Orientador: José Geraldo Pereira / Banca: Ricardo Antônio Mosna / Banca: Bruto Max Pimentel Escobar / Resumo: O espaço de De Sitter foi estudado pela primeira vez como a solução de vácuo da equação de Einstein com constante cosmológica. Tal visão dinâmica acerca deste espaço predomina entre os físicos ainda nos dias atuais. No entanto, do ponto de vista geométrico, o espaço de de Sitter, assim como Minkowski, é um espaço quociente. Isto significa que o espço de de Sitter pode ser construído independentemente de qualquer teoria gravitacional, sendo portanto mais fundamental do que a equação de Einstein. Consequentemente, torna-se possível construir uma relatividade especial baseada no grupo de de Sitter, que e o grupo cinemático do espaço de de Sitter. Tal teoria vem sendo proposta como generalização da relatividade restrita usual com o nome de relatividade de de Sitter. Nesta, o termo cosmológico é interpretado como uma entidade cinemática, constituindo-se num segundo parâmetro invariante, além da velocidade da luz. Pode-se entender tal modi cação da relatividade einsteniana como uma solução cinemática para o problema da "energia escura". No presente texto, pretendemos delinear as propriedades cinemáticas fundamentais de tal teoria em paralelo com as da relatividade restrita usual, baseada no grupo de Poincar / Abstract: The de Sitter space was rst studied as the vaccum solution of Einstein's eld equation with cosmological constant. This dynamical view of that space is still prevalent among physicists even today. Nevertheless, from the point of view of geometry, the de Sitter space, like Minkowski, is a quotient space. That means that de Sitter space may be built independently of any gravitational theory, being more fundamental than Einstein's equation. Consequently, it turns out possible to construct a special relativity based on the de Sitter group. Such theory has been proposed as a generalization of ordinary special relativity, being called de Sitter relativity. In this theory, the cosmological term is interpreted as a kinematical entity, constituting a second invariant parameter, in addition to the speed of light. Such modi cation of einstenian relativity may be understood as a kinematical solution to the \dark energy" problem. In the present text, we intend to outline the fundamental kinematical properties of such a de Sitter-invariant special relativity, in parallel to those of the ordinary Poincar e-invariant special relativity / Mestre

Orientador: José Geraldo Pereira / Banc: Roldão da Rocha Junior / Banca:Marcos Vinícius Borges Teixeira Lima / Banca: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Yuri N. Obukhov / Resumo: Na presença de uma constante cosmológica, interpretada como uma entidade puramente geométrica, a ausência de matéria é representada pelo espaço de de Sitter. Como consequência, a relatividade especial de Poincaré não é mais válida e deve ser substituída por uma relatividade especial baseada no grupo de de Sitter, o que produz modificações em todas as áreas da física. Nesta tese, vamos estudar os fundamentos da relatividade especial de de Sitter, bem como algumas implicações para o problema da energia escura, para a propagação de raios gama de altíssimas energias e para o espalhamento Compton. Como um subproduto desses estudos, desenvolvemos um novo método de se obter equações de campo com invariância conforme, o qual faz uso dos invariantes de Casimir do grupo de de Sitter. Usando esse novo método, fazemos um estudo crítico das equações que descrevem um campo fundamental de spin-2 / Abstract: The presence of a cosmological constant, interpreted as a purely geometric entity, absence of matter ir represented by a de Sitter spacetime. As a consequence, ordinary Poincaré specil relativity is no longer valid and must be replaced by a special relativity based on the de Sitter group, which produces concomitant changes in all areas of physics. In this thesis, we are going to explore the implications for the dark energy problem, for the propagation of ultra high-energy gamma rays, and for the Compton scattering formula. As a byoproduct of these studies, we developed a new method for obtaining conformal invariant fiels equations, which makes use of the Casimir operators of the de Sitter group. Using this new method, we make a critical review of the fiels equations describing a fundamental spin-2 field / Doutor

Este trabalho parte do pressuposto de que investigar as linguagens e pensamentos envolvidos nos processos de criação científica, no processo de interpretação do cientista frente aos fenômenos da natureza, pode nos indicar como trabalhar a ciência em sala de aula de maneira que as características epistemológicas deste conhecimento sejam levadas em consideração. Com isto, este trabalho toma uma perspectiva epistemológica. Quando pensamos no ensino básico, em particular, temos a indicação de que uma das dificuldades enfrentadas pelos alunos está relacionada à formalização do conhecimento científico. Isto é ainda mais forte na física, uma vez que este conhecimento tem uma relação muito próxima com a matemática. Mas qual é o papel epistemológico da matemática para a física? O cientista é capaz de interpretar fisicamente a natureza somente usando linguagens e pensamentos formais, especialmente estruturados pela matemática? Nossa hipótese é que a resposta a essa questão é negativa. Encontramos nas ideias do psicólogo Jerome Bruner uma forma de encaminhar nossa discussão. A partir das ideias dele, e do nosso anseio por investigar se pensamentos e linguagens que não são estritamente formais desempenham papel importante na construção da física, levantamos a seguinte questão: Qual o papel das narrativas e da matemática na construção da física? Para delinear uma resposta possível a esta questão, tomamos como contexto da nossa pesquisa alguns \"capítulos\" da construção da Teoria da Relatividade Geral. Nossa investigação mostrou que experimentos mentais importantes no desenvolvimento desta teoria foram construídos a partir dos pensamentos narrativo e matemático. Entendemos que estes dois modos de pensamentos se apresentaram de maneira complementar no contexto estudado. / This work assumes that investigate the language and thoughts involved in scientific processes of creating, in the scientist process of interpretation facing the nature phenomena, can reveal how to work the science in the classroom so that the epistemological features of this knowledge are taken into account. Taking this into account, our work takes an epistemological perspective. When we think in high school, in particular, we have the indication that one of the difficulties faced by students is related to the formalization of scientific knowledge. This is even stronger in physics, which mathematics plays important role. But what is the epistemological role of mathematics to physics? The scientist is able to physically interpret nature only using formal languages and thoughts, especially structured by mathematics? Our hypothesis is that the answer to this question is negative. We find the psychologist Jerome Bruner ideas a way to send our discussion. From his ideas, and our longing to investigate whether thoughts and languages that are not strictly formal play an important role in building physics, raised the question: What is the role of narrative and mathematics in physical construction? To outline a possible answer to this question, we take as the context of our research some \"chapters\" of the construction of the General Theory of Relativity. Our investigation has shown that important thought experiments in the development of this theory were built from the narrative and mathematical thoughts. We understand that these two modes of thought presented in a complementary manner in the context studied.

Estudos de perturbações em sistemas gravitacionais no âmbito da Relatividade Geral vêm sofrendo grandes desenvolvimentos nos últimos anos, especialmente em face da evolução dos modernos detectores de ondas gravitacionais. Abordamos neste trabalho as perturbações de diferentes cenários. Principiamos com a métrica de Vaidya, utilizada para descrever espaços-tempos esfericamente simétricos e dependentes do tempo. Nossas simulações mostraram que as freqüências dos modos quasi-normais (MQN\'s) apresentam um novo efeito inercial para variações rápidas da função de massa, retornando depois ao comportamento adiabático. Em seguida, apresentamos um modelo para a evaporação de mini buracos negros por radiação de Hawking inspirado no cenário de criação destes objetos em aceleradores de partículas, previsto pelas novas teorias com dimensões extras. Nosso modelo, baseado na métrica de Vaidya n-dimensional, tornou possível a análise de MQN\'s resultando na possibilidade de se obter os parâmetros relevantes do buraco negro, como a sua massa inicial e o número de dimensões extras, a partir de medições experimentais. Finalmente, realizamos um estudo sobre uma nova solução denominada gravastar, proposta como um modelo alternativo para o estágio final de estrelas com grande massa. Obtivemos limites para os parâmetros da solução e verificamos a sua estabilidade frente a perturbações axiais, concluindo positivamente a respeito da possibilidade de se distinguir entre buracos negros e gravastares com base no seu espectro de MQN\'s. / Perturbative studies of gravitational systems in General Relativity have gone through big developments in the last years, especially due to the evolution of the modern gravitational wave detectors. We consider in this work different perturbations in different scenarios. Firstly we consider the Vaidya metric, mainly used to describe time-dependent spherically symmetric spacetimes. Our simulations show that the frequencies of the quasinormal modes (QNM\'s) present a new inertial effect for rapidly varying mass functions, returning afterwards to the adiabatic behavior. Next we present a model for evaporating mini black holes in particle accelerators, in the context of the new gravity models with extra dimensions. With our model, based on the n-dimensional Vaidya metric, we are able to perform a QNM analysis which results in the possibility of obtaining the parameters of the black hole, such as its initial mass and the number of extra dimensions, from the experimental measurements. Finally, we present a study of a new solution, the gravastar, proposed as an alternative model for the end state of massive stars. We obtain bounds for the parameters of the solution and verify its stability against axial perturbations. Our results indicate that the gravastar\'s QNM spectrum can indeed be used to distinguish a black hole from a gravastar.

As estrelas anãs brancas representam o ponto final da evolução estelar, e são formadas quando uma estrela, com massa entre aproximadamente 0.07 e 8-10 $M_odot$, extingue o seu combustível nuclear, neste momento o processo que sustenta a estabilidade da estrela cessa. Consequentemente, a pressão interna não é mais capaz de balancear a força gravitacional e então a estrela colapsa. Neste trabalho nós investigamos a estrutura destas estrelas anãs brancas que é descrita pelas equações de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) ou mesmo pelas equações de gravitação newtoniana. Estas equações nos mostram como a pressão varia com a massa e raio ao longo da estrela. No caso das anãs brancas (AB) a pressão interna que contrabalanceia a força gravitacional é essencialmente a pressão de degenerescência dos férmions. Para resolver a equação TOV, no entanto, precisamos de uma relação entre a pressão e densidade de energia. Resolvemos as equações diferenciais numericamente usando a expressão exata de pressão e densidade de energia relativística para o modelo de gás de Fermi ideal a temperatura $T=0$ e comparamos com as soluções obtidas com as aproximações politrópicas para as equações de estado (EdE). Discutimos a instabilidade devido ao limite de neutronização e correções coulombianas ao modelo de Chandrasekhar para ABs de composição homogênea, o que foi realizado por Hamada e Salpeter (HS) em 1961, e concluímos que, para uma mesma massa, o modelo de HS fornece raios menores e densidades centrais maiores se comparados aos modelos de Chandrasekhar. Finalmente, em nossos resultados computamos a diferença na massa máxima para ABs compostas de variados núcleos.\Propomos um ajuste da solução numérica da TOV com EdE exata para o diagrama massa-raio como relação analítica entre massa e raio para anãs brancas relativísticas que deve ser substituir a relação newtoniana . Esse ajuste é uma expressão nova que encontramos dada por , onde a, b, c e d são parâmetros e que pode ser usada nos estudos de simulação de sistemas binários em que ocorra acreção de massa. Essa aproximação abrange grande parte das relações massa-raio, ou seja, válida para maioria das ABs.

Recentes observações astrofísicas, em especial de supernovas tipo Ia e das anisotropias da radiação cósmica de fundo, indicam que recentemente na história do universo um tipo desconhecido de energia passou a dominar sua evolução induzindo uma expansão acelerada. Esta componente misteriosa ficou conhecida como energia escura. Nosso objetivo é o estudo da energia escura, através de modelos com constante cosmológica, campo escalar canônico e com o campo de Born-Infeld. Para os modelos com campo escalar, usando potenciais tipo lei de potência, estudamos soluções atratoras para a evolução homogênea. Também estudamos, na aproximação de largas escalas, soluções atratoras para as perturbações dos campos escalares. Mostramos que, para modelos de energia escura com campo escalar canônico, as soluções atratoras a nível perturbativo não geram modos de isocurvatura. Para o campo de Born-Infeld, fazemos uma análise de estabilidade de suas soluções atratoras a nível perturbativo, determinamos em que circunstâncias elas podem gerar modos de isocurvatura. Para os modelos de energia escura mais realistas, estes modos tendem a ser pequenos. / Recent astrophysical observations, specially supernova type Ia and cosmic microwave back­ ground anisotropies, indicate that recently in the history of the universe, some unknown type of energy is dominating its evolution and inducing an accelerated expansion. This mysterious component has been named dark energy. Our aim is to study dark energy, by using cosmological constant, canonical scalar field and Born-Infeld scalar field models. In the models with scalar field, using power law potentials, we study attractor solutions for the homogeneous evolution. We also study, in the large scale approximation, attractor solutions for the scalar field perturbations. We show that, for models with canonical sca­ lar field , the attractor solutions for its perturbations do not generate isocurvature modes. For the Born-Infeld scalar field, we analyze the stability of its attractor solutions in the perturbative levei, and we determine in which case they can generate isocurvature modes. For the more realistic dark energy models, these modes tend to be small.

Orientador: Julio Marny Hoff da Silva / Banca: Álvaro de Souza Dutra / Banca: José Fernando de Jesus / Banca: Maria Emília Xavies Guimarães / Banca: Vilson Tonin Zanchin / Resumo: A partir da teoria da gravitação de Brans-Dicke, são obtidas soluções exatas para as cordas cósmicas girantes. As soluções são para cordas retas, que preservam a simetria de Lorentz ao longo do eixo longitudinal de simetria, e para as não retas, com simetria aproximadamente cilíndrica e que violam a simetria de Lorentz. Essas soluções permitem verificar se os espaços-tempos das cordas são regulares ou apresentam singularidades. Além disso, a possibilidade de que as cordas sejam fontes de curvas tipo-tempo fechadas também é analisada. Exclusivamente para as cordas retas, é verificado se essas se mantiveram estáveis após as suas eventuais formações, e se uma escolha adequada para as constantes de integração das soluções impede a existência das curvas tipo-tempo fechadas. Desde a década de 1930, as observações mostram que as velocidades tangenciais das estrelas das galáxias têm um comportamento que contraria o que é previsto quando se considera somente a presença de matéria visível: à medida que as distâncias até os centros das galáxias aumentam, as velocidades também aumentam, até que começam a tender para valores aproximadamente constantes. A razão para esse fenômeno ainda está sob debate. Por enquanto, é justificado pela presença de matéria escura nos halos das galáxias, mas a própria matéria escura ainda não é bem entendida. Em 1980, para 21 galáxias do tipo Sc, as observações mostraram que esse crescimento das velocidades até atingirem os valores constantes ocorre quando as... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: From the Brans-Dicke theory of gravitation, exact solutions are obtained for the spinning cosmic strings. The solutions are for straight strings, which preserve the Lorentz symmetry along the longitudinal axis of symmetry, and for the non-straight strings, with nearly cylindrical symmetry and which violate the Lorentz symmetry. These solutions allow us to verify if the spacetimes of the strings are regular or have singularities. In addition, the possibility that the strings are sources of closed timelike curves is also analyzed. Only for the straight strings, it is verified if these have remained stable after their eventual formations, and if a suitable choice for the integration constants of the solutions prevents the existence of the closed timelike curves. Since the 1930s, observations have shown that the tangential velocities of galaxies' stars have a behavior that goes against what is predicted when considering only the presence of visible matter: as distances to the centers of galaxies increase, velocities also increase until they begin to tend to approximately constant values. The reason for this phenomenon is still under discussion. For now, it is justified by the presence of dark matter in the halos of galaxies, but the dark matter itself is still not well understood. In 1980, for 21 Sc-type galaxies, observations showed that such velocities growth until reaching constant values occurs when distances grow by 2 to 3 orders of magnitude. With the solutions of the Brans... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-01-06T17:28:18Z No. of bitstreams: 1 TES_RICARDO_LAVALHOS_DAL_FORNO_COMPLETO.pdf: 1865854 bytes, checksum: fb79dc033ea0064d70f99f37d8666cec (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-06T17:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_RICARDO_LAVALHOS_DAL_FORNO_COMPLETO.pdf: 1865854 bytes, checksum: fb79dc033ea0064d70f99f37d8666cec (MD5) Previous issue date: 2015-11-12 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / This project defends the thesis that the metaphysics in its classical sense, after the criticism of the deconstruction, completely lost its philosophical relevance. The main concept of this study is the ?deconstruction?, developed by the first as ?Destruktion? by Heidegger in the V paragraph of his Being and Time and later popularized in the writings of Derrida about language and metaphysics. It is not, absolutely, a concept above controversy: looms, hesitant, between the desire to renewal of metaphysical thought and certain conception deeply debatable cultural relativism. For the authors with whom we worked ? mainly, Benjamin, Derrida e Rorty -, the entire metaphysics, and not this or that specific topic in its interior, turned into a deeply problematic activity and that, therefore, needs to be reexamined and deconstructed. Thus they intended to enter and transcend completely the fundamental project of the metaphysics tradition and with this sought a way to interpret in a frame and in an entirely new record, which meant, after all, to forge an entirely original theoretical writing style. What we defend in this thesis is that there is a dialectic tension that connects this marginal philosophy and its matters with the Great Tradition, in the sense which one only exists by the veiled presence of the other and of which the creative strength of the marginal philosophy is the perennial source of renewal of the official philosophy. That is why Derrida will address all the time of a boarder thought, that Benjamin will address of a philosophy of threshold and Rorty will propose a literalization of philosophical work. All this work of reexamine of the fundamentals of metaphysics made the balance of the ontological thought leaned dangerously in direction to a skeptical and ironic discourse that threatened dislodge many of the core issues of tradition. This work that for the first time came to question the credential of ontological thought, since certain fundamental ambiguity conducted to its own condition. Therefore, the criticism function to the metaphysics held by deconstruction was to resist to a certain semantics domination, engaging through both discourse as practice in a smaller marginal activity. This mouse trap game of deconstruction with the metaphysics was the brunt between an official tradition which intended to be the totality of relevant ontological matters and certain marginal philosophers that mock these issues for considering it a fantasy of the metaphysic brain compulsively totalizing. The deconstruction is bold according as it challenges a thought which still needs absolute values, metaphysical foundation and transcendental subject. Against this it mobilized the transgression, the multiplicity, the irony, the skepticism and the laughter. / Este trabalho defende a tese de que a metaf?sica em seu sentido cl?ssico, ap?s as cr?ticas da desconstru??o, perdeu totalmente sua relev?ncia filos?fica. O principal conceito deste estudo ? o de ?desconstru??o?, desenvolvido pela primeira como ?Destruktion? por Heidegger no par?grafo V de seu Ser e tempo e depois popularizado nos escritos de Derrida sobre linguagem e metaf?sica. N?o se trata, absolutamente, de um conceito acima de controv?rsias: paira, hesitante, entre o desejo de renova??o do pensamento metaf?sico e certa concep??o profundamente discut?vel de relativismo cultural. Para os autores com os quais trabalhamos ? principalmente, Benjamin, Derrida e Rorty ? toda a metaf?sica, e n?o esse ou aquele t?pico espec?fico no interior dela, tornou-se uma atividade profundamente problem?tica e que, por isso, precisa ser reexaminada e desconstru?da. Assim eles pretenderam adentrar e transcender por completo o projeto fundamental da tradi??o metaf?sica e com isso buscaram uma forma de interpret?-la numa moldura e num registro inteiramente novo, o que significou, no final das contas, forjar um estilo de escrita te?rica inteiramente original. O que defendemos nessa tese ? que h? uma tens?o dial?tica que liga essa filosofia marginal e suas quest?es com a Grande Tradi??o, no sentido em que uma s? existe pela presen?a velada da outra e de que a for?a criativa da filosofia marginal ? a fonte perene da renova??o da filosofia oficial. ? por isso que Derrida ir? falar o tempo todo de um pensamento das margens, que Benjamin ir? falar de uma filosofia do limiar e Rorty ir? propor toda uma literaliza??o do trabalho filos?fico. Todo esse trabalho de reexame dos fundamentos da metaf?sica fez com que o equil?brio do pensamento ontol?gico pendesse perigosamente em dire??o a um discurso c?tico e ir?nico que amea?ava desalojar muitas das quest?es centrais da tradi??o. Esse trabalho que pela primeira vez veio a interrogar sobre as credenciais do pensamento ontol?gico, uma vez que certa ambiguidade fundamental conduzia sua pr?pria condi??o. Sendo assim, a fun??o da cr?tica ? metaf?sica realizada pela desconstru??o foi a de resistir a certa domina??o sem?ntica, engajando-se atrav?s tanto do discurso quando da pr?tica numa atividade menor e marginal. Esse jogo de gato e rato da desconstru??o com a metaf?sica era o embate entre uma tradi??o oficial que pretendia ser a totalidade das quest?es ontol?gicas relevantes e certos fil?sofos marginais que ironizam essas quest?es por consider?-las uma fantasia do c?rebro metaf?sico compulsivamente totalizante. A desconstru??o ? ousada na medida em que desafia um pensamento que ainda precisa de valores absolutos, fundamentos metaf?sicos e sujeitos transcendentais. Contra isso ela mobilizou a transgress?o, a multiplicidade, a ironia, o ceticismo e o riso.

Orientador: George Emanuel Avraam Matsas / Mestre

Orientador: Dalva Maria Bianchini Bonotto / Banca: Maria Bernandete Sarti da Silva Carvalho / Banca: Valdemir Miotello / Resumo: Este trabalho de pesquisa surge da consideração da Educação Ambiental como possibilidade de subversão ou resistência à lógica utilitarista e racionalista que prevalecem na estrutura da sociedade e, em consequência nos espaços de educação formal. Neste encontram-se reflexões, a partir de análises que realizei, acerca da predisposição à universalização e/ou ao relativismo que possa estar presente nas práticas pedagógicas envolvendo o trabalho com valores no campo da Educação Ambiental. Apresento a relevância do conhecimento a respeito da questão, além da responsabilidade e do compromisso do educador e da sociedade, necessários para possibilitar a construção de novos sentidos relativos aos valores assumidos coletivamente, com relação à questão ambiental. No entanto, tal construção deve se dar de forma a garantir a autonomia dos sujeitos e, ao mesmo tempo, impedir que tais valores justifiquem injustiças, dificultando o encontro com a alteridade. Discuto o quanto as práticas pedagógicas podem predispor à universalização e/ou ao relativismo com relação aos valores trabalhados em Educação Ambiental, por meio da análise dialógica, que utiliza Bakhtin como referencial metodológico. Foram observadas práticas pedagógicas de professores do ensino médio e último ano do ensino fundamental, que propuseram-se a elaborar e desenvolver, junto aos (às) estudantes com os (as) quais trabalham, atividades envolvendo valores e a temática ambiental. Os sentidos construídos a partir deste trabalho de pesquisa apontam para necessidade de valorização dos encontros, em sua singularidade, no ambiente escolar, como possibilidade de quebra tanto dos riscos de universalização como de relativismo durante o trabalho com valores nas práticas de Educação Ambiental. Isso pode contribuir para a formação de um sujeito livre e comprometido, o qual saberá ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research comes from the consideration of the Environmental Education as a possibility of subversion or resistance against the rationalist and utilitarian logic that prevails in the society structure and as consequence in the formal Education spaces. This work brings reflections from analysis I have performed about universalization and/or relativism predisposition that is probably present in the pedagogic practices involving the work with values in the Environmental Education field. I present the relevance of the knowledge upon this matter, besides the educator and society's responsibility and accomplishment, necessaries to the construction of new meanings relative to the collectively assumed values, related to the environmental question. However, such construction must happens in a way that it guarantees the subjects' autonomy and, at the same time, preventing that such values justify injustices, making the meeting with otherness difficult. I discuss, through the dialogical analysis - based on Bakhtin's methodology -, how much the pedagogical practices may predispose the Environmental Education values to universalization and/or relativism. Pedagogical practices of late middle school and high school teachers, who accepted elaborate and develop activities involving environmental values and themes with their students, were observed. The achieved meanings through this research indicate the necessity of the valorization of the meetings, in their singularity, in the school environment, as a possibility to overcome both universalization and relativism during the work with values in the Environmental Education practices. This may contributes towards the formation of a free and engaged subject, who will know how to act in each singular moment, participating in the construction of meanings to reality, existing as an ethical subject. His freedom will not prevent him to ... (Complete abstract electronic access below) / Mestre