{"id":28217,"date":"2025-07-31T13:56:26","date_gmt":"2025-07-31T16:56:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=28217"},"modified":"2025-07-31T13:56:27","modified_gmt":"2025-07-31T16:56:27","slug":"fisico-brasileiro-aprimora-equacoes-com-objetivo-de-estudar-o-universo-primordial","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/fisico-brasileiro-aprimora-equacoes-com-objetivo-de-estudar-o-universo-primordial\/","title":{"rendered":"F\u00edsico brasileiro aprimora equa\u00e7\u00f5es com objetivo de estudar o Universo primordial"},"content":{"rendered":"\n

Imagine que voc\u00ea nasceu em uma caverna escura e a \u00fanica luz que v\u00ea s\u00e3o contornos de sombras projetadas na parede da gruta. Essa ideia que inspirou Plat\u00e3o, para al\u00e9m dos conceitos filos\u00f3ficos, \u00e9 tamb\u00e9m uma met\u00e1fora interessante sobre o estudo da cosmologia e o surgimento do Universo primordial. Quem explica \u00e9 o f\u00edsico brasileiro Guilherme Leite Pimentel, professor na Scuola Normale Superiore, em Pisa, na It\u00e1lia, que assina o artigo \u201cKinematic Flow and the Emergence of Time<\/a>\u201d, publicado na revista Physical Review Letters<\/a>, em 18 de julho de 2025.<\/p>\n\n\n\n

O estudo busca ampliar as ferramentas matem\u00e1ticas para investigar o antes e o depois do que \u00e9 considerado como ponto inicial do Big Bang, teoria aceita pela ci\u00eancia como modelo para a origem do Universo. A quest\u00e3o de fundo \u00e9 que as observa\u00e7\u00f5es do cosmos feitas at\u00e9 hoje s\u00e3o essencialmente est\u00e1ticas. Ao olhar para o c\u00e9u, o que registramos s\u00e3o padr\u00f5es espaciais, correla\u00e7\u00f5es entre medi\u00e7\u00f5es feitas em diferentes posi\u00e7\u00f5es do Universo tardio. A hist\u00f3ria cosmol\u00f3gica \u00e9, nesse contexto, uma constru\u00e7\u00e3o que usamos para justificar racionalmente esses padr\u00f5es. Mas os observ\u00e1veis em si n\u00e3o carregam uma no\u00e7\u00e3o expl\u00edcita de tempo. Isso levanta uma pergunta inc\u00f4moda: por que insistimos em considerar o tempo como uma vari\u00e1vel fundamental, se ele n\u00e3o aparece diretamente naquilo que de fato podemos medir?<\/p>\n\n\n\n

\u201cA gente contou a hist\u00f3ria de tr\u00e1s para frente: ao inv\u00e9s de resolver o problema din\u00e2mico e gerar essa foto est\u00e1tica das perturba\u00e7\u00f5es primordiais, a gente estuda no espa\u00e7o cinem\u00e1tico como as sementes primordiais est\u00e3o distribu\u00eddas. Estuda uma estrutura aut\u00f4noma, que a gente chama de \u2018Cinematic Flow\u2019, que \u00e9 o t\u00edtulo do artigo\u201d, explica Pimentel, que se graduou em Engenharia Eletr\u00f4nica pelo ITA, fez mestrado em F\u00edsica no mesmo instituto e doutorado na Universidade de Princeton.<\/p>\n\n\n

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Professor na Scuola Normale Superiore, em Pisa, na It\u00e1lia, Guilherme Leite Pimentel, que assina o artigo \u201cKinematic Flow and the Emergence of Time\u201d.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u201cO interessante \u00e9 que dessa estrutura voc\u00ea infere a exist\u00eancia de uma linha do tempo que a gente n\u00e3o colocou como input. Imagina que voc\u00ea tem a analogia famosa, que n\u00e3o \u00e9 minha, da Caverna de Plat\u00e3o, em que voc\u00ea v\u00ea essas imagens, essas sombras se movimentando ou ent\u00e3o coladas numa parede, e voc\u00ea tenta inferir que h\u00e1 seres humanos sendo iluminados por uma luz e se movendo pr\u00f3ximo de voc\u00ea s\u00f3 com essa vis\u00e3o da parede\u201d, explica, em entrevista ao Boletim SBF<\/a><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

A proposta do artigo \u00e9 repensar a base da f\u00edsica cosmol\u00f3gica. Em vez de colocar a evolu\u00e7\u00e3o no tempo como ponto de partida, a ideia \u00e9 que o tempo possa emergir a partir de estruturas matem\u00e1ticas mais elementares, definidas em um espa\u00e7o chamado \u201ccinem\u00e1tico de fronteira\u201d, no qual s\u00f3 aparecem os dados observ\u00e1veis. Esse espa\u00e7o descreve o Universo como um sistema fechado de padr\u00f5es espaciais, cujas varia\u00e7\u00f5es podem ser descritas por um conjunto de regras combinat\u00f3rias simples. \u201cEssas regras geram equa\u00e7\u00f5es consistentes entre si. O mais impressionante \u00e9 que as solu\u00e7\u00f5es dessas equa\u00e7\u00f5es s\u00e3o evolu\u00e7\u00e3o no tempo e uma cosmologia anterior ao per\u00edodo tradicionalmente considerado como in\u00edcio do Universo\u201d, diz o f\u00edsico brasileiro.<\/p>\n\n\n\n

O artigo mostra que \u00e9 poss\u00edvel reproduzir a evolu\u00e7\u00e3o causal e local do espa\u00e7o-tempo a partir do fluxo cinem\u00e1tico, definido sem refer\u00eancia ao tempo. A estrutura matem\u00e1tica encontrada revela regularidades inesperadas e se conecta com objetos j\u00e1 conhecidos na matem\u00e1tica, como grafos e tubula\u00e7\u00f5es que refletem rela\u00e7\u00f5es causais. \u201cImagina que isso \u00e9 como se fosse um terreno muito corrugado, com montanhas, vales. Onde tem um vale, a sopa primordial se acumula, e ali se forma estrutura. Onde tem pico, a sopa se dispersa e voc\u00ea tem buracos. As equa\u00e7\u00f5es dizem qual a probabilidade de haver vales a certa dist\u00e2ncia, e ao se estudar essas correla\u00e7\u00f5es, voc\u00ea descobre que esses vales tinham uma origem comum. \u00c9 assim que o tempo emerge\u201d, explica.<\/p>\n\n\n\n

As solu\u00e7\u00f5es das equa\u00e7\u00f5es indicam que essas regi\u00f5es do espa\u00e7o estavam se aproximando no passado e compartilham uma mesma origem, o que refor\u00e7a a ideia de uma linha do tempo impl\u00edcita, mesmo num cen\u00e1rio sem evolu\u00e7\u00e3o expl\u00edcita. A constru\u00e7\u00e3o tem apenas um par\u00e2metro livre, o que torna o modelo matematicamente r\u00edgido. \u201cA \u00fanica liberdade que essa estrutura tem \u00e9 um n\u00famero que escolhe a curvatura do espa\u00e7o-tempo nessa linha do tempo primordial\u201d, diz Pimentel.<\/p>\n\n\n\n

O trabalho se limita, por enquanto, a um modelo idealizado, com campos escalares conformemente acoplados em um universo do tipo Friedmann-Robertson-Walker com expans\u00e3o dada por uma lei de pot\u00eancia. Mesmo assim, a equipe acredita que situa\u00e7\u00f5es mais realistas podem apresentar estruturas similares, como em campos com massa geral em um Universo de Sitter, modelo criado pelo astr\u00f4nomo holand\u00eas Willem de Sitter que descreve um Universo que se expande aceleradamente, mesmo sem mat\u00e9ria ou radia\u00e7\u00e3o, apenas com a presen\u00e7a de uma constante cosmol\u00f3gica. \u201cEsse artigo surgiu da necessidade de entender em mais detalhe como calcular, dada uma linha do tempo da infla\u00e7\u00e3o, a evolu\u00e7\u00e3o das perturba\u00e7\u00f5es do Universo. O m\u00e9todo padr\u00e3o \u00e9 muito complicado. Pensamos ent\u00e3o: por que n\u00e3o estudar como essas flutua\u00e7\u00f5es est\u00e3o distribu\u00eddas ao final da infla\u00e7\u00e3o?\u201d, questiona o f\u00edsico brasileiro.<\/p>\n\n\n\n

Foi nesse processo que surgiram representa\u00e7\u00f5es gr\u00e1ficas das equa\u00e7\u00f5es e a descoberta de que essas figuras \u201ctinham vida pr\u00f3pria\u201d. O que era uma t\u00e9cnica mnem\u00f4nica revelou-se uma estrutura aut\u00f4noma. \u201cO sonho, daqui a alguns anos, \u00e9 que essa estrutura possa dispensar completamente a no\u00e7\u00e3o de tempo e nos ajude a compreender o in\u00edcio real do Universo, no qual o espa\u00e7o-tempo talvez nem fa\u00e7a sentido\u201d, prev\u00ea o cientista brasileiro, que conheceu a Sociedade Brasileira de F\u00edsica (SBF)<\/strong> quando estava no colegial. \u201cEu fui do segundo time do Brasil na Olimp\u00edada Internacional de F\u00edsica, em 2001, na Turquia.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Apesar de ainda n\u00e3o ser poss\u00edvel aplicar diretamente essa abordagem ao problema completo do Big Bang, a proposta oferece uma ferramenta te\u00f3rica com potencial para reestruturar a cosmologia. \u201cHoje, o universo \u00e9 descrito com base em tr\u00eas pilares: o setor escuro, o setor vis\u00edvel e as condi\u00e7\u00f5es iniciais. Nosso trabalho se concentra nesse terceiro pilar, propondo uma nova maneira de pensar essas condi\u00e7\u00f5es\u201d, explica. \u201cEm termos pr\u00e1ticos, isso significa buscar uma ponte entre as flutua\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas iniciais e os dados que observamos hoje, sem precisar simular toda a evolu\u00e7\u00e3o temporal.\u201d<\/p>\n\n\n\n

Pimentel ressalta que essa busca \u00e9 parte de uma empreitada maior da f\u00edsica fundamental. \u201cUm dos problemas importantes \u00e9 entender os efeitos qu\u00e2nticos da gravidade. A gravidade \u00e9 a for\u00e7a mais fraca, mas a que mant\u00e9m tudo aglutinado. Ela \u00e9 mal compreendida em termos qu\u00e2nticos\u201d, explica o f\u00edsico. \u201cO interior de um buraco negro \u00e9 uma boa analogia: ali, tudo est\u00e1 no futuro. A din\u00e2mica se parece com a da cosmologia. E a gravidade qu\u00e2ntica tem grande import\u00e2ncia no in\u00edcio do Universo, a \u00fanica arena em que gravidade e mec\u00e2nica qu\u00e2ntica s\u00e3o igualmente importantes com consequ\u00eancias observacionais \u00e9 a cosmologia primordial. O sonho \u00e9 entender de onde vem esse per\u00edodo de infla\u00e7\u00e3o e de onde vem o in\u00edcio do Universo\u201d, diz Pimentel.<\/p>\n\n\n\n

O tempo, nesse novo cen\u00e1rio, n\u00e3o \u00e9 descartado, mas reinterpretado. Ele deixa de ser uma entidade fundamental e passa a ser uma ferramenta \u00fatil, que emerge da organiza\u00e7\u00e3o dos dados observ\u00e1veis, sempre que a estrutura matem\u00e1tica mais profunda assim o permite. Aos poucos, com o aprimoramento de modelos f\u00edsico e matem\u00e1ticos, a humanidade vai deixando as sombras da caverna, ao menos no que se refere ao estudo da origem do cosmos.<\/p>\n\n\n\n

Assista \u00e0 entrevista completa no canal da SBF no YouTube:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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