Termodinâmica relativística aplicada a modelos cosmológicos

Abstract

Algum tempo após o surgimento da teoria da Relatividade Especial de Einstein, F. Jüttner[1] estudou as modificações que esta teoria traria no tratamento estatístico de um gás de partículas relativísticas não interagentes. Neste tratamento, aparecem algumas dificuldades quando considera-se a impossibilidade de definir-se um referencial temporal comum a todas as partículas de forma que um tratamento macroscópico se torna mais plausível inicialmente. Inspirado por um artigo publicado por W. Lenz [2] e pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein, R. C. Tolman pesquisou qual seria a modificação que a Termodinâmica sofreria ao ser formulada em espaços curvos, assim como as consequências que esta nova Termodinâmica teria para estudos cosmológicos. Em uma série de artigos seminais publicados em 1928 [?], ele fundamentou as bases da aplicação de conceitos termodinâmicos a Cosmologia, que viriam a dar origem ao primeiro livro-texto de termodinâmica relativística aplicada a Relatividade Geral de Einsten [3]. Neste trabalho de conclusão, estudaremos o desenvolvimento histórico da introdução de conceitos relativísticos em Termodinâmica e sua consequente generalização para a Teoria da Gravitação de Einstein buscando aplicações cosmológicas de forma a definirmos um critério de seleção para modelos cosmológicos.

Some time after the appearance of Einstein's Special Theory of Relativity, F. Jüttner [1] studied the modi cations this theory would bring to the statistical treatment of a noninteracting relativistic gas. In this treatment, some di culties appear when one consideres the impossibility of setting up a temporal frame common to all particles in a way that a macroscopic treatment becomes initially more adequate. Inspired by an article published by W. Lenz [2] and Einstein's General Theory of Relativity, R. C. Tolman studied what modi cations Thermodynamics would su er after being formulated in curved spacetimes as well as the consequences this new Thermodynamics would bring to cosmological studies. In a series of articles published in 1928 [4, 5, 6, 7], he laid the foundations of thermodynamical concepts in Cosmology, which would give rise to the rst textbook of relativistic Thermodynamics applied to Einstein's General Theory of Relativity[3]. In this report, we will study the historical development of the introduction of relativistic concepts in Thermodynamics and its subsequent generalization to Einstein's Theory of Gravitation looking for cosmological applications as a way of de ning a selection criterion for cosmological models.