A busca de Hawking por uma “Teoria Unificada”

A seguir…um resumo da palestra de Stephen Hawking… em um evento da                          Fundação Global Knowledge. Na Universidade de Toronto, em 27 de abril                            de 1998…o Professor de Cambridge falou para uma platéia entusiasmada: 

Em 29 de abril de 1980, na minha aula inaugural como professor Lucasiano de Matemática… – em Cambridge – com o tema…“É o fim à vista para a Física Teórica?”…descrevi o ‘progresso‘ feito nos últimos 100 anos na compreensão do universo, e indaguei das chances que teríamos em encontrar uma plena teoria unificada…até o final do século.

Bem… o final do século está chegando – e, embora tenhamos percorrido longo caminho… não parece que estejamos, ainda  –  nem perto desse objetivo.

Naquela palestra descrevi como tínhamos encaminhado o problema de encontrar uma ‘teoria de tudo’ usando “partes equacionáveis”. Inicialmente, separamos a descrição      do “universo observável” em 2 partes… – Uma delas, é o conjunto de ‘leis locais‘ que    nos dizem como cada região do universo evolui no tempo…se soubermos seu “estado inicial“… – e também…como esta região  local é afetada…por outras regiões vizinhas.

A outra parte é o conjunto do que se chama ‘condições de contorno’. Estas especificam o que acontece na borda do espaço, e do tempo. Elas determinam como o universo começa… – e, talvez…como irá terminar.

Muitas pessoas, incluindo, provavelmente, a maioria dos físicos, imaginam que a tarefa da física teórica deve limitar-se à primeira parte, a da formulação de leis locais que descrevam como o universo evolui no tempo. Eles consideram que a questão de como o ‘estado inicial é determinado, pertence aos domínios da metafísica, ou mesmo, religião… – Mas, para um racionalista como eu…as condições de contorno do universo – que determinam seu estado inicial, é um assunto tão legítimo para investigação como as leis que definem sua evolução.

forças fundamentais

As 4 forças fundamentais

No início dos anos 60…todas forças principais da física, se classificaram em 4 categorias… – aparentemente, distintas entre si…A primeira delas, a “gravidade“…é transportada por uma partícula hipotética…chamada “gráviton“. Sendo de longe a mais fraca das forças…compensando sua baixa energia…com 2 propriedades:  É “universal“…e assim, influencia todas as partículas do mesmo modo… – todos os corpos, sem exceção…se atraem uns aos outros… – A outra propriedade… é a possibilidade de…interagir alongas distâncias‘.

Com a junção dessas 2 propriedadesas forças gravitacionais entre as partículas de        um corpo massivo podem se somar, e assim, prevalecer sobre todas as outras forças.

A 2ª categoria em que as forças se dividem…é a “eletromagnética“, transportada por uma partícula sem massa, chamada fóton. – O eletromagnetismo é 1 milhão de bilhão,      de bilhões, de bilhões, de bilhões de vezes mais poderoso do que a ‘força gravitacional’,        e, assim como a gravidade, pode agir a grandes distâncias. No entanto, ao contrário da gravidade – não atua sobre todas partículas, da mesma forma. – Algumas são atraídas, algumas repelidas…e outras não afetadas, mas na média, as atrações e repulsões entre partículas de 2 corpos praticamente se anulam…ao contrário das forças gravitacionais,  que sempre consideradas, como sendoatrativas… — se somam individualmente.

aliens tv

É por isso que se cai em direção à Terra, mas não para um ‘aparelho de televisão’. (desconsiderando sua “atração mental”)

Por outro lado…na escala de moléculas e átomos… — as “forças eletromagnéticas” dominam (totalmente) as gravitacionais.      Já na reduzida escala “nuclear atômica”, prevalecem forças nucleares…’fraca‘      (3ª categoria) e ‘forte‘ (4ª categoria).

Forças, Campos & Grandes teorias unificadas (“GTU”) 

Gravidade e eletromagnetismo são descritas pelas assim chamadas teorias de campo…nas quais há um conjunto de números para cada ponto do tempo e espaço,       que determinam forças gravitacionais…ou eletromagnéticas. No entanto, em          1962, quando comecei a pesquisar, acreditava-se que forças nucleares: fraca e forte,        não poderiam ser descritas por uma ‘teoria de campo’; até que umanova teoriafoi proposta por Chen Ning Yang e Robert Mills, mostrando que essa previsão estava        errada. Assim, já em 1967…Abdus Salam e Steven Weinberg demonstravam que,        uma teoria deste tipo…poderia… – não só descrever as ‘forças nucleares fracas‘,    como também unificá-las à ‘eletromagnética’, na assim chamadaforça eletrofraca“.          O Prêmio Nobel de 1979 foi uma aposta bastante ousada… pois a confirmação final        desta teoria, só foi concretizada em 1983 com a descoberta das partículas W e Z.

Tal sucesso desencadeou a busca por uma ‘grande teoria unificada’ (GTU)                            que pudesse descrever todos os 3 tipos de forças … (não gravitacionais).

Esperava-se que uma “teoria fundamental” do universo fosse única – sem quaisquer quantidades ajustáveis…Contudo – a GTU contém cerca de 40 parâmetros… que não podem ser previstos de antemão… devendo se conformar aos experimentos… (Como      então, tais valores foram pré-escolhidos?)…Aliás, pode ser mesmo que não haja uma    teoria fundamental única – e…em vez disso, uma coleção de teorias, aparentemente diferentes uma da outra, com cada qual funcionando bem, em determinadas regiões,        e…situações. Variadas teorias concordam umas com as outras…onde suas regiões de validade se sobrepõem; podendo todas assim, num caso particular ser consideradas      como diferentes aspectos de uma mesma teoria… no entanto, também pode ser, que        não haja uma ‘formulação única’ de teoria, capaz de ser aplicada em todas situações.

http://www.guiageografico.net/terra/mundo.htm

Nesse último caso… a física teórica pode ser como o “mapeamento” da Terra … onde pode-se representar, com precisão, uma pequena região de sua superfície  –  através de um mapa…sobre uma folha de papel… Porém, ao tentarmos mapear uma região maior…obtemos distorções em função da curvatura da Terra.

Não é possível representar cada ponto na superfície da Terra, em um único mapa plano. Ao invés disso – utiliza-se uma coleção de mapas … que concordam nas regiões onde se sobrepõem. Assim, mesmo que encontremos uma ‘teoria unificada completa‘…seja numa ‘formulação única’ – ou, como uma série de teorias que se sobrepõem … teremos resolvido apenas parte do problema – deixando uma questão fundamental…em aberto:

A teoria unificada vai nos dizer como o Universo evolui no tempo, dado seu estado inicial – mas… a teoria em si…não especifica as condições de contorno na borda do espaço/tempo – que determinam seu estado inicial. 

Podemos observar o estado atual do universo, e usar as leis da física para entender como deve ter sido em tempos anteriores. Mas tudo o que isso nos diz é que o universo é como   é agora, porque era como era, então. Nós não podemos entender por que o universo é do jeito que está – a menos que a cosmologia se torne uma ciência, no sentido de que possa fazer previsões. E isso requer uma ‘teoria das condições de contorno do universo.

hawking-teoria unificada

Uma nova proposta‘Sem Fronteiras‘…‘a condição de contorno do universo…é que o universo não possui limites’.

Existem várias sugestões para as “condições iniciais” do universo… – tais como as hipóteses de tunelamento, “encapsulamento“… e o chamado ‘cenário prébig bang’ (teoria das Cordas). Na minha (modesta) opinião,       a mais elegante é a que Jim Hartle…e eu, denominamos “Proposta Sem Fronteiras”… – Ou seja…espaço e tempo imaginário – juntos…são curvados para trás, formando uma superfície fechada como a da Terra, mas com mais dimensões (A superfície terrestre é ilimitada. — Não há relatos confiáveis de alguém caído da borda do mundo.)

A nossa proposta – assim como as outras teorias… são válidas… – apenas se levarmos em conta as condições de contorno do universoPara testá-las portanto temos de calcular as previsões que fazem, e compará-las com novas observações. Se no presente momento, as observações ainda não são suficientes para distinguirmos entre diferentes caminhos (não podemos produzir partículas à ‘energia de Planck’; energia onde a gravidade se unificaria com outras forças) – há previsões que podem ser testadas em energias mais baixas… – O “Deserton“…”colisor de supercondutividade” que estava sendo construído no Texas alcançaria essas energias, mas foi cancelado por uma “crise de pobreza” dos EUA. (texto) ***********************************************************************************

Radiação de Hawking, Buracos Negros & tempo imaginário                                    “A força da gravidade… é tão descomunal… nos buracos negros,                                        que eles atraem desde estrelas, até mesmo galáxias para seu entorno”.

Depois de confirmadas suas teorias – a física continuará existindoapesar de Stephen W. Hawking, aos 46 anos, aproximar-se de um alvo teórico que antecessores seus como Isaac Newton e Albert Einstein, chegaram a esquadrinhar, mas acabaram perdendo de vista…O mais espantoso na aventura intelectual de Hawking é a perseguição de algo tão ambicioso e complexo…guiado apenas pela intuição – e por uma fantástica capacidade de abstração.

CambridgeHawking ocupa na Universidade de Cambridge, Inglaterra…a cadeira que foi de Isaac Newton… pai da ciência moderna…Ele nasceu no dia 8 de janeiro de 1942…justo 300 anos… após a morte de Galileu Galilei… – o herege que contrariou a Igreja Católica, afirmando… “a Terra se move”.  O renomado físico de Cambridge trabalha hoje, numa teoria, que busca juntar as duas maiores conquistas do pensamento no século XX – por um lado, a “relatividade” de Einstein, dos fenômenos cósmicos; e de outro a “mecânica quântica”…estudando as micro-relações no “mundo atômico”. E sobre isso…ele conclui:

“A matemática é a única linguagem que hoje temos em comum com a natureza. – Quando a unificação vier…ela terá a forma de números”.

bn2O mais saboroso no trabalho de Hawking é que não precisamos esperar sua conclusão definitiva — para aproveitar seus resultados. No caminho mental que vem trilhando … ele tem lançado suas “ferramentas teóricas” – em áreas do pensamento antes cobertas de sombras — semeando certezas, onde antes havia apenas suspeitas…e onde nada havia – pelo menos, plantando o benefício da dúvida. – Ele sugere…por exemplo, que o tempo real… – aquele que o relógio marca…é uma mera abstração psicológica humana.

Hawking trabalha com um impensável “tempo imaginário“, definido matematicamente como a raiz quadrada de um número negativo…cujo destino…no pensamento de Hawking, é ainda mais cruel que o do tempo real… – O “tempo imaginário”…inexiste aos padrões da percepção humana. – Para Hawking… a “vida” – organização mais refinada da matéria…é apenas uma concessão das leis físicas, à região do espaço onde está a Terra. Tais conceitos para entendê-los…é preciso localizar, com segurança, o tipo de mundo de que ele se ocupa.

Suas mais brilhantes teorizações referem-se ao que se passaria no interior de uma das mais fascinantes e misteriosas entidades cósmicas, os ‘buracos negros’, regiões onde a força gravitacional é tão grande… que nada dela consegue escapar…nem mesmo a luz. Teoricamente buracos negros se formam quando estrelas super-gigantes, com 10 a 15 vezes a massa do sol, extinguem seu combustível nuclear. – Tais estrelas se contraem,  desmoronando para dentro de si, concentrando toda sua massa em mínimo tamanho.

Como bem explicou Roger Penrose… seu interlocutor em Cambridge… – Hawking estudou um tipo de “buraco negro”…que seria remanescente do ‘Big Bang’. Assim, ele mostrou que o estudo sobre “buracos negros” relaciona-se à origem, forma… e destino do próprio ‘universo observável’.  Um dos 1ºs… e mais fortes candidatos a buraco negro é conhecido como Cygnus X-1… Tal sistema seria formado por um ‘buraco negro’ … arrastando a massa de uma estrela vizinha … para dentro de si.

O rastro desse…”canibalismo cósmico“… – deixado na forma de emissões de raios X da matéria em violenta decomposição, foi captado na Terra por cientistas do “Smithsonian Institute”, em Washington/EUA. Hawking, contudonão se contenta com as radiações emitidas da vizinhança dos buracos negros; ele afirma que um tipo de radiação poderia    ser gerado dentro do ‘BN’ (de onde… – ao menos teoricamente… nada poderia escapar).

Depois de Hawking expor essa sua tese fundamental, em 1974, a centenária revista inglesa de ciências…”Nature”, aceitou o seu artigo para publicação. – Assim que os exemplares da revista se espalharam pelo mundo… – importantes teóricos…de renomadas universidades apressaram-se a reconhecer que uma nova e revolucionária teoria do universo acabava de nascer; como assim comentou Kip Thorne, da California Institute of Technology (Caltech):

“Admitir que algo possa escapar da força gravitacional do BN… provando                        isso em uma refinada equação matemática, foi um grande passo da física”. 

hawking-radiationFoi um avanço teórico puramente mental… mas que aguçou a percepção dos estudiosos sobre os buracos negros… De imaginárias…bestas cósmicas” – frias sugadoras de matéria… passaram a ser vistas como ‘objetos de estudo’… – ‘entidades vivas‘…autênticas testemunhas do — início “apocalíptico” dos tempos.  Subitamente…começou nos laboratórios – a corrida para capturar a ‘radiação Hawking‘ (até hoje não    materializada em medições instrumentais)Porém,  encontrar tal “assinatura“…é só ‘questão de tempo’.

O ex-presidente dos EUA, John Kennedy…costumava dizer que não existe um único gênio de verdade sem bom humor. Esse parâmetro – nada ortodoxo… de medir genialidades, se aplica perfeitamente a Hawking. Dono de um bom humor quase inexplicável para alguém que, há décadas…luta uma batalha perdida contra uma rara moléstia degenerativa… – ele ostenta, na porta de sua sala de diretor do Dpto. de Matemática Aplicada e Física Teórica, em Cambridge, uma placa onde pode-se ler: “Silêncio, por favor…O chefe está dormindo”.

universometafísico

Para quem ousar dizer que suas ideias sobre tempo…universo…ou gravidade…têm algum parentesco com a metafísica, misticismo, ou filosofias orientais… recolherá um dos raros momentos de irritação. Por mais que queira            fugir de comparações Hawking está sempre correndo o risco, de ser colocado na mesma            cesta teórica que eles…A realidade quântica            admite que – basta observar o sub-atômico,            para modificá-lo… A conclusão lógica desse predicado é que… ao estudar o universo, os cientistas o estão reduzindo… – à sua visão.

Filosoficamente…isso significa que não se está descobrindo o universo, mas o inventando. Que a lei da linguagem matemática se transfere para os fenômenos do cosmos. Que assim como imagina Deus, o homem imagina a ciência E explicaria por que 99,9% das teorias sobre o mundo das partículas subatômicas são confirmadas nas medições instrumentais.  Hawking, no entanto, prefere ser visto como o herdeiro de uma estirpe de cientistasque lutou pela valorização do…”método científico” – na busca da “realidade objetiva”contra preconceitos e modismos culturais de sua época…Daí sua admiração por Galileu, Newton    e Einstein, dos quais traça retratos ao final de seu livro…“Uma Breve História do Tempo”.  Em Galileu ele elogia a virtude de ter sido o 1º cientista a fazer dos olhos um instrumento de pesquisa. Com uma luneta que aumentava 33 vezes os objetos, Galileu pôde distinguir os anéis de Saturno. Já Newton, diz ele: “iniciou a tradição de traduzir a natureza através da linguagem matemática”. – E Einstein…”foi o físico mais refinado de todos os tempos”.   

Coube a Newton, a tarefa de mostrar – pela 1ª vez…que a força que              fazia as maçãs despencarem das árvores…tinha a mesma natureza            da força que mantinha os planetas… — orbitando…em torno do Sol.

Supernova Shelton

O teórico de Cambridge também espera ter também  a confirmação de suas ideias, através de 2 maneiras: A 1ª delas viria das medidas de ‘radiações cósmicas’ do espaço…Stephen aguarda com muito interesse a época em que, possamos “vivenciar” instantes bem próximos àquele em que o próprio universo “veio à luz“… – A outra linha de pesquisa…de onde podem brotar novidades confirmando as teses de Hawking é o estudo sobre o comportamento das…”partículas subatômicas”… – E, de fato…uma dessas partículas tem interesse especial aos teóricos — o “neutrino“.

Essa ‘partícula elementar’ pode ser produzida, por exemplo… durante a explosão de uma estrela. – Ao observar a explosão da “Supernova Shelton“… em 1987, alguns laboratórios do mundo acusaram ter sido bombardeados de uma forma exagerada, por tais neutrinos, vindos de lá. A questão é saber se tais neutrinos têm massa, ou são fugazes como ‘fótons’.

Nessa tarefa de ler a gramática das leis da natureza, a cosmologia tem dado grandes passos desde 1980, quando teve início a utilização dos chamados ‘aceleradores de partículas’, para tentar entender o universo… Esses aparelhos são gigantescos túneis onde os pesquisadores aceleram 2 partículas em direções opostas… – e, por meio de um “artifício magnético”… as fazem colidir. E o astrônomo (Harvard), professor e escritor Joseph Silk, ainda acrescenta:

“Aceleradores de partículas permitem reconstruir as condições iniciais do universo. Quanto mais violento o choque…mais próximo nas simulações se chega do instante        do ‘nascimento cósmico’. Estes aceleradores são como ‘máquinas do tempo’… e, um        dia… – reproduzirão exatamente o que se passou, no momento exato do Big Bang”.

No seu conto ‘O Aleph’, o escritor argentino Jorge Luis Borges descreve um inefável objeto luminoso de 2 ou 3 centímetros…de cujo brilho se desprendiam simultaneamente todas as imagens do universo. Para ‘O Aleph’, na cabeça de Borges…o espaço e tempo, num mesmo instante, e em 3 centímetros – só ganha vida pela imaginação do autor, e dos seus leitores. Já o ‘buraco negro’, e o ‘tempo imaginário’…concebidos pela mente poderosa de Hawking, estão escritos… na linguagem matemática da natureza — sob as elaboradas “leis da física”.  ***********************************************************************************

bigbang1Novos caminhosna ‘teoria de Hawking’…  ‘Nem tudo deve ter se perdido no enorme colapso gravitacional criador destes fenômenos cósmicos’.

S. Hawking está preparando novo desdobramento em sua teoria sobre “buracos negros“…ao afirmar que alguma informação pode escapar de seu…não mais inescapável “horizonte de evento”. — A nova teoria postula que os bns permitem escapar tanta informação, que viabilizam até cálculos quânticos.

Outros físicos porémtêm sugerido cenários semelhantes sobre a perda de informação do BN, desafiando a teoria anterior, proposta em 1976, pelo próprio Hawking. — Alegam eles, que a informação pode escapar do buraco negro através de um processo comum em ficção científica…o “teletransporte quântico“. Na verdade, a mecânica quântica (método da física das partículas infinitesimais)…há muito tempo também está nessa disputa…com suas ‘leis fundamentais’ provando que a informação é conservada, e nunca será destruída; nem mesmo por um buraco negro voraz. – Nesse sentido…Seth Lloyd…professor de física do “Massachusetts Institute of Technology” (‘MIT’) argumenta que – os “buracos negros” são inocentes da acusação de violarem as leis quânticas, destruindo informação Ele diz que:

Imagine um astronauta com uma calculadora de mão caindo                          em um… buraco negro… — O astronauta executa um cálculo,        acrescenta alguns números… e então — recebe o resultado da              operação em seu bit de silício – na dita, informação clássica”.

Será que os resultados de seu trabalho – a informação que ele produz…sempre escapam   do buraco negro?.. Não, Hawking disse uma vez. Mas sim, diz Lloyd – se a informação é codificada de forma correta, e as condições forem adequadas… Como afirma ele, em um novo trabalho inédito… – Almost Certain Escape from Black Holes“… de 27/07/ 2004:    “Informação clássica…como o resultado de qualquer cálculo realizado dentro do buraco negro – certamente escapa dele. Por outro lado, alguma informação quântica, na forma    de bits quânticos…ou ‘qubits’, realmente é perdida, mas não muita. Apenas metade de 1  qubit de informação…em média – independente do nº de bits que escapam do buraco.”

blackhole_infoSobre a ‘famosa aposta’ de Hawking a cerca de sua teoria anterior, Lloyd disse… “Ao escrever meu trabalho…não sabia que ele estava prestes a se retratar em sua aposta. – Como não adicionou qualquer explicação…não sei se o seu mecanismo – é parecido com o meu… Descrições disponíveis na Web, sugerem diferentes – mas, não há maneira de se saber isso, até que os ‘detalhes’ sejam conhecidos.”

Tão ‘consistente‘ é a informação que escapa de um buraco negro – afirma Lloyd…que com ela, algum dia, poderão até ser feitos complicados cálculos quânticos…E ainda argumenta:  “Se tudo o que se quer é uma resposta computacional sim/não – ou seja, um bit clássico; então, o buraco negro, de certo, pode dar esta resposta. – A fidelidade de transferência da informação quântica nesse caso, é melhor do que a necessária, a uma computação estável.”

Enquanto Hawking pode, de fato, ter se enganado sobre o apetite de um mediano buraco no espaço, Lloyd porém, adverte que…  “Nesse momento…ainda seria muito prematuro saltar para dentro de um buraco negro.” (Mike Martin – Sci.tech-Today – July 15, 2004)  **********************************************************************************

Hawking, e a ‘Teoria Quântica da Gravitação’ (15 /07/2004)                                        ‘O que o físico Stephen Hawking vai apresentar – em uma conferência internacional na Irlanda, pode ser o embrião de uma Teoria Quântica da Gravitação…o “Santo Graal da física teórica”, de acordo com o professor Elcio Abdalla … do Instituto de Física da USP’.

Hawking fez um pedido de última hora, para falar na Conferência Internacional sobre Gravitação e Relatividade Geral, em Dublin, dizendo ter resolvido o chamado ‘Paradoxo dos Buracos Negros’. Em síntese, o paradoxo está na tese de que o ‘campo gravitacional’     de um ‘buraco negro’ é tão intenso… — que a física quântica não pode ser aplicada a ele.

teoria-buracos-negrosPelo modelo clássico… – buracos negros são objetos formados a partir de estrelas colapsadas, em que a força gravitacional é tão grande que nada… nem mesmo luz, consegue escapar de dentro deles. — Em 1976, contudo, Hawking propôs, que um buraco negro, uma vez formado, começa a perder massa e emitir radiação… isto é, a assim chamada ‘Radiação de Hawking’.

Apesar disso, ele defendeu que essa radiação não contém nenhuma informação sobre o que está dentro do buraco. Ou seja, tudo o que é engolido pelo buraco negro… seja uma estrela, um planeta ou um grão de areia, seria perdido para sempre e não haveria como recuperar nenhuma informação de dentro dele… – Porém… isso é incompatível com as ‘leis da mecânica quântica’, segundo a qual, as evidências sobre algo que existiu nunca seriam totalmente apagadas. – Hawking então argumentou que o ‘campo gravitacional’      de um buraco negro é tão intenso que a física quântica não pode ser aplicada a ele…E o paradoxo intrigou cientistas do mundo inteiro até hoje. Todavia, uma vez que o buraco negro emite radiação…talvez isso possa dar alguma pista… sobre o que se passa dentro dele. (texto baseoutra fonte: Hawking reformula sua teoria sobre os buracos negros *********************************************************************************

Buracos negros sem horizonte de eventos. Paradoxo do firewall (jan/2014)          “A mecânica quântica não se dá bem com a relatividade geral…tornando difícil explicar situações em que ambas são relevantes; como no caso dos buracos negros“.

A divergência entre ‘mecânica quântica’ e ‘relatividade geral’ é particularmente visível,   nas discussões sobre viagens no tempo. Entretanto, para entender melhor tudo isso, é necessário voltar a 1974 — quando Stephen Hawking aplicou a mecânica quântica aos buracos negros, provocando um desentendimento entre os físicos… que dura até hoje.

Ao aplicar a teoria quântica aos buracos negros, Hawking defendeu que eles não são realmente negros, pois devem emitir pequenas quantidades de radiação, levando-os           a diminuir… e, eventualmente…até desaparecer. – Mas, a física quântica afirma que informações sobre a matéria… – aquela que teria caído no buraco negro…nunca são destruídas. Esse ‘paradoxo da informação‘ agora foi resolvido, com a permissão           de que a informação escape do “buraco negro”… – conforme este vai se evaporando, emitindo…o que ficou definitivamente conhecido, como…’radiação de Hawking‘.

Enquanto isso o grupo de J. Polchinski  da Universidade de Santa Barbara… na Califórnia… aproveitou para colocar no circuito 1 novo paradoxo, do ‘firewall‘.  Se…como permite a física quântica…as informações escaparem do “BN“…isso geraria quantidade absurda de energia,  criando uma barreira no “horizonte de eventos”, que consumiria, de imediato,  tudo que nessa barreira fosse penetrar.

O problema é… quebrar uma regra da ‘relatividade geral’…aquela dizendo que atravessar o “horizonte de eventos” de um “buraco negro” deve ser monótono…quase imperceptível… daí o paradoxo. — E assim, temos de novo, a ‘relatividade geral’ contra a ‘mecânica quântica’. Aliás, recentemente outra equipe misturou ainda mais as coisas, ao utilizar o… “entrelaçamento quântico”, para conectar BNs com buracos de minhoca. – Mas agora, Hawking entra novamente        no páreo, afirmando que a solução para o paradoxo consiste emabrir mãodaquilo      que parece ser a marca registrada dos buracos negrosohorizonte de eventos”Não      ter horizonte de eventos… – significa que seria possível escapar de um ‘buraco negro’, ainda que, para isso…(eventualmente)…seja necessário viajar à ‘velocidade da luz‘.

Na verdade significa mais, significa que de certa forma, os buracos negros perdem sua característica mais singular, se descaracterizam… – Hawking, em seu curto artigo de 2 páginas…apenas com argumentos – sem qualquer matemática…sugere que os buracos passem a ter horizontes aparentes(superfícies que podem aprisionar a luz… mas, que variam em forma devido à flutuações quânticas) possibilitando assim que a luz escape. 

A ideia de um ‘horizonte aparente‘ não é totalmente nova…já tendo sido proposta, pelo próprio Hawking, junto com Roger Penrose (Oxford University). Na ‘relatividade geral‘      os 2 horizontes são idênticos, mas na quântica Hawking propõe diferentes. (texto base*********************************************************************************

Medição da temperatura de BN “supersônico” confirma teoria de Hawking      A ‘radiação Hawking’ é fraca demais para ser observada em buracos negros verdadeiros. Entretanto…físicos experimentais identificaram indícios de radiação similar, a partir da análise de buracos negros criados no laboratório – que capturam o som… em vez de luz.

Medir a temperatura de um buraco negro é uma tarefa aparentemente impossível. Mas, físicos relatam que fizeram algo melhor. Eles mediram a temperatura de um BN sonoro feito em laboratório. Mantido o resultado – confirmará a previsão de Stephen Hawking, que propôs um fluxo relativamente pequeno de partículas… na margem de cada buraco negro, cuja temperatura depende de seu tamanho. Neste estudo…a temperatura do BN sônico está conforme o previsto na teoria de Hawking…segundo o artigo de maio/2019.

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ONDAS DE RADIAÇÃO O padrão nesta imagem de laser entre o horizonte de eventos de um buraco negro sônico e um segundo horizonte interno indica a presença de radiação Hawking. J. STEINHAUER

Para produzir o buraco negro sônico, os pesquisadores usaram átomos ultrafrios de rubídio, resfriados a um estado conhecido como condensado de Bose-Einstein, e os colocaram fluindo. Analogamente à luz de aprisionamento por gravidade de um BN, átomos fluindo impedem que as ondas sonoras escapem…como se indo contra uma corrente forte demais para ser superada. Experimentos anteriores mostraram, com          tal configuração…sinais de radiação Hawking, mas ainda sem medir a temperatura.

A “radiação Hawking” vem de pares de partículas quânticas surgindo constantemente no espaço vazio. – Normalmente…essas partículas aniquilam-se imediatamente umas às outras. – Mas na borda de um buraco negro… se uma partícula cai, a outra pode escapar, resultando na radiação de Hawking. – No “BN sônico”, uma situação semelhante ocorre: Pares de ondas sonoras (fônons) podem aparecercom um caindo, e o outro escapando.    A medição dos ‘fônons’ que escaparam em relação aos que caíram, permitiu estimar sua temperatura como 0,35 bilionésimo de kelvin. E o físico Jeff Steinhauer, do Instituto de Tecnologia em Haifa, considerou essa…“uma concordância muito boa com as previsões”.

O resultado também concorda na previsão de Hawking de que a radiação                          seria ‘térmica’ ou seja… a energia das partículas teria uma distribuição                            como a de um brilho avermelhado emitido por um objeto muito quente.

Esta predição da teoria de Hawking, teve como consequência imediata o chamado “paradoxo da informação” do buraco negro…Isso porque, na mecânica quântica, a informação nunca pode ser destruída…porém, as partículas que escapam dos BNs, reduziriam lentamente a massa em seu interior, fazendo a longo prazo com que as informações materiais caídas no ‘buraco negro’ não estivessem mais contidas nele.            Sendo a radiação de Hawking térmica…a informação não poderia ser levada pelas partículas em fuga … pois estas quando emitidas são indistinguíveis daquelas, irradiadas por um objeto comum a dada temperatura, ou até… por outro BN, com      mesma massasugerindo perda de informação e violando a mecânica quântica.

Esse estudo não poderia ajudar os cientistas a resolver o paradoxo da informação.          Uma solução provavelmente exigirá uma nova teoria da gravidade quântica – um            dos maiores problemas pendentes na física… Mas essa teoria não se aplica a ‘BNs      sônicos’pois estes de fato não são criados pela gravidade. (texto base) jun/2019  ***************************(texto complementar)****************************

does god play dicesDeus joga dados?… (Stephen Hawking)

Esta palestra é sobre…se podemos prever o futuro, ou se ele é arbitrário e aleatório. – Antigamente, o mundo deveria parecer bem arbitrário…Desastres como inundações ou pestes aconteciam sem aviso prévio, ou motivo aparente Os povos primitivos atribuíam tais ‘fenômenos naturais’ a um panteão de deuses/deusas…que se comportavam de modo ardiloso e bizarro Não havia como prever o que fariam, e a única ‘saída’ era receber ‘favores’em troca de oferendas…ou crença em certas atitudes.

Gradualmente porém, as pessoas devem ter notado regularidades no comportamento da naturezaque se tornaram mais óbvias, no movimento dos corpos celestes no céu. Assim, a astronomia – firmada há mais de 300 anos, foi a primeira ciência desenvolvida em uma sólida base matemática newtoniana, a partir da qual sua teoria gravitacional ainda hoje é usada na previsão do movimento de quase todos os corpos celestes…Seguindo o exemplo, outros fenômenos naturais também foram verificados — obedecendo leis científicas bem definidas… – o que acabou por levar à ideia de “determinismo científico“, de Laplace.

De fato, o que ele disse foi que: se ao mesmo tempo, soubéssemos                    todas as posições e velocidades…de todas partículas do universo,        teríamos então condições para calcular o comportamento delas,                  em qualquer outro momento…tanto no passado como no futuro.

Há uma história provavelmente apócrifa, de que, quando Napoleão perguntou a Laplace como Deus se encaixava nesse sistema, ele respondeu… – “Senhor, eu não precisei dessa hipótese”… — Não acho, nesse caso, que Laplace estivesse afirmando a não existência de Deus, mas apenas a sua não intervenção, no sentido de violação das leis da ciência. Uma lei científica, todavia, não é lei científica, se apenas puder ser aplicada quando algum ser sobrenatural decide deixar as coisas correrem naturalmente…sem qualquer intervenção.

As condições iniciais

A ideia de que o estado do universo, num dado tempo, determina o estado em todos os outros tempos – tem sido um princípio central da ciência… desde Laplace. — Isso significa…em tese, que podemos prever o futuro. — Na prática… no entanto… nossa capacidade de previsão…é expressamente limitada pela complexidade das equações,    e por estas… frequentemente… incluírem, uma propriedade, conhecida por…‘Caos’.

Isso significa uma dependência local – onde uma pequena perturbação em um lugar, pode causar uma grande mudança em outro. O problema é que esse fenômeno é aleatoriamente intermitente. O bater de asas de uma borboleta não é um movimento cíclico … na próxima vez que ocorrer, uma série de outros fatores também influenciarão o clima. É por isso que as previsões meteorológicas, quanto mais tempo demandam, menos confiáveis se tornam.

Mesmo com toda dificuldade prática, o “determinismo científico”…permaneceu sendo o dogma oficial ao longo do século 19. Contudo, no século 20, surgiram 2 novos caminhos mostrando que a visão de Laplace…de uma previsão completa do futuro, não poderia se concretizar. Inicialmente a…“mecânica quântica”, pela primeira vez apresentada em 1900, pelo físico Max Planck, como uma hipótese “ad hoc”…para resolver um ‘paradoxo notável’. – De acordo com as ideias clássicas do século 19, que remontam a Laplace, um corpo quente, como um pedaço de metal, deveria emitir radiação…perdendo energia na forma de ondas de rádio…infravermelho…luz visível…ultravioleta, raios-x e raios gama, tudo na mesma proporção. – No entanto, isso não apenas significaria que morreríamos todos de câncer de pelemas também – que toda matéria existente no universo estaria      em equilíbrio termodinâmico…à mesma temperatura…o que obviamente não acontece.

E Planck conseguiu mostrar que é possível evitar esse desastre…se desistirmos da ideia    de que a quantidade de radiação pode ter um valor qualquer – e considerarmos que ela ocorre apenas em pacotes (quanta) de um certo tamanho, onde a energia nos pacotes é mais alta para raios ultravioleta e raios-x… — do que para luz visível, ou infravermelha. Isso significa que, a menos que um corpo esteja muito quente, como o Sol, ele não terá energia bastante para emitir um único quantum de raios-x, ou ultravioleta (ainda bem).

Planck considerava a ideia de quanta apenas um “truque matemático”, não tendo qualquer realidade física, o que quer que isso pudesse significar. – Porém, outro comportamento foi encontrado pelos físicos, que poderia ser explicado apenas em termos de quantidades com valores discretos ou quantizados, em vez de valores continuamente variáveis. Por exemplo, verificou-se que partículas elementares se comportavam como pequenos “piões”girando em torno de seu eixo…Mas a quantidade de rotação não poderia ter qualquer valor…Tinha que ser algum múltiplo de uma unidade básica…Como esta unidade é muito pequena, não se nota que o ‘movimento normal’ diminui…em uma rápida sequência de etapas discretas, e não num processo contínuo. Mas para átomos, a natureza discreta do spin é importante.

Einstein, Princípio da Incerteza, Teoria de Variáveis Ocultas                                No “Princípio da Incerteza” de Heisenberg a incerteza na posição de                               uma partícula, multiplicada pela incerteza em sua velocidade é sempre                               maior que ‘h‘ (cte. de Planck) dividida pela massa da partícula. (p=mv)

Demorou algum tempo até que se percebesse as implicações para o determinismo desse comportamento quântico Somente em 1926, Werner Heisenberg afirmou que não era possível medir exatamente posição e velocidade de uma partícula. Para saber onde essa partícula está, é preciso iluminá-la – Mas, de acordo com Planck, não se pode aplicar uma quantidade arbitrariamente pequena de luz; é preciso usar pelo menos 1 quantum. Isso então perturbará a partícula – alterando sua velocidade … de um modo imprevisto.  Para medir a posição da partícula com precisão… é preciso usar luz de comprimento de onda curta, como ultravioleta, raios-x, ou raios gama. – Todavia, novamente segundo o estudo de Planck… os quanta dessas formas de luz têm energias mais altas do que a luz visível… Eles então perturbarão mais a velocidade da partícula, numa situação em que; quanto mais se medir a posição da partícula… menos precisa a velocidade, e vice-versa.

A visão de Laplace – do determinismo científico…envolvia conhecer as posições e velocidades das partículas no universo, num certo instante de tempo. Por isso, foi seriamente minado pelo ‘princípio da incerteza’ de HeisenbergComo se poderia            prever o futuro, quando era impossível medir com precisão…posição e velocidade              das partículas em um dado momento?… – Essa aparente aleatoriedade intrínseca              na natureza perturbou bastante Einstein…Seu ponto de vista foi resumido em sua      famosa frase“Deus não joga dados”… Ele parecia ter sentido que a incerteza              era apenas provisória; havendo alguma realidade subjacente onde as partículas          teriam posições e velocidades bem definidas; podendo evoluir de acordo com leis determinísticas, no espírito de Laplace. Essa realidade, na visão de Einstein era o            que agora então poderia ser chamado de – “teoria das variáveis ​​ocultas”.

Teorias de variáveis ​​ocultas podem parecer a forma mais óbvia de incorporar o Princípio da Incerteza na física…Elas formam a base da imagem mental do universo, mantida por muitos cientistas…e quase todos os filósofos da ciência. Conforme um teste experimental (desigualdade de Bell) idealizado pelo físico John Bell – todos resultados confirmaram a ocorrência do…emaranhamento, sujeito a uma…”realidade não-local“… Nesse caso, portanto, havendo “variáveis ocultas”, estas deverão – obrigatoriamente…ser não-locais, conforme a presença do emaranhamento. O que – aliás…está expresso pelopotencial quântico” … da interpretação de Bohm“.

Função de Onda…A revolução quântica                                                                              Outros cientistas estavam muito mais preparados que Einstein para modificar a visão clássica do determinismo do século 19…quando uma nova teoria, chamada “mecânica quântica”…foi apresentada por Heisenberg, Erwin Schroedinger, e o físico Paul Dirac.

Embora a mecânica quântica exista há mais de 100 anos, ainda não é muito bem compreendida, mesmo por aqueles que a usam para fazer cálculos No entanto,            deve interessar a todos nós – por ser uma ‘imagem’ completamente diferente do          universo físico e da própria realidade. – Na mecânica quântica as partículas não              têm posições e velocidades bem definidas. Em vez disso, são representadas pelo              que se chama função de onda…definindo um número a cada ponto do espaço.

O tamanho da função de onda fornece a probabilidade da partícula                                        ser encontrada numa posição – enquanto a taxa pela qual a função                                        de onda varia ponto a ponto fornece a velocidade da partícula.

A função de onda contém tudo o que se pode saber da partícula, tanto sua posição        quanto velocidade. A conhecendo em dado momento, seus valores em outros, são determinados pela…”equação de Schrödinger“. – Assim…ainda se tem um tipo de determinismo, mas não o imaginado por Laplace… – Em vez de prever posições e velocidades das partículas, tudo o que prevemos é a função de onda. Pela visão         clássica do século 19…isso significaria apenas metade do que poderíamos prever.

Embora a mecânica quântica leve à incerteza quando tentamos determinar posição e velocidade ao mesmo tempo – ela nos permite prever a combinação dessas variáveis. Porém, mesmo esse grau de certeza parece estar ameaçado – por fenômenos, onde a gravidade distorceria tanto o…espaço-tempo – que produziria regiões inobserváveis.

Falando de Luz & Gravidade

Curiosamente, o próprio Laplace escreveu um artigo em 1799 sobre como certas estrelas poderiam ter um “campo gravitacional” tão forte… que a luz não pudesse escapar, sendo arrastada de volta para a estrelaEle até calculou que uma estrela da mesma densidade que o Sol, mas 250 vezes maior, teria essa propriedade. Mas, embora Laplace possa não ter percebido… – essa mesma ideia foi apresentada 16 anos antes em Cambridge … pelo filósofo John Mitchell, em um artigo na “Royal Society”. Tanto Mitchell quanto Laplace pensavam que a luz consistia em partículas…que podiam desacelerar pela gravidade…e, cair na estrela. No entanto, um famoso experimento, realizado por Michelson e Morley, em 1887, mostrou que a luz sempre viajava a uma velocidade constante…independente        de onde viesse. – Como então…poderia a gravidade desacelerar a luz…e fazê-la recuar? 

teoria-gravidadeIsso era impossívelde acordo com as ideias então aceitas de espaço e tempo. Mas em 1915, Einstein apresentou sua “Teoria Geral da Relatividade” onde espaço e tempo, não se tratavam mais    de entidades independentes Em vez disso, eram direções diferentes, numa única entidade – o “espaço-tempo“. Esse espaçotempo era curvado pela matéria e energia contidas nele…Para entender isso… considerou uma folha        de borracha – com um peso colocado em seu centro – para representar uma estrela. O peso formará uma depressão na borracha e fará com que a folha próxima à estrela seja curvada, em vez de plana. Se alguém agora rola bolinhas de gude na folha de borracha, seus caminhos serão curvados (pela inclinação do peso central) em vez de linhas retas.

Considere agora colocar pesos cada vez maiores na folha de borracha. Eles vão afundar a folha cada vez mais. Eventualmentecom peso e tamanho críticos, eles farão um buraco sem fundo na folha, no qual as partículas podem cair, mas não podem sair O que se dá no espaço-tempo, de acordo com a “Relatividade Geral”, é bem semelhante. Uma estrela curvará o espaçotempo próximo a ela, cada vez mais … quanto mais massiva e compacta for a estrela. Se uma estrela massiva…após queimar seu combustível nuclear, esfriar e encolher abaixo de um ‘tamanho crítico’… ela fará um buraco no fundo do espaçotempo, do qual a luz não pode sair. Tais objetos receberam o nome de ‘Black Holes’…pelo físico John Wheeler, um dos primeiros a reconhecer sua importância…e os problemas anexos.

Agora que temos observações indicando vários objetos como ‘buracos negros’,                  incluindo desde sistemas estelares bináriosaté centro de galáxias, podemos                considerar sua existência…já como ‘confirmada’Mas, além do seu potencial                    para a “ficção científica”…qual seria o seu significado para o “determinismo”?                      Essa resposta se encontra no montante de informação carregada para dentro                    dos BNs, e aparentemente perdida para sempre em nossa região do universo.

Buraco Negro…’Paradoxo da Informação’ & Radiação de Hawking

Seja o que entrar para dentro de um buraco negro, tudo o que ele lembrará, é sua massa total, e seu estado de rotação. John Wheeler chamou isso de…’Buraco negro sem cabelo’. Mas enquanto se pensasse que buracos negros continuariam a existir para sempre, essa perda de informação não preocupava muito. Poder-se-ia até dizer…que ela ainda existia dentro do BN, mesmo que ninguém pudesse dizer exatamente o que seria o lado de fora.

radiação hawkingNo entanto … a situação mudou, quando da descoberta de que os “buracos negros não se mantém  totalmente negros”. A mecânica quântica faz com que partículas  (radiação) sejam lançadas de um BN … a uma taxa constante. Esse resultado “surpreendente”, deveria ser óbvio… – pois o que pensamos como “espaço vazio” não é realmente vazio, mas sim preenchido com pares de partículas/antipartículas. Elas aparecem juntas em algum ponto do espaço/tempo…para então se separar, e depois, de novo se juntar, e se aniquilar. Esses pares ocorrem porque, um campo como os que transportam luz e gravidade não pode ser exatamente zero. Isso significaria que seu valor teria uma posição exata (em zero)…e uma velocidade – ou taxa de mudança exata (também zero). Isso seria contrário ao Princípio da Incerteza, no sentido que uma partícula não pode ter…simultaneamente…posição e velocidade exatas.  Portanto, em todos os campos deve existir aquilo que chamamos…”flutuações de vácuo“.

Devido ao comportamento quântico da natureza, pode-se interpretar essas flutuações,      em termos de partículas e antipartículas…Tais pares de partículas ocorrem para todas variedades de partículas elementares. Por ocorrerem no vácuo, não podendo portanto          ser medidos diretamente por detetores, são chamados partículas virtuais. Todavia,      os efeitos indiretos dessas partículas virtuais…ou flutuações de vácuo, já puderam ser observados em vários experimentos – sendo assim…sua existência, então confirmada.

Havendo um buraco negro por perto, um membro de um par de partículas antipartículas pode cair dentro dele…deixando o outro membro sem um parceiro, com o qual aniquilar.    Esta partícula abandonada pode também cair no buraco…mas também pode escapar – e, assim se tornar uma…”partícula real”, capaz de ser medida por um detetor. Para alguém muito distante do buraco negro, parece que foi emitido pelo buracoEssa explicação de como ‘buracos negros não são tão negros’, mostra que a emissão dependerá do tamanho do BN, e da taxa em que ele está girando… – Mas, como na frase de Wheeler… “buraco negro não têm cabelo“… a radiação será independente do que foi introduzido no BN

Sobre o “determinismo” de Laplace                                                                                      Informações serão perdidas em nossa região do universo, quando buracos negros                se formarem e depois evaporarem. Devido a essa perda de informação…podemos          prever ainda menos do que pensávamos… — quando baseados na teoria quântica. 

Então, o que tudo isso tem a ver com ‘determinismo’, o suposto assunto desta palestra?…O que fica evidente é que existem muitos ‘estados iniciais que evoluem para o mesmo estado final…ao menos como visto de fora do BN. Contudo, na imagem determinística de Laplace, havia uma “correspondência individual” entre estados iniciais e estados finaisSabendo o estado do universo em algum momento no passado…seria possível prevê-lo no futuro…Da mesma forma, sabendo do futuro, poderíamos calcular o que teria acontecido no passado.  Mas então… o advento da teoria quântica… na década de 1920, reduziu pela metade o que se poderia prever; mas ainda assim deixou uma… correspondência biunívoca… entre os estados do universo em momentos diferentes… — Se alguém soubesse a “função de onda” em determinado instante do tempo…poderia calculá-la… — em qualquer outro momento.

Com buracos negros, no entanto, a situação é bem diferente. Não existe uma correspondência individual entre o estado inicial e o estado final fora do BN.                Haverá correspondência entre estes estados…tanto fora como dentro do BN.

Mas o importante é que a emissão de partículas pela radiação do buraco negro, contribuirá com  perda de sua massa e redução em seu tamanho. Eventualmente, o BN poderia alcançar a massa zero… e desaparecer totalmente… Mas então, o que aconteceria com tudo o que entrou para dentro no buraco? Poderia passar para outro universo, mas isso não é algo que importe para nósprudentes o suficiente para não pular em um BN…Mesmo a informação sobre o que caiu no buraco não pode sair novamente, quando ele sumir… – Transportar informação…requer energia para carregá-la – e não haverá energia suficiente quando o buraco negro desaparecer.

Na teoria quântica, pode-se não ser capaz de prever simultaneamente, com certeza, a posição e velocidade de uma partícula. – Mas ainda há uma combinação de posição e velocidade que pode ser prevista. – No caso do buraco negro, essa previsão definitiva envolve os 2 membros de um par de partículas – mas…só podemos medir a partícula      que sai. – A princípio, não há como medir a partícula caída no buraco…que, pelo que sabemos, pode estar em qualquer estado. Isso então, a princípio, significaria que não podemos fazer qualquer previsão definitiva – sobre a partícula que escapa do buraco.

Podemos calcular a probabilidade da partícula ter uma ou outra ‘posição/velocidade’,    mas não há combinação de posição/velocidade de uma única partícula que podemos definitivamente prever, pois sua velocidade e posição dependerão da outra partícula,      não observada. Assim, parece que Einstein estava duplamente errado, quando disse:    “Deus não joga dados”…Deus não apenas joga dados, como às vezes nos confunde… jogando-os para onde não podem ser vistos (…a não ser … estando “emaranhados”.)

Sobre a razão do artigo (o universo evolui de modo arbitrário, ou é determinístico?)

Muitos cientistas, como Einstein, têm profundo apego emocional ao determinismo, por isso, a estranheza provocada pela teoria quântica. Agora com uma redução adicional na previsibilidade que os buracos negros parecem implicareles alegaram contra isso que informação não é realmente perdida nos buracos negrosmas não indicaram qualquer mecanismo que resgatasse as informações. Sinto que estes cientistas não aprenderam a lição da história. O Universo não se comporta conforme a nossas ideias pré-concebidas. Ele continua a nos surpreender. Pode-se pensar ser irrelevante do determinismo deixar      de existir perto de buracos negros…afinal, estamos, quase certamente, com pelo menos alguns anos-luz … de algum buraco negro de qualquer tamanho. – Mas, o “princípio da incerteza” implica que o espaço deve estar cheio de minúsculos buracos negros virtuais que aparecem e desaparecem continuamente. Assim, poder-se-ia pensar que partícula,      e informação…poderiam cair nesses microBNs e se perder. Como esses buracos negros virtuais são centena de bilhões de bilhões de vezes menores que o núcleo de um átomo,      a taxa na qual as informações seriam perdidas seria muito baixa… – Por isso, as leis da ciência parecem determinísticas, numa boa aproximação. Mas em condições extremas, como no universo primitivo, ou em colisões de partículas com alta energia, pode haver perda significativa de informação, levando a evolução do Universo à imprevisibilidade.

Na “visão clássica” apresentada por Laplace o “movimento futuro” das partículas seria completamente determinadose alguém soubesse suas posições e velocidades ao mesmo tempo. Essa visão teve que ser modificada, quando Heisenberg apresentou seu “Princípio da Incerteza”, afirmando que não se podia conhecer com precisão – simultaneamente – a posição e a velocidade. No entanto, ainda era possível prever uma combinação de posição e velocidade. Mas mesmo essa previsibilidade limitada desapareceu – quando efeitos dos buracos negros foram levados em consideração…A perda de partículas e informações nos buracos negros significava que partículas que surgiam eram aleatórias… Pode-se calcular probabilidades, mas não é possível fazer previsões definidas. Assim, o futuro do universo não é completamente determinado pelas leis da ciência, e seu estado atual, como Laplace pensava. Ou seja…Deus ainda tem alguns truques na manga. (texto original) (p/consulta***********************************************************************************

‘O caminho matemático das partículas ao Universo’                                                   O universo é um todo, no qual o homem, por um delírio de                                              consciência…se vê como um ente à parte’…(Albert Einstein)

M. Escher – ‘Sky and Water’

Como nas gravuras de Escher – em que   as coisas se fundem de forma suave… o mundo é simultaneamente relativístico, clássico…e quântico – dependendo das dimensões consideradasO problema é que a ciência, ainda não sabe descrever essa transição… – e assim, o quadro de uma ‘concepção filosófica’ de realidade,    é uma pintura…longe de ser terminada.

Mas um vislumbre de como misturar as tintas, e mover os pincéis para terminar esse quadro acaba de ser obtido…de um modo surpreendente por Steffen Gielen, Daniele Oriti; além de Lorenzo Sindoni.

Eles partiram de equações da mecânica quântica…chegando a uma ‘equação cosmológica’, desenvolvida há quase 1 século, que descreve o tipo de universo mais fundamental… – um “universo vazio” onde as coisas ainda estão por ser criadas…Mas, o que impressiona é que a equação elaborada por Alexander Friedmann em 1924, oriunda da Relatividade Geral, recém-fundada por Einstein … foi derivada por eles, das equações que tentam descrever a gravidade quântica. Como, mesmo consolidadasa “TRG” e a “mecânica quântica” não conversam entre si… – ao se chegar a uma equação fundamental da cosmologiapor esta vertente…a chance de compatibilizar estas duas ‘teorias fundamentais’, se torna mais real.

Agora, os pesquisadores pretendem encontrar a mesma compatibilidade com modelos mais complexos do Universo, incluindo outros ‘complicadores’. Ou seja, preencher seu universo com matéria…e ver se as previsões de suas equações se mantêm.  (texto base)  ********************************************************************************

gravitaçãoloopA busca por uma “teoria unificada”  

A busca pela gravidade quântica se divide em 3 linhas principais de pesquisa… – mais conhecidas como ‘covariante‘ (‘Teoria das Cordas’), ‘canônica’ (‘LQG’), e ‘soma das histórias‘. A rota inicial de investigação se resume à construção da Teoria Quântica de Campo considerando ‘flutuações‘ sobre um espaço plano de Minkowski – métrica mais conveniente, para “situações relativísticas”.

Uma consequência da “teoria das cordas” é o “multiverso“…onde a concepção inicial do nosso universo não seria descrita por uma inflação cósmica a partir do aparentemente nada (big bang), mas sim da fusão de 2 supermassivos “buracos negros”. Apesar da teoria satisfazer a unificação Mecânica Quântica com Relatividade Geral, incluindo diretamente o gráviton em seu escopo, seu grande dilema é não ter predições testáveis para verificá-la.  A pesquisa ‘canônica’ envolvida para produzir a teoria da Gravidade Quântica em Loop (LQG) veio diretamente da formulação geométrica de Einstein, podendo vir a ser testada num breve futuro, por fazer algumas previsões definitivas. – Nesta teoria, considera-se o espaço como uma fina rede de loops finitos…numa estrutura espaçotempo descontínua. Sua principal implicação cosmológica, é que não há nenhuma singularidade no big bang, podendo  a história do universo ser rastreada até ao passado…em uma regressão infinita.  A ‘soma das histórias‘ (ou ‘formalismo integral’), compreende as ideias de Feynman e Hawking – a princípio… através da gravitação quântica euclidiana. Mas…ainda há muito trabalho inacabado nesta abordagem…Ademais, há outras ideias em construção, ao lado dessas 3 principais, mas até agora nenhuma delas se desenvolveu numa completa “teoria    da gravidade quântica”Como disse Peter Bergmann, colaborador de Einstein, em 1962, durante a 3ª Conférence internationale sur les théories relativistes de la gravitation:

“Tendo em vista as grandes dificuldades desta iniciativa, considero muito                              positivo…tantas abordagens diferentes sobre o problema. Para obtermos                              certeza, esperamos que todas estas ideias convirjam para um só objetivo.”  

Embora a moda na física tenha sido a de entender a gravidade em nível atômico, deve-se apreender que alguns conceitos utilizados para descrever o mundo natural falhariam em diferentes escalas – por exemplo…a água é molhada… mas suas moléculas não poderiam ser descritas como tal. – Só porque uma teoria faz previsões muito precisas para átomos, isso não significa que podemos estender esta teoria para aplicá-la à ‘escala planetária’.

rede de spins

O mesmo refere-se à gravidade – vemos seus efeitos agindo sobre massas … mas estarão presentes em “escala atômica“? Podemos medir a “curvatura do espaço-tempo” infligida por um par de átomos? Neste sentido o efeito seria considerado como um… “fenômeno emergente“?

Erik Verlinde, que vem trabalhando em uma nova teoria da gravidade, abriga tais ideias…Assim, em vez de recolher informações sobre o comportamento de cada partícula específica, o que seria impossível por causa da incerteza envolvida, estuda-se o comportamento de todo gás ou o sistema como um todo.  Mas, uma questão ainda permanece sem resposta… — Serão as 4 forças fundamentais… somente diferentes aspectos de uma mesma entidade fundamental… — da mesma forma que eletricidade e magnetismo se revelaram… manifestações de um mesmo espetáculo”?

Outra curiososidade é o fato da “gravidade” ser muito mais fraca do que as outras 3 forças (força fraca, força forte e força eletromagnética), já integradas no “Modelo Padrão”; sendo que ainda este não foi capaz de explicá-la na menor das escalas. Para isso…uma hipotética partícula foi criada (gráviton), mas ainda não encontrada, até hoje. (texto base) (jul/2014)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para A busca de Hawking por uma “Teoria Unificada”

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