O Universo é Finito ou Infinito?

Os modelos cosmológicos padrão vêm em três sabores, aberto, plano e fechado (Carroll), cujas curvaturas espaciais são negativas, zero e positivas. Os tipos aberto e plano possuem quantity espacial infinito. O fechado possui quantity espacial finito; espacialmente, é o análogo tridimensional da superfície de uma esfera. Uma vez que todos os três são soluções para as equações de campo de Einstein, a finitude ou infinitude do universo é algo que não pode ser determinado apenas pela lógica, mas apenas pela observação.

Observações atuais do anisotropia cósmica de fundo em micro-ondas mostra que nosso universo é quase plano. (Komatsu) Se for exatamente plano, então é um caso especial situado na fronteira entre os casos abertos e fechados mais gerais. No entanto, a gama de incerteza na curvatura é suficientemente ampla para ser consistente com a curvatura positiva ou negativa, pelo que neste momento a finitude ou infinitude do universo é uma questão em aberto.

Às vezes as pessoas usam a palavra “universo” quando significam “universo observável”. O universo observável tem quantity finito porque a luz só teve um tempo finito para viajar desde o Massive Bang.

(Carroll) Sean Carroll, “Notas de aula sobre relatividade geral”, http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/March01/Carroll3/Carroll8.html

(Komatsu) Komatsu et al., Astrophys. J. Supl. 192(2011)18, http://arxiv.org/abs/1001.4538

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FAQ: O Universo é Finito ou Infinito?

1. Quais são os três tipos de modelos cosmológicos?
   • Os três tipos de modelos cosmológicos são:
     • Universo Aberto: Curvatura espacial negativa com quantity espacial infinito.
     • Universo plano: Curvatura espacial zero com quantity espacial infinito.
     • Universo Fechado: Curvatura espacial positiva com quantity espacial finito, assemelhando-se ao análogo tridimensional de uma esfera.
2. Podemos determinar se o universo é finito ou infinito?
   • A finitude ou infinitude do universo não pode ser determinada apenas pela lógica ou pela teoria. Embora todos os três modelos sejam soluções para as equações de campo de Einstein, são necessárias evidências observacionais para decidir qual modelo melhor descreve o nosso universo.
3. O que as observações atuais dizem sobre a curvatura do universo?
   • Observações da radiação cósmica de fundo (CMB) sugerem que o universo é quase plano. No entanto, as incertezas nas medições da curvatura deixam espaço para curvaturas ligeiramente positivas e ligeiramente negativas, mantendo em aberto a questão da finitude do universo.
4. Qual é a diferença entre o “universo” e o “universo observável”?
   • O universo observável refere-se à porção do universo que podemos ver ou detectar, limitada pelo tempo finito que a luz viajou desde o Massive Bang. Tem um quantity finito. O termo “universo”, entretanto, abrange toda a existência e pode ser finito ou infinito, dependendo de sua curvatura e topologia.
5. Por que um universo perfeitamente plano é considerado um caso especial?
   • Um universo perfeitamente plano situa-se na fronteira precisa entre os modelos aberto e fechado. Representa uma condição bem ajustada que é matematicamente possível, mas menos geral em comparação com os cenários aberto e fechado. Isto o torna um caso especial e único entre os modelos cosmológicos.