Time.com divulgou em 16/8/2009 matéria de autoria de M. J. Stephey, intitulada What Came Before the Big Bang?
http://www.time.com/time/health/article/0,8599,1916055,00.html
O artigo não é conclusivo, e nem poderia ser, pois para a ciência o Big Bang ainda é uma das cojeturas sobre a origem do Universo. Apenas se trata da hipótese científica mais aceita; a que se apoia em fatos bem conhecidos como a recessão das galáxias e a radiação cósmica de fundo. Não é pouca coisa.
Sobre o instigante título da matéria este blog faz os seguintes comentários:
1) ambas as teorias da relatividade de Einstein, tanto a restrita como a geral, com profundas repercussões na cosmologia, incorporam o pressuposto de que a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal e não pode ser ultrapassada por nenhum objeto em movimento ou um sinal transportando informação. Ninguém até agora conseguiu negar a validade desse princípio;
2) o movimento e a curvatura gravitacional do espaço distorcem as distâncias e o tempo, na exata medida para que a velocidade da luz permaneça constante. Assim, se o espaço é distendido, o tempo se torna mais lento, na mesma proporção;
3) o Big Bang é uma consequencia da expansão do universo descoberta por Edwin Powell Hubble, em 1929. Uma regressão no tempo, baseada na Lei de Hubble, estabelece que tudo o que existe no Universo esteve concentrado há cerca de 14 bilhões de anos num único lugar; o que pouca gente diz explicitamente é que esse tempo todo não ocorreu na mesma velocidade do atual escoamento do tempo nas nossas imediações;
4) a ciência só poderá tentar responder o que existia antes do Big Bang quando souber muito mais do que sabe sobre esse momento. Algo que se supõe ter acontecido é que com o Big Bang tiveram inícios o espaço e o tempo, os quais não existiam até então e passaram a ser realidades de maneira muito especial: o espaço e o tempo extremamente distendido e lento, respectivamente, mas ambos se relacionando de modo a manter a constância da velocidade da luz;
5) e antes do Big Bang? Supondo que tenha ocorrido continuidade no processo, é licito supor que o espaço teria sido algo infinitamente distendido e diluído (o que equivale a não existir) e o tempo infinitamente lento (o que equivale a parado ou a não existir).
Infinito dividido por infinito é considerado indeterminado na matemática; qualquer valor serve. No caso de distância infinita dividida por tempo infinito teríamos uma velocidade indeterminada, valendo qualquer valor, incluindo, é lógico, 300 mil quilômetros por segundo, valor da velocidade da luz. Fica-se com a impressão que antes do Big Bang é assunto para a filosofia. Talvez para a religião? Afinal, "tempo parado" parece se relacionar com eternidade...
Ver o artigo de fundo em:
http://kosmologblog1.blogspot.com/
domingo, 16 de agosto de 2009
domingo, 9 de agosto de 2009
3 - Elasticidade do espaço (considerações adicionais)
Além do que já foi comentado no artigo de fundo, nos itens 4.11 – Energia escura, 4.12 – O Big-Crunch e 4.13 – Ondas gravitacionais, acrescente-se mais o seguinte, ainda em harmonia com o modelo exposto no texto do citado artigo.
A elasticidade do espaço está evidenciada em diversos fenômenos astronômicos bem divulgados:
a) arrastamento gravitacional do espaço em torno de grandes massas giratórias, como nos braços das galáxias espirais; nas imediações do Sol, causando a precessão da órbita de Mercúrio (a primeira demonstração do melhor desempenho da Relatividade Geral em comparação com a Gravitação de Newton); dinâmica dos discos de acreção; e, cotidianamente, no vórtice da água descendo por um ralo;
b) deslocamento das marés causadas pelas interações gravitacionais entre a Terra e a Lua, mostrando que as distorções espaciais entre os dois corpos se modificam local e tempestivamente com a mudança de suas posições relativas e que a curvatura do espaço se recompõe, não deixando alterações permanentes, mesmo residuais;
c) sincronismo dos movimentos da Lua, de rotação em torno de seu eixo e de translação em torno da Terra, fazendo com que o satélite tenha uma mesma face sempre voltada para o planeta;
d) propagação ondulatória da luz e, possivelmente, a propagação das ondas gravitacionais, também na forma de ondas.
Esse último item citado gera uma estimulante conjetura: se a velocidade da luz no vácuo, c, depende de duas características eletromagnéticas do espaço, a constante dielétrica ou permissividade elétrica (ε0), e a permeabilidade magnética (µ0), segundo a Teoria Eletromagnética de Maxwell, pela qual c^2=(ε0µ0)^(-1), e se a velocidade de propagação das ondas gravitacionais é idêntica à da luz, os campos eletromagnéticos e gravitacionais não teriam naturezas semelhantes, além das coincidências de forma entre as suas expressões matemáticas clássicas?
(n0ta: ^ representa "elevado à potência")
Nesse caso, como interpretar ε0 e µ0 à luz da Teoria da Relatividade Geral?
Alguém já terá pensado em medir o possível arrasto do campo elétrico causado por um corpo metálico carregado, giratório, num corpo de prova com carga elétrica em suas imediações?
Idem, com relação ao arrasto gravitacional entre uma esfera de massa considerável, rotativa, em relação a uma pequena massa suspensa em suas proximidades?
Será perceptível algo do gênero entre Marte e seus satélites Deimos e Fobos?
Sob a ótica da mecânica quântica, haverá alguma relação de arrasto entre o spin do núcleo do átomo e os elétrons da primeira camada?
A elasticidade do espaço está evidenciada em diversos fenômenos astronômicos bem divulgados:
a) arrastamento gravitacional do espaço em torno de grandes massas giratórias, como nos braços das galáxias espirais; nas imediações do Sol, causando a precessão da órbita de Mercúrio (a primeira demonstração do melhor desempenho da Relatividade Geral em comparação com a Gravitação de Newton); dinâmica dos discos de acreção; e, cotidianamente, no vórtice da água descendo por um ralo;
b) deslocamento das marés causadas pelas interações gravitacionais entre a Terra e a Lua, mostrando que as distorções espaciais entre os dois corpos se modificam local e tempestivamente com a mudança de suas posições relativas e que a curvatura do espaço se recompõe, não deixando alterações permanentes, mesmo residuais;
c) sincronismo dos movimentos da Lua, de rotação em torno de seu eixo e de translação em torno da Terra, fazendo com que o satélite tenha uma mesma face sempre voltada para o planeta;
d) propagação ondulatória da luz e, possivelmente, a propagação das ondas gravitacionais, também na forma de ondas.
Esse último item citado gera uma estimulante conjetura: se a velocidade da luz no vácuo, c, depende de duas características eletromagnéticas do espaço, a constante dielétrica ou permissividade elétrica (ε0), e a permeabilidade magnética (µ0), segundo a Teoria Eletromagnética de Maxwell, pela qual c^2=(ε0µ0)^(-1), e se a velocidade de propagação das ondas gravitacionais é idêntica à da luz, os campos eletromagnéticos e gravitacionais não teriam naturezas semelhantes, além das coincidências de forma entre as suas expressões matemáticas clássicas?
(n0ta: ^ representa "elevado à potência")
Nesse caso, como interpretar ε0 e µ0 à luz da Teoria da Relatividade Geral?
Alguém já terá pensado em medir o possível arrasto do campo elétrico causado por um corpo metálico carregado, giratório, num corpo de prova com carga elétrica em suas imediações?
Idem, com relação ao arrasto gravitacional entre uma esfera de massa considerável, rotativa, em relação a uma pequena massa suspensa em suas proximidades?
Será perceptível algo do gênero entre Marte e seus satélites Deimos e Fobos?
Sob a ótica da mecânica quântica, haverá alguma relação de arrasto entre o spin do núcleo do átomo e os elétrons da primeira camada?
domingo, 13 de julho de 2008
2 - O aumento da velocidade da expansão cósmica
“Usando telescópios poderosos e técnicas avançadas de análise de dados, os astrônomos mostraram que, de 5 bilhões de anos para cá, a expansão cósmica passou a acelerar, como se uma espécie de antigravidade estivesse afastando as galáxias umas das outras ainda mais rapidamente do que prevê a Lei de Hubble. A causa responsável recebeu o nome de energia escura.” Mais adiante, no mesmo texto: “Numa das explicações, uma espécie de fluido permeia todo o cosmos, idéia muito semelhante ao venerado éter da filosofia de Aristóteles, a quinta-essência que, segundo o grande pensador grego, preenchia o espaço, tornando-o pleno. Esse fluido, hoje chamado de "constante cosmológica", reapareceu com Einstein que, em 1917, usou-o em seu modelo cósmico.” Marcelo Gleiser, em O dilema da escuridão cósmica (8/6/2008), no blog Micro/Macro (chamada na seção “Vale a pena visitar”, deste blog).
A antigravidade é considerada, hipoteticamente, uma força, contrária à “força” gravitacional tradicional. Ora, para quem defende que a gravidade não é uma força, torna-se uma obrigação encontrar para a suposta “antigravidade” uma explicação coerente com suas convicções. O modelo proposto no artigo de fundo deste blog permite uma solução para o mistério, sem recorrer a novas entidades que precisariam ter suas existências comprovadas a fim de oferecer o adequado suporte para as novas conjeturas.
Sabe-se que o aumento da velocidade de separação, devido à expansão cosmológica, ocorre entre galáxias, ou aglomerados galácticos, mas não entre os objetos que compõem os grupos ou entre as estrelas que compõem uma galáxia. Isto é, o fenômeno ocorre entre grandes “poços gravitacionais”, com o estiramento do tecido do espaço que os separa, com pouco ou sem o “aglomerante” oferecido pela contextura dos poços “gravitacionais”, tais como conceituados no referido artigo de fundo.
Por oportuno, convém recordarmos em que consistiu a constante cosmológica das equações da relatividade geral. Em 1915, quando Einstein divulgou sua teoria sobre a gravitação e a curvatura do espaço-tempo, acreditava-se que a Via Láctea era “todo o Universo”, o qual seria estático. Acontece que suas equações representavam um universo dinâmico, em expansão ou em contração, contrariando a crença geral, inclusive sua. Então Einstein, que era um físico teórico, arbitrariamente acrescentou uma constante para “imobilizar” o Universo. Alguns anos depois, em 1929, Edwin Hubble mostrou, com precisas observações astronômicas, que pequenas manchas perdidas entre as estrelas do céu, chamadas de nebulosas, eram na verdade galáxias enormes, algumas bem maiores do que a Via Láctea, então rebaixada de “universo” para uma “simples” aglomeração estelar. Bem próxima de nós se encontrava Andrômeda, duas vezes maior, a “apenas” pouco mais de dois milhões de anos-luz. Hubble descobriu mais ainda: que as galáxias se afastavam uma das outras, em velocidades proporcionais às distâncias que as separavam. O mundo ficou perplexo com a revelação.
Einstein deve ter ficado desapontado. Sua contribuição à ciência era extraordinária; permitira a revisão de outra monumental contribuição que fora a Teoria da Gravitação Universal, de Newton, que reinara absoluta por mais de duzentos anos. A teoria einsteiniana da gravitação poderia ter propiciado ainda maior glória ao seu autor se incluísse a previsão da expansão universal, possibilidade frustrada com a inserção arbitrária da constante cosmológica. Segundo o próprio Einstein, essa iniciativa foi o “seu erro mais crasso”. ISAACSON, Walter; Einstein: sua vida, seu universo. São Paulo: Companhia das Letras, 2007, página 269.
No quesito “arbitrariedade de gênios” tem-se de considerar a coragem científica de James Clerk Maxwell, físico e matemático escocês que unificou as teorias da eletricidade e do magnetismo, em 1873, em outro grande feito da humanidade, a Teoria do Eletromagnetismo; ver
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
e http://pt.wikipedia.org/wiki/Equações_de_Maxwell
Maxwell sintetizara todos os conhecimentos, empíricos e teóricos, sobre eletricidade e magnetismo em quatro equações extremamente compactas, relacionando matematicamente as variáveis dos fenômenos entre si: as Equações de Maxwell; mas havia uma ressalva para a plena beleza estética do conjunto de fórmulas.
Para torná-las simétricas e mais harmoniosas, Maxwell arbitrariamente incluiu um novo termo, com as seguintes conseqüências: i) estabeleceu a existência de uma nova forma de corrente elétrica, até então desconhecida: a corrente de deslocamento; ii) as equações, após a “arbitrária” modificação, passaram a admitir como solução uma onda eletromagnética (que teve sua existência real comprovada 15 anos mais tarde pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, o que veio a propiciar a invenção do rádio e da televisão). Ver
http://pt.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertz
iii) As equações de Maxwell passaram a trazer, implicitamente, o valor numérico de uma constante universal: a velocidade da luz e, também, a semente da Teoria da Relatividade Especial, de Einstein.
Provavelmente Einstein se inspirou em Maxwell, mas não teve a mesma sorte.
A antigravidade é considerada, hipoteticamente, uma força, contrária à “força” gravitacional tradicional. Ora, para quem defende que a gravidade não é uma força, torna-se uma obrigação encontrar para a suposta “antigravidade” uma explicação coerente com suas convicções. O modelo proposto no artigo de fundo deste blog permite uma solução para o mistério, sem recorrer a novas entidades que precisariam ter suas existências comprovadas a fim de oferecer o adequado suporte para as novas conjeturas.
Sabe-se que o aumento da velocidade de separação, devido à expansão cosmológica, ocorre entre galáxias, ou aglomerados galácticos, mas não entre os objetos que compõem os grupos ou entre as estrelas que compõem uma galáxia. Isto é, o fenômeno ocorre entre grandes “poços gravitacionais”, com o estiramento do tecido do espaço que os separa, com pouco ou sem o “aglomerante” oferecido pela contextura dos poços “gravitacionais”, tais como conceituados no referido artigo de fundo.
Por oportuno, convém recordarmos em que consistiu a constante cosmológica das equações da relatividade geral. Em 1915, quando Einstein divulgou sua teoria sobre a gravitação e a curvatura do espaço-tempo, acreditava-se que a Via Láctea era “todo o Universo”, o qual seria estático. Acontece que suas equações representavam um universo dinâmico, em expansão ou em contração, contrariando a crença geral, inclusive sua. Então Einstein, que era um físico teórico, arbitrariamente acrescentou uma constante para “imobilizar” o Universo. Alguns anos depois, em 1929, Edwin Hubble mostrou, com precisas observações astronômicas, que pequenas manchas perdidas entre as estrelas do céu, chamadas de nebulosas, eram na verdade galáxias enormes, algumas bem maiores do que a Via Láctea, então rebaixada de “universo” para uma “simples” aglomeração estelar. Bem próxima de nós se encontrava Andrômeda, duas vezes maior, a “apenas” pouco mais de dois milhões de anos-luz. Hubble descobriu mais ainda: que as galáxias se afastavam uma das outras, em velocidades proporcionais às distâncias que as separavam. O mundo ficou perplexo com a revelação.
Einstein deve ter ficado desapontado. Sua contribuição à ciência era extraordinária; permitira a revisão de outra monumental contribuição que fora a Teoria da Gravitação Universal, de Newton, que reinara absoluta por mais de duzentos anos. A teoria einsteiniana da gravitação poderia ter propiciado ainda maior glória ao seu autor se incluísse a previsão da expansão universal, possibilidade frustrada com a inserção arbitrária da constante cosmológica. Segundo o próprio Einstein, essa iniciativa foi o “seu erro mais crasso”. ISAACSON, Walter; Einstein: sua vida, seu universo. São Paulo: Companhia das Letras, 2007, página 269.
No quesito “arbitrariedade de gênios” tem-se de considerar a coragem científica de James Clerk Maxwell, físico e matemático escocês que unificou as teorias da eletricidade e do magnetismo, em 1873, em outro grande feito da humanidade, a Teoria do Eletromagnetismo; ver
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
e http://pt.wikipedia.org/wiki/Equações_de_Maxwell
Maxwell sintetizara todos os conhecimentos, empíricos e teóricos, sobre eletricidade e magnetismo em quatro equações extremamente compactas, relacionando matematicamente as variáveis dos fenômenos entre si: as Equações de Maxwell; mas havia uma ressalva para a plena beleza estética do conjunto de fórmulas.
Para torná-las simétricas e mais harmoniosas, Maxwell arbitrariamente incluiu um novo termo, com as seguintes conseqüências: i) estabeleceu a existência de uma nova forma de corrente elétrica, até então desconhecida: a corrente de deslocamento; ii) as equações, após a “arbitrária” modificação, passaram a admitir como solução uma onda eletromagnética (que teve sua existência real comprovada 15 anos mais tarde pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, o que veio a propiciar a invenção do rádio e da televisão). Ver
http://pt.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertz
iii) As equações de Maxwell passaram a trazer, implicitamente, o valor numérico de uma constante universal: a velocidade da luz e, também, a semente da Teoria da Relatividade Especial, de Einstein.
Provavelmente Einstein se inspirou em Maxwell, mas não teve a mesma sorte.
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Um excelente artigo, do professor Leonardo Motta, sobre as pesquisas atuais envolvendo a Teoria Eletromagnética, pode ser visto em Superbrana: As equações de Maxwell e monopolos magnéticos.
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Ver o artigo de fundo em Gravidade: tudo parece se passar como se...Ir para a página principal do blog.
domingo, 6 de julho de 2008
1 - Pontos de Lagrange
Trata-se de um aspecto propiciado pelo interessante estudo da interação dinâmica entre diversos corpos. Sabe-se que o problema envolvendo dois corpos encontra-se plenamente resolvido matematicamente, o que não ocorre com três corpos, no caso mais geral. Muito menos para mais de três. Para uma melhor informação, recomenda-se a leitura do excelente trabalho de Elysandra Figueiredo (USP) e Antonio S. de Castro (UNESP), Um Problema de Três Corpos Analiticamente Solúvel, em
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0102-47442001000300006
A solução encontrada pelo matemático italiano Joseph-Louis Lagrange, e citada no trabalho referido acima, é muito empregada em astronomia e no posicionamento de satélites artificiais; é conhecida como Pontos de Lagrange. Ver textos e gravuras (algumas reproduzidas a seguir) nos sites:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pontos_de_Lagrange
http://www.physics.montana.edu/faculty/cornish/lagrange.html
http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_l2.html
O que se deseja, nesta nota, é salientar como a solução de Lagrange contribui para ressaltar a coerência do ponto de vista deste blog com relação a uma nova maneira de se considerar a gravidade. Na figura à esquerda tem-se a geometria do problema.
Nas figuras seguintes, as linhas fechadas são sucessões de pontos equipotenciais do sistema dinâmico formado por dois corpos com grandes massas e um terceiro com massa relativamente pouco significativa. Para o corpo de pequena massa, L1, L2 e L3 são pontos considerados instáveis e L4 e L5, estáveis, onde experimentará efeito nulo de gravitação (combinada com outras acelerações) em relação aos dois corpos maiores.
A representação gráfica de potenciais gravitacionais é análoga à altimetria de uma região geográfica. Assim, os pontos L4 e L5 estariam no topo de “colinas” amplas, quase planas (daí a estabilidade), enquanto L1 (principalmente), L2 e L3 estariam em regiões semelhantes a selas, na confluência de encostas íngremes (daí a instabilidade).
Na última figura, A escala de cores, do amarelo ao violeta, significa valores decrescentes do potencial gravitacional. Os matizes carmins, dos círculos internos, correspondem ao baixo potencial das superfícies dos corpos maiores e os do limite externo, ao potencial tendendo para zero, à medida que aumenta a distância da região de interação, considerando-se que quaisquer outros corpos estão suficientemente afastados de modo a não haver interferências no estudo.
De acordo com o modelo defendido no artigo de fundo, o que "parece" uma “atração” gravitacional é o efeito do movimento de expansão cosmológica do “terreno”, na direção do leitor, imperceptível por ser "perpendicular ao espaço", causando o deslizamento do terceiro corpo nos pontos instáveis, pelas encostas, e carregando-o nas áreas estáveis como exposto no artigo de fundo. Os círculos brancos correspondem à superfície dos corpos, no fundo dos poços gravitacionais de cada um.
Ver o artigo de fundo em Gravidade: tudo parece se passar como se...
Ir para a página principal do blog.
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0102-47442001000300006
A solução encontrada pelo matemático italiano Joseph-Louis Lagrange, e citada no trabalho referido acima, é muito empregada em astronomia e no posicionamento de satélites artificiais; é conhecida como Pontos de Lagrange. Ver textos e gravuras (algumas reproduzidas a seguir) nos sites:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pontos_de_Lagrange
http://www.physics.montana.edu/faculty/cornish/lagrange.html
http://map.gsfc.nasa.gov/mission/observatory_l2.html
O que se deseja, nesta nota, é salientar como a solução de Lagrange contribui para ressaltar a coerência do ponto de vista deste blog com relação a uma nova maneira de se considerar a gravidade. Na figura à esquerda tem-se a geometria do problema.Nas figuras seguintes, as linhas fechadas são sucessões de pontos equipotenciais do sistema dinâmico formado por dois corpos com grandes massas e um terceiro com massa relativamente pouco significativa. Para o corpo de pequena massa, L1, L2 e L3 são pontos considerados instáveis e L4 e L5, estáveis, onde experimentará efeito nulo de gravitação (combinada com outras acelerações) em relação aos dois corpos maiores.
A representação gráfica de potenciais gravitacionais é análoga à altimetria de uma região geográfica. Assim, os pontos L4 e L5 estariam no topo de “colinas” amplas, quase planas (daí a estabilidade), enquanto L1 (principalmente), L2 e L3 estariam em regiões semelhantes a selas, na confluência de encostas íngremes (daí a instabilidade).
Na última figura, A escala de cores, do amarelo ao violeta, significa valores decrescentes do potencial gravitacional. Os matizes carmins, dos círculos internos, correspondem ao baixo potencial das superfícies dos corpos maiores e os do limite externo, ao potencial tendendo para zero, à medida que aumenta a distância da região de interação, considerando-se que quaisquer outros corpos estão suficientemente afastados de modo a não haver interferências no estudo.
De acordo com o modelo defendido no artigo de fundo, o que "parece" uma “atração” gravitacional é o efeito do movimento de expansão cosmológica do “terreno”, na direção do leitor, imperceptível por ser "perpendicular ao espaço", causando o deslizamento do terceiro corpo nos pontos instáveis, pelas encostas, e carregando-o nas áreas estáveis como exposto no artigo de fundo. Os círculos brancos correspondem à superfície dos corpos, no fundo dos poços gravitacionais de cada um.
Ver o artigo de fundo em Gravidade: tudo parece se passar como se...
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