Novela Relativística, parte 3

Recapitulando os pontos de importância...

A relatividade einsteniana restrita foi proposta pela primeira vez como uma forma de driblar a grande dificuldade que surgiu na física, como resultado do experimento de Michelson-Morley (1887) [a prova que negou a existência do éter].

Maxwel [em sua teoria eletromagnética] mostrou que as ondas de rádio e luz compartilham do mesmo espectro eletromagnético, diferindo-se apenas no comprimento de onda. Assim como ondas marítimas propagam-se pela água, as ondas sonoras propagam-se pelo ar, as ondas eletromagnéticas devem ter o seu próprio meio de propagação. Esse meio foi chamado de éter.

"O espaço interplanetário e interestelar não pode ser vazio", escreveu Maxwell, "mas são ocupados por uma substância material ou um corpo, que é certamente maior e mais uniforme do que tudo que conhecemos."

Assim, da maneira como os dissidentes modernos enxergam a coisa, a proposta de uniformidade de Maxwell era enganosa.

[Isto é, o éter pode de fato existir, porém sua uniformidade pode ser alterada pela força de gravidade dos corpos celestes].

Continuando...

Agora, com a moderna experimentação, nós chegamos à algumas conclusões. Hoje temos relógios muito precisos, com um  desvio de um bilionésimo de segundo por dia. As diferenças previstas por Einstein agora são mensuráveis.

Algo interessante acontece: as experiências tem mostrado que os relógios atômicos realmente pulsam mais devagar quando estão em movimento e as [instáveis] partículas atômicas vivem mais tempo. Isso significaria que o próprio tempo desacelera? Ou existe uma explicação mais simples?

Os físicos dissidentes que mencionei discordam sobre várias coisas, mas eles estão começando a unir-se por trás dessa proposição:

Há realmente um éter, no qual viajam as ondas eletromagnéticas, mas ele não é tão abrangente e uniforme como proposto por Maxwell.

Em vez disso, considera-se o eter transportado pela campo gravitacional dos corpos celestes, cuja densidade do éter aumenta ao aproximar-se dos corpos celestes.
Próximo à superfície (do Sol, Planeta, ou outras estrelas) o campo ou éter é relativamente mais denso. Quando você move-se no espaço, essa densidade torna-se mais fraca.

A obra de Beckman "Einstein mais dois" introduz esta hipótese. Creio que esta hipótese, conforme conta Beckman, foi formulada pela primeira vez em 1950, por um de seus alunos de pós-graduação, Jiri Pokorny, do Instituto de Engenharia de Rádio e Eletrônica de Praga. Pokorny juntou-se ao Departamento de Física da Universidade Charles, de Praga, hoje está aposentado.

Creio que todos os fatos que parecem exigir as explicações da Teoria da Relatividade Especial ou Geral podem sem mais facilmente explicados se admitirmos um éter que corresponde ao campo gravitacional local.

Michelson não encontrou nenhum "vento de éter" ou alteração no padrão de franjas luminosas por que, naturalmente, o campo gravitacional da Terra avança com a Terra.

[Não podemos nos esquecer que a atmosfera terrestre também avança com o movimento da Terra e essa massa gasosa é capaz de interferir no movimento das ondas eletromagnéticas]

Quanto à curvatura da luz das estrelas perto do Sol, confirmada pela mundialmente famosa Teoria da Relatividade Geral de Einstein [Eclipse de Sobral - CE], o fenômeno pode ser facilmente explicado, considerando-se que a luz das estrelas passam por um meio de propagação luminosa não-uniforme [com densidade variável].

Há uma lei bem conhecida na física que explica a mudança de direção das frentes de ondas, quando estas entram em um meio mais denso. De acordo com Howard Hayden, podemos calcular a deriva das ondas luminosas das estrelas com algumas operações algébricas usadas pelos colegiais?  As derivas são calculadas com exatidão[!]. O Cálculo Tensorial e a Geometria  Riemanniana da Relatividade Geral dão apenas uma aproximação [!].

[O autor refere-se ao fenômeno da refração da luz, que muda de velocidade com o meio. Esse fenômeno pode ser observado com um lápis dentro de um copo de água. Na interface ar-água, o lápis parece estar quebrado.]

Da mesma maneira  o "Atraso Temporal de Shapiro", observado em sinais de RADAR quando passam pelo Sol, recuperam-se em Mercúrio. Alguns podem preferir tentar entender tudo isso em termos de "curvatura espaço-tempo" para usar a formulação de Einstein (incompreensível para os leigos, acredito). Mas eles devem saber que existe uma alternativa mais simples.

Vale a pena dar uma olhda em outra famosa confirmação da Relatividade Geral:

O avanço do periélio da órbita do planeta Mercúrio (o periélio é o ponto da órbita do planeta que mais se aproxima do sol).

No futuro, várias teses de pós-graduação poderão ser escritas  sobre esse importante episódio na história da ciência. Em seu livro "Sutil é o Senhor", Abraham Pais relata que quando Einstein viu o seus calculos concordarem com a órbita de Mercúrio, "Ele teve a sensação de que algo realmente bateu forte em sua alma... Essa prova foi, creio eu, a mais forte experiência emocional na vida de Einstein, pois a Natureza havia falado com ele".

Fato:

A equação que demonstrara a órbita de Mercúrio foi publicada 17 anos antes da invenção da Teoria da Relatividade. O autor, Paul Gerber pressupôs que a velocidade da gravidade não é instantânea e se propaga na velocidade da luz.

Depois que Einstein publicou a suas deduções da Teoria Geral da Relatividade, chegando às mesmas equações [de Gerber]. O artigo de Gerber foi reimpresso na Revista Annalen de Physik, a mesma que tinha publicado os artigos da Relatividade de Einstein.

Os editores achavam que Einstein deveria ter reconhecido a primazia de Gerber. Einstein disse que a desconhecia. Foi salientado que a fórmula de Gerber havia sido publicada no livro de mecânica "Science", de Mach. Esse livro fazia parte do currículo escolar de Einstein. Então, como é que ambos chegaram a mesma fórmula?

Tom Van Fladern estava convencido que a hipótese de Gerber sobre a propagação da velocidade da gravidade estava errada. Então, ele estudou a questão. Ele ressalta que a fórmula em questão é bem conhecida na mecânica celeste. Consequentemente ela poderia ser utilizada como um "alvo"para a formulação de calculos que chegariam a ela.

Comentário do Tradutor:
A matemática não é tão "isenta" quanto se  possa parecer. Ela pode ser "conduzida" para que se chegue a um alvo almejado...

Van Flandern percebeu que o método de Gerber não fazia sentido, em termos dos princípios da mecânica celeste. "Einstein também disse (num artigo de revista de 1920) que as deduções de Gerber estavam erradas de cabo-a-rabo."

Assim,  como Einstein conseguiu chegar a mesma fórmula?  Van Flandern revisou seus cálculos, e surprendeu-se ao constatar que eles tinham "três contribuições diferentes para o periélio, duas que se somam e outra que anula parte das outras duas. E encerra-se o cálculo apenas com os multiplicadores."

Nota do Tradutor:
Esse trecho do texto é uma descrição literal entre operações matemáticas, cheio de expressões idiomáticas. Não há como precisar a tradução correta, mas o desfecho da argumentação do físico dissidente é compreensível por todos.

Então, Van Flandern pergunta a um colega da Universidade de Maryland, um jovem estudante que cruzou com Einstein no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, qual sua opinião de como Einstein teria chegado ao multiplicador correto da equação.

A impressão do colega é que, como conhecia a resposta, Einstein teve ter chegado aos valores corretos sem justificá-los.  

Se o método da Relatividade Geral está correto, ele poderia ser aplicado em todos os lugares, não apenas no sistema solar. Mas, pelo ponto-de-vista de Van Flandern, há um conflito na teoria quando ela é aplicada em estrelas binárias de massas desiguais. As órbitas dessas estrelas não são previsíveis pela fórmula de Einstein.

Ao saber disso, os físicos encolhem seus ombros. Argumentam que deve haver algo de peculiar sobre essas estrelas, como um achatamento ou efeitos das marés.

Outra possibilidade é que Einstein pegou apenas a parte necessária do cálculo para "explicar" a órbita de Mercúrio, de modo que não é possível aplicá-la em outros lugares.

...

Não percam o último episódio dessa emocionante novela, na próxima edição do Blog SBTVD PAL-M.

Escrito por Jonas às 17h53
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Rede Globo de Televisão Digital Terrestre
A Globo está bastante empenhada no projeto. As demais...
Dêem uma olhada no HT Forum:
http://www.htforum.com/vb/showthread.php?t=116951

Escrito por Jonas às 11h40
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 Novela Relativística, parte 2

Uma breve nota sobre a contribuição mais famosa de Einstein para a Física.

Quando os defensores de Einstein percebem que há heresia no ar, algumas pessoas vêm para defender a Teoria da Relatividade com esta pergunta:

- Bombas Atômicas funcionan, não?

A razão delas brotam da seguinte maneira:

A equação E=mC^2 foi descoberta de um subproduto da teoria Especial da Relatividade de Einstein ("verdadeira"). Portanto, eles concluem que a Relatividade é indispensável para nossa compreensão do funcionamento do universo. Mas isso não vai adiante.

Há fórmulas alternativas que dispensam a Relatividade. Uma delas foi fornecida pelo próprio Einstein, em 1946. Esta fórmula é mais simples que a ladainha relativista. Mas poucos livros ou biografias de Einstein mencionam tal alternativa. Eles admiram a sua complexidade e se agarram à ela.

Consideremos Cliffor M. Will, da Universidade Washington, um dos principais defensores da Relatividade nos dias de hoje:

"É difícil imaginar a vida sem a Relatividade Especial", diz na obra "Einstein Estava Certo?"

"Basta pensar em todos os fenômenos ou característiscas do nosso mundo para perceber que a Relatividade Especial desempenha, um papel  importante, tanto na energia atômica explosiva quanto na controlada.

A famosa equação E=mc^2 explica com a massa pode ser convertida em quantidades extraordinárias de energia."
Notem a intenção enganosa na afirmação "desempenha um papel importante".

Há alguma alternativa para olhar todos os fatos, supostamente órfãos sem a Relatividade? Há uma maneira mais simples de explicar tais fatos?

Um critério de simplicidade tem sido usado para defender teorias. Entre os modelos de sistemas planetários, o que apresenta o sol como centro é mais simples que o modelo da terra como centro, e nós o preferimos por esse motivo.

Tom Van Fladern diz que o problema é os Especialistas em Einstein se acostumaram com os "diagramas de Minkowsky" e [aceitam] ao pensamento relativista como a própria realidade"

[Minkowsky foi professor de Einstein e inventou gráficos que representam as fórmulas de espaço-tempo]

Quando esses caras buscam uma alternativa para o tempo universal [tempo absoluto] e ao "Espaço Galileano", percebe-se que esse quebra-cabeças é mais complicado que suas próprias elucubrações matemáticas.

Uma vez que os Relativistas operam seus raciocínios dentro da doutrina Einsteniana, fica difícil para eles repensar o assunto em termos clássicos, da mesma maneira como é difícil para os leigos entenderem a dilatação do tempo e a contração do espaço.

Para os leigos, no entanto, e para os físicos que não se especializaram em Relatividade, ou seja, a imensa maioria dos físicos, não há dúvida que a interpretação de Galileu é muito mais simples que a Relatividade Einsteniana Especial [Restrita].

A Relatividade Einsteniana Restrita foi proposta pela primeira vez como uma forma de driblar a grande dificuldade que surgiu na física, com o resultado do experimento de Michelson-Morley (1887) [que negou a existência do éter].

Maxwel [em sua teoria eletromagnética] mostrou que as ondas de rádio e luz compartilham do mesmo espectro eletromagnético, diferindo-se apenas no comprimento de onda. [luz são ondas eletromagnéticas percebidas pelo olho humano]. Assim como ondas marítimas propagam-se pela água, as ondas sonoras propagam-se pelo ar, as ondas eletromagnéticas devem ter o seu próprio meio de propagação. Esse meio foi chamado de éter.

"O espaço interplanetário e interestelar não pode ser vazio", escreveu Maxwell, "mas são ocupados por uma substância material ou um corpo, que é certamente maior e mais uniforme do que tudo que conhecemos."

Da maneira como os dissidentes modernos enxergam, a proposta de uniformidade de Maxwell era enganosa.

O experimento de Milchelson e Morley foi uma tentativa em detetar esse éter. A Terra em seu movimento orbital deve sofrer a ação do éter, de modo que ele deve ser percebido como uma brisa fora da janela de um carro em movimento. Apesar de repetidas tentativas, nenhuma brisa etérea pode ser observada.

Quando o interferômetro de Michelson e Morley foi posto à prova, esperava-se um padrão de franjas, em decorrência da interferência luminosa ao suposto movimento. Mas não houve nenhuma alteração no padrão.

Einstein justificou o resultado negativo da prova de Michelson e Morley de forma radical:

"Não há necessidade de um éter [para a propagação das ondas eletromagnéticas]. E se não houve mudança na franja é por que a velocidade de uma onda luminosa se aproximando não é afetada pelo movimento do observador".

[Einstein, por influência de Mach, negou o éter por não ter como provar a sua existência].

Mas se a velocidade da luz se mantém constante, o tempo precisa andar mais devagar [distorção temporal] e o espaço precisa contrair-se [distorção espacial], de modo que a divisão de um pelo outro continuará dando o mesmo resultado, ou seja a invariância da velocidade da luz. A FÓRMULA pela qual determinou-se a invariabilidade da velocidade da luz é muito simples, e MATEMATICAMENTE tudo se justificou.

Comentários do tradutor:

Note que o observador depende da percepção da luz para a verificação do teste do interferômetro de Michelson e Morley.  Na física, a velocidade é dada pela divisão do espaço pelo tempo. Velocidade é o espaço percorrido num determinado tempo. Por exemplo, se um carro está a velocidade de 100 km/h, este pode cobrir o espaço de 100 km dentro de uma hora.

Se, no experimento de Michelson e Morley feito na Terra, onde há movimento de rotação e translação em jogo, não foi detetada a variação da velocidade da luz em relação ao movimento do observador, logo, o tempo teria de dilatar-se  e o espaço teria de contrair-se!

O espaço e o tempo encolhem, mas a resultante da divisão de um pelo outro (a velocidade da luz no interferômetro) continua a mesma.

Voltando à tradução...

Os céticos, no entanto, foram apaziguados com esta fórmula:

"Eu sei que parece estranho o tempo ficar lento e o espaço contrair-se quando as coisas se movem. Mas não há com o que se preocupar. Esse fenômeno é muito pequeno para ser notado no dia-a-dia,  pois depende de velocidades absurdas para ser medido."

 "Assim, para efeitos práticos, podemos continuar vendo o mundo à moda antiga. Se, algum dia, alcançarmos as velocidades relativistísticas, iremos nos acostumar com esses estranhos efeitos."

(Continua no próximo capítulo).

Mais comentários...

As velocidades dos veículos construidos pelo homem ainda não são suficientes para verificar a distorção espaço-tempo com facilidade. Desta maneira, para a engenharia aeroespacial, a física clássica de Newton continua valendo.

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Aproveito a oportunidade para incluir um texto encontrado no blog "Física na Veia".

O que Einstein procurava, quando enunciou sua “Teoria da Relatividade Especial”, era salvar o princípio de Galileu, quando aplicado às leis do eletromagnetismo, que haviam sido brilhantemente sintetizadas por Maxwell, durante o século XIX. Parecia, inicialmente, que as leis do eletromagnetismo não eram descritas da mesma maneira, quando se mudava de referencial.

Ao unificar os resultados de Michelson e Morley sobre o fato de que a luz não necessita suporte material para se propagar com as equações de Lorentz para cálculo de velocidades relativas e com o fato da velocidade da luz independer do referencial, concluiu que as leis do eletromagnetismo também são as mesmas para todos referenciais inerciais.

José Roberto Castilho Piqueira
Professor titular da Poli-USP

Aproveitei o gancho e perguntei ao professor Dulcídio, titular do blog "Física na Veia":

- Einstein fez um esforço danado para salvar a teoria eletromagnética de Maxwell. E se a teoria de Maxwell estiver errada?

Resposta:
- Como eu disse (...) num comentário anterior, aprendi que certo ou errado não são termos aplicáveis na Física.
Feynman dizia mais ou menos assim " fazer Física é como assitir a uma partida de xadrez sem saber as regras. A gente vai entendendo às regras do jogo aos poucos, em tempo real". Logo, dentro da Física, tudo pode evoluir e se adequar.

Entender o jogo do Universo não é algo definitivo, nunca!

fonte:

http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/arch2009-10-18_2009-10-24.html

Escrito por Jonas às 11h03
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