“Função de onda”, Leis da Física…e a “realidade” do Universo

“A inteligibilidade não se trata de uma característica dependente do ser humano, mas um exercício ontológico do mundo onde…constantemente, matéria e significado se articulam mutuamente … onde tempo e espaço existem…como elementos inerentes aos fenômenos; e cada fenômeno contém seu próprio passado e futuro.” (K Barad, The Universe Halfway)

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Procurando por uma realidade subjacente à função de onda – representada pela letra grega psi (Ψ).

Considerando que a mecânica quântica pode interpretar…um átomo, um elétron ou…por exemplo, um fóton … como uma partícula ou ‘onda’; neste último casoé no sentido de uma “função de onda”…ou sejaa descrição matemática que define as ‘probabilidades’ de que uma partícula quântica adquira certas propriedades. Assima função de onda é interpretada, há muito…uma ferramenta estatística, que reflete nossa…ignorância…sobre as propriedades das “partículas quânticas”.

Mas em 2011, um trio de físicos publicou uma demonstração teóricaque chocou – não apenas seus colegas – como também…os filósofos da ciência. Eles mostraram que, se a função de onda quântica for meramente uma “ferramenta estatística”então mesmo os estados quânticos que não estão conectados através do espaço e do tempo…por meio do entrelaçamento quântico … deveriam ser capazes de se comunicar uns com os outros;  ou seja … a função de onda é uma entidade real … e não só uma “ferramenta estatística”.    E agora, um experimento parece provar a própria realidade objetiva da ‘função de onda’, ao dar apoio prático…ao argumento teórico… – como assim explicou Martin Ringbauer:

“Os resultados sugerem que, havendo uma ‘realidade objetiva’…uma        função de onda faz parte dessa realidade, o que traz várias implicações, não só à… ‘física quântica’… – como à própria interpretação realística”.

Nos anos 1920, Niels Bohr, e a chamada “Interpretação de Copenhague” da física quântica consideraram a função de onda como uma ferramenta computacional. Einstein concordou, com reservas, afirmando que a ‘função de onda‘ também poderia ter algo a ver com uma realidade subjacente ainda desconhecida. Já Schrodinger (aquele do “gato vivo e morto ao mesmo tempo”) chegou mesmo a considerar a função de onda como uma realidade física.

“A ‘equação de Schrödinger‘ funciona bem – ao prever como um              sistema quântico evolui com o tempo…a menos que esse sistema              sofra uma medição… – nesse caso … o resultado é imprevisível”.

Essa discussão científica – sobre se existe uma descrição objetiva do mundoou se tal descrição depende do observador, já dura quase um século. Os que necessitam de uma descrição objetiva do mundo, independente do observador, consideram a “função de onda” uma mera ferramenta matemática que expressa nossa ignorância da realidade,        ao sabermos seu valor, apenas quando medimos o fenômeno. – Einstein, preferia essa        dita “interpretação sistêmica…mas os pesquisadores provaram ser a ‘função de onda’ uma entidade real. Usando fótons em 4 estados quânticos diversos e submetendo-os a medições muito precisas eles descartaram a visão popular de que a descrição do gato como morto/vivo se deve apenas à falta de conhecimento sobre seu estado real; sendo,     na verdade, um ‘fato objetivo’ que será decidido pela medição, na ação do observador.

Novos temposoutras realidades  

Ringbauer afirma que – o resultado do experimento, poderá explicar o porquê de não podermos descrever…’estados quânticos‘…com total certeza — uma “característica básica” da ‘mecânica quântica‘…descrita pelo ‘Teorema da Incerteza’ – de…Werner Heisenberg.  Conforme ‘técnicas de medição’ forem se aprimorando – duas interpretações possíveis da ‘função de onda‘ vão se impor – ou ela é ‘totalmente’ real…ou    nada é real; não há ‘realidade objetiva’.

De acordo com o grupo, optar pela interpretação sistêmica levaria a coisas consideradas “estranhas”… – como múltiplos mundos influenciando-se mutuamente… – ou…o futuro influenciando o passado. – Mas… talvez não seja o caso de se assustar com essas opções, pois outros experimentos já questionaram o tradicional esquema de causa e efeito e não faltam propostas para descrever multiversos interagindo uns com os outros— De fato, talvez seja cedo demais para qualquer uma das interpretações ser definitiva. (texto base**********************************************************************************

“IMPULSO PARA A REALIDADE”  Físicos propõem que…”funções de onda” não são apenas ferramentas estatísticas, mas, um ‘aspecto concreto’ da realidade.

O status filosófico da “função de onda”    (delimitadora da “probabilidade”… de resultados diferentes…em medidas de partículas quânticas), parece assunto improvável de muitos debates. Porém, discussões online sobre um artigo que afirma mostrar matematicamente que  função de onda é real‘… causaram polêmica…desde que foi publicado na ‘Nature Physics’…em novembro/2011obrigando os autores… a declarar que:   

a matemática não deixa dúvidas…sobre a função de ondanão ser só uma ferramenta estatística, mas um real estado objetivo de um sistema quântico“.

Os autores têm alguns pesos-pesados a seu favor: a visão deles já foi compartilhada pelo físico austríaco e pioneiro da mecânica quântica Erwin Schrödinger…que propôs em seu famoso experimento mental que um gato quântico-mecânico poderia estar morto e vivo ao mesmo tempo…Muito embora outros físicos preferissem uma visão oposta – apoiada por Albert Einstein, qual seja…‘a função de onda refletir o conhecimento parcial que um experimentador tem sobre um sistema’…Nessa interpretação, o gato está vivo ou morto, mas o experimentador, não sabe ao certo. Essa ‘interpretação epistêmica’, argumentam físicos e filósofos, explica melhor o fenômeno do…”colapso da função de onda… no qual…fundamentalmente – um “estado quântico” é modificado…ao ser medido.

Porém, o físico Jonathan Barrett, um dos autores do artigo, e seus colegas, da “Imperial College London” estão seguindo a abordagem do físico John Bell, que em 1964…provou que a mecânica quântica tem a ‘contra-intuitiva’ implicação de que — “realizar medidas numa partícula entrelaçada pode influenciar o ‘estado’ da outra – de modo mais rápido,      do que o permitido pela velocidade da luz”. O “teorema de Bell” é de…’impossibilidade’; sua estratégia era mostrar que teorias que não permitem influências mais rápidas do que a luz, não estão capacitadas a reproduzir as previsões da ‘mecânica quântica’. – De  um modo semelhante o teorema proposto por Barrett revela queteorias que tratam a ‘função de onda em termos de…desconhecimento sobre o ‘estado físico’ de um sistema, também falharão em reproduzir as previsões; disse Terry Rudolph, co-autor do estudo:

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Representação radial da função de onda de um elétron. [Imagem: NERSC]

“Se a função de onda‘ apenas reflete a incerteza do experimentador – então outras funções… — também poderiam igualmente representar esta mesma realidade subjacente” Ou seja, ao considerar a ‘função de onda quântica’ apenas uma…”ferramenta estatística”, então até mesmo — estados quânticos    não conectados (pelo entrelaçamento)      ao longo… do espaço … e do tempo, deveriam ser capazes de se comunicar instantaneamente, uns com os outros.

Como isso parece ser altamente improvável, os pesquisadores concluíram que a função      de onda não é algo meramente probabilístico… mas, um aspecto concreto da realidade.

Rudolph cita como exemplo um dado que pode ser preparado para mostrar números pares, com uma probabilidade de 1/3 de se obter 2, 4 ou 6…ou números primos, com     uma probabilidade de 1/3 de se obter 2, 3 ou 5…O estado real “2” pode ser produzido       por qualquer um dos métodos de preparação… e, dessa forma…a mesma realidade se     torna subjacente a 2 modelos probabilísticos diferentes…Os autores mostram porém,      que a mesma realidade não pode reforçar diferentes estados quânticos. Então…como      consequência…o teorema depende de uma suposição…bem controversa… – “que os sistemas quânticos possuem um… ‘estado físico objetivo’… (subjacente)”.

Christopher Fuchs, físico teórico do…”Perimeter Institute”, no Canadá, que trabalha no “avanço epistêmico” da mecânica quântica…propôs uma outra interpretação para ele:    “A função de onda pode representar a ignorância do teórico em relação aos resultados obtidos pela experimentação, e não a uma realidade física subjacente”Já o físico Matt Leifer — que trabalha na área de “informação quântica” da “University College London” analisa que o teorema realístico da função de onda ataca uma questão profunda        de forma simples e eficiente, e que essa ideia pode vir a ser tão útil quanto o “teorema      de Bell, que teve efetivas aplicações em teorias de informação quântica e criptografia.

Em 1964, John Stewart Bell mostrou que, se a mecânica quântica                                    descrevia entidades reais, então ela teria que incluir a misteriosa                                          “ação à distância”: os famosos ‘átomos assombrados’ de Einstein.

Consciência (da informação) quântica                                                                                A interpretação de Copenhague saiu de moda – mas, a ideia da função de onda, como ferramenta estatística voltou à cena com o advento da teoria da informação quântica.

função de ondaEssa discussão nos leva de volta à geração que construiu o “arcabouço teórico” sobre o qual a física navega há quase um século. Nos anos 1920… Niels Bohr, e a chamada “interpretação de Copenhague”…da física quântica consideraram a ‘função de onda’ como uma…”ferramenta computacional”.  Einstein… não concordou — ‘totalmente’; afirmando que a função de onda também poderia ter algo a ver com uma realidade subjacente ainda desconhecida. Já Schrodinger chegou a afirmar que a função de ondaera uma realidade física. Mas o assunto foi “varrido para debaixo do tapete” desde então.

O novo teorema volta atrás…ao afirmar que sistemas quânticos devem ‘saber‘ exatamente  o estado em que foram preparados… – algo como se uma moeda que dê 6 caras… em cada 10 tentativas, tenha a “propriedade física” (desconhecida) de dar resultados corrompidos, em vez do excesso de caras ser um mero ‘acidente estatístico’. (texto base 1) (texto base 2***********************************************************************************

“A força do vácuo” (Carlos Fioravanti – Pesquisa Fapesp)                                                      Filho de médico… Aristóteles aprendeu desde pequeno…a exibir segurança em tudo            que dizia. Mais tarde, o sábio grego formulou a tese de que a natureza e o vácuo não combinam. Mas quase 3 mil anos depois o vácuo deixou de ser sinônimo de vazio, e tornou-se um…reservatório inesgotável de energia… – que não pode mais ser desconsiderado. É o vácuo que fornece energia para elétrons…partículas atômicas,        com…’carga elétrica negativa’…e os mantém em movimento ao redor do seu núcleo. Aristóteles se surpreenderia se soubesse que, sem essa energia…objetos não teriam            se formado, e não haveria nada além de uma sopa primordial de elétrons e prótons (partículas com carga positiva) … que não conseguiriam se organizar em…”átomos”.

campo magnético

Campo magnético sobre um cilindro: semelhante ao vácuo (NASA)

Foi levando em conta o vácuo que pesquisadores do Instituto de Física da “USP” (Universidade de São Paulo) compararam as 2 equações, que fornecem a energia mínima do átomoambas foram criadas no início do século passadoquando o vácuo ainda era visto como “espaço vazio” … por 2 expoentes da ciência moderna, o alemão Werner Heisenberg, e o austríaco…Erwin Schrödinger. — Os físicos da USP constataram que — quando as…’forças do vácuosão consideradas apenas a formulação de Heisenberg…funciona de modo satisfatório.

Assim, estabeleceram os limites de uso uma das fórmulas mais empregadas no estudo do comportamento dos átomos, a chamada equação de onda de Schrödinger…Incluindo o vácuo, esta equação resulta em um valor incorreto para a energia mínima do átomo‘. Ao mesmo tempo eles desfizeram a antiga ideia de que sendo as duas abordagens sempre equivalentes, levariam a ‘energia mínima do átomo’ (informação essencial para entender, por exemplo – a que temperatura um dado metal derrete) sempre ao mesmo resultado.

Estudantes, engenheiros e físicos certamente hão de gostar da notícia, porque a equação que indica corretamente a energia do átomo é a de Heisenberg, mais simples e mais fácil de ser trabalhada que a outra. A equação de onda de Schrödinger continua útil — porém, lidar com ela exigirá um pouco mais de atenção a partir de agora… Como observa Coraci Pereira Malta, uma das autoras do estudo publicado em dezembro na ‘Physics Letters A’:

“De modo ainda não compreendido, os efeitos das forças do vácuo já estão incluídos em algum item da formulação de Schrödinger… Só não sabemos como Schrödinger conseguiujá que não conhecia as forças do vácuo.”

O trabalho, em co-autoria com Humberto França e 2 de seus alunos…Alencar Faria e Rodrigo Sponchiado, todos da USP, prova que o resultado da equação de Heisenberg      com o vácuo é equivalente à de Schrödinger sem o vácuo. — E, assim comenta Coraci: ”Provamos que Schrödinger estava mesmo errado ao dizer que sua formulação e a de Heisenberg eram equivalentes”. Para não parecerem pretensiosos, a ponto de querer destronar um dos fundadores damecânica quântica – ela elabora uma versão mais modesta para explicar o que fizeram “Confirmamos o que Dirac havia suspeitado”.

Partículas solitárias                                                                                                                  (Paul Dirac redescobriu o vácuo em 1927)

Max-PlanckJá haviam se passado quase 20 anos desde que a energia do vácuo tinha sido proposta por Max Planck (descobridor das 1ªs leis do estranho mundo da mecânica quântica).

No mundo quântico as ‘partículas atômicas’ adquirem comportamentos aparentemente absurdos podendo estar em dois lugares ao mesmo tempo, ou até mesmoir de um ponto a outro direto, sem passar pelo meio.

Em 1963, Dirac levantou a possibilidade de que os 2 caminhos (Heisenberg e Schrödinger) para calcular a energia mínima do átomo, não levariam ao mesmo resultado. Dirac chegou a essa conclusão valendo-se de cálculos sofisticados, que descrevem a interação do elétron com as forças eletromagnéticas do vácuo. Estas conclusões permaneceram desconhecidas, até serem resgatadas pelo grupo da USP no ano passado. Os físicos paulistas chegaram ao mesmo resultado de Dirac com um modelo conceitual bastante simples, equivalente a um elétron no vácuo, vibrando na ponta de uma mola. Tal oscilador harmônico simples com carga elétricaé o mesmo que pode representar o átomo de hidrogênio‘, com apenas um elétron orbitando uma partícula solitária (próton)…que constitui o núcleo. – Esse modelo representa também os átomos de outros seis elementos químicos lítio…sódio…potássio, rubídiocésio e frâncio – todos, em cuja camada mais externa, circula apenas um elétron.

Com base nessa plataforma de testes, os pesquisadores primeiro avaliaram a equação criada por Heisenberg. Curiosamente, o caminho matemático proposto pelo cientista alemão para encontrar a energia do elétron, é similar à abordagem adotada 300 anos      antes…por Isaac Newton…para definir o movimento de um corpo. – Ambos, cada um          a seu modo, veem a aceleração como efeito da força atuante sobre esse corpo, e assim preveem o movimento, seja de um componente do núcleo atômico, ou de um planeta. Newton em 1687 e Heisenberg em 1925, consideram a posição da partícula evoluindo          no tempouma variável abolida na equação de Schrödinger, formulada um ano mais tarde, em 1926. – Schrödinger trabalha com estados de movimento independentes      do tempo: ‘o elétron não é mais visto como partícula, mas como onda’. Este      seu enfoque acaba resultando em uma equação “um tanto mais complicada” que a de          Heisenberg. – Mas Schrödinger garantia que ambas levavam aos mesmos resultados.

E_0 = \displaystyle\frac{1}{2}\sum_{k}\hbar \omega_kNão foi isso, porém, o que se verificou ao final do ano passado. Os físicos da USP acrescentaram as forças do vácuo à fórmula de Heisenberg, e sem problema algum, chegaram ao valor correto para      a energia mínima do elétron…oscilando na ponta  de uma mola. No entanto, ao fazer o mesmo com o enfoque de Schrödinger, notaram que  a energia do elétron simplesmente dobrava, e conduzia a situações estranhas; seria como dizer que uma pessoa comum de 2 metros…pode ter até 4 metros de altura. A equação de Schrödinger somente funcionava com perfeição sem a utilização das “forças do vácuo“.

Vem daí a recomendação prática: não adicionar as forças do vácuo à equação de onda de Schrödinger. – Exceto nessa situação, o vácuo não pode mais ser desprezado…O próprio elétron parece perceber esse tipo de energia dispersa no espaço, assim como uma mosca “encharcando-se de umidade…momentos antes da chuva começar”…França explica que:    “O elétron emite e absorve radiação do vácuo a todo momento… — e só mantém a órbita estável – porque emite o mesmo tanto de energia que absorve.” Muito embora…quase imperceptível à temperatura ambiente…o vácuo atua de modo semelhante a um “campo magnético” (resultado da ação de um ímã comum)e consegue aproximar duas placas metálicas neutras, e paralelas … a uma temperatura próxima do zero absoluto (-273º C), como já demonstrado experimentalmenteé a “força de Casimir”, identificada em 1954.

Mesmo não sendo tão conhecido quanto a eletricidade, o vácuo é mais intenso que a gravidadea mais tênue e abrangente das forças fundamentais do Universo. A força        de Casimir torna-se 16 vezes maiorse a distância entre as duas placas cai à metade, enquanto a gravidade apenas quadruplica. Ainda falta provar, mas se imagina que o    vácuo possa ser a misteriosa… “energia escura” – correspondente a 73% do universo.        Além de explicar a composição cósmica, o vácuo torna-se importante ao representar      uma forma de energia aproveitável, até mesmo para substituir a eletricidade. – Essa possibilidade só surgiu alguns anos depois da ‘teoria quântica’ se tornar consistente,    como resultado do trabalho conjunto de um grupo de físicos notáveis … como Dirac, Schrödinger e Heisenberg… – Já em 1928, quando começavam a ser esclarecidos os fenômenos que permitiriam o desenvolvimento dos aparelhos de som e da televisão, Harold Nyquist previu a possibilidade do vácuo interferir em circuitos elétricos.

Com base nesta ideia, França…da USP, e uma equipe de 2 empresas norte-americanas, a “Mission Research” e a “ManyOne Networks” projetaram um equipamento, que se der certo, conseguirá extrair energia útil do vácuo‘. O aparelho consiste de uma bobina de 2 centímetros de diâmetro resfriada a -270ºCelsius, que deve funcionar como antena para captar a energia do vácuo. Como diz França…“Dependendo da forma como é enrolada, a bobina, a princípio, pode cancelar ou aumentar o poder de captação da energia do vácuo”. O plano é montar e testar logo o experimento…desde que superados os problemas com o orçamento. — O protótipo não sairia por menos de R$ 150 mil. (texto original) jun/2003  *********************************************************************************

A refundação da Física (Mario Novello)
O objetivo da física é elaborar uma representação da realidade; enquanto que a finalidade da cosmologia – tanto hoje… como há 4 séculos atrás – é elaborar a ‘refundação’ da física.

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Nos séculos 16 e 17 – Copérnico, Kepler e Galileu realizaram uma mudança profunda — na arte de representar racionalmente…a Natureza…dando origem a novo modo de gerar… “conhecimento científico”…e, fundando a ‘física moderna’. Ao observamos o céu, na tentativa de — produzir uma história científica do Universo… estamos seguindo … os mesmos passos — em uma mesma tarefa. 

A observação do comportamento irregular de estrelas supernovas levou à hipótese de que o Universo estaria dotado de expansão acelerada…Segundo a teoria da relatividade geral isso implicaria a existência de uma ‘fonte de expansão’ com propriedades exóticas…o que exigiria a presença de uma incompreensível pressão — altamente negativa… Sendo essa a interpretação correta dos dados astronômicos… – ou teríamos de aceitar a existência, em regiões cósmicas, de novas formas de matéria com propriedades inusitadas…ou então…a simetria que levou cosmólogos a eleger omodelo geométrico de Friedmanndeveria ser alterada — eliminando assim… a necessidade de postular a presença de formas materiais desconhecidas, com características esdrúxulas (tais como…”matéria…e energia escuras”).

Qual a origem do Universo?                                                                                                      O Universo teve começo há uns poucos bilhões de anos,                                                            ou ele é muito mais antigo… – possivelmente “eterno”?

Desde 1979 conhecemos soluções exatas das equações da relatividade geral que descrevem a geometria do Universo sem singularidade – quer dizer, como um processo oscilante, que anteriormente à atual fase de expansão… passou por uma fase de ‘contração gravitacional’. Até há pouco tempo, a opção entre uma teoria do universo singular (tipo Big Bang) ou, um universo eterno se sustentava apenas por argumentos formais. – No entanto, comparando observações envolvendo a formação de estruturas…como galáxias e aglomerados galáticos, cosmólogos estão a ponto de decidir, sobre a característica mais fundamental do Universo, correspondente ao seu…tempo de existência para, finalmente … responder à questão:

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As leis da física são universais?

Desde o início da ‘ciência moderna‘ … o pensamento científico foi dominado por uma visão rígida, no pressuposto de que as ‘leis físicas‘ — descobertas a partir de experiências realizadas em laboratórios terrestres, ou vizinhas, no sistema solar, eram ‘verdades eternas‘ sobre evolução, válidas, em todos os cantos do universo.

Embora num primeiro momento, essa extrapolação exagerada servisse como uma prática de trabalho adequada – tem sido criticada ultimamente…dando lugar a intenso tendência relacionando os mecanismos de formação das leis físicas… – com a ‘evolução‘ do universo.

No século passado, os físicos Paul Dirac e César Lattes, entre outros, se perguntaram — talvez ingenuamente… — se o valor da “carga elétrica” seria uma “constante universal”… ou, variaria com o espaço e o tempo.

Essa maneira de apresentar uma possível dependência da interação eletromagnética é certamente simplista…mas devemos reconhecer que esse foi um 1º passo… – capaz de permitir retirar do Olimpo as leis físicas terrestres… e flexibilizar a inexorabilidade de serem aplicadas de modo irrestrito em qualquer estágio de evolução do Universo. Um modo um pouco menos simplista ocorreu com a questão de serem universais…ou não,        os “processos de desintegração da matéria”…Dito de outro modo, a força que controla        o decaimento da matéria (“interação fraca”)… que, segundo as observações realizadas      em laboratórios terrestres — tem a característica de — violar ao máximo a “paridade“, exibiria essa propriedade, em qualquer circunstância em nosso Universo?…Seria isso verdade…mesmo em situações em que o “campo gravitacional” (que, a princípio, não parece desempenhar papel relevante … nesse mecanismo de desintegração), revele curvaturas do espaço/tempo…’extraordinariamente grandes… com várias ordens de grandeza superiores, àquelas onde esses processos de desintegração foram testados?

A grandiosidade da fase atual por que passa a ciência…graças ao olhar moderno para o      céu… e, em analogia profunda com o que aconteceu na astronomia há 400 anos…estão levando a Cosmologia a produzir uma verdadeira…”refundação da física. (texto base*******************************************************************************

Eletrodinâmica não-linear…dispensa…”singularidades”                                            O princípio central da relatividade geral de Einstein…de que espaço e tempo constituem uma forma quadridimensional de geometria curva, colide com o ‘princípio da incerteza’, cerne da mecânica quântica…que implica num ambiente turbulento…à menores escalas.

singularidade

“Matematicamente, uma singularidade é, por exemplo, o que acontece em situações como a divisão por zero, que resulta indefinida, ou infinito. A singularidade marca um ponto de transição entre 2 domínios, ou 2 mundos, num ponto ou instante.

A teoria da relatividade geral de Einstein tem sido bem-sucedidaem explicar “fenômenos gravitacionais”… numa enorme ‘variedade de escalas’ no Universo. Porém, em situações de ‘densidade extremas’, em objetos astrofísicos muito massivos, como “buracos negros“, a teoria falha… – Esses “lugares peculiares” no ‘espaçotempo’ onde parâmetros físicos como densidade, atingem valores infinitos… são as assim denominadas… singularidades“.   Neste contexto, assim como na produção de ‘ondas gravitacionais’ por corpos compactos, são verificadas – muitas novas aplicações da ‘eletrodinâmica não-linear’, e suas equações.

Nas 2 últimas décadas, um grupo de versões modificadas das leis da gravidade de Einstein tem evitado essas ‘singularidades‘ do espaço-tempo – descrevendo ambientes de elevadas densidades no Universo. Entretanto, sobre isso, há muitas divergências, entre os próprios físicos…Por isso, Diego Rubiera Garcia, e colegas do “Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço”… e da “Universidade de Lisboa”, resolveram fazer uma compilação de todas essas teorias e hipóteses…a fim de estabelecer bases para o debate… – As teorias e hipóteses em questão são inspiradas no…modelo Born-Infeld…particular exemplo do que é conhecido como “eletrodinâmica não-linear“. Aplicadas inicialmente ao eletromagnetismo, para impor limites superiores em alguns parâmetros da…”teoria clássica” de Maxwell… – estas teorias trazem um leque de aplicações…da física estelar até alternativas à teoria ‘Big Bang’.

Os atuais observatórios de ondas gravitacionais estão usando a Teoria da Relatividade Geral para estimar as massas dos objetos compactos, que geraram as ondas detetadas.    Todavia, há muitas teorias que podem prever os mesmos perfis de onda…com ligeiras modificações nas massas destes objetos compactos, que colidiram e produziram estas ondas… — A questão é procurar métodos independentes de determinação das massas desses objetos… — para determinar qual das teorias melhor se ajusta às ‘observações’.  Novas observações serão necessárias para validar, ou impor restrições a essas teorias,      não apenas no domínio das “ondas gravitacionais“, mas também dos “buracos negros      com rotação”, e até da ‘radiação cósmica de fundo em microondas’…pois tal ‘radiação        fóssil’ poderia ter ficado marcada por um hipotético… ‘repique (bounce) primordial’.

No cenário descrito por um “modelo de repique”, a fase de contração de um Universo preexistente teria sido seguida…pela fase de expansão do nosso Universo atual – sem atingir uma “singularidade”. Se for assim, estas teorias inspiradas pelo ‘modelo Born-Infeld’ poderão livrar-se da maior de todas singularidades – o ‘Big Bang’. (texto base)      ****************************(texto complementar)*******************************

Um misterioso … “fluxo escuro” … permeando o … “Universo Primordial”      Explicações mais radicais para o…fluxo escuro… – sugerem estruturas existentes (ou efeitos de estruturas que teriam existido) para além do nosso Universo observável; que seriam remanescentes de períodos anteriores à última superfície de espalhamento (quando o universo se tornou transparente à luz…cerca de 380 mil anos pós ‘Big Bang’)

CMB by Plack

2 anomalias de fundo cósmico em microondas sugeridas pelo WMAP/ NASA, antecessor do observatório Planck, são confirmadas em dados de alta precisão revelados em 21 de março de 2013. Nesta imagem, as duas vertentes foram realçadas com sombreamento vermelho e azul para torná-las mais visível. (ESA)

Não sendo o universo homogêneo e isotrópico em larga escala, o Principio Cosmológico estará sendo violado… abrindo a possibilidade de vivermos em um “grande vazio local”. Dessa forma, numa região do espaço-tempo com baixa densidade de massa-energia em relação à vizinhança, tudo parecerá ter uma crescente aceleração em direção às regiões massivas de maior curvatura do espaço-tempo… afastando assim a necessidade de uma “energia escura”… – E, de fato… há grandes… “vazios cósmicos” – como o deEridano“, compatíveis com as… “observações” da – “radiação de fundo cósmico em micro-ondas”.

No nosso Grupo Local de galáxias, calculamos que Andrômeda irá      colidir com a nossa galáxia…num futuro distante. Este movimento      porém, não impede o universo de se expandir em larga escala…em      regiões além do… “Grupo Local” – não dominadas pela gravidade.

Se o Universo se expandisse mais numa direção do que noutra, isso implicaria falta de “homogeneidade cósmica”, com graves consequências para a “energia escura”. A ideia        é similar à existência de uma corrente num rio … nada-se mais depressa na direção da corrente do que contra ela. Se vivermos num eixo preferencial, então a ‘energia escura’ será apenas uma ilusão devida a este ‘fluxo escurocomo lhe chamou o astrónomo Alexander Kashlinsky. Desde 2008 seu grupo vem publicando estudos da RCFM, com amostras de mais de 700 aglomerados galáticos identificados pela emissão de raios X.

Seja qual for a causa deste suposto…”fluxo escuro”… sendo real,                                    representará uma enorme falta de homogeneidade no universo                                      primordial, a ser explicado, talvez, pelas teorias inflacionárias.

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Aglomerado de protogaláxias espalhadas ao longo de um filamento de matéria escura (Photo: SDSS-III)

Por mais poderosos que sejam os telescópios…os já construídos, os que estão em construção…ou, até mesmo aqueles que estão apenas nos “sonhos mais delirantes” dos astrônomos … há uma espécie de muro na borda do universo além do qual… nada se pode enxergar.  Trata-se de uma distância…além de 45 bilhões de anos-luz a luz não teve tempo de vir até nós…e, nunca saberemos o que há além.

Apesar de uma idade de 13,8 bilhões de anos – calculada para nosso universo…levando em conta sua expansão… os astrônomos estimam que a última fronteira observável, está agora a aproximadamente 45 bilhões de anos-luz de distância. – A esperança para descobrirmos algo sobre essa região inalcançável…estaria em encontrarmos algum “buraco” nesse muro; ou seja, alguma interferência causada no…”Universo observável”, por aquilo que está além dele…E é isto o que cosmologistas, coordenados por Kashlinsky, acreditam ter encontrado.

Usando dados coletados pelo observatório ‘WMAP‘ (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), foram detetados aglomerados de galáxias movendo-se  até a 1.000 kms/s…algo totalmente incompatível com todas teorias atuais. Mais impressionante do que tamanha velocidade … é que todos aglomerados galáticos em estudo…(cerca de 800)…parecem se dirigir a uma única região — localizada entre as constelações ‘Vela’ e ‘Sagitário’… em um movimento assim chamado “Fluxo Escuro“, por falta de causa ou explicação conhecidas.

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Na imagem…esses aglomerados estão representados pelos “pontos brancos” registrados sobre a ‘radiação cósmica de fundo’ na faixa microondas que inundou o Universo 380.000 anos após o…”Big Bang”. — O círculo roxo mostrado na figura ao lado é o ponto      de convergência…para onde todos os aglomerados parecem se dirigir. Kashlinsky e seu grupo defendem que essas evidências são as informações iniciais sobre algo além do nosso universo (“teoria dos multiversos”).

Mesmo cosmólogos que não concordam com esta conclusãoafirmam que o achado é impressionante, e que será responsável no mínimopor alterar quase tudo o que se acreditava correto até hoje nas teorias sobre a estrutura e formação cósmica. Segundo opinião abalizada a matéria escura não poderia ser responsável pelo fluxo escuro, porque ela não produz gravidade suficiente para tantoe, tampouco energia escura poderia ser a causa – pois estaria espalhada de modo uniforme…ao longo do Universo,  não sendo capaz de carregar tamanha quantidade de matéria … em uma única direção.    Daí – a conclusão lógica… que apenas alguma coisa além do nosso “horizonte cósmico” pode ser responsável por gerar o Fluxo Escuro…E se todas as teorias atuais a respeito    da formação cósmica estiverem corretas…algo que está para além somente poderia ser outro Universo. (texto base 1) (texto base 2) jan/2009 (consulta: “Antes do Big Bang” ********************************************************************************

Leis físicas podem variarao longo do Universo                                                          “A variação observada é reduzida – não mais do que 1 parte em 100 mil. Mas é possível que variações bem maiores possam ocorrer fora do horizonte observável” (Julian King)

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De acordo com os dados obtidos pelos pesquisadores, a constante alfa não seria constante, mas variável. [Berengut/UNSW]

Um grupo de astrofísicos afirma ter encontrado indícios de variação nas leis da físicapara diferentes partes do Universo. Eles propõem que pelo menos uma das supostas constantes fundamentais da natureza…não seja assim tão constante. – Em vez disso, este número mágico“constante de estrutura fina” ou ‘constante alfa‘, parece variar, ao longo do Universo. 

A ‘constante alfa’ mede a magnitude da força eletromagnética, ou sejaa intensidade das interações – entre a luze a matéria. Há alguns anos foi proposto a variação de α…na escala de 12 bilhões de anosagora a ideia    é uma variaçãoao longo do espaço.

Eixo magnético universal

As conclusões dos pesquisadores foram baseadas em medições realizadas com o Very Large Telescope (VLT), no Chile… e com os telescópios ópticos do Observatório Keck,          no Havaí. – Os telescópios Keck e VLT estão em hemisférios diferentes, olhando para direções diferentes ao longo do Universo…Ao norte com o Keck, vemos em média um          alfa menor nas galáxias distantes – mas olhando ao sul… com o VLT – um alfa maior.

Depois de medir a constante alfa em cerca de 300 galáxias distantes, surgiu uma consistência… – esta constante que nos dá a força do eletromagnetismo…não é a                  mesma em todos lugares como é aqui na Terra, parecendo variar continuamente                ao longo de um eixo preferencial através do universo. Esse talvez tenha sido o                elemento mais intrigante da proposta…o fato da variação ter sido detetada como              uma continuidade ao longo do espaço; o que daria um tipo de “eixo preferencial”              para o Universo…como explica John Webb…da Universidade Nova Gales do Sul:

“É como se houvesse um eixo magnético universal atravessando todo o Universo observável, da mesma forma que há um eixo magnético de polo a polo da Terra”.

variacao-leis-fisica-1

De uma forma…bem interessante, esse “eixo magnético universal” coincide com medições realizadas anteriormente, que deram origem à teoria do…Fluxo Escuro… que indica que…uma parte da matéria de nosso universo estaria vazando por uma espécie de ‘ralo cósmico’, sendo ‘direcionada’ — por alguma estrutura… de um outro Universo.

O “eletromagnetismo” é medido pela chamada “constante de estrutura fina“, simbolizada pela letra grega alfa (α) Esta constante é uma combinação de 3 outras constantes: a velocidade da luz (c), a carga do elétron (e) e a constante de Planck (h),            onde α = e2/hc… isto é, a constante alfa mede a magnitude da força eletromagnética;        quer dizer… a intensidade das interações entre a luz e a matéria. O resultado é cerca          de 1/137…um número sem dimensão, o que a torna ainda mais fundamental do que        outras constantes… como a gravidade… velocidade da luz ou a carga do elétron.

Consequências de uma “localidade”                                                                                    “A variação das leis físicas, seja no espaço ou no tempo sempre ocupou a mente dos cientistas. Resta saber, se uma variação em alfa de 1/100 mil é algo extraordinário”.

Essas violações são de fato esperadas por algumas “teorias de tudo“. Uma alteração suave e contínua de ‘α‘ pode implicar em um Universo bem maior…do que a parte por        nós observada, possivelmente até infinito. Se os dados se confirmarem, e não tiverem outra explicação menos revolucionária… – um achado como esse… poderia obrigar os cientistas, a repensarem completamente sua compreensão sobre as “leis da Natureza”.

O professor Webb afirma que esta descoberta também pode dar uma ‘resposta natural’ a uma questão que tem intrigado cientistas há décadas. Por que as leis físicas parecem tão bem ajustadas à existência da vida?…Resposta…pode ser que outras regiões do Universo não são tão favoráveis à vida, como a conhecemos; e que as leis físicas, que medimos em nossa parte do Universo são ‘regras locais’. Neste caso não seria uma surpresa encontrar    a vida aqui. Isto porque basta pequena variação nas leis físicas…para que as estrelas, por exemplo, deixem de produzir carbono, o elemento básico da “vida”, como a conhecemos.

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[Michael Murphy/Swinburne University of Technology/NASA/ESA]

Para chegar às suas conclusõesos cientistas usaram a luz de quasares muito distantes como faróis… – O espectro da luz que chega até nós, vinda de cada quasar, traz consigo sinais dos átomos nas nuvens de gás que a luz atravessou…em seu caminho até a Terra. Isto porque uma parte da luz é absorvida por estes átomos, em ‘comprimentos de onda’ específicos… – que revelam a identidade desses átomos… (de quais elementos eles são). Essas assinaturas espectrais…ou “linhas de absorção”…são então comparadas com as mesmas detetadas em laboratório aqui na Terra…para ver se alfa é mesmo constante.

Quanto ao espanto causado pelos resultados Webb afirma que as chamadas leis da física não estão “escritas na pedra”… – “O que nós entendemos por ‘leis da natureza’?…A frase evoca um conjunto de regras divinas e imutáveis – que transcenderiam o…’aqui e agora’; para aplicar-se em todos lugares e tempos no Universo. A realidade porém…não é tão grandiosa. – Quando nos referimos às leis da natureza, estamos na verdadefalando de determinado conjunto de ideias … marcantes na simplicidade – que parecem universais, tendo sido bem verificadas por experimentos… – Portanto, somos nós seres humanos, com toda nossa falibilidade, que decidimos se uma teoria científica … é uma lei natural”.

Sobre a controvérsia, e inúmeras tentativas de dar outras explicações aos resultados, um experimentalista tem que provar que sua medição está certaou errada. Se cada nova medição for interpretada por ‘antigas teorias’ … nunca haverá uma ‘teoria nova’. E, como então, se poderá ter certeza de que é hora de investir em uma nova teoria?… Bom… se há variação numa das constantes fundamentais…é de se esperar que outras também variem. Logo, tudo a ser feito é projetar experimentos para detetar variações… na gravidade… na carga do elétron, ou velocidade da luz. ### ‘texto base 1’ (2010) ### ‘texto base 2’ (2011)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para “Função de onda”, Leis da Física…e a “realidade” do Universo

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