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Viajando dentro de um buraco negro
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Comentários
O processo é lento, mas já temos casos de buracos engolindo poeira de estrelas em extinção, o que não é tão lento assim.
Gilgha,
nao e porque ela esta presente "em tudo" que ela nao deixa de ser desprezivel em certos contextos.
A mecanica quantica e a fisica de particulas tratam de tres forcas que sao muito mais fortes do que a gravidade.
Eu nao estudei quase nada da fisica de particulas; diagramas de Feynaman sao basicamente um misterio pra mim, entao eu nao posso falar da forca forte e fraca com propriedade. Mesmo eletrodinamica quantica e teoria quantica de campos eu nao me arriscaria a dar pitaco. Apenas vi bem por alto certos conceitos como uma das aplicacoes dos metodos abstratos de um curso de representacoes de grupos e simetrias que eu fiz. Ja esqueci quase tudo.
Mas com a mecanica quantica rudimentar a gente ja pode calcular uma constante adimensional chamada constante de estrutura fina, que depende da carga eletrica do eletron/proton (uma constante fundamental) e de outras constantes importantes como a de planck e a velocidade da luz.
Da mesma forma, pode-se calcular uma outra constante adimensional para a forca gravitacional, usando a massa do proton e a constante gravitacional G.
A constante de estrutura fina e mais de 20 ordens de grandeza maior.
Ou seja, a forca eletrica domina a forca graviaticional no dominio das particulas atomicas.
Para um cientista considerar efeitos gravitacionais de maneira a ajustar as trajetorias de particulas num acelerador ele precisaria trabalhar num nivel de precisao impraticavel.
So a margem de erro da sua medida do campo eletrico e ordens de magnitude maior do que qualquer efeito gravitacional presente.
Para todos os efeitos praticos, nao ha necessidade alguma de considerar efeitos gravitacionais exceto em modelos teoricos extremos, como por exemplo, envolvendo buracos negros ou coisas do tipo.
A diferenca que torna a gravidade relevante em uma escala macroscopica e que a forca eletrica possui cargas positivas e negativas que se anulam, enquanto a forca gravitacional e exclusivamente aditiva.
E claro que seria bastante relevante encontrar uma formulacao quantica adequada para a gravidade, e ate onde eu sei, existem algumas propostas promissoras para isso, como a teoria de cordas e outras. Mas meu conhecimento aqui se resume a uma fracao do que se publica em divulgacao cientifica.
Quando voce diz que a mecanica quantica nao explica certos fenomenos corretamente, voce esta comparando com um padrao de perfeicao que nenhuma teoria cientifica procura satisfazer.
A mecanica quantica, a fisica nuclear e o modelo padrao da fisica de particulas (que sao ligados mas nao sao a mesma coisa!) tem limitacoes conhecidas mas ainda assim sao as mais bem sucedidas e refinadas conquistas da ciencia moderna.
O grau de precisao de descricao dos resultados obtidos, assim como a quantidade de fenomenos previstas teoricamente e confirmadas em laboratorio a partir desses modelos nao tem correspondente na fisica ou em nenhuma outra area da ciencia.
Isso sem falar das aplicacoes tecnologicas praticas, como semi-condutores, lasers e nano-materiais, alem e claro da energia nuclear.
Mas de fato nao sao teorias definitivas, ate porque teorias definitivas nao existem.
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Fala Johnny.
A velocidade de absorção é inversamente proporcional ao tamanho da estrela negra.
Agora, falemos sobre matéria e energia.
Lembra daquela "formulinha basiquinha": E=M.c²?
Energia = matéria (massa), logo, matéria (massa) = energia
"Manja" aquele brinquedo chamado Lego?
Pois bem, imagine esse monte de pecinhas pequenas do brinquedo espalhadas no chão.
Essas pecinhas espalhadas, são a energia.
Agora, pegue duas pecinhas, e monte-as.
Isso é matéria.
Essa é a definição dada pela teoria padrão, mais conhecida como teoria do Big Bang...
As partículas que formam a energia, e as partículas que formam a matéria (massa), são as mesmas, a diferença é que em um caso elas estão separadas, e no outro, estão juntas.
O que faz com que essas partículas se juntem, é o frio do espaço.
O que faz com que elas se separem, são: o calor extremo e a força gravitacional extrema.
Ah, esqueci de colocar no tópico antes deste, quando expliquei o que são buracos negros, que algumas estrelas negras, de vez em quando, expelem jatos de energia pelos seus polos norte e sul, são os famosos raios X, raios de alta energia.
Acredita-se (é teoria, ou seja, ainda não foi comprovado) que essa expulsão de energia, alivia a grande pressão da força gravitacional, impedindo que a estrela negra (ou buraco negro)colapse.
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http://gilghamesh.blogspot.com/
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Sim cabeça, não são definitivas, logo...
Mas a questão básica é que ao não se saber o que realmente é a força gravitacional, o que faz com que ela "surja", qual o processo, ou processos envolvidos para a sua existência, não podemos ter certeza de que cálculos probabilísticos estejam demonstrando seus reais efeitos, é como eu te falei, é a mesma coisa que tentar descrever como um peixe nada, sem saber o que é água.
E isso acaba gerando viagens na maionese, como no caso que eu relatei em meu Blog:
http://gilghamesh.blogspot.com.br/2012/08/segundo-teoria-da-fisica-quantica.html?showComment=1345565269480#c4526429324823725645
Agora, sobre a mecânica quântica nos satisfazer no momento: Tem cientista que se contenta em encontrar e usar um fusquinha, outros preferem encontrar e usar um Camaro...
E é o que está acontecendo, tem pesquisadores que estão em busca de novas teorias, que descrevam de melhor forma, o "funcionamento" do Macro e do Micro cosmos.
http://gilghamesh.blogspot.com/
Me referí àquele gráfico clássico que mostra o efeito gravitacional no espaço-tempo. Ele é plano e a massa causa uma depressão ''afundando''o corpo e gerando um vórtice por onde massas menores deslizariam se fossem capturadas pelo horizonte dele.
Mas a gravidade age por todo lado à partir do centro da massa. A representação gráfica deveria ser tridimensional e não plana.
'' O homem sábio molda a sí mesmo, os tolos só vivem para morrer.'' (O Messias de Duna - F.Herbert)
Caro Gilga, entendí o que você quis dizer mas ficou estranho da forma que você disse.
Pouca energia térmica e a força eletrostática prevalecendo fazem com que as partículas se montem em átomos simples de hidrogênio. A força gravitacional agrupa esses átomos posteriormente em grandes massas que darão origem às estrelas.
Muita energia térmica e força gravitacional extrema sobrepujam a força eletrostática desmontando os átomos e comprimindo as partículas diminuindo o espaço vazio. Talvez com mais energia e mais gravidade se possa desmontar as partículas em seus constituintes menores.
'' O homem sábio molda a sí mesmo, os tolos só vivem para morrer.'' (O Messias de Duna - F.Herbert)
'' O homem sábio molda a sí mesmo, os tolos só vivem para morrer.'' (O Messias de Duna - F.Herbert)
Gilgha,
essas questoes sobre "o que e essencialmente/verdadeiramente/corretamente o que" sao de interesse metafisico. Sempre que se questiona qualquer carater existencial sobre a "coisa em si" o trabalho do fisico ja acabou.
O fisico procura descrever os padroes nos fenomenos observados. Ele postula leis que permitem reproduzir teoricamente esses padroes observados na pratica.
Procura-se resolver problemas bem postos com descricoes adequadas aos propositos praticos pretendidos.
Por exemplo, o entendimento da agua enquanto substancia dentro da qual o peixe nada pode se dar em diversos niveis. Pode ser na forma de um entendimento hidrodinamico rudimentar, com uma equacao de euler para fluidos viscosos, ou pode ser uma descricao mais acurada mediante emprego da mecanica de fluidos de navier-stokes, ou mesmo uma descricao ainda mais refinada em termos de propriedades quanticas-estatisticas da molecula H20.
Mas nada disso responde a pergunta filosofica "do que e a agua realmente".
Essa e a diferenca entre uma pergunta filosofica e um problema pratico.
Uma pergunta filosofica nunca sera satisfatoria respondida, ela nao esta bem posta. Ela apenas orienta a formacao de distincoes cada vez mais refinadas, ou de ramificacoes em areas de conhecimento diversas.
Um problema pratico seria determinar uma velocidade aproximada de deslocamento do peixe, algo que pode ser medido e determinado.
Imagens mentais e analogias sao uteis mas tambem sofrem limitacoes, e importante nao se lancar a criticar trabalhos cientificos baseando-se na nossa intuicao de como funcionam as analogias que talvez tenham sido empregadas para comunica-los.
Essa relacao entre pecas de lego e materia e energia pode ate ser ilustrativa num dado contexto mas (obviamente) nao e a definicao dada pelo teoria (modelo?) padrao para essas coisas.
E o modelo padrao por sua vez nao e a teoria do Big Bang.
A teoria do Big Bang procura explicar algumas observacoes cosmologicas, por exemplo, de que o universo estaria em expansao e que ha uma radiacao termica no fundo cosmico indicando um universo mais denso e quente no passado.
O modelo padrao procura entre outras coisas catalogar toda uma variedade de particulas fundamentais observadas ou teorizadas de acordo com relacoes matematicas de simetria derivadas de certas leis de conservacao (de energia, ou de cargas), assim como as interacoes e reacoes entre elas.
Massa e energia podem ter varias definicoes, na maioria das vezes equivalentes.
Massa (inercial) e a succeptibilidade inversa a acelaracao por uma particula num determinado campo vetorial de forca.
Energia e quantidade mensuravel que se conserva num sistema fechado, e pode ser entendida como a capacidade do sistema de realizar trabalho, que e a integral do deslocamento vetorial total de uma distribuicao de massa inercial.
E não consigo conceber energia em matéria. Por exemplo, a energia magnética (que tem um campo elétrico associado e perpendicular)é um tipo de matéria convertida? Não sei se consegui me expressar corretamente.
Particulas sao os componentes fundementais de um sistema.
Uma mesma coisa pode ser uma "particula" ou um "composto/complexo" dependendo do sistema que se estude.
Num modelo astrofisico para o sistema solar, o planeta terra pode ser visto como uma particula, dotada de massa e momento linear e angular.
Num modelo para os fenomenos metereologicos o planeta Terra nao e uma particula, mas e o proprio dominio do sistema. Varias propriedades locais de latitude, longitude e relevo passam a ser relevantes.
Objetos em geral sao considerados particulas se eles nao possuem formas particulares ou propriedades "geometricas" relevantes.
Assim coisas podem ser consideradas particulas num nivel menor de resolucao mas podem se tornar objetos complexos em um nivel mais alto.
Em fisica de particulas fala-se de particulas fundamentais, porque acredita-se que elas nao possuam partes componentes.
Essas particulas podem ser componentes daquilo que nos chamamos de materia, i.e., objetos com massa e volume estaveis, ou podem transportar informacao entre particulas "materiais".
Particulas que transportam informacao podem ou nao possuir massa e as vezes sao melhor representadas na forma de "campos" do que na forma de particulas.
Campos sao as propriedades locais de um ponto no espaco (num dado referencial particular), e sao produzidos pela presenca de determinados tipos de particulas proximas aquele local. Essas influencias podem ser representadas por trocas de particulas.
A escolha da representacao mais adequada e uma conveniencia que cabe ao cientista determinar. Para certos problemas, uma representacao fornece um entendimento melhor do que a outra.
Mas o importante e entender que a nocao de particula e uma representacao de um objeto num sistema. E a representacao mais simples possivel, e reservada aos componentes considerados fundamentais para o entendimento pratico de como o dado sistema funciona.
Portanto, enquanto procuramos novas respostas (ou respostas mais completas) na fronteira entre a ciência e a metafísica, na vida diária fiquemos com o que funciona.
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Opa!
Finalmente chegamos ao ponto do Rubicão!
Cabeção disse: “A mecanica quantica, a fisica nuclear e o modelo padrao da fisica de particulas (que sao ligados mas nao sao a mesma coisa!) tem limitacoes conhecidas mas ainda assim sao as mais bem sucedidas e refinadas conquistas da ciencia moderna.
O grau de precisao de descricao dos resultados obtidos, assim como a quantidade de fenomenos previstas teoricamente e confirmadas em laboratorio a partir desses modelos nao tem correspondente na fisica ou em nenhuma outra area da ciencia.”
E Fernando disse: “Portanto, enquanto procuramos novas respostas (ou respostas mais completas) na fronteira entre a ciência e a metafísica, na vida diária fiquemos com o que funciona.”
Então, partindo desses pressupostos, posso afirmar que vocês concordam plenamente com as seguintes afirmações oriundas da mecânica quântica, pois servem como base computacional para a elaboração das tabelas de probabilidades criadas para a medição de fenômenos e propõe as seguintes possibilidades:
1) O comportamento onda partícula proposto pela dualidade da matéria de Louis de Broglie: Que afirma que uma partícula pode se apresentar hora como partícula e hora como onda, sendo que, sempre que se tenta “flagrar” uma partícula se comportando como onda, ela sempre se apresentará como partícula, indicando que o observador, afeta o resultado da medição. Na interpretação de Copenhague na mecânica quântica, um sistema para a superposição de estados se torna um ou outro quando uma observação acontece. Isso, baseado nos resultados dos experimentos da dupla fenda.
2) O elétron tem a capacidade de pular de uma órbita para outra, em torno do núcleo, como propôs Bohr, e essa proposta é parte integrante do modelo de átomo de Heisenberg/Broglie, onde se afirma que é impossível saber-se a posição e a direção de um elétron ao mesmo tempo, sendo então, necessária a criação de uma tabela de probabilidades para se definir a posição e direção desse elétron.
3) A convenção de Copenhagen, em sua formulação final sobre as diretrizes que determinam os fatores de cálculos quânticos, afirma que o tempo existe e por isso é um dos componentes exigidos na elaboração de formulações da computação quântica.
4) A proposta dos muitos mundos, ou mundos paralelos, é uma proposta aceita inconteste na mecânica quântica.
5) A força da gravidade é uma força única de origem própria, não oriunda ou sendo o resultado de outras forças.
6) Buracos de minhoca, ou wormholes, tem alta probabilidade de existirem.
7) Viagens no tempo tem alta probabilidade de serem efetuadas.
8) Buracos negros são espaços vazios, onde só existe força gravitacional atuando, mas essa força, não é suficiente para colapsar a matéria, permitindo então, que a informação jamais se perca.
9) Buracos negros são passagens que podem ser usadas para viagens no tempo ou viagens que encurtam o espaço/tempo.
10) Viagens com naves estelares tem alta probabilidade de atingirem velocidades próximas à velocidade da luz.
11) Fótons não possuem massa.
12) Galáxias se afastam uma das outras, acima da velocidade da luz, pelo efeito de expansão.
13) Etc., etc., etc. ...
Então, na vida diária, o que achamos que funciona e o porquê funciona, pode não ser bem assim...
Enquanto isso, desde 1935, o rabinho do gato de Schrödinger, continua ameaçadoramente a balançar sobre a cabeça dos adeptos da teoria quântica, tal qual a espada de Dâmocles.
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http://gilghamesh.blogspot.com/
Meu critério de "funciona" é "gera tecnologias ou métodos usáveis".
As leis de Newton ainda são aplicáveis, por exemplo, ao cálculo da trajetória das balas de canhão.
Gilghamesh,
Eu sou engenheiro com mestrado em matematica financeiro. Nao sou nenhum fisico e tive apenas alguns cursos introdutorios e intermediarios de fisica quantica, mas ja da para perceber varios problemas nessas suas analises.
A maioria dessas afirmacoes nao sao "base" para nenhum computo de probabilidade em mecanica quantica. Elas podem ser em alguns casos solucoes particulares de certos sistemas.
Em mecanica quantica os estados de um sistema sao calculados a partir da analise espectral de um operador hamiltoniano associado a esse sistema. O operador hamiltoniano contem a informacao de como as particulas do sistema interagem entre si.
Operadores hamiltonianos tem propriedades de simetria que garantem a sua decomposicao espectral unica. O espectro e uma serie de numeros reais positivos (energias) que junto com uma base ortogonal particular permite descrever perfeitamente o operador.
Dai a equacao de Schroedinger (ou de Dirac) permite descrever como a distribuicao de probabilidade entre os estados do sistema evolui no tempo. Assim, realizada uma observacao no tempo t, a probabilidade de observacao de cada estado quantico possivel e dada por essa distribuicao.
Em geral os estados quanticos possiveis sao discretos, porque o espectro de um operador limitado costuma ser discreto (exceto em casos degenerados ou triviais). Esse e um resultado em matematica, o teorema espectral.
A ideia basica da mecanica quantica e que um sistema so pode ser observado em estados proprios, correspondentes aos valores proprios do espectro do seus operador hamiltoniano.
Esses valores proprios sao por sua vez asssociados as energias fundamentais do sistema, e governam a evolucao das probabilidades desses estados. Grosso modo, um sistema isolado tende a evoluir para seus estados de menor energia, a probabilidade dos estados de alta energia convergindo para zero exponencialmente.
E enquanto as "conclusoes" que voce tira dos principios da mecanica quantica, elas nao sao obvias ou standard. Podem ate ser verdade, eu nao sei o suficiente para dizer, mas nao podem ser simplesmente tiradas abanando as maos no ar como voce faz.
Viagens no tempo e buracos de minhoca, por exemplo, sao conceitos especulativos baseados em certas solucoes possiveis para as equacoes da relatividade geral. Essas equacoes sao sao de outra natureza. Basicamente, em geometria diferencial voce pode descrever a forma de um espaco atravez de um objeto matematico chamado tensor de curvatura de Ricci. Essa e uma funcao que associa cada ponto no espaco a uma forma, um operador local sobre vetores. As equacoes de Einstein permitem explicar efeitos de atracao gravitacional atraves da introducao de um tensor de curvatura para o espaco-tempo de Minkovsky, que e o framework basico para o referencial relativistico.
Todas essas coisas exigem um enorme treinamento para serem abordadas precisamente. Sao assuntos altamente tecnicos e nao-intuitivos.
E preciso evitar de se deixar levar pelo entusiasmo de um divulgador que faz parecer que essas conclusoes sao facilmente alcancaveis apenas por meios imaginativos e por analogias cotidianas. De certo, fisicos treinados ate podem usar esses meios, mas apenas por estarem treinados o suficiente para saber quando e onde usar certas analogias.
Eu e voce nao somos fisicos treinados. Assim a maior chance e que nossas "conclusoes analiticas" sejam puro besteirol.
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Grande Cabeça.
A questão é:
Se uma teoria, no caso, a teoria quântica, dá margem a aberrações matemáticas, podemos supor que a base da teoria esteja incorreta.
E qual a base da teoria quântica?
Ela é baseada na mecânica probabilística que teve como ponto de partida, a relatividade de Einstein, que por sua vez, é baseada nos princípios proferidos por Newton.
Einstein corrigiu alguns proferidos de Newton, mas manteve outros.
E se, esses outros proferidos mantidos, foram enunciados sobre bases incorretas de observação efetuadas por Newton há mais de 300 anos e ninguém percebeu essas incorreções?
Pode muito bem, existir a possibilidade que todo o nosso conhecimento científico, esteja baseado em um castelo de cartas.
Posso estar falando besteira? Posso.
Mas essas suposições são baseadas na observação e análise dessas aberrações matemáticas que se originam da mecânica quântica.
E como diz o Encosto: “Onde houver fé, levarei a dúvida...”.
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http://gilghamesh.blogspot.com/
Cara,
na pratica toda teoria e incorreta.
Modelos teoricos sao abstracoes criadas para representar e entender coisas, mas eles nunca sao perfeitos.
E preciso bastante treinamento para entender profundamente a natureza das "aberracoes matematicas" produzidas. Eu confesso que eu nao tenho esse treinamento para discutir ou mesmo entender vagamente as aberracoes encontradas na fisica teorica moderna.
Mas muitas aberracoes sao corrigidas eventualmente com uma descricao mais fina de um comportamento.
A propria mecanica quantica foi originalmente introduzida por Planck para consertar uma aberracao matematica encontrada na descricao classica do comportamento termodinamico de um corpo negro.
E a mecanica quantica nao e "baseada" na mecanica estatistica.
A mecanica estatistica se aplica a sistemas classicos de particulas (i.e. newtonianos).
Ela simplifica o tratamento de sistemas muito grandes ao considerar propriedades estatisticas dos conjuntos e nao das particulas individuais interagindo.
Num tratamento classico, cada particula adicional interage com todas as demais, e um sistema N+1 particulas possuiria N equacoes a mais do que um sistema de N particulas.
A mecanica estatistica permite resolver isso atraves de hipoteses simplificadores, como negligenciar certos efeitos ou considera-los como um campo medio, ou ruidos aleatorios, de maneira a criar um modelo que capture essencialmente as mesmas propriedades estatisticas interessantes do conjunto de particulas.
Mas o carater probabilistico na mecanica quantica nao e uma mera questao de tratabilidade de grandes sistemas. Trata-se de uma coisa mais fundamental.
Particulas quanticas se comportam de maneira essencialmente aleatoria porque ha um limite conhecido para a precisao do que se pode saber sobre o estado dessas particulas. Esse limite nao e apenas pratico, e um limite fundamental.
Os metodos da mecanica estatistica podem ser adaptados a conjuntos com propriedades quanticas. Isso e o assunto da fisica estatistica.
Einstein nao criou a mecanica estatistica, mas contribuiu para ela quando empregou metodos estatisticos para descrever o movimento de particulas em suspensao num fluido por meio de colisoes aleatorias com moleculas desse fluido. As trajetorias observadas desse movimento teriam as propriedades estatisticas de um objeto conhecido como Movimento Browniano.
Esse foi um dos papers famosos de Einstein, mas nao tem necessariamente uma conexao obvia com os seus trabalhos seminais em relatividade ou em mecanica quantica.