terça-feira, abril 15, 2008

O «Triângulo das Bermudas» da Física (1)

O vento sopra agreste... sopra sempre assim na primavera, nesta esplanada sobre a praia da Torre. Gosto disto. Os arranjos ajardinados e a vista soberba sobre o mar transportam-me para muito longe do caótico ambiente da cidade. A presença do forte de Oeiras dá aquele toque esotérico que liberta a imaginação. Mas hoje deve estar-se melhor na esplanada dos Moinhos ou na dos Gémeos, são mais abrigadas.

É hoje que vais explicar a Luz ou o tempo ainda não está suficientemente do teu agrado?” a Luísa interrompe-me a contemplação com a sua voz entusiasmada e remata com uma pequena gargalhada. Esforço-me para renunciar ao apelo hipnótico da luz do mar: “Tem de ser, não é? Senão, ainda me bates...”, o meu sorriso amarelo merece uma risadita de todos.

Confesso que estou curioso para saber como vais explicar a teoria da Relatividade às meninas.
O Mário com aquela pose que ele tão bem sabe assumir.

Mário, pensas que somos burras?”
Luísa não deixa escapar a oportunidade de dar um beliscão ao Mário, propiciador de outras intimidades que lhe estão a apetecer.

“Eu não vou explicar a Teoria da Relatividade! Seria o mesmo que pôr-me a explicar a teoria de Ptolomeu!”
Mário suspendeu imediatamente o carinho que estava a fazer à Luísa. “Como é isso?”

“É do Universo que eu vou falar. Estou muito além da Teoria da Relatividade. Para saber que os planetas se movem à volta do Sol também não é preciso saber calcular as suas posições em cada instante, não é verdade?

Sim, mas para nos mostrares que o que dizes não é fantasia, tens de o provar com recurso à matemática.”

“Talvez eheh”,
procuro relaxar um pouco o Mário, “mas vamos ver aonde consigo chegar usando ao máximo a lógica e ao mínimo a matemática!”

Noto que as minhas palavras parecem tê-lo irritado. Afasta um pouco a Luísa para falar, quer dizer algo sério.

Tu queres explicar logicamente o Universo? Mesmo o Einstein, que defendeu que isso era possível, fez o quê? Partiu dessa propriedade misteriosa que o Princípio da Relatividade enuncia para obter equações ainda mais misteriosas; digamos que gerou magia a partir de magia, matando qualquer veleidade que poderíamos ter de compreender o Universo. O que tu queres fazer nasceu com o Newton mas morreu com o Einstein!”.

Não estranho o que ele disse, já sei que a crença na incompreensibilidade do Universo é tão forte na Física como na Religião. Tenho de contestar, mas com calma:

“O objectivo último de Einstein era compreender. Eu limitei-me a continuar os raciocínios do Einstein e consegui atingir a compreensão que ele buscava. É por isso que a Ana e a Luísa me vão poder compreender.”

Estás a dizer que vamos ficar a compreender melhor o Universo do que o Mário?”

“Ana, não compreendes tu melhor o Universo do que esse grande génio que foi o Ptolomeu? Não compreenderão as crianças de amanhã o que parece transcendente aos físicos de hoje? Imagina que eu sou uma criança do Futuro que te veio ensinar o que para nós é trivial e para vocês transcendente!”
Pego na mão da Ana, que se sorri com a ideia... ou será que é com o toque da minha mão?

Que és uma criança não tenho dúvidas
!”, a Luísa deixa explodir mais uma das suas alegres gargalhadas, atirada do pescoço do Mário onde descansava a cabeça. Aproveito para ir directo no assunto, com entusiasmo:

“LUZ! Não precisamos mais do que analisar, sem preconceitos, as propriedades da Luz para desvendar a natureza da Matéria e do Espaço! Nas coisas elementares, como na ingenuidade das crianças, se revelam as grandes verdades. Na Luz e no Teorema de Pitágoras!”

Pois...

“Que sabemos nós da Luz?”
pergunto, ignorando o Mário.

Sabemos que a velocidade da Luz é constante!

“Ooops, Luísa, vamos devagarinho! A primeira coisa que sabemos é que tem velocidade, que não é instantânea. O que quer dizer que quando olhamos para um planeta, como Vénus, Marte ou Júpiter, ele já não está exactamente onde o vemos, porque a Luz levou algum tempo a viajar entre ele e nós. Ora, para os astrónomos é importante determinar a posição exacta dos planetas e para isso precisam de saber o tempo que a Luz levou até nós”

Então, sabendo a velocidade da Luz...”

“Sim, mas precisamos da velocidade da Luz em relação a NÓS, não é verdade? E como é que vamos saber isso?”

Então, sabendo a velocidade do planeta, a nossa, ...”

“Luísa, parece-me que estás a admitir que a velocidade da Luz é relativa à sua fonte, isto é, se sai do planeta, é relativa ao planeta, como se fosse uma bala de canhão!”

E não é?

“Na realidade não. É diferente do que se passa com os corpos. Se atirarmos uma bola, a velocidade da bola é a mesma em relação a nós quer estejamos num comboio em movimento ou paradinhos no chão. Claro que em relação ao chão a velocidade da bola é diferente nos dois casos.”

Então como é com a Luz?”

“Há maneiras de testar se a velocidade da Luz é relativa à fonte. Por exemplo, observando os satélites de Júpiter: se a velocidade da Luz fosse relativa à fonte, quando um satélite, ao orbitar Júpiter, se está a afastar de nós, a luz dele viria mais devagarinho, levaria mais tempo, do que quando o satélite se está a aproximar de nós. Então, nós veríamos o satélite a atrasar-se durante meia órbita e a adiantar-se durante a outra meia órbita. Ora isso não se verifica, o que significa que a velocidade da Luz em relação a nós não depende da velocidade da fonte.”

Então essa é a primeira coisa importante que sabemos acerca da velocidade da Luz: que é independente da velocidade da fonte!”,
a Ana atenta como uma boa aluna na aula.

Mas então depende de quê?

“Boa pergunta Luísa! Há algumas respostas possíveis, por exemplo, a velocidade da Luz ser relativa à distribuição média de matéria no Universo; ou à posição espacial do suposto Big Bang; ou ao espaço... mas não estamos ainda em condições de poder responder a essa pergunta. Vamos deixa-la em aberto enquanto continuamos a descobrir mais coisas sobre a velocidade da Luz.”

E que tal em relação ao aether? Ou ao centro do Universo?
o Mário está provocante, o instinto reage por mim:

“Boa sugestão Mário! Vamos então, por agora, pensar que a velocidade da Luz é relativa ao centro do Universo, seja lá isso o que for. Assim definimos a primeira das propriedades da velocidade da Luz!” Mário franze o sobrolho, não era esta a reacção que esperava, mas eu continuo sem lhe dar tempo para contestar, “Vejamos agora o que podemos saber em relação à medida da velocidade da Luz.”

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17 comentários:

anonimodenome disse...

a caixa dos segredos vai ser aberta.
desesperamos no entretanto.
a luz mostra-se com uma velocidade constante. i.e. a nossa medida é constante. e aí parece estar toda a diferença. até agora a constância da sua velocidade tem feito um apelo a uma ideia de absoluto. agora o alf refere a hipótese de ele ter uma velocidade relativa a qualquer coisa.
não vem nos livros (eu nunca vi).
vou brincar a ser de luz e comentar o que me está a atrasar a viagem.
-- fogo, estou tão longe do centro do universo que o chamamento para a origem está mais débil. agora já vou mais ligeiro. (o contrário também pode ser um cenário tão válido como este)
-- fogo, tanta matéria e energia na vizinhança. isto é que é uma atrapalhação. chegem para lá, deixem passar que tenho pressa.
-- fogo, Deus tinha mesmo de me enfiar neste universo com o espaço cheinho desta 'viscosidade peganhenta'. é um invejoso. só ele é que se pode mover instantaneamente ...é uma injustiça, está em todo o lado ao mesmo tempo... e não sei para quê, porque desde que criou o mundo só lhe dá para a preguiça).
Para a ciência, a que estamos habituados, a reflexão termina a seguir à afirmação: a velocidade da luz é constante.
vem o alf e diz: isso é relativo.
vou usar a gargalhada do alf, se ele mo permite.
eheheh.

alf disse...

anonimodenome

as velocidades não são aleatórias, são sempre relativas a qq coisa, não é? A velocidade da bala que sai do canhão é relativa ao canhão; a do avião é relativa ao ar, a do barco é relativa à água; a duma oscilação é relativa ao meio em que se propaga.

Ou seja, as velocidades ou são relativas à fonte, como no caso do canhão, ou ao meio de suporte, como nos outros exemplos.

Se a velocidade da Luz não é relativa à fonte, como acontece com a bala do canhão, a única hipótese que podemos formular com base na nossa experiência é que é relativa ao meio, neste caso o "espaço".

Fazer aqui esta afirmação, porém, poderia levantar contestação por causa das crenças existentes sobre o assunto. Por isso considerei outras hipóteses. Verás que considerar o "centro do universo" vai ter a sua utilidade...

Muito interessante o teu comentário eheh... o Einstein diria exactamente o mesmo!

alf disse...

anonimodenome

a afirmação "a velocidade da luz é constante" significa apenas que podemos descrever os fenómenos onde há propagação de campos, como no caso da luz, atribuindo à luz uma velocidade constante em relação ao observador.

Podemos fazer isso e obter resultados certos, no entanto isso não implica que a velocidade da luz em relação ao observador seja constante. Não é.

Nunca poderia ser, não é verdade, não podemos ter a mesma velocidade em relação a dois observadores que se movem com velocidades diferentes, pois não?

Ou então temos de negar toda a lógica. Mas aí há um perigo: se negamos a lógica podemos começar a acreditar em tudo. Até mesmo em fases de Inflação, matéria negra, bruxarias, universos paralelos, etc. não é? é um vale tudo, não é verdade, basta ter imensa lata e nenhum amor à verdade.

(queixam-se muitos físicos que a frase que mais ouvem quando começam a pôr dúvidas é "cala-te e calcula")

O Jorge vai explicar aquilo que os humanos deste tempo ainda não descobriram: porque é que as equações dão certo usando um valor constante para "c".

Metódica disse...

Luz!
Finalmente!
Muito interessante este post, já tinha lido uma teoria qualquer em que a luz era medida não em relação à fonte, mas em relação a um corpo em movimento, acho que se colocavam dois corpos em a moverem-se em velocidades diferentes contra a luz e depois media-se a velocidade da luz em relação a esses corpos.

alf disse...

Ola metódica.

é um prazer ter-te aqui!

Medir a velocidade da Luz é uma grande complicação de que próximo post falará;

para já, sabemos que a velocidade da Luz não é relativa à fonte - e só conhecemos duas situações, a tipo "bala de canhão",em que a velocidade da bala é relativa ao canhão, ou seja, a "fonte", e a tipo "barco" ou "avião" ou "som", em que a velocidade é relativa ao meio de suporte.

No próximo post descobriremos mais misteriosas caracteristicas da velocidade da luz...

antonio disse...

Olha, queremos o teorema de Pitágoras! Sim, eu não estava distraído. Esse assunto da velocidade da luz não interessa nada! Venha o teorema.

alf disse...

antónio

os corpos são feitos de átomos, diz-se; mas os átomos não estão apoiados uns nos outros, encostados. Os átomos flutuam no espaço e o que define as suas distâncias, portanto, a estrutura e a geometria dos corpos, são os campos entre eles. Campos que se propagam à velocidade da Luz.

Chegamos assim à compreeensão de que os corpos são uma estrutura onde as vigas e pilares são como... raios de Luz.

Portanto, compreender o Universo começa aqui - na Luz. Porque no fundo, no fundo, tudo o que não é "espaço vazio" é feito de Luz...

Metódica disse...

Fico à espera =D

Diogo disse...

Ponto nº 1: quem é que garante ao meu amigo que a velocidade da luz é constante para todos os observadores? Onde é que se baseia para tais afirmações? Nas medições de Morley e Michelson feitas há mais de 100 anos?

alf disse...

diogo

Onde está escrito que a velocidade da luz é constante para todos os observadores? A Luisa é que vai dizer isso, mas é interrompida.

veja o que eu digo na resposta ao anónimodenome, no terceiro comentário deste post.

O que este post estabelece é que a velocidade da Luz é independente da velocidade da fonte.

Como já disse em comentários anteriores, só conhecemos duas situações: ou a velocidade depende da fonte, que é o caso da bala do canhão cuja velocidade é relativa ao canhão, ou depende do meio de suporte, como acontece num barco, avião, som, etc.

Da Luz sabemos que não depende da fonte, não é tipo "bala de canhão". Também sabemos que não é aleatória, não anda a variar, se fosse viamos os planetas a mudar de sitio consoante o tempo que a luz levasse entre eles e nós. Ou seja, o seu comportamento configura a situação de uma propagação num meio. E, para já, não sabemos mais nada. No proximo post sobre a luz iremos saber mais coisas.

antonio disse...

Alf, excepto os buracos negros e a anti-luz! (já que existe a anti-matéria...)

alf disse...

antónio

bem visto eheh... embora isso seja a anti-existência! A Luz é o que existe, a anti-luz, anti-matéria e, eventualmente, os buracos negros são o que não existe (a anti-matéria só é conseguida em laboratório).

É por isso que a criação do Universo se resumo ao "Faça-se Luz"... tudo o mais é ilusão, como veremos

Osvaldo Lucas disse...

É impressão minha ou há aqui o esquecimento do efeito Doppler?

alf disse...

osvaldo lucas

este é apenas o primeiro post sobre a luz. Estabelece esta coisa muito importante: a velocidade da luz não depende da velocidade da fonte.

Ter isto em atenção é muito importante para descodificarmos o mistério que envolve os fenómenos onde a velocidade da luz conta.

Nos posts seguintes outras propriedades serão analisadas, mas este post é apenas sobre esta.

Diogo disse...

«o seu comportamento (da luz) configura a situação de uma propagação num meio. E, para já, não sabemos mais nada. No proximo post sobre a luz iremos saber mais coisas.»

Temos, portanto, um éter?

Alf, porque é que você adia sempre a resposta daquilo que não sabe?

alf disse...

Osvaldo Lucas

Não tinha percebido a sua questão em relação ao efeito Doppler. No próximo post vou esclarecer. Não fazia ideia que muitas pessoas pensam que o efeito Doppler resulta duma variação da velocidade da luz

alf disse...

diogo

realmente, eu nada sei; mas acontece que o Jorge sabe mesmo muita coisa sobre o Universo; tanto, mas tanto mesmo, que as pessoas dirão que ele terá de ter obtido esse Conhecimento de uma fonte exterior.

O Conhecimento do Jorge irá causar mais espanto do que se ele fizesse milagres; porque milagres também o David Copperfield e o Luís de Matos fazem.

E parece-me, meu caro diogo, que será dos primeiros a perceber isso.