“Geometria Fractal” para uma “Gravidade Emergente”

Um novo enfoque do velho problema da ‘gravidade quântica’… retorna à questão básica do espaçotempo, em uma auspiciosa alternativa à transitada autopista da física teórica.entanglementComo surgiram o espaço e o tempo?… Como se formou o ‘tetradimensional’ vazio comum que serve de fundo ao nosso mundo físico?… E, como eles funcionam à micro-distâncias?  Estas questões se encontram na última fronteira da ciência contemporânea – na procura por uma teoria que unifique a “relatividade geral” de Einstein … com a “teoria quântica”. 

Para se construir uma (emergente) “gravidade quântica”                                            A palavra “consistência” – pelo uso habitual na matemática moderna, se refere a uma situação em que, ao variarmos detalhes em simulações, só o resultado final é alterado. 

Toda “teoria da gravidade quântica” se propõe a descrever a natureza do espaçotempo, a escalas mais reduzidas, através das ‘leis quânticas’…e com sorte – explicar essa natureza em termos de algum tipo de ‘componente fundamental’. Para uma nova teoria…a receita    é simples…Se imaginarmos o “espaçotempo” tão vazio quanto uma substância imaterial, consistindo em um grande número de…pequenas peças…sem estrutura, e em seguida, deixarmos que estes…”blocos microscópicos” constituintes interajam de acordo com simples normas gravitacionais da “teoria quântica“…eles se ordenarão por si mesmos, espontaneamente, em um conjunto…que sob muitos aspectos, se parece com o universo observado – quando as moléculas se ‘autorganizam’ em…sólidos cristalinos.

Tal solidez nos dá motivos para crer que estamos em um bom caminho. Se os resultados fossem influenciados pela colocação de cada peça‘, no conjunto desse enorme tabuleiro, seria como criar uma canção para cada uma delas, onde…a priori, todas teriam a mesma chance de serem ouvidas; de modo que assim, perderíamos a ‘noção causal’ do conjunto.

A propósito – em física, biologia e outros campos da ciência não são desconhecidos mecanismos de auto-regulação. Um ótimo exemplo disso são as enormes ‘revoadas em bando de estorninhos’… – Cada pássaro só interage, com um número reduzido de aves próximas — nenhum “líder” lhes diz o que fazer, mas a ‘revoada’ mantém sua formação se movendo como um todo. Estas propriedades coletivas, fruto do comportamento individual chamamos ‘emergentes‘.

Superposição e flutuações na…”gravidade quântica euclidiana”                              Pela ‘relatividade’o ‘espaçotempo’ pode assumir a escala macroscópica,                              num sem nº de formas diversas. Tal ‘plasticidade’ é percebida como uma força…”gravidade”… Em contrapartida, a teoria quântica descreve as leis                      físicasem escalas atômicas e sub-atômicas – sem efeitos gravitacionais.

As tentativas anteriores ​​de explicar a estruturação quântica do espaçotempo através de propriedades emergentes só obtiveram um sucesso limitado… Eram fundamentadas na ‘gravidade quântica euclidiana’; programa de investigação iniciado ao final dos anos 70   do século XX, e divulgado no livro de Stephen Hawking “Uma breve história do tempo”.  Qualquer objeto – clássico ou quântico, se encontra em um certo estado, caracterizado,    por exemplo, por sua posição e velocidade. – Todavia, enquanto o estado de um objeto clássico pode ser descrito em um conjunto de números, o ‘estado quântico‘ é bem mais ‘complexo’. Se constitui na soma, ou superposição, de todos estados clássicos possíveis.

Uma bola de bilhar se move ao longo de uma trajetória única, com uma posição e velocidade bem definidas…a cada instante… Já não poderíamos dizer o mesmo, por exemplo, do movimento de um elétron…descrito pelas leis quânticas (podendo existir…simultaneamente, em uma ampla gama de posições…e velocidades). Quando este se desloca do ponto A ao ponto B…na ausência de ‘forças externas’ sua trajetória não fica limitada a uma linha reta entre A e B… – ela inclui todos os caminhos disponíveis…de uma só vez. — Essa figura de imagem, agregando todas as possíveis trajetórias dos elétrons, se traduz na regra matemática formulada por Richard Feynman da ‘superposição quântica‘, que consiste numa média ponderada de todas várias possibilidades. Com essa formulação se pode calcular a probabilidade de se localizar um elétron… – num intervalo qualquer de posições e velocidades; ainda que esta escolha caia fora do ‘caminho reto’ esperado, caso os elétrons obedecessem – exatamente…às leis da “mecânica clássica”.

O comportamento dessas partículas se torna quântico, pelos desvios de uma trajetória única pré-definida – causados por “flutuações quânticas”. – Quanto menor for o sistema físico considerado, maior importância estas flutuações adquirem. A ‘gravidade quântica euclidiana’ utiliza o princípio de superposição para todo universo. Neste caso,      a superposição não consiste em diferentes trajetórias de partículas…mas em diferentes maneiras pelas quais o universo inteiro poderia evoluir no tempo – em particular…nas várias formas possíveis do espaçotempo. (Cosmologia quântica e Criação do Universo).

“Simulando Universos”                                                                                                      A gravidade quântica euclidiana deu um grande salto técnico, já nos anos 80 e 90, quando da aplicação de poderosas simulações computacionais. Nestes modelos informatizados, as ‘geometrias curvas‘ do espaçotempo são representadas através de diminutos blocos…que, por conveniência são triangulares. Isto porque tais malhas triangulares se adaptam muito bem às superfícies curvas… e por isso é comum que sejam empregadas nestas simulações.

Tais minúsculos ‘blocos constituintes’, carecem de ‘significado físico’ próprio. Caso fossemos capazes de examinar o espaçotempo real, com poderosíssimo microscópio, não veríamos “pequenos triângulos” – estes não são mais…que ‘artifícios teóricos‘. – De fato, a única informação fisicamente relevante…aí, vem do ‘comportamento coletivo’ dos “grãos” … ao se aproximarem de um tamanho nulo. Nesse limite, a ‘forma’ dos blocos já não importa. Chama-se tal insensibilidade…”universalidade”.

A universalidadeé um fenômeno bem conhecido da mecânica estatística, no estudo do micromovimento de líquidos e gases. O comportamento individual das moléculas é muito parecido, para qualquer tipo de seu conjunto. Associada à propriedades internas de correlação de sistemas…com grande número de componentes – se manifesta a uma escala muito maior do que aquela de seus constituintes individuais. Apenas uns poucos ‘detalhes microscópicos’ se infiltram na macro-escala. Com seus ‘programas de simulação’, teóricos da gravidade quântica começaram a explorar efeitos de sobrepor formas do ‘espaçotempo’ que a relatividade clássica não pode incluir na teoria – justamente aquelas curvadas – em micro-escalas de distância. ‘Regimes não-perturbativos(aqueles mais interessantes), são inacessíveis aos habituais ‘cálculos a mão‘…e as simulações na prática, evidenciam a falta de um ingrediente básico à… “gravidade quântica euclidiana“… — em alguma parte.

A verdade é que… “superposições não-perturbativas” de universos tetradimensionais são instáveis. ‘Micro-flutuações quânticas’…da curvatura – características dos vários ‘universos superpostos’… que contribuem para a média, não se cancelam entre si, para gerar, a larga escala um suave homogêneo Universo clássico.  Ao contrário…se reforçam mutuamente…de modo a enrugar o espaço até uma “bola minúscula” com um número infinito de dimensões… – Em tal espaço… a distância entre qualquer par arbitrário de pontos…é irrisória… para todo e qualquer volume de Universo.

Noutros casos, a conformação espacial vai ao limite oposto… — e o espaço se torna fino e extenso ao extremo… como um polímero químico super-ramificado. – Mas, em qualquer desses casos, nunca se parecendo, nem de longe, com nosso universo quadridimensional.    Um aspecto curioso deste resultado, é que os componentes têm 4 dimensões… ainda que, coletivamente… – resultem em um espaçocom um número infinito de dimensões — no exemplo do ‘universo enrugado‘; ou…com apenas 2; caso do ‘universo polimérico‘.

Incorporando “Causalidades”                                                                                                  “Em nossa busca por lacunas e cabos soltos no enfoque euclidiano, demos de cara            com uma ‘ideia fundamental’…a de que o universo deve incluir a “causalidade“,              para que a ‘estrutura vazia’ do espaçotempo…como parte integrante das teorias    clássicas da relatividade de Einstein – possa então distinguir…a causa…do efeito”.

imaginary-time-axesO termo euclidianoindica mesmo tratamento para espaço e tempo. Universos em superposição euclidiana têm 4 direções espaciais – em vez de 1 temporal e 3 espaciais. Por universos euclidianos não terem noção de tempo… ficam privados de uma estrutura que ‘ordene acontecimentos’Foi  aí que Hawking e James Hartle assumiram…que ‘o tempo é imaginário‘ … no sentido matemático, como no comum. Esperavam que a causalidade emergisse (a larga escala) como propriedade de micro-flutuações quânticas … sem ordem causal.

Entretanto, como as simulações negaram essa ideia, em vez de descartar a causalidade, juntando universos isolados, e esperar…da ‘intuição coletiva’…sua ‘superposição’ – nós incorporamos a “estrutura causal”…numa fase bem mais “primária”…Nesse método de triangulações dinâmicas causais atribui-se inicialmente a cadasimplexuma seta do tempo…do passado ao futuro. – Fazemos então, cumprir normas do ‘vínculo causal‘: 2 simplex devem se unir, com suas setas apontadas na mesma direçãocompartilhando uma noção de tempo que evolui sempre nessa mesma direção…sem parar, ou retornar.

Depois de formular esta estrategia…em 1998, demonstramos com modelos simplificados, que regras causais de “juntada”, em larga escala…dão lugar à forma bem diversa daquela capaz de gerar uma ‘gravidade quântica euclidiana. Resultava alentador, mas ainda não provava serem tais regras suficientes — para estabilizar um universo de 4 dimensões. Por isso ainda estávamos ‘no ar’…quando em 2004, nosso (fiel) computador demonstrou “sinais de vida” para efetuar os primeiros cálculos de uma enorme superposição quadri-simplex… – Será que, afinal, esse espaçotempo, cosmicamente… se mostraria como um objeto extenso de 4 dimensões – e não como uma… “bola de gude”, ou um “polímero”?…

Foi enorme a nossa alegria… – quando o “número dimensional” revelou-se… 4… (mais precisamente, 4,02 ± 0,10). Pela 1ª vez, o nº observado de dimensões foi deduzido dos dados iniciais. Até hoje, acrescentar “causalidade” nos modelos de ‘gravidade quântica’        é a única cura conhecida da instabilidade nas geometrias de espaçotempo sobrepostas.

Universo+em+larga+escala

Esta simulação foi a primeira, de uma série de experimentos informatizados em andamento … dos quais tentamos comprovar propriedades geométricas e físicas do…”espaçotempo quântico”, em programas computacionais. Além disso…também simulamos a possível forma desse ‘espaçotempo’…a longas distâncias cosmológicas…verificando assim sua analogia com a “realidade” das predições da relatividade geral.

“Constante cosmológica” (o “truque inicial“)                                                                      Universo dinâmico (4-D), surgido de princípios básicos, é o nosso ‘truque principal’. 

Esta prova é um raro desafio em ‘modelos não-perturbativos‘ da “gravidade quântica”,        por estes modelos não assumirem uma forma pré-determinada de espaçotempo. Com efeito, surpreende que na “montagem aleatória” dos ‘micro-blocos primordiais’, livres        de toda simetria ou estrutura geométrica intrínseca, obtenha-se um espaçotempo que,      em escala cósmica assuma a forma extremamente simétrica de um Universo De Sitter.    De fato, a dificuldade é tão grande, que a maioria das tentativas de se obter gravidade quântica (incluindo a ‘teoria das cordas’)…exceto em casos excepcionais, fracassaram.  Para que…então, nosso modelo funcionasse…tivemos que considerar desde o início, a presença de uma “constante cosmológica” (entidade etérea, que permeia o espaço mesmo na ausência total de outras formas de matéria/energia).  Esta exigência é uma    boa notícia, porque observações cosmológicas levam a supor, que esse tipo de energia existe, e que o “espaçotempo” emergente tem “geometria De Sitter” (a solução das equações de Einstein para um universo vazio… apenas com “constante cosmológica”).

O caminho lógico investigativo é saber se é possível entender tal resultado em termos de interações fundamentais do “espaçotempo”Portanto, era hora de mudar para outro tipo de experimento capaz de analisar a ‘estrutura quântica’ desse espaçotempo…fato impraticável pela teoria relativística de Einstein.

Em uma das “simulações” realizadas, experimentamos a dispersão de uma gota d’água por flutuações quânticas.  Medindo o tamanho da ‘gota’ – após certo tempo … calculamos o número    de dimensões espaciais em “difusão”, por uma ‘sobreposição de universos.

O resultado é que este nº varia…Se deixarmos que a difusão avance,        apenas por um curto período de tempo… o ‘espaçotempo’ parece ter          um número diferentes de dimensões … do que por um tempo maior.

Mesmo aqueles que se dedicam à gravidade quântica não podem sequer imaginar como o ‘espaçotempo’ poderia gradualmente mudar de dimensão…em função da resolução do microscópio que o observe… No entanto, ficou claro que um “micro-objeto” experimenta o ‘espaçotempo’ de um modo totalmente diferente, do que um outro objeto maior o faria.

Será o Universo Quântico…”Fractal                                                                                    Para escalas microscópicas… o Universo                                                                                      representa um tipo de ‘estrutura fractal’.

Um fractal é um estranho tipo de espaço, onde o conceito de tamanho não existe. É auto-semelhanteparece o mesmo em todas as escalasnão existem regras, ou elementos de um tamanho característico, que possam servir como um padrão de medição…Mas, o que significa “pequeno”?Para um tamanho de cerca de 10e -34 metros o universo quântico ainda é bem descrito pela geometria tetradimensional clássica de De Sitter…apesar das “flutuações quânticas“… como teoria… estarem acumulando um interesse crescente.  Que se possa confiar numa abordagem clássica, a distâncias tão curtas, é surpreendente,  trazendo importantes implicações ao Universo…tanto em seu início, quanto num futuro distante. – Em ambos os extremos, para todos os efeitos, o Universo estava/estará vazio.

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No princípio…as “flutuações quânticas gravitacionais” seriam tão grandes, que a matéria, ‘pequena balsa num oceano em fúria’…apenas deixaria pegadas… – Daqui a muitos bilhões de anos…pela rápida expansão cósmica,  a matéria se diluirá tanto, que não desempenhará mais qualquer função… – Sem embargo… pode-se dizer que nosso método, explica o espaço…nessas duas situações.

A escalas muito curtas, “flutuações quânticas” se tornam tão fortes, que as clássicas noções intuitivas geométricas desmoronam. O número de dimensões cai, das clássicas 4… para um valor próximo a 2… No entanto, pelo que podemos saber…o “espaçotempo” ainda é ‘contínuo‘,  e — livre da presença dos “buracos de minhoca”.

Não seria tão selvagem quanto o físico John Wheeler e outros teóricos imaginaram; não seria um espaçotempo de espumas borbulhantes. A geometria do espaçotempo obedece regras que não são clássicas nem comuns – porém…o conceito de distância segue valendo.  Em um processo de pesquisar escalas ainda menores…uma possibilidade é que nesse caso o Universo se converta em auto-semelhante (“fractal) para todas as escalas menores que determinado valor…E, se assim for…o espaçotempo não consistirá de ‘cordas’…ou ‘grãos’, mas sim de um monótono infinito. – A estrutura que se observará por debaixo do umbral apenas…simplesmente repetirá a si mesma – em escalas cada vez menores…ad infinitum.

É difícil de se imaginar… como físicos poderiam progredir com menos ingredientes e ferramentas técnicas do que as que utilizamos para criar um universo quântico…com propriedades tão realísticas. Todavia, ainda há muitos experimentos a serem feitos…       por exemplo, entender como a matéria se comporta e influencia a forma do universo.        O objetivo principal desse trabalho, ou de qualquer outro que tente melhor descrever          a ‘gravidade quântica‘ é predizer consequências observáveis, deduzidas da estrutura quântica microscópica. Tal será o ‘critério último’ para decidir se nosso modelo atual          é, realmente, a teoria correta para uma…”gravidade quântica“.  ** (texto original) **  *******************************************************************************

http://www.estudopratico.com.br/geometria-fractal-caracteristicas-categorias-e-historia/

Benvindo à ‘Geometria Fractal’  As estruturas que proporcionam a ‘chave’ da ‘dinâmica não-linear‘ são ‘fractais‘. Para a imaginação,  essa é uma formade ver o infinito.

Antes de tudo… ‘fractal‘ significa  ‘autossemelhança’, isto é, simetria através das ‘escalas de recorrência’      de um padrão dentro de outro…Em termos estéticos, a nova matemática da ‘geometria fractal’ põe a ciência exata em harmonia com a real ‘natureza selvagem’… Responsável    pelo estudo das propriedades…e comportamento dos fractais – esta recente geometria descreve situações … aplicadas na ciência, tecnologia e arte por meios computacionais,    que só com a ‘geometria clássica’ não poderiam ser explicadas… ou, sequer percebidas.

A história dos fractais

Alguns cientistas, entre os anos de 1857 e 1913, desenvolveram em seus trabalhos alguns objetos, até então catalogados como…”demônios”…Karl Weiertrass, em 1872, encontrou uma ‘função contínua‘ em todo o seu domínio, chamada atualmente de “fractal“. Helge von Koch porém, não ficou satisfeito com tal definição – abstrata demais – criando uma definição mais geométrica de uma função similar – como o resultado da “infinita adição    de triângulos” — que fazem com que o perímetro cresça… — aproximando-se do infinito.

Muitos outros trabalhos estiveram relacionados à essa ideia do fractal, mas somente          nos anos 60, com o advento da ‘computação‘, que seu desenvolvimento aconteceu.  Benoît Mandelbrot, o matemático criador do termo…”fractal“… – e descobridor do “conjunto de Mandelbrot“, um dos fractais mais conhecidos, foi um dos pioneiros a    fazer uso dessa técnica em seus estudos. O termo fractal foi usado, pela primeira vez        por ele, em 1975, ao denominar a classe especial de curvas definidas recursivamente      que produziam imagens reais e surreais. A palavra vem do termo latino “fractus“, do        verbo “frangere, que significa quebrar. A partir disso, foi desenvolvida a ‘geometria fractal’, que compreende o estudo dos subconjuntos complexos de espaços métricos.

Categorias & Características fractais                                                                                    Estamos falando de subconjuntos gerados por transformações geométricas                    simples… – que acontecem dentro do próprio objeto… em formas reduzidas”. 

curva de kochOs fractais pertencem a uma, entre 3 categorias principais, separados pela forma como o fractal    é formado…a) Sistema de funções iteradas,  têm uma regra fixa de substituição geométrica. São exemplos, o Conjunto de Cantor, o floco de Neve de Koch (->), a Esponja de Menger, entre outros. b) fractais de fuga do tempo‘ – são definidos por uma “relação de recorrência” em cada ponto do espaço. Como exemplo, temos o Conjunto de Mandelbrot. c) fractais aleatórios, gerados por processos estocásticos, e não determinísticos. – Como principais exemplos… o voo de Lévy, e os terrenos fractais.

Os objetos geométricos fractais podem ser infinitamente divididos em partes, com        cada uma delas semelhante à original… – Desse modo, sendo gerados por padrões repetidos… – os fractais são ‘autossimilares’… – para todas as escalas. (texto base***************************************************************************

Universo Fractal‘Autorganizado’ (maio/2009)                                                                    O diâmetro do “Aleph” seria de 2 ou 3 centímetros…mas o espaço cósmico estava aí, sem diminuição de tamanho. Cada coisa (o cristal do espelho…digamos) era infinitas coisas … porque eu a via claramente – de todos os pontos do universo”. (J. L. Borges)

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A “Teoria do Caos” é identificada ao nível macro, tendo como base a física newtoniana.  A ‘física quântica’ é uma teoria a nível micro, e…apesar de sua base científica ser ‘clássica’, seus desdobramentos vão além… e ajudam a compor, junto à ‘teoria da relatividade’, uma nova física. Articular o caos como fenômeno quântico, pode parecer inviável…entretanto, novas teorias… – ainda que…especulativas, permitem avançar nessa inédita confluência.

A “gravidade quântica” é um dos grandes desafios da ciência contemporânea, pois visa uma peculiar conciliação entre a teoria quântica, e a relatividade geral. A “triangulação dinâmica causal“… – teoria criada em 2008 por Ambjorn, Jurkiewics e Loll propõe um modelo de ‘gravidade quântica’ em que ínfimas partículas individuais do espaçotempo     se auto-organizam, semelhante a moléculas num cristal. A partir daí, pode emergir um “espaçotempo tetradimensional” … com características bastante semelhantes ao nosso.

O curioso é que o desdobramento teórico levou os pesquisadores a um rumo                          inusitado… ou seja, ‘o universo é auto-similar‘…com estruturas fractais                          em micro-escala; e uma turbulência quântica, com características caóticas.

As mônadas de Leibniz                                                                                                                O filósofo Gilles Deleuze relaciona as mônadas de Leibniz, com os fractais de Mandelbrot…e J. Gleick compara a “auto-semelhança” dos fractais, ao conceito                    de “mônada”, como uma substância simples, indivisível…totalmente hermética,                  se transmutando… continuamente… a partir de um “princípio próprio“.

Leibniz, criticando os cartesianos…observa que – apesar das mônadas não terem partes, possuem uma multiplicidade, pois na mudança gradativa, algo muda (percepção…que é inexplicável por razões mecânicas), e algo permanece… São também um ‘espelho vivo e perpétuo do universo, pois o que acontece em uma delas…o universo inteiro se ressente.      E dessa consciência sensível nasce o importante conceito filosófico deperspectivismo“.      Gabriel Tarde traz alguns acréscimos à conceituação de ‘mônada’. A principal diferença, para o filósofo, é que as mônadas são abertas – tendem à simetria…e a se juntar. – Seus desdobramentos são muitos, incluindo referências evolucionistas às…”mutações“… Já Deleuze une 2 versões de mônadas, em 2 andares…o de cima, fechado e ressoante…e o debaixo, abertovibrando com o Universo. Nesse rol, estão também Bohm e Nietzsche.

Lembremos que a proposta de gravidade quântica é uma possibilidade de articulação da física quântica com a Teoria da Relatividade Geral, o que envolve um mesmo constructo teórico para as grandes e pequenas escalas. Ora, uma teoria que dê conta dessas escalas,   e que envolva fractais, também pode permitir o preenchimento do gap que existia entre relacionar a mônada…com conceitos do micro (quântico), e do macro (‘Teoria do Caos’).

A “máquina abstrata” (e “estranhos atratores”)                                                                   “A partir de tais aproximações…poderíamos avançar – primeiramente…ganhamos elementos para pensar o universo como um grande processo de auto-organização”.

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O filósofo Manuel De Landa, em 1977 publicou o livro… “A Thousand Years of Nonlinear History”, onde critica o nosso “chauvinismo orgânico”…ao afirmar que os processos geológicos… biológicos, e linguagem…funcionam através de uma mesma “máquina abstrata” constituída pelo conceito dos atratores estranhos da ‘teoria do Caos‘.

O conceito de “máquina abstrata”…criado por Deleuze e Guattari…nos diz que “processos de transformação”… – se dão em vários níveis de realidade, no espaço e no tempo. Diferente da máquina mecânica – a ideia de uma ‘máquina abstrata’ pode se comparar às “espécies vivas”.

O termo “estranho atrator” foi cunhado na década de 70 por Ruelle e Takens…a partir de observação de redemoinhos de fluidos…um dentro do outro…indefinidamente – até chegar na viscosidade do fluido, onde não se identifica mais redemoinhos… – Os autores transformaram números em imagens…através da representação em gráficos de “espaço    de fase“…fornecendo uma visualização para “turbulência“… A utilização peculiar que De Landa faz destes conceitos, é…ao afirmar que fluxos de magmas e pedaços de granito    se organizam em estruturas geológicas maiores, tipo montanhas como fluxos de genes    se organizam em espécies…e fluxos de dialetos se organizam em linguagem – sendo que, todas as etapas destes processos coexistem… Nesse sentido, De Landa se coloca entre os pensadores que não separam natureza e cultura…a ponto de afirmar o advento do ‘osso’, como uma nova etapa geológica da Terra, e cidades…um exoesqueleto do ser humano.

Universo emaranhadofractal e auto-organizado                                                  Poderíamos expandir essa máquina abstrata para o universo inteiro,                                tanto no nível micro como no macro. O universo inteiro em todas as                                  suas escalas seria então auto-similar (“fractal”) e “auto-organizado”.                             

do-que-e-feito-o-universo-1Suavemente espalhada por todo o Cosmo, a energia escura (“agente antigravitacional”…da ‘aceleração cósmica’) parece beneficiar a vida, impedindo o colapso do universo.        O conceito de “quintessência“, de Brian Greene — ‘instância escalar’ aceleradora da expansão também sugere algo de… “autorganizável”, pois essa suposta aceleração…não desintegrando átomos…permite a continuidade da vida no universo.

Além disso, com um pouco mais, ou menos de “energia escura” no cosmo, não haveria “material estelar” para a vida surgir. – O ‘problema’ porém,   será, se tal processo continuar se acelerando… – até desintegrar átomos.

Contudo, um universo ‘auto-organizado’, à luz da física quântica, não parece tão estranho, considerando que, no conceito “emaranhamento quântico”…características das partículas estariam simultaneamente conectadas a qualquer lugar…Tal universo assim emaranhado, poderia ter características de organização… – a distâncias incomensuráveis… (texto base**********************************************************************************

Sistemas Auto-organizados pela Gravidade  (Lee Smolin…”A Vida do Cosmos”)        Há muitas coisas na natureza que não têm tamanho definido…mas, cuja formação não parece estar associada a transições de fase. Parecem formar-se espontaneamente, sem     que a temperatura precise ser sintonizada com um valor preciso… Podemos perguntar então, como sistemas críticos como esses conseguem se formar E, uma coisa é certa,  isso não pode acontecer a qualquer sistema em ‘equilíbrio termodinâmico’pois nada acontece de interessante em sistemas desse tipo… – a não ser… ‘transições de fase‘.

A formação de estruturas — numa vasta gama de escalas… só pode acontecer em “sistemas críticos”… longe do equilíbrio termodinâmico…e fundamentais…ao entendimento da ‘auto-organização‘,  e da própria vida…Apesar de estudados há muito tempo, só a pouco, através do físico teórico…Per Bak… do “Imperial College” de Londres, que se percebeu a importância das…”estruturas geradas”, não possuírem um tamanho específico.

Em contraste com as transições de fase que não podem acontecer a menos que certas condições sejam precisamente observadas…um sistema crítico auto-organizado pode ocorrer espontaneamente. – Tudo o que é necessário é um sistema que não esteja em equilíbrio, para que haja um “fluxo de energia“…ou de materiais… que o atravesse.  Uma razão para que tais sistemas auto-organizados sejam frequentemente “sistemas críticos”, é que o processo de auto-organização é hierárquico. Isso acontece porque o processo pelo qual os componentes de um sistema se tornam inter-relacionados…na formação de ciclos…uma vez iniciado, pode repetir-se em uma escala cada vez maior.

Neste caso — existem mecanismos gerais que formam                         ‘estruturas‘ ao longo de uma vasta gama de escalas.

Num sistema suficientemente complexo, encontramos muitas camadas de organização, cada uma das quais, unida por ciclos e inter-relações… que caracterizam sistemas auto-organizados estáveis. – Considerando sua aplicabilidade universal(biosfera, sistemas sociais, etc.) é muito tentador considerar que a auto-organização de um sistema crítico seja a ‘chave’ na formação de estruturas no universo. A razão é que, sistemas mantidos pela gravidade têm tendência a se autorganizar com o tempo (como ‘sistemas críticos’).

Padrões fractais                                                                                                                        “Fractais são definidos como padrões, que repetem suas características geraisem uma gama muito ampla de escalas. Costumam ser produzidos por sistemas críticos, exibindo transição de fase por um rearranjo da posição e movimento de seus componentes, mais suscetíveis às variações de certos parâmetros tais como: pressão, temperatura etc.”

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 A forma desta nebulosa planetária, na constelação de Cassiopeia, lembrando uma borboleta ou ampulheta, foi moldada quando uma estrela como o Sol se aproximou do final da sua vida e soprou ao espaço circundante suas camadas exteriores. [NASA/ESA]

Nosso Universo…na verdade, é um “sistema crítico” – com uma estrutura distribuída em várias escalas. – Nesse sentido, alguns físicos questionam se uma tal circunstância poderia ser o resultado, de uma “transição de fase“.

Poderiam, por exemplo, os incríveis ‘padrões galáticos’…(espiralados) — terem se formado através de um longo processo (“fractal”),  justamente análogo, àquele onde se formam flocos de neve?…Com efeito, acredita-se que      o Universo esfriou, a partir de temperaturas extraordinariamente altas…à medida que se expandiu. Então nesse caso, parece possível      que esse nosso “sistema crítico”…realmente tenha passado por uma ou mais “mudanças    de fase” que, consequentemente, levaram        à formação de estruturas sem escalas muito bem definidasdistribuídas em um padrão,    de certa forma — semelhante ao…”fractal.

“Entropia gravitacional”                                                                                                            É assim que as galáxias funcionam, e é o que está acontecendo…em maior                          ou menor grau…em todos sistemas gravitacionalmente “autorganizados”.

Um fato de primordial importância para a questão da existência de estrutura no Universo, é que, em geral…’sistemas mantidos pela gravidade’…não têm a tendência, ditada pela lei da entropia crescente — de evoluir com o tempo … rumo a configurações uniformes, e desorganizadasEssa é uma consequência de ser a força gravitacional universalmente atrativa e ter alcance infinito. Assim, ao contrário de sistemas que chegam ao equilíbrio, um sistema mantido pela gravidade, no tempo, tende a ficar cada vez mais “heterogêneo”.

A tendência dos sistemas mantidos pela gravidade de se ‘autorganizarem, pode ser compreendida diretamente do contexto dos sistemas autorganizados em desequilíbrio. Todos os sistemas mantidos pela gravidade são…até certo ponto, desse tipo. Isso se dá porque há uma enorme quantidade de energia ‘potencial gravitacional‘ disponível.

“teoria geral da autorganização”                                                                                                  A vida deve ser um…”caso especial”…quase extremo de um processo autorganizacional      que pode surgir espontaneamente…quando há fluxo constante de energia pelo sistema.

Qualquer processo que resista à tendência natural de desordenação aleatória, requer energia. Essa é a razão pela qual, nenhum ‘sistema isolado’, tendendo ao ‘equilíbrio’,          pode serauto-organizado… Apenas em sistemas abertos, através dos quais flui energia a uma taxa constante…é que existe a chance de“processos autorganizados”  surgirem espontaneamente — e assim… se manterem ordenados ao longo do tempo.

A luz vinda do Sol é um bom exemplo de ‘energia renovável’…aproveitada                              por processos autorganizados, já que a frequência com que chega até nós,                            passando através da atmosfera é exatamente a adequada para estimular                              reações químico-orgânicas… — indispensáveis à proliferação da… “vida”.

Dessa forma, uma ‘teoria geral de autorganização‘, baseada na ‘termodinâmica de sistemas distantes do equilíbrio‘, poderia nos afirmar que – nessas condições, o nível de organização, e não a entropia, cresce uniformemente com o tempo. Ou seja, em geral, sistemas atravessados por um ‘fluxo constante de energia‘, podem alcançar “estados estacionários” muito distantes do equilíbrio… nos quais, as distribuições dos elementos, em termos espaciais ou, em suas composições químicasestão longe de ser “aleatórias”.  Portanto…não surpreende que a atmosfera da Terra não tenha chegado a um “estado de equilíbrio”; visto que, para tanto devem existir agentes externos que, permanentemente, a mantém num estado instável. E, de fato, esses agentes existemsão os ‘seres vivos’, que por meio de seus “processos metabólicos”… induzem, e são induzidos pelos grandes ciclos, a continuamente reporoxigênio, carbono, e todos outros elementos da biosfera. E assim,  tais ciclos naturais manifestam o domínio da vida sobre a Terra. (Lee Smolin…editado**********************************************************************************

Uma incompatibilidade entre gravidade quântica, e leis de simetria                      Novas pesquisas sugerem que, ao combinar gravidade com mecânica quântica,                para simular uma…”teoria quântica da gravidade”… – não é possível simetrias.

Uma teoria quântica da gravidade, há tempos, é o sonho de consumo de grandes cientistas, incluindo Einstein e Stephen Hawking. Apesar da falta de resultados concretos…cálculos e simulações nos mostram quais propriedades e elementos essa teoria deve exibir… – Nesse sentido, uma nova pesquisa demonstrou que — quando teorias da gravidade, e a mecânica quântica se reúnem, o…”princípio da simetria“…a ideia de que as leis da física parecem as mesmas em diferentes estruturas inerciais… é ameaçado. E um dos autores do novo artigo, Hirosi Ooguri, diretor do “Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo”…comentou:

“Muitos físicos acreditam haver um belo conjunto de leis na natureza, e que um modo de quantificar essa beleza é por simetria, algumas das quais podem estar ocultas em nosso mundo, mas se manifestariam se olharmos a Natureza, em um nível mais fundamental. Mostramos então que essa expectativa está errada, quando consideramos a gravidade”.

diagrama

Um diagrama foi usado para provar que a gravidade quântica não pode ter qualquer simetria global. A simetria, se existisse, poderia agir apenas nas regiões sombreadas do diagrama, e não causaria alterações em torno da mancha preta central. As regiões sombreadas podem ser tão pequenas quanto desejarmos, dividindo o círculo de fronteira cada vez mais. Assim, a suposta simetria não atuaria em lugar algum dentro do círculo. (Harlow e Ooguri)

Das forças fundamentais da Natureza: eletromagnetismo…’força forte’, ‘força fraca’ e gravidade, esta é a única ainda sem uma explicação…a nível quântico.

Acredita-se que o ‘princípio holográfico’ possa se tornar importante ingrediente, para combinar a mecânica quântica e a teoria gravitacional…E, isso se justifica porque, assim como um holograma faz imagens tridimensionais parecerem “surgir” de uma tela bidimensional – o “princípio holográfico” permite que se estudem sistemas gravitacionais de forma a os projetar em um limite…que circunda todo Universo… Contudo, no novo artigo da Physical Review Letters, seus autores, Ooguri…e Daniel Harlow, professor assistente do ‘Massachusetts Institute of Technology’…demonstram que conforme ao princípio holográfico,    não há simetria na gravidade quântica.

Trabalhos anteriores de Harlow haviam encontrado uma bem precisa analogia matemática entre o princípio holográfico e os “códigos de correção de erros quânticos” – que protegem as informações em um computador quântico. No novo artigo, Ooguri e Harlow mostraram, que esses códigos são incompatíveis com qualquer…”simetria“…e esta, portanto, com uma “gravidade quântica”. Uma das consequências mais significativas desse resultado é que ele prevê que os prótons são estáveis ​​em relação ao decaimento, e que monopólos magnéticos, partícula hipotética – idealizada como um ímã isolado com só um polo magnético – existe.

Como esses monopólos não são observados no Universo, muitos físicos suspeitam de sua existência. Outros especulam que foram espalhados a distâncias inacessíveis, pela rápida expansão inicial cósmica. A descoberta também desafia a noção de ‘leis conservativas’ na física… como a conservação de energia, e do momento angular. Isso ocorre, porque essas leis estão intrinsecamente ligadas a… “simetrias matemáticas“. (texto original) jun/2019    *******************************(texto complementar)*******************************

gravidade

[Imagem: Sandbox Studio/Ana Kova]

Uma nova “teoria da gravidade”

Uma nova teoria da gravidadeapresentada há menos de um mês… — passou pelo seu 1º teste experimental. – O detalhe surpreendente é que essa teoria desafia a ‘interpretação de Einstein’, além de sugerir que a matéria escura não será encontrada — porque simplesmente não existe.  Isso se deu quando uma equipe de astrônomos estudando a distribuição da ‘matéria bariônica’  em mais de 30 mil galáxias, anunciou que suas observações podem se explicar, por essa teoria alternativa sem necessidade da matéria escura.

A matéria escura nasceu como um argumento teórico para explicar porque as galáxias não se esfacelamdado que elas apresentariam uma velocidade grande demais para manter as estrelas agrupadas… – Se essa teoria da gravidade modificada … que seus autores chamam de…”gravidade emergente“…estiver correta ela promete ultrapassar os fundamentos baseados nas…”Leis da Gravitação”…de Newton e, na “Relatividade Geral”… de Einstein.

Margot Brouwer e seus colegas da Universidade de Leiden, Holanda, examinaram o efeito de “lente gravitacional” — a forma como as galáxias fazem a luz de galáxias mais distantes se curvar, conforme previsto pela teoria de Einsteinpara medir seu conteúdo de matéria escura. Com surpresa – eles descobriram que o efeito lente observado pode ser facilmente explicado pelo novo modelo de gravidade — sem necessitar a presença da ‘matéria escura’.  Os dados dão suporte a 2 teorias: à Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND) elaborada pelo físico Mordehai Milgrom, e mais firmemente, à Gravidade Emergente, elaborada por Erik Verlinde – da Universidade de Amsterdã, que há vários anos vem desenvolvendo um modelo concorrente da gravidade, que além da própria Relatividade…também depende da “mecânica quântica” – da “teoria da informação” – e…da “teoria das cordas“.

Os dados observacionais se encaixam nas equações de Verlinde sem necessidade              de se recorrer aos chamados parâmetros livres (essencialmente valores que podem            ser ajustados à vontade para fazer com que dados observacionais coincidam com a          teoria). Em contraste, explica Brouwer, modelos convencionais de ‘matéria escura’, largamente aceitos pela comunidade científica – precisam de 4 parâmetros livres,          que precisam ser adequadamente ajustados – para que assim expliquem os dados.

“Gravidade Entrópica”

O professor Erik Verlinde, da Universidade de Amsterdã, renomado especialista em “Teoria das Cordas“, acaba de publicar um artigo no qual expande suas visões inovadorassobre a natureza da ‘gravidade’. Segundo ele, esta não    é uma… força fundamental da natureza – mas um… “fenômeno emergente”. – Assim como a temperatura surge do movimento de…’corpos microscópicas’ a gravidade emerge da troca de informação, armazenada no espaço-tempo.

Em seu artigo de 2010, Verlinde mostrou como a famosa 2ª Lei de Newton – que descreve como as maçãs caem das árvores, e os satélites artificiais permanecem em órbita, pode ser derivada desses blocos fundamentais microscópicos de espaço-tempo. Ao desenvolver seu trabalho anterior, incorporando melhorias publicadas por outros físicos desde então – ele agora demonstra como entender o comportamento das estrelas nas galáxias, que parecem girar rápido demaissem necessidade de incluir uma partícula de matéria escura à teoria.

Sua “teoria da gravidade emergente” prediz com precisão as                velocidades com que as estrelas giram em torno do centro da “Via          Láctea” — assim como as que se movimentam em outras galáxias.  

À primeira vistaa teoria de Verlinde tem características semelhantes a outras teorias modificadas da gravidade — como a “Dinâmica Newtoniana Modificada” (MOND). No entanto — onde a MOND ajusta a teoria para coincidir com as observações, a teoria de Verlinde começa a partir dos chamados…”primeiros princípios“…sem necessidade de qualquer ajuste…E seus cálculos batem com as observações mais recentes…publicadas    no mês passado…e que também parecem dispensar a necessidade da “matéria escura”.

Princípio holográfico                                                                                                              “Em grandes escalas — ao que parece… a gravidade não                                                             se comporta da maneira que a teoria de Einstein prevê”.

9 dimensões escalares

Transformação de um espaço vetorial 3D em um campo escalar 9d caracterizado por um espaço de configuração.

Um dos ingredientes da teoria de Verlinde é uma adaptação do…”Princípio Holográfico”, introduzido por seu professor Gerard Hooft (Nobel de Física de 1999…”Universidade de Utrecht”), e Leonard Susskind (“Stanford University”)Pelo Princípio Holográfico, toda informação, em todo o Universo, pode ser descrita sobre uma…”esfera imaginária” ao seu redor… Verlinde afirma que tal ideia não está totalmente corretapois, parte da informação em nosso universo está contida no próprio espaço. Essa informação extra é necessária para descrever a Energia Escura.

Esta outra hipótese, também sob fogo cerrado, é considerada a responsável pela expansão acelerada do Universo. – Ao estudar os efeitos dessa informação adicional sobre a matéria ordinária, Verlinde chegou a uma conclusão que… – Enquanto a gravidade ordinária pode ser codificada usando a informação espalhada na ‘esfera imaginária’ ao redor do Universo, o resultado da informação adicional no volume do espaço remanescente…é uma força que corresponde perfeitamente com aquela hoje atribuída à exótica… matéria escura.

Para todos os efeitos, a gravidade está mesmo precisando urgentemente de abordagens como a de Verlinde; uma vez que ela não combina com a bem-sucedida ‘física quântica’. Ambas as teorias – as joias da coroa da Física Moderna…não podem ser verdadeiras ao mesmo tempo, com vigorosos problemas emergindo em condições extremas – perto de buracos negros, ou durante o Big Bang. (texto base 1 nov/2016) (texto base 2 dez/2016) *********************************************************************************

gravidade“GRAVIDADE EMERGENTE”                  “Não é preciso uma ‘energia escura‘ para espalhar as galáxias… – o princípio que faz isso… é uma maximização de entropia”. 

É das profundezas do hipotético e fascinante ‘mundo das cordas‘, que o físico teórico Erik  Verlinde acredita que surja a gravidade. Não da atração entre 2 corpos — como descreveu Newton, nem da distorção – que a massa de objetos gigantes… provoca no tecido espaço-tempo…como defendia Einstein. Suas ideias são escandalosas para alguns… – justamente por dispensar o uso da…”matéria escura“.

Imagine uma cama elástica com bolinhas de gude espalhadas pela superfície Elas vão ficar paradas porque todas têm basicamente o mesmo peso. Agora coloque uma bola de boliche no meio…Isso vai causar uma deformação na superfície do tecido, fazendo com que as bolinhas de gude “orbitem” a bola de boliche. É exatamente assim que o Sistema Solar funciona…segundo a teoria proposta por Einstein…a mais aceita até hoje. Quanto mais pesado o objeto – maior a distorção no tecido da cama elástica (ou espaço-tempo) que ele causa… – E, por ser extremamente pesado… o “buraco negro” atrai tudo para si.    O problema é que existem distorções no espaço-tempo que os cientistas não entendem. Eles conseguem detetá-las, conseguem ver que alguma coisa “puxa” outros corpos para      si, mas são incapazes de explicar exatamente por quê. Para piorar, essa “coisa invisível” representa 27% do Universo. A ela damos o nome de ‘matéria escura’…conceito que foi aferido pelo astrônomo Fritz Zwicky na década de 1930…e confirmado por Vera Rubin, também astrônoma, nos anos 1970. Está perfeitamente conforme as ideias de Einstein,    no entantoninguém nunca viusó se ouve falar por meio de observações indiretas.

Segundo Verlinde o que faria os corpos se moverem e ‘orbitarem’ uns aos outros – não seria a distorção do ‘espaçotempo’, e sim…uma tendência das coisas em se espalhar de forma desordenada… em busca do equilíbrio – tendência conhecida como “entropia“.  Margot Brouwer, astrônoma do Observatório de Leiden, Holanda, compara o conceito      de ‘gravidade’ de Verlinde, com uma xícara de café… “Na verdade — o calor não é uma propriedade fundamental do café, mas sim uma propriedade emergente, causada pela forma como as moléculas ali dentro se movem. Se…por acaso, o Universo fosse uma enorme xícara de café…a gravidade seria o calor, então emergindo da interação entre as partículas boiando no líquido.Mas, não se sabe o que são essas partículas”.  Sendo assim, tanto ‘gravidade’ quanto as equações relativísticas de Einstein podem          ser derivadas da velha termodinâmica – aquelas fórmulas vistas no “ensino médio”        para explicar o calor e o comportamento dos gases. E foi isso que demonstrou o físico teórico Ted Jacobson da…”Universidade de Maryland” (EUA)…em um artigo de 1995.

Pistas da conexão entre gravidade e termodinâmica surgiram ainda na década de 1970, a partir do estudo dos buracos negros feito pelos físicos Stephen Hawkinge J. Bekenstein. Há indícios de que essa ligação tem a ver com a “entropia”…que, em termos científicos, é    o processo pelo qual uma sala com átomos de oxigênio amontoados num canto…acabará os espalhando por toda parte, até um equilíbrio. A ideia de Verlinde é usar o princípio de “maximização de entropia”, para substituir as ideias fundamentais de Newton e Einstein.

horizonte eventos - BNO “princípio holográfico” dos BNs

E dos buracos negros veio uma outra ideia que se encontra…no cerne da gravidade de Verlinde: o princípio holográfico, proposto pelo ‘Nobel de Física’, Gerard ‘t Hooft. – O ‘princípio holográfico’ sugere que as coisas tridimensionais são feitas de “informação”, e que esta fica codificada numa ‘superfície’ bidimensional…Seria como uma ‘projeção’ de sombras na parede. O mesmo ocorreria nos buracos negros…a informação que cai lá dentro – fica guardada nas 2 dimensões do “horizonte de eventos”… – o limite que separa o que está dentro…do que está fora.

Verlinde usa essa ideia como base para sugerir que o tecido do espaço-tempo não passa de um emaranhado de partículas de informação entrelaçadas… – O entrelaçamento quântico faz as partículas trocarem influências de uma forma instantânea… por mais afastadas que se encontrem…uma das outras. O problema é que, por acontecer justo no mesmo instante, essa troca de informações vai contra uma das ideias mais fundamentais de Einstein – a de que nada pode ser mais rápido que a velocidade da luz. Para Verlinde a gravidade surgiria de interações microscópicas ocultas – entre essas partículas de informação…e da entropia.  E em dezembro de 2016, Margot Brouwer e equipe…publicou o resultado do 1º teste sério das ideias de Verlinde, explicando daí, a distribuição da massa de mais de 30 mil galáxias.

Mas, nem tudo é motivo de comemoração; em outro estudo realizado pela ‘Universidade da Califórnia’, em Los Angeles, este considerando órbitas dos planetas do ‘Sistema Solar’,  a teoria de Verlinde falhou redondamente…nesse caso, a discrepância relativa aos dados foi enorme. – Mas a verdade é que, há décadas, tenta-se modificar os conceitos clássicos da gravitação, sem qualquer proposta que em todas as escalas, funcione tão bem quanto      o paradigma da “matéria escura”, então descartado por Verlinde. – E esse enigma segue insolúvel, pois os mais sofisticados experimentos, incluindo o LHC, nunca conseguiram encontrar qualquer indício – que pudesse comprovar a origem material de sua presença.

FUNDAMENTAL ou EMERGENTE?  Diferenças básicas…entre as gravidades propostas por Einstein…e, por Verlinde.

Há décadas “físicos teóricos” tentam aplicar modificações nos conceitos da gravitação de Newton e Einstein – tentando resolver seus problemas. – Por mais de 2 séculos, a lei da “gravitação universal” de Newton dominou. Segundo ela…partículas se atraem por uma força proporcional à massa. – Então, veio a “relatividade geral”…no início do século 20.

Einstein explicou o espaço-tempo, como sendo um tecido que pode ser distorcido e gerar a gravidade. A seguir, em 1981, Mordehai Milgrom criou a dinâmica newtoniana modificada (MOND), mudando leis de Newton, e explicando rotação de galáxias sem a necessidade da matéria escura. – E, mais recentemente, dos estudos sobre “buracos negros” surge uma conexão entre gravidade e termodinâmica… – definindo a gravidade…sob novos conceitos.

A relatividade geral define gravidade como uma força fundamental que se propaga pelo espaço-tempo… – criada pela distorção que corpos massivos provocam… em seu tecido. Buracos negros…são fenômenos tão extremos…que “quebram” as equações de Einstein.    Já a “teoria de Verlinde” mistura vários conceitos … para explicar que a gravidade teria surgido a partir da interação microscópica entre supostas ‘partículas do espaço-tempo’. Estas partículas seriam uma espécie de unidade de informação da realidade – tal como      bits na computação. Verlinde sugere que esses bits quânticos entrelaçados formam o tecido do espaço-tempo. E a ‘gravidade‘ emergiria da “entropia” dessas partículas, o princípio universal que proporciona a desordem ao Universo. (texto base) (jul/2017)  *********************************************************************************

“Gravidade Emergente”…explicando a…”Matéria Escura” (mai/2018)                      A teoria da relatividade geral de Albert Einstein tem pouco mais de 100 anos, e                  até agora previu muito bem a interação entre objetos celestes e o campo espaço-                tempo. Entretanto existem alguns pontos problemáticos (singularidades) onde                    a teoria relativística não concorda com a mecânica quântica. Essas lacunas nos                confundem há tempos e um punhado de hipóteses tenta explicar a dissonância.

A matéria e energia escura são – por enquanto … as respostas provisórias mais                      aceitas para explicar os problemas cosmológicos atuais, mas por enquanto, são              apenas provisórias, havendo inclusive quem nem acredite nelas. Erik Verlinde,                professor de ciências, matemática e informática da Universidade de Amsterdã,                      é um deles. Sua teoria, ainda em andamento, oferece uma nova perspectiva…à                  ideia da gravidade, e parece atingir um ponto nevrálgico no mundo da física.

Gravidade emergente”…como Verlinde assim a batizou, assume que a gravidade          não é uma força fundamental do nosso Universomas uma reação à situação gerada          por determinado ambiente. Ou seja…em vez de pensar na gravidade como uma força fundamental, é possível que esta seja a resultante de certas configurações dos corpos quânticossemelhante à forma como a temperatura é derivada dos movimentos das partículas individuais. Para Verlinde: “A teoria de Einstein, não obstante, pode ser            vista como derivada de uma imagem mais microscópica. No caso do buraco negro,        por exemplo, o que sabemos sobre elesé que a ‘teoria relativística’ se encaixa mais        com as ‘leis da termodinâmica‘, as quais, conforme nosso conhecimento, podem            ser derivadas dos estados microscópicos (Boltzmann) que descrevem a matéria.”

Verlinde se concentra nessas interações ao explicar a aparente dissonância                          entre “relatividade geral” e as teorias quânticas da matéria…Sua ideia tem                        um longo caminho a percorrer antes de uma conclusão definitiva, mas até                            agora se manteve firme, com a vantagem inclusive de trazer alguns novos                            fortes argumentos a respeito da misteriosa natureza da matéria escura.

O problema da rotação galática                                                                                              “O que se vê…é que os desvios observados na curvas rotacionais                                              de galáxias – calculadas apenas medindo a matéria observada,                                              sempre parecem ocorrer com uma determinada aceleração”.

Sabe-se há tempos que as galáxias espirais estão girando mais rápido do que deveriam, dada a quantidade de matériae, portanto, a gravidade que contêm. Na velocidade em      que giram, a teoria newtoniana diz que estrelas, planetas, gases e matéria deveriam ser lançados ao espaço. Como isso não acontece…foi levantada a hipótese de uma matéria escura‘, que não podemos ver ou detetar representando cerca de 25% da quantidade total de massa/energia do Universo estar causando esta atração gravitacional extra, mantendo a integridade galática. Mas Verlinde acredita que pode haver outra resposta para os desvios encontrados — entre as ‘curvas de rotação’ esperadas…e as observadas,    ao considerar a relação entre a distância de uma galáxia, e a velocidade com que ela se afasta da nossa (‘Lei de Hubble’), incrementada pela aceleração da expansão cósmica.

De fato…tudo se deve a um artigo de 2017, onde Alexandre Chaloum Elbeze no Journal of Modern Physics descreve como a taxa de expansão do universo (Ho) se associa a um novo parâmetro…designado por ele (Eo), que por sua vez, se relaciona às curvas de rotação das galáxias medidas pelos astrônomos. Para Elbeze, esse vínculo sugere alguma relação com  a expansão acelerada de Hubble, atualmente justificada pela presença da “energia escura”.

Spacetime

The case against dark matter [Zoltán Vörös (flickr)]

A constante de Hubble descreve a expansão cósmica acelerada – atribuída àenergia escura”, que Verlinde alega poder explicar a ideia de “matéria escura”. — Segundo ele: “A energia escura é uma parte importante desta teoria que não acaba com tudo o que chamamos de escuridão…mas explica o que agora, chamamos … matéria escura‘, ao pensarmos sobre qual ‘influência’uma energia escura poderia ter e, supondo ambas como sendo parte do mesmo efeito.”

É de se notar que Verlinde está lidando com o problema da matéria escura de um ponto de vista específico da ‘teoria das cordas’, e está trabalhando para encaixá-lo nesta perspectiva. Contudo, Mark Van Raamsdonk, professor de física da ‘Universidade de British Columbia’, diz que esse método deve ser abordado com cautela. Por suas palavras“A possibilidade é realmente impressionante mas… a princípio… não se baseia num modelo de consistente precisão matemáticaEm vez disso, intuitivamente procura reunir um conjunto de ideias, e fornecer um roteiro de como as coisas poderiam funcionar. Todavia, sendo ele um físico extremamente talentoso…então pode ser que valha a pena prestar atenção nessa intuição”.

“Os Primórdios”

Até agora, as ideias que Verlinde confiantemente defendeu, provaram ser, matemática e observacionalmente válidas, ao menos no que diz respeito às curvas de rotação galáticas.  O próximo desafio será desenvolver a teoria, para abranger mais assuntosCiente disso, Sabine Hossenfelder — pesquisadora do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt, comenta que – um grande desafio, será descrever a evolução do“Universo primordial”.    Ela explica que, atualmente, as teorias com partículas de ‘matéria escura’…corretamente predizem as variações de temperatura observadas na ‘radiação cósmica de fundo’ (CMB). “Infelizmente o modelo de Verlinde ainda não permite análise para provar sua validade”.  Verlinde está ciente das deficiências de sua teoria eacredita em breve poder resolvê-las. – Segundo ele: “A princípio, principalmente, tentei explicar essas ‘curvas de rotação’, mas a ‘matéria escura’…na tentativa de entender o Universo primordial…tem sido usada    em muitas outras situações… Sendo assim…devo uma explicação sobre como as galáxias      se formaram, bem como das flutuações observadas na…’radiação cósmica de fundo’…De fato, se quiser descrever a…’evolução cósmica’…a teoria precisa prever muito mais o que está acontecendo em escalas de tempo mais longasEsse é o próximo passo para mim”.

Levar essa teoria ao grande público tem sido uma tarefa e tanto para Verlinde. Visto que    a ideia vai tão fortemente contra o paradigma da crença popularele tem apenas alguns aliados, até mesmo entre seus próprios companheiros de equipe. E sobre isso ele explica:  “Tenho que vender minhas ideias a vários segmentos — não apenas físicos e cosmólogos, que estão lidando com a matéria escura de outras maneirasmas também para os meus colegas da teoria das cordas. Mas, penso que as pessoas estão lentamente começando a ver as vantagens da lógica do meu raciocínioÉ certo que ainda há muito trabalho a ser feito, mas já considero ser esta, uma melhor alternativa do que simplesmente assumir a existência da ‘matéria escura’. – Se há tantas formas pelas quais é possível imaginar sua presença(e há um excêntrico ‘zoológico’ dessas teorias)…talvez todas estejam erradas”.

E, para concluir, Van Raamsdonk comenta que…“Em todo caso, tentar entender as implicações dessas novas conexões entre a gravidade e o emaranhamento quântico              é empolgante – e muitos de nós trabalhamos duro…para ver até onde isso vai levar. Mesmo que a específica explicação de Verlinde para ‘matéria escura’ não se mostre            correta – já estamos no lucro…aprendendo coisas novas sobre gravidade e buracos          negros. Enfim, estou otimista de que daí surja algo cosmologicamente interessante            sobre vários aspectos… — entre eles — ‘energia escura’… ou Big Bang”. (texto base)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para “Geometria Fractal” para uma “Gravidade Emergente”

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