“Expansão superluminar” e/ou “Inflação cósmica”

“Em todo caso, é de se notar que a velocidade da luz permanece a mesma ao                      se compor com a velocidade de expansão. Mas a resultante é superluminar.”

Pode não ser muito claro para o leigo, porque a inflação resolve os problemas cosmológicos. Será talvez menos óbvio … a razão de ser tão difícil resolvê-los,                  sem recorrer à ‘teoria inflacionária’. Para um cosmólogo porém, a dificuldade              principal está justamente na falta de alternativas. A experiência de Michelson                        e Morley mostrou que a luz sempre se desloca à mesma velocidade. – De fato,                  isto significaria que, se pedirmos a vários ‘observadores’ (uns em movimento,                    em relação aos outros) que determinem o valor da velocidade de um raio de                  luz, obrigatoriamente, todos eles obterão o mesmo resultado! (a constante c)

A teoria da relatividade restrita de Einstein surgiu em 1905…em parte, como resposta  a este resultado espantoso. Einstein percebeu que sendo c constante…outra coisa deveria ser abandonada. E essa outra coisa, era a ideia de ‘espaço e tempo’ universais e imutáveis.  Para Einstein…esse ‘espaçotempo’ podia dobrar-se, dilatar e encolher, tudo em função do movimento do observador em relação ao objeto observado. No entanto, existiria uma única propriedade imutável do Universoe, esta seria a velocidade da luz (c).  Especificamentecomecei a pensar no que aconteceria se a velocidade da luz tivesse sido maior no Universo primordial do que é agora. Para minha grande surpresa verifiquei que esta hipótese parecia resolver alguns problemas cosmológicos — sem recorrer à inflação. Era como se os enigmas do Universosaídos do “Big Bang”, nos dissessem precisamente isso…que a velocidade da luz tinha sido muito maior no Universo primordial e, que era preciso construir a física fundamental sobre uma base mais rica do que a relatividade.

Atualmente…a Variable Speed Light (VSL) deixou o seu ‘berço’ cosmológico,                          sendo aplicada a outros problemas. Trabalhos recentes mostram que a VSL                          tem algo a dizer… sempre que nos aproximamos dos… “limites da física“.

De fato… se a VSL estiver correta, talvez os “buracos negros” sejam muito diferente, do que achamos   que sejam…  —  É possível que as estrelas em colapso gravitacional, passem pelo processo… de forma totalmente inesperada, e tenham uma morte, bem mais excêntrica.

Assim, o intrépido ‘viajante espacial‘ estaria muito mais bem mais servido.

Em resumo…há uma avalanche de estudos teóricos, que preveem inúmeros efeitos físicos bizarros…tendo por origem…um c variável… sempre que as condições físicas se tornem suficientemente extremas. — E, dessa forma…persiste a esperança de que algumas dessas previsões…e, a própria “teoria VSL”, possam, um dia…ser verificadas experimentalmente.  

(texto extraído do livro “Mais rápido que a velocidade da luz”…de João Magueijo)            Obs: A “velocidade de fase” descreve a rapidez com que as ondas se movem, num determinado comprimento…enquanto a “velocidade de grupo” descreve a rapidez            com que a luz transporta energia…ou informação. Somente esta deve obedecer ao           limite universal, e isso ocorre dentro da ‘guia de ondas’… (luz-velocidade-infinita)    ****************************************************************************

Teoria “VSL” poderá ser testada por flutuações primordiais (dez/2016)              Uma hipótese de que a velocidade da luz seria variávele não constante, como Einstein sugeriu…tem circulado entre físicos e cosmologistas há alguns anos, mas sem força para chegar ao centro das atenções. – Agora, ao aprimoraram seus cálculos…os autores desta hipótese conseguiram fazer uma previsão, que pode ser observacionalmente testada … o que foi suficiente para que todo mundo acadêmico voltasse a atenção para a nova teoria.

O pressuposto de que a velocidade da luz é… – e sempre foi constante…sustenta muitas teorias da física…e, em particular… desempenha importante papel, nos modelos do que teria acontecido no início do Universo… – segundos após o Big Bang…Todavia, alguns físicos sugeriram que a velocidade da luz poderia ter sido bem maior nesses primórdios.    Sendo assim, um dos autores da teoria, o físico João Magueijo do “Imperial College” de Londres, trabalhando com o astrofísico Niayesh Afshordi, do “Instituto Perimeter”no Canadá, acaba de fazer uma previsão, que poderia ser testada para a validação da teoria.

RCFMA ideia dos cientistas considera que, como todas as ‘estruturas’ no Universo teriam se formado por…”flutuações”, em seu estágio primitivo…devido a pequenas variações de densidade em certas regiões – um registro dessas flutuações está impresso na ‘RCFM’ (radiação cósmicas de fundo microondas); mapa da luz mais antiga do Universo – na forma de um ‘índice espectral’. Usando sua teoria para ver como tais flutuações seriam influenciadas por uma “velocidade da luz” variável nos primórdios do Universo eles criaram um novo modelo para indicar o valor exato nesse índice espectral. – Este dado é muito preciso…0,96478…se aproximando da estimativa atual das leituras do “fundo de microondas cósmico”…algo em torno de 0,968, com certa margem de erro. — Mesmo sendo muito próximo, para se ter certeza, é preciso sempre aprimorar os dados observacionais — como assim explicou o professor Magueijo:

“A teoria VSL, que propusemos pela primeira vez no final da década de 90,                        atingiu agora um ponto de maturidade, produzindo uma previsão testável.                        Se observações no futuro próximo revelarem que tal número é correto, nos                      levará a uma modificação da teoria da ‘relatividade geral’ de Einstein…Os                        telescópios estão obtendo leituras cada vez mais precisas — de modo que a                        previsão poderá ser testada em breve…confirmando… – ou descartando o                          modelo do Universo primordial com a variabilidade da velocidade da luz”.

inflac3a7c3a3occ3b3smica1“VSL”e a “Inflação cósmica”

A testabilidade da teoria “VSL”…coloca-a adiante da teoria rival mais dominante: a inflação cósmica. Esta teoria diz que o ‘universo primitivo‘ passou por uma fase de expansão muitíssimo mais rápida…do que a atual“taxa de expansão cósmica”.  Esse procedimento teórico… se justifica, pela necessidade de se explicar…o que os físicos chamam “problema do horizonte”.

O Universo como vemos hoje parece ser amplamente igual por toda parte — por exemplo, ele tem uma densidade relativamente homogênea. Isso só poderia ser verdade se todas as regiões do universo fossem capazes de influenciar umas às outras. Mas se a velocidade da luz sempre foi igual então não decorreu tempo suficiente para que esta pudesse viajar até    a borda do Universo… – e assim… “equalizar” a energia… uniformemente… para todo ele.

Como uma analogia – para aquecer um quarto uniformemente … o ar quente dos aquecedores em cada extremidade tem que viajar através da sala e se misturar totalmente. O problema para o Universo é que a “sala” (seu tamanho observável)            parece grande demais para que isso tenha acontecido…desde que ele foi formado.

A “teoria VSL” da velocidade variável da luz sugere que essa velocidade era muito maior no início do Universo, permitindo às bordas distantes se conectarem numa ‘superluminar’ expansão inicial. À medida que a densidade do Universo diluía … a velocidade da luz teria diminuído, de modo previsível. Essa variabilidade levou à previsão do “índice espectral”.  O passo seguinte é aguardar que os equipamentos de observação da “radiação cósmica de fundo” tornem-se precisos o suficiente…para diminuir a margem de erro de sua leitura, e verificar se o dado previsto está correto. Se estiver, os efeitos vão bem além de derrubar a ideia de ‘inflação primordial’…mudando vários outros fundamentos da física. (texto base*********************************************************************************

Equívocos comuns sobre ‘horizonte cosmológico’ e ‘expansão superluminar’    Utilizamos o modelo padrão da relatividade geral para ilustrar e esclarecer equívocos comuns sobre a expansão do Universo. Citamos inúmeras declarações enganosas…ou,    má interpretadas na literatura do tema… para mostrar a variedade desses equívocos.

No contexto padrão da cosmologia Lambda-CDM temos enganos em relação ao ‘horizonte de eventos’…ao ‘horizonte de partículas’ – e, ainda ao ‘universo observável’…e, à ‘esfera de Hubble’ (distância em que a ‘velocidade de recessão’ é igual à velocidade da luz). Podemos observar galáxias que sempre tiveram velocidade de recessão maiores do que a velocidade da luz; sem violar a relatividade especial, e associamos estas ideias a testes observacionais.
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‘Recessão superluminar’ é uma característica de todos modelos cosmológicos homogêneos e isotrópicos em expansão… que, portanto, obedecem à lei de Hubble. Isso não contradiz a relatividade especial – pois tal movimento superluminar não ocorre no referencial inercial de qualquer observador. Todos observadores medem a luz localmente com velocidade c, e nada ultrapassa um fóton…É comum à inflação ser associada uma ‘recessão superluminar’, mas mesmo aí, objetos com D c /H o fazem superluminarmente…Igual relação vale para a expansão não inflacionária. Nesse sentido, a esfera de Hubble não é um horizonte em que seja comum observarmos galáxias – que têm, e sempre tiveram … velocidades de recessão superluminais. No modelo ΛCDM todas galáxias com redshifts hoje maiores que z ∼ 1,46 se afastam superluminarmente. Assim, pode-se deduzir um método mais informativo que o usual linha de mundo, na imagem do horizonte de partícula do diagrama espaçotempo.

A duração das curvas de luz das ‘supernovas’ comprova umaexpansão acelerada‘ do Universo. Ao analisarmos as magnitudes aparentes destas supernovas, descartamos,    com um nível de confiança 23 σ, a interpretação do “Efeito Doppler relativista“, para redshifts cosmológicos. – Juntas…estas observações fornecem fortes evidências, que corroboram a interpretação relativista da expansão do Universo, dispensando assim, modificações para Vrec > c. Tamara Davis & Charles Lineweaver/2003 (texto base)  *******************************************************************************

'Hubble Deep Field'

‘Hubble Deep Field’

Nosso … “Universo observável”

A parte do Universo…hoje observável,      já foi muito pequena… do tamanho de uma…’ervilha’… – como dizem alguns cosmólogos…Depois, foi-se esticando, infinitamente  em todas as direções.

Se o espaço não estivesse em expansão, o objeto mais distante que poderíamos ver, estaria a cerca de 14 bilhões de anos luz de nós…(…distância que a luz poderia ter percorrido…desde o advento ‘big bang‘).

Mas, como o espaço está se expandindo, a distância percorrida por um fóton durante sua viagem, expande-se atrás dele… Assim, sua distância percorrida é cerca de 3 vezes maior. Logo…42 bilhões de anos luz…é a distância do mais afastado objeto que podemos ver.  No entanto, só os fótons que caminham em nossa direção…e estão a menos de 14 bilhões   de anos-luz (‘distância de Hubble’) de nós, têm uma velocidade (a velocidade da luz) que pode vencer a velocidade de expansão do espaçoFótons mais distantes, nunca poderão chegar até nós, e sua fonte, para um observador terrestre, ficará para sempre indetetável.

Como a taxa de expansão cósmica parece estar acelerando, estamos rodeados por uma fronteira (horizonte de acontecimentos cósmicos)      para além da qual… ocorrem acontecimentos que nunca veremos.

A luz emitida por galáxias que estão além desse ‘horizonte de eventos, nunca chegará aqui… Nossa distância a ele é estimada presentemente como sendo de 16 bilhões de anos-luz – número superior à distância de Hubble – porque, como o espaço percorrido por um fóton, durante sua viagem… se expande atrás dele… — os fótons vindos de galáxias que já estiveram a essa distância… e, que hoje estão para além dela… conseguem chegar até nós.  Portanto, podemos ainda ver acontecimentos que ocorreram nessas galáxias…antes delas atravessarem o ‘horizonte’… mas, eventos posteriores – nunca serão visualizados por nós.

(Texto baseado num artigo de Charles H. Lineweaver e Tamara M. Davis: Misconceptions about the Big Bang… Scientific American – Março 2005.)  *********************************************************************

Tamanho do Universo, velocidade da luz (Paulo Crowford, Universidade de Lisboa)  John Mather e George Smoot  são  astrofísicos da NASA…e ganharam o Nobel de física de 2006, pesquisando a natureza anisotrópica da radiação cósmica de fundo em microondas, que permeia todo…’Universo observável’. No trecho abaixo, explicam por que consideram para sua extensão um raio de 78 bilhões de anos luz…com “coeficiente de expansão” ~> 3.

Os atuais telescópios permitem observar distâncias da ordem de bilhões de anos-luz, num espaço plano. Mas, quando falamos de universo observável, referimo-nos a todos os locais do universo que nos poderiam ter influenciado desde o Big Bang, e portanto esse universo observável é finito, mesmo que o universo seja infinito, dado que a velocidade máxima de transporte da informação…a velocidade da luz no vácuo…é finita. – Observações recentes, feitas pelo “WMAP”, indicam a idade atual do universo…em cerca de 13,8 bilhões de anos.  Assim, poderíamos pensar que a fronteira do universo observável (‘horizonte de eventos’), estaria a cerca de 13,8 bilhões de anos-luz (distância percorrida pela radiação recebida do universo primordial, viajando à velocidade da luz). Mas, como continuamente o universo tem se expandido desde o “Big Bang” (origem do espaço e tempo) com velocidades muito superiores à velocidade da luz… a fronteira do horizonte é muito maior – sendo estimada em 78 bilhões de anos-luz…o qual representa o “raio” do universo atualmente observável.

Donde, deduz-se que o universo tem, pelo menos, um diâmetro de 156 bilhões de anos-luz. E assim, a distância às flutuações de anisotropia, detetadas pelo COBE e pelo WMAP, é de cerca de 78 bilhões de anos-luz; e não de 14 bilhões de anos-luz… – como poderia parecer.

expansão

Confuso?…Pois bem… – para perceber este raciocínio imagine o universo como era um milhão de anos – após o ‘Big Bang’… Nessa altura… – o universo era cerca de mil vezes menor do que é hoje. Se, nessa época, a luz viajasse durante 1 ano… para cobrir uma distância de 1 ano-luz, tal distância…ter-se-ia convertido… – com a expansão… em mil anos-luz. Assim, considerando a expansão,  o “Universo observável” é maior, do que se esperaria de uma simples multiplicação da idade do Universo… pela velocidade da luz.

texto base curiosidades: ‘O Universo é pelo menos 250 vezes maior do que podemos ver’    ####### ‘O Universo é 100 milhões de anos mais velho do que pensávamos’ #######  **********************************************************************************

Objeto cósmico parece viajar 4 vezes mais rápido que a luz

Astrônomos da Universidade de Manchester, Inglaterra, descobriram um “objeto cósmico” que não se parece com nada visto … até hoje. De início, quando muito repentinamente, ele surgiu no radiotelescópio, em comprimentos de onda… na faixa das radiofrequências – os astrônomos o trataram como supernova“. Todavia, supernovas rapidamente perdem o brilho e o novo objeto continua brilhando, mesmomeses depois de ter sido observado. A galáxia M82, onde em maio de 2009 este objeto surgiu, é umberço de estrelas‘, situada a 10 milhões de anos-luz da Terra, onde sóis nascem e morrem num ritmo frenético…e de 20 a 30 anos explodem ‘supernovas’; diz Tom Muxlow, astrônomo da Glasgow University:

“O objeto brilhou muito rapidamente num intervalo de poucos dias, não mostrando nenhum sinal de queda nesse brilho ao longo dos primeiros meses de sua existência.        As supernovas, já esperadas na M82, brilham em comprimentos de onda de rádio durante várias semanas…e em seguida, vão decaindo ao longo dos meses seguintes”.

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Galáxia M82 [NASA/JPL-Caltech]

Mas a possibilidade de que o objeto cósmico fosse uma ‘supernova’ foi mesmo descartada por um preciso rastreamento de sua posição. Usando a rede Merlin de radiotelescópios, detectou-se ao longo de 50 dias um aparente movimento do objeto — de mais de 4 vezes a velocidade da luz…Mas, por tais velocidades não se enquadrarem nesses padrões, surge a possibilidade que sejam “jatos relativísticos” ejetados de “discos de acreção”. Assim, tal objeto teria se aproximado … o suficiente do BN supermassivo … no núcleo da M82, para daí obter toda essa… “velocidade de escape”.

Mas, ainda que não se saiba exatamente no que consiste o corpo celeste, é pouco provável que o objeto esteja de fato viajando em… “velocidade superluminar”… por isso, fala-se em velocidade aparente. De fato, a explicação mais plausível para o fenômeno é que os feixes de radiação estejam viajando em nossa direção…num ângulo reduzido…a uma velocidade que é apenas uma fração da velocidade da luz…Os efeitos da relatividade produziriam um tipo de ilusão de ótica que faz com que o corpo pareça estar viajando a uma tal velocidade.

Até que novas observações permitam uma melhor análise do objeto, os astrônomos estão chamando-o de microquasar… Sistemas parecidos têm sido encontrados no interior da Via Láctea na forma de feixes binários de raios X com jatos relativísticos ejetados por um disco de acreção ao redor de uma estrela colapsada, abastecida por um par binário. – No entanto, este objeto é mais brilhante… do que qualquer uma dessas fontes, já encontrada em nossa galáxia…e já está durando meses a mais do que qualquer outro sistema binário de raios X conhecido. Além do que, está localizado em uma posição na M82 onde não foi detetada até hoje nenhuma fonte variável de raios X. (Inovação Tecnológica – abr/2010) *********************************************************************************

Velocidade da luz é capturada pela câmera lenta mais rápida do mundo (2011)

A câmera mais rápida do mundo captura um trilhão de imagens por segundo, tornando-a eficaz o suficiente para “pegar” a luz. Cientistas que desenvolveram o sistema capturaram um raio de luz… atravessando uma garrafa plástica de 1 litro. – O sistema é composto por uma câmera com uma abertura mínima, o suficiente para produzir imagens de partículas de luz (fótons) – que passem na frente…Mas, criar um vídeo da velocidade da luz só seria  possível em um movimento bidimensional. – Ramesh Raskar…professor do “Instituto de Tecnologia de Massachusetts”…(‘MIT’) – onde a tecnologia foi desenvolvida…afirma que:

“Com nosso sistema ultrarrápido de imagens, podemos realmente            analisar como os fótons viajam pelo mundo; e depois recriar uma          nova foto — com a ilusão de que os fótons saíram de outro lugar”. 

A invenção pode ser usada no futuro, para observar outras formas de comportamento da luz… Andreas Velten, pesquisador do grupo, afirma que…“nada no universo parece rápido para essa câmera”. O filme da luz passando pela garrafa dura poucos segundos, mas, na realidade, o evento levou apenas um nanosegundo. “Ver isso parece como luz        em câmera lenta… – É tão lento, que dá para ver a luz se movendo na distância”… – E Velten complementa“é a velocidade da luz capturada… não há nada mais rápido no universo…estamos então no limite físico da fotografia de alta velocidade”. (texto base) ConsultaStrange Particles May Travel Faster than Light, Breaking Laws of Physics (set/2011)  Velocidade da luz, Partículas virtuais, e a Impedância do vácuo (abr/2013)  ********************************************************************************

Uma breve história da velocidade da luz                                                                        Embora a luz se torne mais lenta quando passa por um meio, como água                                 ou ar a velocidade da luz no vácuo, é geralmente considerada absoluta.                               

luz-no-vacuoCerta noite, tomando uns drinques numa conferência em…”San Jose”/ California, Miles Padgett…físico da ‘Universidade de Glasgow’, Escócia, estava conversando com um colega sobre se poderiam ou não, tornar a        luz mais lenta do que sua…“oficial” velocidade no vácuo. Esta é apenas    uma das…”questões fundamentais”          que, em algum momento, pode ser abordada à noite na mesa dum bar.

Mas, dessa vez, a conversa provou ser um intercâmbio particularmente frutífero.                  No mês passado… Padgett e sua equipe ganharam as manchetes – ao revelar seu surpreendente sucessoeles dispararam 2 fótons por uma “trilha” de um metro,                  e conseguiram desacelerar um deles, apenas o suficiente para terminar a corrida        alguns milionésimos de metro atrás de seu parceiro. O experimento mostrou ser      possível que a luz mesmo no espaço vazio viaje a uma velocidade mais lenta;                  e Padgett e seus colegas fizeram isso acontecer — na escala individual de ‘fótons’.

A noção de que a luz tem uma velocidade especial, e que essa velocidade pode ser medida,  é relativamente nova. Antes do século 17…a maioria dos filósofos naturais presumia que a luz viajasse instantaneamente. Galileu foi um dos primeiros a testar essa noção…o que fez com a ajuda de um assistente e duas lanternas. Quando Galileu acendesse sua lanterna…o seu assistente, a certa distância … observando aquela luz – iluminaria a dele, em resposta. Galileu então, cronometrou o tempo, para ver o sinal de retorno da lanterna do assistente, provavelmente usando um relógio d’água, ou mesmo seu próprio pulso. E exclamou… “Se não for instantâneo, é rapidíssimo”…estimando a velocidade da luz em 10 vezes a do som.

Ao longo dos séculos que se seguiram, muitos outros cientistas…aprimoraram o trabalho de Galileu criando novos engenhosos métodos para medir a velocidade da luz. Os resultados ficaram entre: 200 mil kms/sregistrado em 1675, por Ole Roemer, que fez suas medições, estudando eclipses nas luas de Júpitere 313 mil km/s… registrado em 1849 por Hippolyte Louis Fizeau que emitiu luz através de uma roda dentada giratória – a refletindo de volta.

O valor atual aceito é 299.792,458 quilômetros por segundo. Os físicos representam          esse valor pela constante c, amplamente aceito como ‘limite cósmico’ da velocidade:      todos observadores não importa o quão rápido estejam indo concordarão sobre        essa restrição universal, e nada pode ir mais rápido. Esse limite…de fato, se refere à velocidade da luz no vácuo (‘espaço vazio’…sem nada com que a luz possa interagir).

A luz viajando através do ar, água ou vidro, se moverá mais lentamente, conforme          interage com os átomos dessa substância. Em alguns casosentretanto, a luz se        move tão lentamente… que outras partículas passam por ela provocando, em consequência, “radiação Cherenkov” – uma onda de choque de “explosão fotônica”        vista, com frequência, como um flash de luz azul em certos reatores nucleares. Ela                é útil na terapia por radiação e na detecção de partículas de alta energia como neutrinos, raios cósmicos, e talvez um dia, também partículas da matéria escura;      sempre utilizando a capacidade de certos materiais em retardar a luz. (texto base**************************(texto complementar)*****************************

Supere a velocidade da luz…e você perderá seus dados                                          “Nós sabemos que se você puder acelerar a informação, isso daria origem a todos os tipos de problemas de causalidade, como você vê nos filmes de ficção científica sobre pessoas que viajam de volta no tempo… Assim, embora ninguém espere que isto seja possível… — o que impede que isso aconteça?… — Isso é o que nós queríamos saber”.

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Os pulsos superluminais superam a velocidade da luz, mas não conseguem levar informações. [M. Bellini]

A transmissão de informações não pode quebrar o “limite de velocidade universal da luz” – garantem pesquisadores do “Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia” (“NIST”)…e da “Maryland University”.  Apesar disso hoje parecer parecer óbvio – quando, em 2012…pesquisadores do próprio NIST criaram ‘pulsos superluminais‘, em que uma parte da onda de luz é ‘empurradapara frente, chegando antes do que o esperado pela medição da ‘velocidade do pulso’ … as coisas começaram a ficar complicadas,  porque, logo a seguir…foi cogitada a possibilidade matemática da velocidade da luz ser superada… e, outro grupo – fez a luz viajar à velocidade infinita.

Pensando nisso tudo, Jeremy Clark e seu colega Ryan Glasser decidiram estudar a fundo as implicações da própria descoberta dos pulsos superluminais…Pelas novas análises, os pulsos superluminais não representam um furo nas leis físicas porque o pulso frontal de luz…”empurrado” para chegar ao destino antes que o esperado… não consegue carregar consigo informação alguma. Para provar a tese, eles bolaram um experimento no qual a técnica utilizada nos pulsos superluminais é usada em um feixe de luz – enquanto outro feixe segue sem alteração. Só que os dois pulsos de luz são entrelaçados…significando que o que acontece a um, altera imediatamente o outro. – Pelos resultados, não há mais correspondência entre os 2 pulsos quando se usa a técnica de superluminais num deles; isto é, o entrelaçamento quântico deixa de funcionar… – Além do que, quanto mais eles empurram a frente do pulso… mais degradado fica o seu sinal… Como explicou Glasser:

“Nós avançamos o pico da correlação entre os 2 feixes, mas não pudemos                  impulsionar a informação quântica mais rápido que a velocidade da luz”.

Embora haja necessidade de mais pesquisas para determinar, fundamentalmente,                o que impõe esse limite de velocidade à informação, os resultados podem ser úteis                na compreensão da transferência de informaçõesno interior dos computadores    quânticos, ou pela internet quântica. E conclui Glasser afirmando que: “Para nós,                o ‘ruído quântico‘ e a ‘distorção‘ definem esse limite”. (texto base) (jun/2014)  *****************************************************************************

Táquions… Mais rápidos que a luz                                                                                         “O táquion (partícula hipotética) alimenta o sonho de inúmeros cientistas, de superar o limite universal de velocidade, sem violar a Teoria da Relatividade. A ‘dificuldade central’    é uma dedução de que um objeto capaz de superar a velocidade da luz… também poderia viajar ao passado… Sua 1ª e única pista surgiu erm 1974, numa chuva de raios cósmicos”.

No século 19…algumas pessoas acreditavam ser impossível viajar mais rápido que o som, acima de 331 metros por segundo ou seja: 1.192 kms/hora. Até que…em 1947…o piloto Charles Yeager – quebrou essa barreirano avião foguete Bell XS-1. – E essa história…é, às vezes, usada como argumento de que não existem limites à velocidade – ou seja… com uma ‘tecnologia’ adequada, qualquer tipo de barreira cairia. – A ‘velocidade da luz‘, no entanto – é um limite físico inexpugnável.

Deslocando-se no vácuo, a 299 000 kms por segundo, a luz não é apenas muitíssimo mais rápida que o som. De fato, por principio, ela não pode ser superada, não importa o quanto se aperfeiçoem as tecnologias. – Em vista disso, o que significa dizer que algo é mais veloz que a luz?… – A resposta é um mundo de paradoxos… no qual o próprio sentido do tempo pode se inverter… – a ponto de uma pessoa poder conversar consigo mesma… no passado.

Para isso…ela teria que enviar suas mensagens por meio de certas partículas hipotéticas, os “táquions(termo grego para ‘rápido’);        como explica a seguir o físico, professor e divulgador Paul Davies:

A ideia de que existe uma ‘barreira’ ao deslocamento dos coros nasceu com Einsten, e sua Teoria da Relatividade, de publicada em 1905…cujo principio central pode ser entendido   a partir de uma experiência real que analisa pulsos de rádio (tanto rádio, quanto a luz são formas de ondas eletromagnéticas… e se deslocam com a mesma velocidade). Tais pulsos são emitidos, por exemplo, por um “pulsar binário”, formado por 2 ‘estrelas de neutrons’, que giram uma em torno da outra… – A gravidade que liga as 2 estrelas é tão forte … que elas percorrem suas órbitas à velocidade de 200 kms/s… – ou, 0,1% da velocidade da luz.

pulsar binário

A cada 59 milésimos de segundo…uma das estrelas emite um sinal regular de precisão extraordinária…como o tique-taque de um ‘super-relógio’, que pode ser monitorado a partir da Terra… Ao girar, um em torno do outro … o pulsar ora se aproxima da Terra,    e outras vezes se afasta. Desse modo, pode-se imaginar, que a velocidade dos pulsos é maior durante a aproximação que durante  o afastamento… Porém, se assim fosse, os pulsos mais rápidos alcançariam os mais lentos…ao longo dos 16 mil anos-luz de viagem até a Terra. Uma ínfima diferença de velocidade misturaria os sinais irremediavelmente.

Como isso não acontece, essas observações constituem uma confirmação direta do principio relativístico da velocidade da luz ser independente do movimento do observador, ou da fonte de luz…o que acarreta num efeito imediato — sobre a possibilidade de uma viagem…mais rápida que a luz. 

É interessante imaginar o que aconteceria se um foguete partisse da terra em perseguição a um raio luminoso… – Quando se liga o motor… a nave acelera, e sua velocidade começa   a aumentar. À primeira vista nada impede que o motor continue acelerando o foguete até que sua velocidade se torne maior que a da luz…Mas há um impedimento…À medida que se aproximasse da velocidade da luz precisaria gastar mais e mais combustível para obter aumento cada vez menor de velocidade… A massa extra torna o foguete mais resistente à aceleração, e nenhum acréscimo no impulso o faria atingir aquela velocidade… – Ou seja, não há aparelho capaz de realizar tal teste… – no entanto – é possível acelerar partículas subatômicas a uma velocidade quase igual à da luz (nos ‘aceleradores de partículas‘). 

A “Teoria da Relatividade” não faz restrição a objetos, que sejam ‘sempre‘ mais velozes que a luz. Daí a ideia dos táquions – partículas cuja velocidade nunca é inferior à da luz. Assim, eles também obedecem ao limite de movimento, mas no sentido inverso ao usual.

Se táquions existem devem ter propriedades estranhas. As partículas comuns, por exemplo, têm mais energia…ao se deslocarem com mais rapidez; os táquions, em vez disso, têm menos energia… – Assim, se um deles perder energia, será acelerado… e… quando tiver energia zero, sua velocidade será infinita; e aí, ele cruzará o Universo instantaneamente!.. – Isso porque o conceito comum de massa a eles não se aplica, pois têm o que se chama de massa imaginária. Enquanto é preciso gastar energia, ou realizar trabalho para acelerar massas comuns… deve-se realizar… ‘trabalho’ – para… desacelerá-los.

O simples fato da natureza permitir a existência dos táquions, no entanto, não significa que eles efetivamente existam. – Resta saber se eles são reais ou mera hipótese. E, caso sejam reais, onde se deveria procurá-los?… – Uma possibilidade é o ‘Big Bang. Foi lá…afinal, que se produziu toda matéria primordial (H e He). – Talvez esta densa e tórrida fase do Cosmos tenha deixado “resíduos taquitônicos”…que se espalharam pelo espaço.

Os astrônomos estão convencidosde que o espaço contém muita matéria sob forma desconhecida…é intrigante a sugestão de que parte dela esteja em ‘forma taquitônica’.  Para testar essa possibilidade é preciso saber como os táquions se comportam em um universo em expansão… Um gás comum, por exemplo… torna-se mais frio quando se expande, e isso significa que uma molécula qualquer do gás está em ‘agitação caótica’,     mas, aos poucos se aquieta. – Uma consequência da expansão, portanto…é a redução        de sua energia; não sendo por acaso que o intenso calor inicial do ‘Big Bang’ se diluiu.

gás táquions

Um gás de táquions também perde energia, mas observe-se que isso acelera… em vez de aquietar tais partículas… – O gás se aquece … a uma taxa crescente ao longo da expansão; até que alcance energia 0, quando a velocidade se torna infinita, e as partículas deixam de existir, abruptamente.

Partículas mais rápidas que a luz, como táquions, quando a velocidade se aproxima do infinito … é como se estivessem simultaneamente em todos lugares… e o tempo não passasse para elas. Diz-se então que tais partículas deixam de existir no espaçotempo, sendo esse o efeito que a expansão tem sobre elas…encurva suas linhas até a horizontal, quando deixam de existir.

Caso este tenha sido o destino de todos os táquions produzidos pelo ‘Big Bang‘… a maior esperança de encontrá-los é numa experiência de física de partículas. Em 1974 um grupo de pesquisadores da ‘Universidade de Adelaide’…na Austrália, registrou o trajeto de uma partícula em tempo tão curto que só poderia ter sido feito, a velocidade superior à da luz.   A partícula foi vista em raios cósmicos, criados na alta atmosfera pelo choque de núcleos atômicos do espaço. – Mas, daí em diante todas tentativas deram ‘resultado negativo’…o que explica o atual ceticismo… incluindo obstáculos… – de ordem teórica… – e filosófica. 

tachyon

O epicentro das dificuldades é uma dedução… — da Teoria da Relatividade … de que o objeto capaz de superar avelocidade da luz… também pode viajar ao passado. Tal possibilidade cai como uma bomba sobre a ideia fundamental decausa e efeito.

Mas, disso tudo, uma conclusão parece certa… embora conduza a possibilidades difíceis de compreender – a existência dos táquions não viola as leis da natureza. Então…talvez se possa invocar a seu favor uma curiosa regra informal da ciência. – Quando algo não é estritamente proibido, a natureza tende a produzi-lo…de uma forma ou de outra. Não causaria surpresa – portanto… se um dia alguém surgir com evidencias desse estranho viajante do espaço-tempo, perdido em nosso conhecido universo. (texto base(fev/2015)  ***********************************************************************************

Eventos acima da velocidade da luz unificam Física Quântica e Relatividade‘  Hoje a maioria dos físicos aceita que a descrição quântica da realidade como fundamental, sendo que a “Relatividade” teria que ser ajustada a ela. Mas 2 pesquisadores propõem que não, isto é, que as características mais importantes do mundo quântico podem resultar da “Relatividade Especial”, que até agora parecia ter pouco a ver com a “Mecânica Quântica”.

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A evolução das probabilidades e os fenômenos “impossíveis” da Mecânica Quântica podem ter suas origens na Teoria Especial da Relatividade – assim, tudo fica menos estranho.

A velocidade da luz é um intrigante campo de pesquisa…se superarmos a velocidade da luz esta cai a zero em “certos pontos”. Mas, desde seu início a mecânica quântica também surpreende: Por que uma partícula, simultaneamente passa por entre 2 fendas?… – E por que ela…tunela, atravessando uma…barreira sólida, quando inevitavelmente “damos de cara na parede”?… Na verdade, o que realmente incomoda os físicos,    é a divergência – entre 3 conceitos; uma vez que existem – 2 teorias da relatividade a especial e a geral.

Por quase cem anos a Mecânica Quântica aguarda uma teoria mais profunda para explicar a natureza de seus fenômenos misteriosos… e, sonho de todos os físicos…talvez uma teoria que a unifique com a… “Teoria da Relatividade”. – Se o raciocínio apresentado agora pelos físicos Andrzej Dragan (Universidade de Varsóvia) e Artur Ekert (Universidade de Oxford) resistir ao escrutínio de seus colegas de todo o mundo, essa “teoria desconhecida” buscada há tempos, explicando a singularidade da Teoria Quântica, viria mesmo é da Relatividade.  Para isso, eles desenvolveram um modelo matemático, onde provam que as características mais contra-intuitivas da… ‘Mecânica Quântica’ – uma teoria aceita com base em axiomas, que muitos físicos preferem chamar de…… – podem perfeitamente ser explicadas com base nos fundamentos da Teoria Especial da Relatividade…dispensando tais pressupostos.

Einstein baseou sua ‘Teoria Especial da Relatividade’ em 2 postulados. O 1º é conhecido como o “princípio da relatividade galileano” (caso especial do‘princípio copernicano’); princípio que afirma…“ser a física a mesma, em qualquer sistema inercial” – isto é…seja em repouso ou em movimento retilíneo uniforme… O 2º postulado, por ele considerado crucial, foi formulado com base no famoso experimento Michelson-Morleyaquele que    fez com que os físicos deixassem o éter de lado – determinando o “vazio” do espaço…e, impôs a exigência de uma ‘velocidade constante da luz’ em todos sistemas de referência.

causa-e-efeito-quanticos

Se eventos, assim como partículas quânticas, podem estar em superposição, então haverá situações em que dois agentes vão se comunicar, mas será impossível definir quem influenciou quem. [Universidade de Viena]

Causas s/efeitosefeitos s/causas

A Teoria Especial da Relatividade é um sistema coerente … que permite 3 tipos  de soluções matematicamente corretas: a) um universo no qual as partículas se movimentam a ‘velocidade subluminal’ b) um universo de partículas (…do tipo fótons) viajando à velocidade da luz; c) um mundo de partículas se movendo a “velocidades superluminais”. – Esta 3ª opção, sempre foi negada pela própria teoria devido ao seu pressuposto de uma ‘velocidade máxima permitida no Universo‘… – a velocidade da luz.

Segundo disseram Dragan e Ekert… “Nós nos colocamos a seguinte questão… — O que aconteceria (por enquanto, sem entrar na fisicalidade ou não fisicalidade das soluções),    se levássemos a sério…não uma parte da Teoria Especial da Relatividade, mas toda ela, incluindo o sistema superluminal? Esperávamos paradoxos de causa-efeito. Mas o que vimos foram aqueles efeitosque formam o núcleo mais fundo da Mecânica Quântica”.

Inicialmente, os dois físicos consideraram um caso simplificado, como é comum nessa parte da ciência: Um espaço-tempo com todas as três famílias de soluções, consistindo porém em apenas uma dimensão espacial, e uma temporal (1 + 1). Nesse modelo, uma partícula parada num sistema de soluções – parece mover-se “superluminalmente” no outro, significando que a própria superluminosidade é relativa nesse quadro ampliado.  Em um continuum espaço-temporal assim construído…eventos não-determinísticos ocorrem naturalmente. Se, em um sistema no ponto A, houver a geração, mesmo com plena previsibilidade – de uma partícula superluminal emitida em direção ao ponto B, onde simplesmente não há informações sobre os motivos daquela emissãoentão, do ponto de vista do observador no 2º sistema … eventos se desenrolam do ponto B ao A,      de forma que eles emergem de um evento completamente imprevisível. Acontece que, efeitos análogos também aparecem, no caso de emissões de “partículas sub-luminais”.

Eles também mostraram que, ao se considerar soluções superluminaiso movimento de uma partícula em múltiplas trajetórias simultâneas surge naturalmente, e uma descrição do curso dos eventos exige que se introduza…certa soma de amplitudes de probabilidade combinadas que indicam a existência de superposição, fenômeno até agora, só associado    à mecânica quântica na qual uma partícula estaria em vários lugares ao mesmo tempo.

Princípio quântico da Relatividade / Tempo tridimensional                                      Uma das características das “dimensões espaciais”é que uma partícula pode                      se mover em qualquer direção espacial, ou se manter parada, numa dimensão            temporal, que sempre se propaga numa única direção, isto é…envelhecimento.

Il-Tempo-Fisico

A imagem mostra o fenômeno do emaranhamento fotônico acima, e abaixo, a reconstrução 3d da estrutura do tempo. [tempo físico tridimensional]

No caso do espaçotempo com 3 dimensões espaciais e uma dimensão temporal (3 + 1), ou seja…correspondendo à nossa realidade física, a situação é mais complicada; pois o “princípio da Relatividade”…em sua forma original não é mantido…sem superposição, os sistemassub-luminal…e superluminal são distinguíveis. Mas, quando o princípio da Relatividade é modificado: “capacidade de descrever um evento de maneira local e determinística…que independe da escolha do sistema de referência inercial”… — isso limita as soluções – àquelas onde todas as considerações do espaço-tempo (1 + 1), se mantêm válidas Como explicou Dragan:

“Nós notamos a possibilidade de uma interpretação interessante do papel das dimensões individuais. No sistema que – ao observador – parece superluminal, algumas dimensões espaço-temporais parecem mudar seus papéis físicos. Nesse caso, apenas uma dimensão da luz superluminal tem um…caráter espacial aquela dimensão, ao longo da qual a partícula se move. — Todas as outras 3 dimensões…parecem ser dimensões do…tempo“.

Três dimensões temporais do sistema superluminal…com uma dimensão espacial (1 + 3), significariam que as partículas envelheceriam 3 vezes simultaneamente. O processo de envelhecimento de uma partícula num sistema superluminal (1 + 3) observado a partir de um sistema subluminal (3 + 1)teria a aparência de uma partícula movendo-se como uma onda esférica, remetendo ao famoso “princípio de Huygens” (todos os pontos numa frente de onda podem ser tratados como fonte de uma nova onda esférica) e ao dualismo onda-partícula, cernes da teoria quântica…E isso não é mais estranho do que ela própria.

Toda a estranheza que aparece, ao se considerar soluções relacionadas a um sistema      que parece superluminal, acaba por não ser mais estranha, do que tudo aquilo que a        teoria quântica tem dito há bastante tempo. – Para um sistema superluminal, por exemplo, é possível (ao menos teoricamente) derivar certos postulados quânticos, a      partir da “Relatividade Especial”que não são geralmente aceitas como resultantes      uma da outra, mas sim de outras razões mais fundamentais…Ao analisar o estranho movimento destas partículas, no conhecido fenômeno do ‘entrelaçamento quântico’,      com grande surpresa – os cientistas descobriram movimentos precisos e ordenados, descritos por elas, observáveis ​​de 3 ângulos. Eles afirmaram então – uma influência dimensional do tempo — cuja real natureza estrutural — se daria em 3 dimensões.

Concluíram assim, que o tempo, tal como o espaço, é tridimensional; porém…variável,        e, se não fosse o espaço, permaneceria eterno… — Assim, o tempo reage com o espaço, criando-o…moldando-o, e destruindo-o. E, portanto, se podemos ir e voltar no espaço tridimensional, também poderíamos, nas dimensões do tempo. (texto base) abr/2020    ********************************************************************************

Luz muda de velocidade sem quebrar leis da física (maio/2021)                                    Medindo o retardo entre componentes horizontal e vertical do 2º pulso de laser, a equipe confirmou velocidades diferentes entre eles. O curioso, foi que, ao justar a diferença de frequência entre os dois feixes, a equipe descobriu que pode ajustar a “velocidade da luz”. 

A luz tem um limite estrito de velocidade no vácuo: 299.792.458 metros por segundo (m/s), arredondados para 300 mil km/s… Mas, sob certas condições esse limite pode ser quebrado para ‘pulsos individuais’ de luz…Experimentos já mostraram a luz viajando acima e abaixo do seu limite de velocidade – em vários meios: de “gases atômicos ultrafrios”…às “fibras ópticas”. No caso da…”ação fantasmagórica à distância“, ao que parece isto ocorre instantaneamente, mas ninguém sabe exatamente como e ainda não há concordância oficial, da troca efetiva de informações por meios “puramente quânticos”.

Mas, enquanto isso, Clément Goyon e colegas do “Laboratório Lawrence Livermore”nos EUA, acabam de demonstrar a possibilidade de se ajustar a velocidade da luz num plasma, gerando grande mudança em c… Eles dizem que a técnica pode melhorar o controle sobre experimentos de fusão nuclear, permitindo construir “lasers de plasma”…de alta potência.

A velocidade na qual pulsos de luz passam através de um materialpode diferir muito      da velocidade que a luz viaja no vácuo (“c”). Essa velocidade, chamada velocidade de grupo, pode ser maior ou menor do que c…e influencia como a forma de um ‘pulso de luz’ se espalha e distorce conforme se move através de um material – os físicos também chamam essas manipulações dos fótons de ‘foco voador’. Em sua demonstração, Goyon criou um plasma de hidrogênio e hélioionizando um jato dos 2 gases com um feixe de laser polarizado. Depois, dirigiu um 2º feixe de laser para o plasma… No ponto onde os caminhos dos 2 feixes se cruzam — o componente horizontal do 2º laser desacelera, em resposta a uma mudança no índice de refração do plasmaEssa desaceleração vem das interações entre os 2 lasers e o plasma…tal como a luz muda de velocidade ao sair do ar    e, penetrar em um copo d’água. Eles fizeram a velocidade da luz variar de 0,995c — até, entre 0,12c e -0,34c…indicando a variação do pico do pulso em relação à c. (texto base)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para “Expansão superluminar” e/ou “Inflação cósmica”

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