e na fusão 
nuclear das estrelas. 
 Mas há que salientar que Einstein integrou estes dois conceitos num único, 
atribuindo um novo Princípio da Conservação da Massa-Energia, ou mais 
simplesmente, Lei da Conservação da Energia. 
 Do ponto de vista prático, acerca do princípio de equivalência entre massa e 
energia, isto significa que um objecto material pode ser transformado em 
movimento puro, isto é, em Energia Cinética e vice-versa, ou seja, movimento 
puro pode ser transformado num objecto material! 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
19 
 
 Se repararmos bem, isto é verdadeiramente espantoso! 
 Será possível criar matéria gastando exclusivamente movimento?! … Muito 
interessante! 
 Tal transformação só teria de obedecer à Lei da Conservação da Energia. 
 Dizer que a Energia = Massa x Velocidade da Luz ao quadrado implica dizer 
que a matéria pode ser destruída mas que esta também pode ser criada e 
transformando a equação, tem-se que: 
 
m = E / c2 
 
 Com esta equação vê-se quão falsa era a crença do passado que a matéria 
não poderia ser criada nem destruída; e quão falsa é a crença de hoje em dia 
acerca da estabilidade e quantização da matéria, pois esta não é sequer uma 
grandeza estável e fundamental mas sim aparente!! 
 De facto, não existe qualquer Lei da Conservação da Matéria; aquilo que se 
conserva sempre, tanto quanto sabemos, é a Energia! 
 As únicas grandezas reais que são conservadas em colisões são apenas a 
Quantidade de Movimento e a Energia, ou seja, a conservação teórica da 
Massa. 
 Contudo, procuramos e ambicionamos a quantização da matéria, mas 
relacionamos Matéria e Energia; admitimos que estas são indistinguíveis; e 
agora separamos os conceitos e relacionamos Massa com Gravidade e Energia 
com Campo. Então, afinal, onde é que estão as diferenças e as semelhanças?! 
… Não seremos nós que estamos a impor as diferenças?! 
 Poderíamos começar por concluir claramente que a massa de um corpo é 
uma medida do seu conteúdo energético. Que a Massa é uma forma de Energia! 
Que a Massa é uma manifestação da Energia em movimento! 
 Isso simplificava imenso! E é isso o que nos diz Einstein, quando lemos a 
sua equação. 
 Energia em conjunto com a sua componente vectorial: a quantidade de 
movimento. Energia em Movimento, elas duas andam de mãos dadas e ambas 
produzem tudo o que lhes sucede! 
 Tudo é energia em movimento … 
 Antes de finalizarmos, vejamos outra analogia: 
 Se por outro lado, a inércia de um corpo depende do seu conteúdo 
energético, de tal forma que: 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
20 
 
m = E / c
2 
 
 Por outro lado, com a ajuda da teoria quântica sabemos que E = h.f, logo, a 
energia depende da frequência e, substituindo na nossa equação de Massa 
Inercial, tem-se que: 
m = h.f / c2 
 
 E sabe-se também que há uma relação entre massa e a quantidade de 
Movimento ( p = m.v ), de tal forma que, a equação da Física Clássica que 
relaciona estas duas grandezas é a seguinte: 
 
m = p / v 
 
 Desta equação pode ler-se que a massa de um corpo é uma medida da sua 
velocidade e da sua quantidade de movimento. 
 E ainda que, pela célebre fórmula de Newton ( F = m.a ), tem-se que a 
Massa de um corpo é uma medida da sua aceleração, cuja origem está numa 
Força, supostamente, Gravitacional: 
 
m = F / a 
 
 Não pretendo acrescentar mais nada ao conceito de Massa, porque senão 
vamos começar a ficar confusos. Na verdade, já está tudo dito: 
 Basicamente o que vimos até aqui é que a massa pode ser descrita através de 
várias equações distintas, relacionando grandezas distintas e diferentes, e que a 
Matéria pode aparecer de uma maneira muito diversificada e versátil! 
 A menos que a Massa não seja uma característica inata e essencial, uma 
grandeza fundamental; segue-se muito claramente que esta realidade 
indubitável não pode ser explicada de uma maneira objectiva!! 
 Portanto, e tentando resumir ... - Todas estas versões de Massa conduzem- 
-me a uma interrogação: Será que a Massa sofre de algum Síndrome de 
Múltipla-personalidade?! 
 Ou será que todas estas relações e equações traduzem e escondem o seu 
verdadeiro significado físico?! 
 Antes de adiantarmos algum tipo de conclusão em relação à nossa definição 
de Massa, talvez pudéssemos pedir alguma ajuda à Gravidade … 
 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
21 
 
CCaappííttuulloo IIIIII 
 
OO QQUUEE ÉÉ AA GGRRAAVVIIDDAADDEE?? 
 
““AApprreennddeerr éé aa úúnniiccaa ccooiissaa ddee qquuee aa mmeennttee nnuunnccaa ssee ccaannssaa,, 
nnuunnccaa tteemm mmeeddoo,, nneemm nnuunnccaa ssee aarrrreeppeennddee..”” 
-- LLeeoonnaarrddoo ddaa VViinnccii -- 
 
 
 A gravidade da situação, é que esta Força permanece muito difícil de 
explicar, uma vez que não se enquadra com mais nenhuma teoria conhecida. 
 A Força Gravitacional é extremamente singular, diferente e original e, 
aparentemente, independente de todas as outras forças. 
 É devido a ela que nasceo conceito e estatuto de Massa e, 
consecutivamente, toda a estrutura da matéria, dos átomos, das moléculas … da 
Vida! 
 Qual é o mistério da Força da Gravidade? … afinal, ela existe!! 
 Mais uma vez, comecemos pelo início … 
 A Mecânica de Newton foi tão bem sucedida, no séc. XVIII, XIX, XX e 
XXI, que praticamente deixou de ser questionada. Com ela previmos eclipses 
solares, enviámos homens à Lua e sondas espaciais em exploração pelo 
Universo! 
 A percepção de Newton teve em conta o sistema Terra-Lua e a queda de 
uma maçã do alto de uma árvore, relacionando-os, deduziu que a força de 
atracção que faz com que a Lua se mantenha na sua trajectória, é a mesma que 
provoca a queda da maçã. 
 Escreveu, então: 
 “ Deduzi que as forças que mantêm os planetas nas suas órbitas estão na 
razão recíproca dos quadrados das distâncias aos centros em torno do qual 
orbitam; e, assim, comparei a força necessária para manter a Lua na sua órbita 
com a Força da Gravidade na superfície da Terra; e verifiquei que as duas 
respostas são quase iguais.” – Sir. Isaac Newton -. 
 Um episódio que, possivelmente, levou Newton a imaginar que talvez todos 
os corpos do Universo sentissem esta atracção e, como tal, eram todos atraídos 
uns pelos outros e assim formulou a sua Lei da Gravidade. 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
22 
 
 Uma ideia iluminada e uma verdadeira revelação sem dúvida … para a 
época e para a altura em questão. Porém, hoje em dia, ainda não avançámos 
muito mais! 
 Até agora, ainda não se conseguiu conciliar a Teoria da Gravidade com a 
Física Quântica porque, se virmos bem, as bases da fórmula da Gravidade estão 
incorrectas e os princípios sobre os quais assentam e se fundamentam têm falha 
desde o início! 
 Diz-se que a Gravidade é a força responsável pela coesão das partículas 
subatómicas e da Massa. 
 Retomando os passos de Newton, diríamos que a Gravidade é uma força que 
actua de uma forma inversamente proporcional ao quadrado da distância, em 
função da relação 1/r2. Isto significa que, como sabemos, a 1m de distância a 
Força Gravitacional tem um valor, e se substituirmos r por 1 vem que 1/12=1; e 
que a 2 metros de distância a Força Gravitacional será 1/22=1/4, isto é, será 
quatro vezes menor e assim sucessivamente. E podíamos concluir que o efeito 
da Força Gravitacional perde-se e atenua-se com a distância e afastamento da 
fonte. Certo?! 
 Sendo assim, repito, concluiríamos que, quanto mais distante da Massa mais 
fraca é a força. Analogamente, supomos que, quanto mais perto do centro de 
gravidade mais forte é a força. 
 Continuando esta lógica, isto implicaria que no centro de qualquer matéria 
esta força tenderia para a sua força máxima, isto é, para um valor extremamente 
elevado, ou seja, para um valor infinito! 
 Se isto ocorresse na prática, a força gravitacional no centro de qualquer 
objecto seria extremamente forte e tudo colapsaria em buracos negros e não 
existiria Universo!! 
 Os Físicos actuais lidam com a questão da Gravidade sem pensarem neste 
problema! Simplesmente ignoram-no! 
 A Teoria da Gravidade não é válida para r = 0, pois neste caso Fg = ∞. 
 Como é que uma fórmula tão fundamental, que estabelece relações de 
matéria, não pode estabelecer a existência da própria matéria?!! 
 Parece-me que há aqui uma grande incongruência! 
 Desviamos sempre o assunto dizendo que a fórmula da Gravidade não é 
válida para situações pontuais de singularidades, como no caso do Big Bang; de 
um Big Crunch ou de um buraco negro. Mas o que é facto, é que ela não é 
válida para o Universo do dia-a-dia, tal e qual como está! 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
23 
 
 Partindo do princípio que conceberíamos uma atracção recíproca essencial à 
matéria, então, num estado primordial do Universo essa atracção estaria 
distribuída uniformemente, bem como a radiação primordial estaria distribuída 
muito uniformemente e as partículas eminentes jamais se poderiam reunir para 
formar o estado actual do Universo com concentrações de massa independentes 
e aglomerados distintos de matéria. Mesmo a concretização de um único átomo 
individual, a execução de uma estrutura atómica independente, a geração de 
protões, neutrões e electrões seria praticamente impossível. Isto porque a 
densidade de matéria primordial estaria uniformemente e igualmente difundida 
e a Gravidade inata da matéria obrigaria a que tudo se atraísse uniformemente 
em direcção a um ponto central. Toda a massa tenderia a ser concentrada para o 
interior e toda a matéria se concentraria nesse espaço central e esse corpo 
densamente compacto seria o único corpo existente no Universo!! 
 Como tal, concluímos que a matéria jamais poderia surgir e evoluir nestas 
condições, porque a Gravidade inata do Universo não iria permitir a existência 
de uma única estrutura atómica individual e consistente. 
 Mas o Universo existe, é composto por galáxias e sistemas solares … e é 
minimamente estável, logo, deve haver alguma explicação para isso não ter 
acontecido! 
 Nem as flutuações de densidade podem explicar este processo de evolução. 
As flutuações são lentas, muito lentas; o poder da atracção gravitacional é 
praticamente instantâneo. 
 A resposta a este enigma está na definição de Massa. Só ela pode esclarecer 
o grande enigma da origem da matéria … 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
24 
 
CCaappííttuulloo IIVV 
 
AA OORRIIGGEEMM DDAA MMAATTÉÉRRIIAA 
 
““HHáá mmaaiiss mmiissttéérriiooss eennttrree oo ccééuu ee aa TTeerrrraa 
ddoo qquuee ssoonnhhaa aa nnoossssaa vvãã ffiilloossooffiiaa..”” 
-- SShhaakkeessppeeaarree -- 
 
 
 A Matéria é uma propriedade bastante exótica do Cosmos. 
 Parece-me que, a sua melhor definição e a mais lógica virá da equação de 
Einstein m = E/c2. 
 Poderíamos visualizar a Massa como uma espécie de materialização da 
Energia! 
 Esta materialização seria a responsável pela formação das partículas de 
radiação e das partículas de matéria. 
 A minha sugestão vai no sentido de propor que a materialização da Energia 
terá sido obtida através de uma Energia Pura presente no início do Cosmos e 
que a consolidação da matéria-energia terá evoluído do caos até atingir um 
estado de equilíbrio e de ordem, e que esta não é mais do que energia pura em 
movimento. 
 Antes de avançarmos com a explicação deste processo analisemos a seguinte 
experiência em que decorre um efeito semelhante da evolução natural de um 
sistema que inicia com um estado de não equilíbrio e de caos mas que, com o 
tempo, o sistema atinge naturalmente um estado de equilíbrio e de ordem. Por 
exemplo, quando se considera o aquecimento de um líquido, podemos observar, 
inicialmente, uma desordem térmica caótica, em que as moléculas viajam em 
todas as direcções de uma forma desordenada. Mas se continuarmos a aquecer o 
líquido mais e mais, então, a partir de uma certa altura, podemos observar a 
formação de pequenos vórtices de rotação constante, em que biliões de 
moléculas seguem biliões de moléculas num movimento absolutamente 
ordenado. 
 Esta experiência pode ser verificada experimentalmente e com ela constata-
se que há uma formação de ordem a partir do caos de uma forma espontânea. A 
Natureza segue o seu sentido natural que é o de atingir um estado mínimo de 
equilíbrio, evitando assim o estado de absoluta desordem e de máxima entropia. 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
25 
 
 Com esta análise poderemos supor que terá decorrido um processo 
semelhante na formação das primeiras partículas da matéria do nosso Universo. 
Propondo que estas emergiram, não de um líquido mas sim de uma outra 
substância … uma forma de energia primitiva existente nos primórdios da 
formaçãodo nosso Universo. 
 Recordemos que, pela Física Clássica, dizemos que existe um campo 
Electromagnético ou Gravítico numa determinada região do espaço quando 
uma carga ou uma massa de prova são aí colocados e expostos a esses campos e 
como consequência sentem os efeitos dessas forças. Daqui podemos salientar a 
seguinte conclusão, que é a seguinte: mesmo na ausência de cargas ou de 
massas, pelo menos há campos! No nosso Universo Primordial, mesmo na 
ausência de cargas ou de matéria estaríamos perante um Campo Fundamental. 
Este Campo poderia ser traduzido como uma Energia Pura Primitiva, ou 
Radiação Pura Primordial. 
 As linhas de força de um campo são superfícies que representam um 
armazenamento virtual de energia, imensa energia. As linhas de energia 
constituem um Campo de Força, que é também um Campo de Potencial, ou 
seja, um campo virtual e invisível que só se manifesta quando lhe introduzimos 
uma carga ou uma massa; mas que está sempre lá, potencialmente activo, está 
somente à espera de se tornar bem real e de poder manifestar-se. É o mistério 
das Forças de Campo! 
 Retomando o nosso raciocínio: Radiação Pura ou Energia Pura. Esta seria a 
substância existente no início do Cosmos … Pura Energia em Movimento, isto 
é, quantidade de movimento. Sendo: 
 
 
E = m.c2  m = E/c2 
 
 E, por outro lado: 
 
p = m.v  m = p/v 
 
 
 Igualando ambas as equações, vem que: 
 
 
E/c2 = p/v 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
26 
 
 Considerando que as altas energias deste Universo, preenchido por radiação 
pura, tornaria essas partículas virtuais altamente energéticas e que a maior parte 
da sua energia seria encerrada no seu movimento frenético, sibilando 
constantemente de um lado para outro. 
 Substituindo na equação v por c, tem-se que: 
 
p = E.c / c2  p = E/c 
 
 Mais uma vez, Quantidade de Movimento; que mais não é do que Energia 
em Movimento. Este era o estado inicial do nosso Universo! 
 Momento e Energia! As únicas grandezas verdadeiramente fundamentais … 
 Nestes movimentos contínuos e aleatórios de elevadas densidades de 
energia, alguns desses movimentos evoluiriam para um movimento de rotação. 
E esta rotação é extremamente importante. Estes pequeníssimos vórtices de 
rotação podem ser associados a uma primeira qualidade inerente à matéria que 
é muito importante: o Spin!! 
 Todas as partículas conhecidas pelos Físicos das Partículas têm três 
propriedades: a Massa; a Carga; e o Spin. 
 Podemos imaginar o Spin como uma característica associada ao movimento 
de rotação e ao momento magnético das partículas. De certa forma o Spin 
define uma direcção no espaço, o sentido de um eixo ... mas esta característica 
que todas as partículas apresentam é verdadeiramente original e difícil de 
explicar... Todas as partículas têm um spin definido, e essa característica não 
muda, nem pode ser alterada; é permanente e imortal. 
 Façamos agora uma outra analogia: Lembremos que, a magnetização de um 
cilindro de aço pode ser obtida, na ausência de campos magnéticos, excepto o 
terrestre, fazendo girar velozmente o cilindro em torno do seu eixo. Desta 
forma, forma-se um novo campo magnético concentrado na superfície do 
cilindro. Isto está de acordo com a Teoria Electromagnética, em que qualquer 
carga em rotação gera um campo magnético em seu torno. Um macro exemplo 
deste efeito, é o campo magnético terrestre, que tem origem no movimento de 
cargas no interior do núcleo. 
 No nosso caso particular não há cargas, somente movimento. Este 
movimento contínuo de rotação adquire uma aceleração específica e 
permanente; da mesma forma que no cilindro, forma-se um Campo de 
Superfície Esférico em torno de um centro. Poderíamos designar este Campo de 
Superfície como uma espécie de Campo Gravitacional; abaixo desta superfície 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
27 
 
não existiria qualquer campo gravitacional, isto é, onde o raio = zero a 
Gravidade é nula, bem como na vizinhança mais próxima do centro. 
 Assim resolvia-se o problema dos infinitos na fórmula de Newton, 
estabelecendo que a Gravidade não existe no interior das partículas, assumindo 
que este é um campo de superfície e externo. Este Campo Gravitacional varia 
numa razão exponencial com a distância e, como tal, este campo de gravidade 
será muito mais forte na fronteira da superfície, formando como que uma 
parede de força, uma blindagem, uma campo extremamente intenso, mas que na 
realidade é invisível e imaterial. 
 Este seria o processo de formação das partículas fundamentais!! 
 Este conceito poria termo à indivisibilidade infinita da matéria! 
 As partículas iludem-nos… fazem-nos supor que a matéria é material e que 
esta tem massa … ilusões! 
 Contudo, até esta fase não lhe chamaria de Força Gravitacional; seria mais 
correcto designar-lhe por Força Material, responsável pela formação da matéria. 
Uma vez que esta Força Material não atrai; é simplesmente uma blindagem; 
nem tem carga, ou antes, tem carga neutra. 
 Esta Força Material constituída por pequenos vórtices preencheria vários 
pontos do Universo Primordial, quando este tinha apenas alguns 
microssegundos de existência. 
 Poderíamos supor que estas primeiras partículas primitivas seriam uma 
espécie de rotões neutros ( partículas de rotação ), relativamente densos mas 
particularmente instáveis e vulneráveis. Num frenesim constante de 
movimentos velozes e altamente energéticos alguns desses rotões neutros 
primitivos seriam quebrados. Destes choques surgiriam novas partículas, mais 
estáveis, que designamos hoje por partículas fundamentais da matéria: os 
Quarks. 
 Os Quarks serão, muito provavelmente, as partículas mais estáveis e mais 
fundamentais da matéria. 
 Seguindo os padrões de uma Evolução, em direcção à sobrevivência dos 
mais fortes os nosso rotões neutros primitivos teriam um período de 
sobrevivência efémero. Instáveis, estes desintegrar-se-iam continuamente. 
 Esta quebra espontânea, e também por colisão, tem origem numa força 
remanescente, extremamente fraca, mas determinante: a Força Fraca; que 
levaria a que todos os rotões neutros primitivos se desintegrassem e 
desaparecessem, mas deixando uma descendência: um mar de Quarks. 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
28 
 
 Neste Universo, já mais expandido, as temperaturas começaram a baixar e 
isto trouxe alguma paz e serenidade a estas partículas. Este vislumbre de 
estabilidade permitiu criar a ordem a partir do caos. 
 De acordo com os padrões cosmológicos, os físicos prevêem que: 
 “ Um Universo com apenas três minutos de idade já teria formado os seus 
primeiros núcleos atómicos.” 
 Da minha parte, devo dizer-vos que me parece um pouco cedo. A criação de 
um simples átomo envolve muita complexidade. 
 Sabe-se que os constituintes dos núcleos são os protões e os neutrões; e que 
os constituintes destes são os quarks, ou antes, tripletos de quarks. Cada protão 
é formado por um grupo de três quarks; e cada neutrão também é formado por 
um grupo de três quarks. Todos os quarks têm o mesmo spin = ½. Mas os 
quarks não são todos iguais! 
 Primeiro, são extremamente pequenos, na ordem de 10-18 m e, por isso, 
muito difíceis de detectar por experiências directas. Na verdade, são tão 
pequenos que o seu tamanho ainda não está bem determinado, e também não 
existe nenhuma evidência directa desta subestrutura, apenas podemos inferir a 
sua existência porque estes enquadram-se perfeitamente num modelo teórico da 
estrutura da matéria. 
 Outra característica que surge é a seguinte: os quarks têm carga eléctrica. 
 Curiosamente, deverão ser os quarks as partículas que estão na origem da 
formação da carga eléctrica. A quebra dos rotões primitivos de carga neutra, 
poderá ter conduzido à quebrada própria carga, dividindo-a em cargas 
fraccionárias. 
 O que se verifica experimentalmente é que os neutrões são constituídos por 
três quarks, dois de carga igual a -1/3 e um de carga igual a 2/3, o que perfaz 
uma carga neutra, que é a carga do neutrão. Fazendo as contas -1/3-1/3+2/3 =0 
 Analogamente, os protões são constituídos por três quarks, dois de carga 
igual a +2/3 e um de carga igual a -1/3, o que perfaz uma carga positiva +1, que 
é a carga do protão. 
 Existem somente dois tipos de carga nos quarks: 2/3 e -1/3. 
 A primeira unificação e aglomeração de quarks terá seguido no sentido de 
recuperar o equilíbrio, isto é, de atingir a estabilidade eléctrica da matéria. 
Como tal, o agrupamento favorito seria o de três quarks que pudessem formar 
uma partícula electricamente estável e neutra: os neutrões. 
 Esta pequena atracção eléctrica conduziu, muito provavelmente, à formação 
de um outro tipo de agrupamento ou agrupamentos também neutros, de um 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
29 
 
número mais elevado de Quarks, mas que de alguma forma não satisfizeram os 
requisitos e os interesses da Natureza. Esta forma primitiva de matéria mal 
sucedida, não teria evoluído e permaneceria oculta e obscura distribuída pelo 
vasto espaço do Universo … deveras interessante … matéria oculta, escura, 
negra … 
 A Natureza é inteligente. Não subestimem a inteligência da Natureza. 
 A Evolução decorre sempre num sentido de adquirir um maior grau de 
complexidade. Tudo tem uma razão de ser. 
 Lembremos que a evolução dos Primatas desencadeou em dois troncos 
distintos: Chimpanzés e seres Humanos. 
 Há muita matéria em falta no livro das contas do Universo. Recentemente 
foi descoberto um misterioso tipo de matéria, até agora desconhecido, pois a 
sua presença tem permanecido oculta durante todo este tempo … trata-se da 
exótica Matéria Negra! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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CCaappííttuulloo VV 
 
OO QQUUEE ÉÉ AA MMAATTÉÉRRIIAA NNEEGGRRAA 
 
““AA ddeessccoobbeerrttaa ccoonnssiissttee eemm vveerr oo qquuee ttooddaa aa ggeennttee vviiuu 
ee ppeennssaarr oo qquuee nnuunnccaa nniinngguuéémm ppeennssoouu..”” 
- A. Von Szent-Györgyi - 
 
 Será que conseguiremos descobrir o que será esta exótica matéria?! 
 Os cientistas calculam que somente nos próximos dez anos é que se 
conseguirá construir equipamentos e instrumentos capazes de isolar esta 
matéria escura e desvendar este grande mistério do nosso Universo. 
 Se olharmos para o nosso sistema planetário conseguimos deduzir qual a 
velocidade dos planetas em torno do Sol, baseando-nos somente na massa e 
influência gravitacional do astro rei. De acordo com as leis de Kepler para que 
os planetas consigam manter a sua órbita estável, estes têm de adquirir uma 
determinada velocidade, e esta, por sua vez, tem valores distintos, consoante o 
planeta se encontre mais próximo ou mais distante do Sol. Mercúrio tem um 
movimento de translação bastante rápido, enquanto que Plutão, mais distante, 
tem um movimento de translação bastante lento. O que significa, na prática, que 
podemos deduzir qual será a velocidade periférica de um sistema devido à 
influência gravitacional do astro central. 
 E foi exactamente isso que Fritz Zwicky pretendeu calcular. Quando mediu 
as velocidades e as distâncias de centenas de milhares de galáxias semelhantes 
à Via Láctea, descobriu resultados surpreendentes: concluiu que a massa do 
sistema era 100 vezes maior que a estimada com base na luz proveniente das 
galáxias! 
 Se contabilizasse a quantidade de matéria visível presente na galáxia, 
baseando-se somente na emissão das fontes de luz, os cálculos demonstravam 
um valor muito inferior do que aquele que obteve quando confirmou 
experimentalmente a velocidade periférica do sistema galáctico. 
 Irrefutavelmente, existia algum tipo estranho de matéria envolvendo as 
galáxias, que não conseguimos ver. Matéria escura, que não emite luz. Mas 
mais estranho do que isso, é que não emite qualquer tipo de radiação! Nem 
infra-vermelha, nem ultra-violeta, nem sequer raio-x ou radiação gama … nem 
nada!! Qualquer átomo conhecido até hoje emite algum tipo de radiação! 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
31 
 
 E agora perguntamos, como é que se pode olhar para uma coisa que não se 
vê?! Simples … pelos efeitos gravitacionais que exerce em redor. Correcto?! 
 Esta estranha forma de matéria neutra parece emitir gravidade, aliás, imensa 
gravidade. Actualmente, todos os astrónomos concordam e concluíram que 
90%, ou mais, da massa do Universo capaz de exercer forças gravitacionais não 
emite qualquer traço de luz. Noventa por cento da matéria do Universo é 
constituída por Matéria Negra! É muita matéria … 
 O Universo está dominado por uma matéria absolutamente desconhecida, a 
aclamada Matéria Negra. Ninguém sabe o que é esta substância. De onde vem 
esta matéria que não emite nenhum tipo de radiação electromagnética? 
 Os cientistas descartam a hipótese de poder ser alguma forma de átomo ou 
elemento químico e concentram-se em partículas. Já lhe atribuíram bastantes 
nomes, desde partículas WIMP ( Weakly Interacting Massive Particles ), e 
outros candidatos como os axions e os neutralinos. 
 Não se sabe muito bem se a resolução deste problema pertence ao domínio 
da Física das Partículas ou da Cosmologia. Eu diria que, a solução deste 
mistério está nas mãos da Química! 
 Para desvendarmos este enigma, seria suficiente se nos concentrássemos na 
sua característica mais peculiar: a ausência de radiação. 
 Deixo-vos a reflectir por alguns momentos … 
 Antes de prosseguirmos, é necessário termos em mente o seguinte quadro: 
 
 
 
Fig. 1 - Tabela Periódica dos elementos químicos - 
 
 Aqui está ela! A Tabela Periódica de Mendeleev! 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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 Uma autêntica obra-prima do seu autor! 
 Quando Mendeleev descobriu que os elementos químicos da Natureza 
obedecem a um padrão, deve ter ficado extasiado! E tudo isto com um simples 
baralho de cartas … 
 Como podem constatar, a Natureza é organizada. Os elementos químicos 
estão todos divididos de acordo com o seu número atómico. Este número 
representa o número de protões de um átomo, e este por sua vez, caracteriza e 
distingue os elementos químicos da Natureza. 
 Assim tem-se que, se uma partícula for constituída por oito protões, oito 
neutrões e oito electrões, sabemos que estamos a falar do Oxigénio, cujo 
número atómico é 8. 
 Analogamente se tivermos simplesmente um único protão, um neutrão e um 
electrão, sabemos que estamos a falar do Hidrogénio, cujo número atómico é 1. 
Este é o elemento mais simples da Natureza. 
 Quando nos referimos aos elementos químicos, também podemos incluir 
uma outra característica que é comum a todos eles: o número de neutrões. 
 Um átomo estável tem, sempre, o mesmo número de protões, neutrões e 
electrões. Excepto em casos pontuais em que ocorre um desequilíbrio de 
neutrões, e passamos a designar estes átomos por isótopos; ou quando ocorre 
um desequilíbrio de electrões, e passamos a designar estes átomos por iões. 
 O equilíbrio sagrado permanece sempre neste triângulo perfeito: 
 
Número Protões = Número Neutrões = Número Electrões 
 
 Certo?! 
 Recordemos um pouco melhor a composição da nossa Tabela. Na verdade, 
há aqui um elemento químico que foge ao padrão! 
 O Hidrogénio não partilha deste triângulo sagrado. O elemento mais comum 
e mais simples da Tabela Periódica, o Hidrogénio, é, por estranho que pareça, 
um isótopo! O que significa que o Hidrogénio que habitualmente encontramos 
na Natureza perdeu um neutrão?! O que foique aconteceu ao neutrão?! Um 
acaso da Natureza?! A Natureza tem poucos acasos … 
 Pista nº 1: O que é que Matéria Negra e Isótopos de Hidrogénio têm em 
comum?! 
 Deixo-vos a reflectir por mais alguns momentos. 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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 Nada! E é exactamente isso. A matéria negra não conseguiu avançar na 
evolução. As partículas de matéria negra serão os nossos „chimpanzés‟ e os 
elementos químicos serão os nossos „seres humanos‟. 
 A Matéria Negra tem número atómico zero porque esses neutrões primitivos 
nunca conseguiram criar protões. 
 Os conceitos de evolução de Darwin não se aplicam somente a organismos 
biológicos. A Mutação Neutrão-Protão permitiu a evolução. 
 Façamos agora um esforço mais abstracto… viajando no tempo … para 
tentar espreitar e perceber o que estaria a acontecer nessa altura. 
 Entramos num Universo escuro, muito escuro … e praticamente imóvel, 
homogéneo … mas cheio de energia e potencial! 
 Há uma Misteriosa Força que já está presente neste Universo quase 
fantasmagórico, e que tem vindo a tomar forma: a Força Fraca, a Força subtil 
do desequilíbrio, a força responsável pela mutação neutrão-protão. 
 Como sabemos, uma das forças presentes na Natureza é a Força Fraca. 
Sabemos ainda muito pouco acerca desta força. Mas com aquilo que sabemos, 
conseguimos deduzir que ela é a responsável pela desintegração radioactiva dos 
elementos químicos. 
 Sabemos que os elementos são radioactivos porque são instáveis, ou antes, a 
instabilidade produz radiação! 
 A matéria negra não foi capaz de desenvolver a Força Fraca, como tal, não 
conseguiu obter a mutação neutrão-protão. É por isso que a matéria negra não 
produz qualquer tipo de radiação!! 
 A desintegração radioactiva traduz-se num processo quase mágico. Se, por 
exemplo, um núcleo atómico tiver 6 protões e 8 neutrões a Força Fraca detecta 
esse desequilíbrio e encarrega-se de repor a ordem, transformando um neutrão 
em protão. Desta forma, o núcleo passa a ter 7 protões e 7 neutrões, ficando 
mais equilibrado e estável. 
 Se olharmos atentamente para os valores das massas do neutrão e do protão, 
constatamos que estes valores não são exactamente iguais. A massa do neutrão 
é um pouco superior à massa do protão: 
 
mn= 1,674 928 6 x 10
-27 Kg e mp= 1,672 623 1 x 10
-27 Kg, 
 
 Isto significa que, há um valor ínfimo de massa em falta. Porquê que isto 
acontece? 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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 Com a mutação do neutrão ocorre o nascimento de uma nova partícula, o 
protão, quase idêntica ao neutrão, mas com uma particularidade que faz toda a 
diferença. O neutrão tem carga neutra e o protão tem carga positiva. 
 Contudo, a mutação do neutrão não termina somente no nascimento de uma 
nova partícula, o protão; com ela também nasce uma outra partícula, de massa 
ínfima e carga negativa, o electrão. 
 Quando o neutrão se quebra não só transforma a sua massa em duas partes, 
como também divide a sua carga em duas partes. 
 A Natureza só tem de obedecer a uma lei de igualdade e equivalência das 
propriedades de origem, que se traduz numa Lei de Conservação dada pela 
seguinte equação: 
 
massaneutrão = massaprotão + massaelectrão 
 
carganeutrão = cargaprotão + cargaelectrão 
 
 Contudo, este tipo de desintegração é um pouco mais complexa; e o que se 
verifica experimentalmente é que, a mutação do Neutrão finaliza-se com a 
criação de um outra nova partícula: 
 
Neutrão = Protão + Electrão + Neutrino 
 
 Esta nova partícula, o neutrino, é uma versão em pequena escala do neutrão, 
talvez numa tentativa de manter a descendência. A sua massa é ainda 
indeterminada, mas é tão pequena que a podemos considerar como não tendo 
massa, esse valor é praticamente nulo. E tal como a sua partícula mãe, o 
neutrino não tem carga. 
 Haverá no Universo Primordial tantos neutrinos quantos protões e electrões. 
Deveras interessante! Tantos neutrinos … porquê?! 
 Todos estes neutrões do Universo, constituídos por tripletos de quarks, 
foram se transformando gradualmente em protões, electrões e neutrinos e 
somente nesse momento é que ocorreu a consolidação dos primeiros átomos, o 
elemento mais simples da Tabela Periódica: isótopos de Hidrogénio! 
 E é devido a esta opção da Natureza, o sacrifício do neutrão, que o elemento 
mais comum do Hidrogénio é um isótopo, constituído somente por um protão e 
um electrão, o qual designamos mais frequentemente por Prótio. 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
35 
 
 Com a consolidação destas novas partículas, dos átomos e do primeiro 
elemento químico da Tabela Periódica, ocorreu um outro fenómeno ainda mais 
singular … Com a chegada desta nova variável, o Universo deixa de ser o que 
era. A partir deste momento o Universo já é capaz de gerar radiação 
electromagnética, e com ela surgem biliões de fotões! 
 Os fotões nem sempre estiveram presentes no Universo. Ao contrário do que 
constatam os manuais de Física, também estas partículas tiveram se der 
criadas… 
 Muito interessante! Os fotões não estavam presentes no início do 
Universo… 
 No entanto, este Universo primordial era ainda muito quente, preenchido por 
energias ainda um pouco altas, o que não permitiu a consolidação destes átomos 
por muito tempo. Uma vez que estávamos perante um Universo relativamente 
denso e opaco, assim que os electrões produziam fotões, estes interagiam 
fortemente com outras partículas carregadas, colidindo imediatamente com 
electrões e protões. Antes de poderem viajar livremente em linha recta pelo 
espaço, estes fotões eram imediatamente absorvidos. Os átomos eram 
constantemente ionizados e quebrados e os feixes de luz de fotões eram 
constantemente emitidos e absorvidos em resultado das densidades médias 
elevadas das partículas circundantes. 
 Como tal, por esta altura, a intensidade luminosa era ainda muito fraca e isso 
repercutiu-se num Universo luminosamente discreto … à luz da vela! 
 Para que se formassem átomos estáveis de Hidrogénio, o Universo teve de 
esperar até que a sua temperatura decrescesse o suficiente com a expansão, de 
modo a permitir a estabilidade energética do átomo. O que só aconteceu quando 
o Universo atingiu 300 000 anos de idade. 
 Foi neste instante do tempo que decorreu um fenómeno verdadeiramente 
espantoso e maravilhoso no nosso Universo … fez-se luz!! 
 O Universo ficou transparente à radiação electromagnética nas mais diversas 
formas, e a mais bela de todas … a radiação luminosa! 
 Dados adquiridos da Radiação de Fundo do Universo, uma espécie de 
imagem de rádio da era primordial, constatam que a radiação de fundo cósmica 
foi libertada quando o Universo tinha, aproximadamente, 300 000 anos de 
idade. 
 Esta radiação de fundo é um verdadeiro registo no tempo; e esta chega-nos à 
Terra com a mesma intensidade, vinda de todas as direcções. 
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 Uma das perguntas mais intrigantes que os astrónomos fazem acerca do 
Universo é a seguinte: Baseados nos dados emitidos por esta radiação, os 
astrónomos praticamente conseguem „ver‟ o Universo, e o que vêem é um 
Universo primitivo demasiado uniforme. Desta situação surge um problema 
cosmológico que nenhum físico ou astrónomo conseguiu ainda uma solução 
para resolvê-lo. É o tão aclamado Problema da Homogeneidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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CCaappííttuulloo VVII 
 
OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA HHOOMMOOGGEENNEEIIDDAADDEE 
 
”Se os factos não se encaixam na Teoria, modifica-se os factos.” 
- Albert Einstein - 
 
 
 Neste momento do tempo, 300 000 anos após o Big Bang, o período de 
inflação já teria cessado há muito,e esta uniformidade extrema do Universo 
primitivo é assumida mas não é explicada. 
 A questão óbvia seguinte é saber como foi possível estrelas e galáxias 
surgirem a partir de um gás denso e uniforme de matéria, se todas as partículas 
e matéria existentes nessa altura se encontravam distribuídas muito, muito 
uniformemente, como um tecido aveludado?! 
 Daqui surge a questão da Homogeneidade. Pois, não se compreende como é 
que um Universo cuja matéria está distribuída de uma maneira demasiado 
uniforme, pôde mudar drasticamente e começar a formar concentrações de 
matéria, estrelas, agregados de estrelas; galáxias e agrupamentos de galáxias; 
que é o estado actual do nosso Universo; isto supondo que a influência 
gravitacional também estaria igualmente bem distribuída. 
 Simulações feitas por computador, introduzem esses dados, isto é, matéria e 
influência gravitacional, e simplesmente concluem que tal evolução não seria 
possível. Com isto deduz-se que a formação de estrelas, sistemas planetários, 
galáxias e aglomerados seria, no mínimo, demasiado improvável e praticamente 
impossível. E isto leva-nos a pensar que parece ter havido um „afinamento 
cósmico‟! 
 Olhemos mais de perto para os nossos dados e vejamos o que é que está mal 
nesta simulação. 
 Pista nº 2: Só temos duas variáveis: matéria primordial e influência 
gravitacional. 
 Deixo-vos a reflectir … 
 Se estiveram atentos, até agora, ainda não vos falei de nenhuma Força 
Gravitacional!! 
 Durante algum tempo, a matéria manteve-se distribuída muito 
uniformemente, mesmo após o período de inflação, e nunca ocorreram 
flutuações de densidade neste Universo de altas energias no sentido de formar 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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pequenas concentrações de matéria porque, no início do Universo, não existia 
nenhuma Força Gravitacional! 
 Houve alguém que disse em tempos: 
 
”Se os factos não se encaixam na Teoria, modifica-se os factos.” 
– Albert Einstein – 
 
 Mas, posteriormente, a matéria condensou-se e aglomerou-se, formou estrelas 
e galáxias … resta-nos saber como … lá chegaremos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
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CCaappííttuulloo VVIIII 
 
OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA IINNFFLLAAÇÇÃÃOO 
 
““OOss lliimmiitteess ddaa cciiêênncciiaa ssããoo ccoommoo oo hhoorriizzoonnttee;; 
qquuaannttoo mmaaiiss ddeelleess nnooss aapprrooxxiimmaammooss,, mmaaiiss eelleess rreeccuuaamm..”” 
-- BBaaccoonn -- 
 
 
 Inicialmente suponha-se que o Big Bang teria ocorrido como sendo uma 
enorme explosão que libertou imensa energia. Só que a explosão inicial não 
explicava a existência da Homogeneidade verificada posteriormente pela 
radiação cósmica de fundo. Para justificar este facto Alan Guth teve a ideia de 
introduzir um novo conceito, a inflação. Esta expansão inflacionária ultra-
rápida encarregar-se-ia de homogeneizar o Universo todo por igual. A teoria da 
inflação é necessária para explicar a homogeneidade inicial do Universo, caso 
contrário, o Universo não teria tido tempo suficiente para se uniformizar. 
 A era de inflação conduziu a uma estranha forma de comportamento do 
Universo, de tal modo que este período tem levantado muitas questões e 
continua à espera de esclarecimentos. Pois, receia-se que possa voltar a existir 
um novo período de inflação. 
 Os Cosmólogos procuram compreender como é que durante a primeira 
fracção de segundo do nascimento do Universo, imediatamente após a explosão 
do Big Bang, a expansão do Universo adquiriu valores elevadíssimos, 
ultrapassando mesmo a velocidade da luz! 
 O Universo observável, o próprio tecido do espaço e do tempo, terá dilatado 
enormemente, em valores bastante superiores do que aqueles calculados hoje 
sobre a expansão do Universo. Durante o período de tempo em que durou a 
inflação, o Universo duplicou de tamanho a cada 10-35 segundos. Duplicou-se, 
portanto, centenas de vezes; daí resultando que o seu volume cresceu pelo 
menos 1050 vezes, ao mesmo tempo que a temperatura caía na vertical, de 1028 
K para 1023 K. 
 Será que conseguiremos explicar o porquê de ter ocorrido a inflação?! E 
igualmente o porquê de esta ter cessado?! 
 Os dados mostram-nos que o período de inflação não ocorreu em simultâneo 
com a explosão do Big Bang, mas sim umas fracções de segundos mais tarde. 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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 Como podem constatar por este gráfico que nos mostra a evolução do raio 
do Universo imediatamente após ter ocorrido o Big Bang, verifica-se que no 
início a explosão foi regular e linear. Posteriormente é que ocorreu a expansão 
inflacionária, exactamente neste momento aqui: 
 
 
 
 
Fig. 2 - Era Inflacionária - 
Relação do raio do Universo com a temperatura 
 
 O que foi que terá desencadeado esta inflação?! 
 Este período pode parecer estranho. Mas talvez não seja assim tão estranho 
como pensamos … 
 Mais uma vez, partindo da hipótese de que no início do Universo não existia 
Gravidade, isto é, supondo que inicialmente não haveria influência 
gravitacional, a explosão inicial teria começado por se expandir regularmente; 
mas sem qualquer factor de contracção exercido por forças gravitacionais, esta 
explosão iria, certamente, expandir-se continuamente. 
 Façamos agora uma analogia: 
 Quando um gás se expande, a densidade relativa do gás deixa de ser 
constante, pois esse gás é obrigado a distribuir-se por um volume cada vez 
maior. E essa densidade, ou seja, a quantidade de partículas presentes por 
unidade de volume, vai sendo cada vez menor e o gás vai ficando cada vez mais 
rarefeito, mais vazio, cada vez mais vazio até ficar praticamente preenchido por 
vácuo. 
A VIAGEM NO TEMPO 
 
41 
 
 No início da expansão do Universo ocorreu um processo semelhante. 
Eliminando esta variável, a influência gravitacional, o Universo era livre de se 
expandir à vontade e rapidamente. Ao mesmo tempo que a densidade ia 
reduzindo drasticamente; chegando a um ponto em que a densidade presente 
por unidade de volume era quase zero. Se esta expansão não cessar, a barreira 
do zero é transposta e o Universo atinge uma densidade negativa. Esta 
densidade negativa conduz a um momento muito crítico: Revela a energia do 
Falso Vácuo. 
 Assim que o Universo entra neste falso vácuo, abre as portas a uma enorme 
quantidade de energia. É essa enorme quantidade de energia que entra e 
desencadeia a inflação. 
 Mas o nosso Universo não permite densidades negativas e, como tal, a 
energia repulsiva do falso vácuo é instável e por isso decai rapidamente. A 
porta que o Universo abriu tem de ser rapidamente fechada. Assim que entra 
energia suficiente para repor uma densidade positiva, para valores logo acima 
do zero, a inflação termina, cessando automaticamente. 
 O período de inflação durou realmente muito pouco tempo, alguns micros- 
segundos … fascinante! 
 3ª Pista: A ausência de Gravidade conduz a densidades negativas. 
 Os cosmólogos podem ficar descansados, provavelmente não haverá mais 
nenhum período de inflação neste Universo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 SOLUÇÕES PARA 21 QUESTÕES DA FÍSICA DO SÉC. XXI 
 
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CCaappííttuulloo VVIIIIII 
 
OO PPRROOBBLLEEMMAA DDAA DDEENNSSIIDDAADDEE CCRRÍÍTTIICCAA 
 
““IImmaaggiinnaa oo UUnniivveerrssoo bbeelloo,, jjuussttoo ee ppeerrffeeiittoo.. 
DDeeppooiiss,, aasssseegguurraa--ttee ddee uummaa ccooiissaa:: 
OO SSeerr,, iimmaaggiinnoouu--oo uumm ppoouuccoo mmeellhhoorr ddoo qquuee ttuu iimmaaggiinnaassttee..”” 
-- RRiicchhaarrdd BBaacchh -- 
 
 
 Outra questão presentemente em aberto é um paradoxo levantado