sexta-feira, outubro 05, 2007

Teorias.

O universo começou com o Big Bang. Deus criou o universo. As espécies evoluíram. Deus criou cada espécie. São teorias. Segundo o leitor Joaquim Amado Lopes:

«O que acho realmente assombroso é que existam pessoas que sejam capazes de defender essas TEORIAS com cara séria, ao mesmo tempo que classificam as crenças religiosas como superstição [...] Como se acreditar nessas TEORIAS não fosse, acima de tudo, um acto de fé.» (1)

Assombroso não diria. Mas é pena. É pena julgarem que a cosmologia moderna é «Bang!», ou que a biologia se resume a «uns morrem, outros não». Se fosse só isso era mesmo por fé que se preferia estas «teorias» a outras quaisquer. Mas uma teoria científica moderna é muito mais do que isto.

Antigamente, até Galileu, era assim. Segundo Aristóteles as pedras caem porque são da mesma substância que o chão e o fumo sobe porque é da substância do ar. Newton também enunciou leis como estas. Por exemplo, que um objecto em movimento uniforme permanece em movimento uniforme enquanto não sofrer o efeito de uma força. Mas enquanto em Aristóteles a teoria era aquelas afirmações, as leis de Newton são um mero resumo de um modelo muito mais detalhado e poderoso, capaz de dizer onde vai cair a bala de canhão ou como enviar uma sonda a Marte.

Para dar um exemplo mais recente, a teoria da relatividade é testada em cada tubo de raios catódicos, cada espectrometro de massa, cada vez que alguém usa GPS ou em muitos outros casos em que efeitos relativísticos são significativos. Entre 2003 e 2006 astrónomos de Universidade de Manchester recolheram observações de um pulsar duplo para testar esta teoria (2). Um pulsar duplo é um par de estrelas orbitando-se uma à outra, cada uma delas a rodar rapidamente e a emitir um feixe de radiação que só detectamos quando está apontado na nossa direcção. Dois «faróis» a rodopiar num campo gravítico muito forte e a grande velocidade é bom para testar os extremos das previsões de Einstein.

A distorção temporal devido à força gravítica, o atraso nos pulsos devido à distorção no espaço-tempo, o decaimento da órbita e outros valores medidos coincidiram com o que a teoria prevê. No caso do atraso dos pulsos (Shapiro Delay) o erro experimental foi de apenas 0.05%. É isto que devemos ter em conta. Medimos algo com 99.95% de precisão a dois mil anos luz de distância e o valor é o que a teoria prevê. E nos outros parâmetros também. E em todo o lado em que testamos a teoria é a mesma coisa. Ao fim de cem anos disto já não é preciso fé para confiar nesta teoria.

As teorias científicas modernas são modelos detalhados, rigorosos, com previsões exactas e constantemente testados. São o expoente máximo da compreensão humana, pois nunca criamos nada mais detalhado, mais rigoroso, nem mais capaz de prever como o universo funciona. De uma teoria científica podemos resumir certos princípios, como a sobrevivência dos mais aptos ou que a entropia num sistema isolado não diminui, mas estes são como dizer que Os Lusíadas é acerca de uma viagem.

Por isso engana-se quem julgar haver uma simetria entre a teoria do Big Bang e a hipótese que Deus criou o universo. O Big Bang é uma pequena parte de um modelo que prevê com exactidão imensas observações e que é constantemente posto à prova. Que Deus criou o universo é uma ideia vaga, desligada de qualquer outra coisa e sem capacidade de prever seja o que for ou sequer ser testada. É essa que exige fé.

1- Ateísmos
2- Physorg, Setembro 2006, General relativity survives gruelling pulsar test

6 comentários:

  1. Joaquim Amado Lopes06/10/07, 12:24

    Como já escrevi num comentário a outro artigo, não entendo a Teoria da Relatividade. Talvez porque não tenha a formação científica necessária ou porque a minha inteligência não dá para tanto.

    Seja como fôr, de todas as vezes que li uma explicação da Teoria da Relatividade, essa explicação falha num aspecto óbvio: confunde "tomar conhecimento de A" com "acontecer A". Da Wikipedia, http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_da_relatividade:
    O intervalo de tempo em um referencial em movimento em relação a um observador externo parece ser, para este, menor que o seu próprio intervalo de tempo. Explicando melhor, se um fenômeno periódico que no referencial de um dado observador inercial ocorre com um período T parece ocorrer em um período T' maior num referencial inercial movendo-se em relação a este.

    Aqui, utiliza-se a expressão "parece ocorrer". Mas, na consequência da relatividade especial listada a seguir, o "parece" desaparece e ver transforma-se em acontecer:
    Eventos que ocorrem simultaneamente em um referencial inercial não são simultâneos em outro referencial em movimento relativo (falta de simultaneidade).

    Se eu me deslocar num comboio perto da velocidade da luz e passar por um relógio que em vez de badaladas emite feixes de luz para assinalar a hora, o primeiro feixe fôr emitido quando passo pelo relógio e o segundo feixe fôr emitido um segundo depois, o intervalo entre os dois feixes em qualquer ponto é de um segundo, mesmo que eu só veja o segundo feixe quase dois segundos depois de passar pelo relógio.
    O tempo que decorre entre a emissão de um e a emissão do outro não corresponde ao tempo que decorre entre os momentos em que eu vejo um e outro. Mas o tempo não está a decorrer mais devagar para mim, simplesmente estou a ver o segundo feixe em diferido.

    Outro exemplo, em http://www.brasilescola.com/biografia/albert-einstein.htm:
    Se um homem pudesse deslocar-se com uma velocidade superior à da luz, alcançaria o seu passado e teria a data do seu nascimento relegada para o futuro; veria os efeitos antes das causas, e presenciaria os acontecimentos antes que eles sucedessem realmente.
    Por outras palavras, um homem nasce no ponto A, desloca-se para o ponto B a uma velocidade superior à da luz e, quando lá chega, vira-se para o ponto A e vê o seu próprio nascimento e, portanto, viajou no tempo para trás. Será?

    Imagine-se que o homem inicia a sua "viagem" 20 anos depois do seu nascimento, a viagem é praticamente instantanea e se desloca 20 anos-luz. Chegado ao seu destino, 20 anos depois do seu nascimento, vê este acontecimento não porque ele esteja a acontecer nesse momento mas simplesmente porque é nesse momento que o registo do acontecimento chega ao local onde ele está. O acontecimento foi 20 anos antes.

    E se esse homem se deslocasse mais 20 anos-luz instantaneamente mas no sentido oposto, voltando ao local onde nasceu? Chegaria lá 20 anos antes de ter nascido porque, se 20 anos depois olhásse para o local de onde tinha vindo, ver-se-ia a ver o seu nascimento?

    Não pretendo de forma alguma demonstrar que a Teoria da Relatividade está errada. Não domino a Matemática nem a Física o suficiente para sequer entender (quanto mais contestar) a resposta dos que a defendem. E, se o erro da Teoria da Relatividade fosse tão óbvio, já teria sido demonstrado por milhares de pessoas mais inteligentes do que eu.
    Também tenho perfeita consciência de que o mero senso comum não deve ser suficiente para demonstrar que uma qualquer teoria está errada. Mas, quando não somos Físicos, é isso que nos resta.

    Já agora, uma pergunta: se nada pode viajar mais depressa do que a luz, por que razão se começa uma explicação relacionada com a Teoria da Relatividade com "Se um homem pudesse deslocar-se com uma velocidade superior à da luz..."?

    ResponderEliminar
  2. "(o big bang) prevê com exactidão imensas coisas"

    não leve a mal a correção, mas o big bang não prevê nada, explica e não tudo, e por cada novo facto, é necessário corrigir a teoria visto que ela se encontra de momento já bastante fragilizada.

    para Joaquim amado Lopes:

    a sua argumentação demonstra que faz sentido que seja fisicamente impossível viajar à velocidade da luz, e nada indica que viajando com vel. superior à luz vá para o passado (isso é um equivoco)
    Em relação a argumentação do relógio, o seu raciocínio peca por defeitosa interpretação da teoria, o tempo está realmente a ocorrer mais devagar para si, se se considerar o Joaquim como um relógio de precisão, quando a visualização do feixe, o diferido é verdadeiro mas a palavra não é a mais correcta, está simplesmente a vê-lo no seu tempo relativo, tomando com referencial o proprio Joaquim.

    com cumpz

    Cs

    ResponderEliminar
  3. CS,

    O que eu escrevi foi:

    «O Big Bang é uma pequena parte de um modelo que prevê com exactidão imensas observações»

    O importante aqui é que a hipótese do Big Bang não é uma coisa isolada, mas que encaixa num modelo cosmológico muito mais detalhado e abrangente.

    Joaquim,

    O intervalo de tempo entre dois acontecimentos não *é* coisa nenhuma. Tem que ser medido, e o seu valor depende do referencial. É o conceito de tempo absoluto independente do referencial que está errado.

    E digo que está errado não por fé ou crendice, mas porque é a única forma até agora que encontrámos para explicar o que observamos. Muitas observações, desde o tempo de decaimento de raios cósmicos ao funcionamento dos relógios atómicos em satélites, observações astronómicas, etc.

    E isto também se aplica ao conceito de simultaneadade. No seu exemplo:

    « o primeiro feixe fôr emitido quando passo pelo relógio e o segundo feixe fôr emitido um segundo depois»

    A simultaneadade também depende do refencial (se os eventos estiverem separados no espaço) e este «segundo depois» também é relativo. Num referencial é um segundo, noutro pode ser meio, etc...

    ResponderEliminar
  4. Joaquim Amado Lopes06/10/07, 19:50

    spmbCS:
    a sua argumentação demonstra que faz sentido que seja fisicamente impossível viajar à velocidade da luz
    Não vejo como.

    Em relação a argumentação do relógio, o seu raciocínio peca por defeitosa interpretação da teoria, o tempo está realmente a ocorrer mais devagar para si, se se considerar o Joaquim como um relógio de precisão (...)
    Defeituosa interpretação da teoria, aceito perfeitamente já que, como referi antes, não entendo a Teoria da Relatividade. Talvez por isso não concordo com o resto.
    O tempo só estará a ocorrer mais devagar para mim se o decorrer do tempo fôr medido pela minha percepção dos tais impulsos, o que não é verdade. É exactamente a mesma coisa que um comboio a apitar enquanto se aproxima ou afasta de mim. Se se aproxima, o som parece mais agudo. Se se afasta, o som parece mais grave. Mas o tempo não decorre diferentemente caso esteja dentro ou fora do comboio.

    Admito que o erro possa ser meu. Por muito arrogante e convencido que seja (sou), aceito que há coisas que estão para lá do meu alcance. Neste caso em particular, a minha impressão é a de que se está a fazer uma confusão básica e a complicar algo que é extremamente simples.


    Ludwig.
    A simultaneadade também depende do refencial (se os eventos estiverem separados no espaço) e este «segundo depois» também é relativo. Num referencial é um segundo, noutro pode ser meio, etc...
    A minha dificuldade (ou o erro da teoria) é precisamente a questão da simultaneidade. Segundo o meu ponto de vista, confunde-se observar com acontecer e, depois, leva-se essa confusão até às últimas consequências.

    Um último exemplo: duas crianças nascem no mesmo momento mas uma é colocada num nave espacial e transportada a uma velocidade igual a metade da velocidade da luz até uma distância de 20 anos-luz. De alguma forma, conseguem-se ver-se uma à outra ao longo do tempo. Para cada uma delas, parece estar a envelhecer mais rapidamente do que a outra. Quando a segunda chega ao seu destino, terá 40 anos e a que ficou na Terra parecer-lhe-á ter 20. E vice-versa. No entanto, ambas têem 40.

    Se se aceita que a luz demora tempo a ir de um ponto a outro e que a nossa percepção está limitada pela velocidade da luz, não percebo como se pretende ignorar a distorção da percepção causada precisamente pela velocidade da luz.

    ResponderEliminar
  5. Joaquim:

    Sobre a wikipedia, aconselho vivamente a versão inglesa, que é muito mais fiável.

    Sobre a teoria da relatividade, vou tentar explicá-la desta forma.

    Imagine que vai numa estrada a 100km/h. No referencial de uma placa que lá esteja, o Joaquim está a andar a 100km/h, mas no referencial do seu carro, o Joaquim está parado.
    Se outro carro na faixa ao lado estiver a 105 km/h no referencial da placa, ele está, no referencial do Joaquim a cerca de 5km/h. Afasta-se do Joaquim a essa velocidade.
    Se um camião estiver, no referencial da placa a 150km/h no sentido contrário ao Joaquim (vai contra si, imaginemos), ele estará a 300km/h no referencial do Joaquim (aproxima-se de si a esta velocidade).
    Suponho que tudo isto seja claro e óbvio, e é isto que é chamada a "relatividade de Galileu". Galileu deu um exemplo de um barco: se o indivíduo deixa caír uma pedra, ela cai na vertical no referencial do barco, mas quem vê a pedra da costa vê-a mover-se enquanto cai, da mesma forma que o barco. As contas~para mudar de referencial são simples: basta somar a velocidade relativa dos referenciais, e saber que o tempo é igual para todos eles.

    Isto tudo parece natural, e era assim que se pensava.


    Uns anos mais tarde, os cientistas começaram a entender e a explicar a electrecidade. Maxwell mostrou que a luz surgia devido a um fenómeno electro-magnético, e contruiu uma teoria elegante que explica o electromagnetismo e permite muita da tecnologia a que hoje temos acesso.
    A teoria dele mostrava que a luz resultava de uma perturbação electromagnética que alastrava no espaço: uma auto-indução electromagnética - a perturbação periódica no campo eléctrico induz uma perturbação peridódica no campo magnético, a qual induz uma perturbação periódica no campo eléctrico e por aí fora. Eu comecei cm o eléctrio mas isso nem faz sentido: é tudo simultâneo e alastra-se.
    Esta teoria magnífica previa a velocidade de alastramento desta perturbação no váculo: era a velocidade da luz. Sem esta teoria tão sólida, não teríamos televsisão, radio, fibra óptica, etc...

    Mas existe um pormenor: não se fala em nenhum referencial. E foi Einstein que percebeu isto: a luz no váculo tem SEMPRE de propagar-se aquela velocidade, ou então não existe.
    Einstein entendeu que, de acordo com Maxwell, a velocidade da luz tem de ser igual em qualquer referencial.

    Ele pensou asim: se eu estiver no mesmo referencial que um fotão, o fotão está parado. Mas de acordo com as equações de Maxwell um fotão parado ao longo do tempo não pode existir. Não pode existir um fotão que ao longo do tempo, no vácuo, não ande a c (300000000 m/s, ou 1080000000 km/h).

    Isto agora torna-se bizarro. Imagine que está num carro a 100km/h no referencial da placa. Contra si está a vir não um camião, mas um fotão. O fotão, no referencial da placa está a c.
    A que velocidade está a aproximar-se o fotão? Pela relatividade de Galileu é fácil: soma as velocidades: o fotão aproxima-se a
    1080000100 km/h (1080000000 + 100).
    Mas a luz tem sempre de andar a c!!

    Isso quer dizer que no seu referencial o fotão também tem de andar a c: 1080000100 km/h.
    A diferença entre os números não é grande: mas existe.
    Como é possível que isto aconteça: como é possível que a velocidade seja a mesma em ambos os referenciais?

    Einstein mostrou que só era possível de uma maneira: o espaço e o tempo ajustam-se conforme a velocidade, para que tudo bata certo.
    Assim, o fotão vai a uma velocidade num referencial, e à mesma velocidade no outro referencial, mas o tempo e os espaço ajustam-se e não há nenhuma contradição e bate tudo certo.

    Agora, note que isso não altera nada: a sua velocidade era tão pequenina perto da velocidade da luz, que os ajustes no tempo e espaço para tudo bater certo foram ínfimos. Assim, um indivíduo que passasse toda a sua vida num avião, ao fim de 70 anos não teria chegado a viver mais do que 1 milésimo de segundo que outro que fizesse a sua vida normal.

    Os efeitos previstos na teoria para a nossa vida do dia-a-dia são tão pequeninos (precisamente porque c é tão grande) que mal podem ser medidos. São irrelevantes.
    Mas na alta-tecnologia tem de se lidar com fenómenos que ocorrem a muito altas velocidades. Neste caso as previsões da teoria batem sempre certas: o tempo realmente abranda, e o espaço realmente encurtam: e a velocidade da luz é a mesma qualquer que seja o referencial.
    E a luz apenas existe porque no seu próprio referencial o tempo está parado. Se o tempo passasse no referencial do fotão, as equações de maxwell mostram com clareza que não poderia haver fotão. E até explico porquê: é a variação ao longo do tempo do campo eléctrico que causa o campo magnético, e vice versa - sem variação ao longo do tempo a luz acabava - mas no referencial da frente de onda (o fotão) o campo eléctrico é sempre o mesmo. Só porque o tempo não passa no fotão é que ele pode existir. Foi esta observação que fez Einstein prever com sucesso tanta coisa.

    (A experiência mais famosa que mostrou que Einstein tinha razão foi uma espécie de corrida entre um feixe de luz que ia na direcção para onde a terra roda, e outro que ia na direcção contrária: mas a distância que tinham de percorrer era a mesma. Se Einstein tivesse errado, um fotão era favorecido pela velocidade da terra a girar, e outro era desfavorecido. Mas empataram. Tinha de ser... a velocidade da luz não depende do referencial)

    PS- peço desculpa a quem for mais entendido por algumas imprecisões que inevitavelmente cometi, mas foi esta a melhor forma que encontrei para explicar.

    ResponderEliminar
  6. Joaquim Amado Lopes16/10/07, 14:52

    Joao Vasco:
    A experiência mais famosa que mostrou que Einstein tinha razão foi uma espécie de corrida entre um feixe de luz que ia na direcção para onde a terra roda, e outro que ia na direcção contrária: mas a distância que tinham de percorrer era a mesma. Se Einstein tivesse errado, um fotão era favorecido pela velocidade da terra a girar, e outro era desfavorecido. Mas empataram. Tinha de ser... a velocidade da luz não depende do referencial

    A conclusão só é válida se se considerar que a propagação da luz é independente do meio em que se propaga. Só assim o fótão a viajar "contra" a rotação da Terra seria favorecido pelo aproximar do "alvo", ao mesmo tempo que o outro era prejudicado por o seu alvo se afastar.

    Só que a propagação da luz não é independente do meio em que se propaga.
    Se a velocidade da luz é diferente dependendo do meio (no vácuo tem um valor, através de materiais tem outro), então faz sentido que a luz seja "transportada" pelo meio em que se propaga, da mesma forma que um avião se desloca no ar mas também é transportado pelo ar ou um nadador se desloca na água mas também é transportado por esta.

    Se a luz é transportada pelo meio em que se propaga e como o ar, à superfície da Terra e sem vento, está parado em relação à superfície da Terra, então a rotação da Terra não poderia beneficiar nem prejudicar nenhum dos fotões da experiência que refere.
    Portanto, os dois fotões terem demorado o mesmo tempo a percorrerem a mesma distância não demonstra o que pretende que demonstre.

    Mais, para um observador no espaço, na vertical do local de onde partiram os dois fotões no momento dessa "partida" e independente da rotação da Terra (veria a Terra a rodar), os fotões percorreriam distâncias diferentes no mesmo período de tempo.

    ResponderEliminar

Se quiser filtrar algum ou alguns comentadores consulte este post.