Ernesto von Rückert » Física

Matéria e energia

Ernesto — Sun, 18 Jul 2010 16:05:33 +0000

Uma confusão conceitual que muitas vezes se tem é a de que “energia” seria um constituinte do Universo, inclusive o constituinte básico, do qual a matéria e a radiação, os outros constituintes, seriam feitos. Tal entidade, em verdade, é o que se chama de “campo”. Campo é algo que preenche o espaço, ou melhor, que dá azo ao surgimento de um espaço como aquilo que o contém, com a propriedade caracterizante de possibilitar interações entre suas próprias condensações, que são as partículas formadoras da matéria e da radiação. A curvatura do espaço gerado pelo campo vem a ser a gravitação. Energia é, apenas, um atributo do campo ou de suas condensações (matéria e radiação), da mesma forma que os momentos linear (quantidade de movimento) e angular (spin), a carga elétrica, a paridade, a estranheza, o isospin, o número bariônico, o leptônico, a cor (no sentido da teoria dos quarks) e outros atributos que, inclusive, possuem grandezas definidas para quantificá-los. Não existe “energia”, como algo em si, mas apenas como uma propriedade de alguma coisa. A equação de Einstein, E=mc^2, não correlaciona matéria com energia, mas “massa” com energia. O que ela diz é que a propriedade dos sistemas denominada massa, que mede tanto o seu conteúdo de inércia quanto sua capacidade gravitante, nada mais é do que uma forma da energia possuída pelo campo concentrado que vem a ser aquele sistema. Ao se quantizar o campo pode o fazer em forma de férmions, que são os quarks e léptons, constituintes da matéria, ou em bósons, que são as partículas de radiação, mensageiras das interações, das quais a principal é o fóton, cuja quantidade é um bilhão de vezes mais abundante do que a de partículas de matéria do Universo. Isto significa que a matéria hoje existente é apenas um bilionésimo do total de matéria e antimatéria primordialmente existente.

Prescrição versus descrição

Ernesto — Sun, 18 Jul 2010 16:04:01 +0000

Quando digo que as leis físicas descrevem mas não prescrevem os fenômenos da natureza não estou dizendo que elas não sejam capazes de prever ocorrências, mas sim que estas não se dêem da forma prescritas, mas sim descritas pelas leis. Isto apenas significa que o comportamento da natureza se dá por si mesmo, digam o que disserem as leis, e se, em algum momento, a natureza se comportar em desacordo com alguma lei, esta é que precisa ser corrigida.

Energia estelar

Ernesto — Fri, 16 Jul 2010 06:27:05 +0000

Ao proceder à fusão nuclear do conteúdo de seu caroço, as estrelas liberam energia, carreada para fora tanto pelos fótons quanto pelos neutrinos, bem como pela energia cinética das partículas resultantes da fusão, em geral núcleos de Hélio. A energia cinética dos produtos da reação é desprezível. A fração correspondente à energia dos neutrinos varia de 2% a 30%, dependendo do tipo de reação ocorrida. De qualquer modo sua contribuição é menor do que a dos raios gama. Estes são que, principalmente, aquecem o interior da estrela, ao serem absorvidos pelos íons e átomos e, assim, provocam a pressão que impede que a gravidade colapse a estrela. Quando o combustível nuclear se esgota, nada impede o colapso gravitacional e, então, ocorre a explosão.

Esoterismo quântico

Ernesto — Thu, 03 Jun 2010 03:36:41 +0000

Eu tenho muitas e sérias reservas em identificar a Física Quântica com temas ditos esotéricos, em que pese a adesão de um David Bohm ou um Roger Penrose. Quanto a Fritjof Capra, Amit Goswami, Deepak Chopra e outros que tais, eu nem levo em consideração. Já li alguns de seus livros, que considero pura enganação. Prefiro Osho ou o Dalai Lama. Ainda não fui convencido a abandonar o fisicalismo ateu (antigamente denominado materialismo). O vácuo quântico (que não é vazio) é um sistema físico que não tem nada a ver com consciência. Esta é o resultado do funcionamento hipercomplexo de um organismo, não só humano, em especial do cérebro, mas não apenas. Se houver mesmo uma expansão da consciência além do organismo individual, só acredito se isto for aferido de uma forma controlada, com todos os cuidados que só um sadio ceticismo pode aplicar. Vou procurar o que o Dellaporta disse, pois sempre quero saber todos os lados de uma questão. Para isto, inclusive, já lí até Allan Kardec, que também não me convenceu.

David Bohm

Ernesto — Mon, 24 May 2010 01:33:52 +0000

Bohm deu excelentes contribuições para a Física. Todavia, especialmente em seus últimos anos, sua concepção da realidade passou a ter um caráter esotérico que não coaduna com uma abordagem cientificamente serena e cautelosa da interpretação das informações naturais. Para preservar sua convicção intima da necessidade de causa para todo evento, ele propôs a teoria das “variáveis ocultas” que não encontra respaldo em comprovações empíricas. Esta questão de ordem implicada e explicada é muito interessante, mas trata-se de uma conjectura não comprovada, com menos embasamento do que a teoria das Supercordas, por exemplo.

Materialismo, espiritualismo e Física Quântica

Ernesto — Sun, 23 May 2010 23:39:24 +0000

Sempre que vejo relacionar física quântica com espiritualidade percebo estar frente a um completo desconhecimento dela. Mesmo físicos como Amit Goswami cometem o erro de supor que há alguma ligação entre essas coisas. Dizer que a consciência faz a escolha entre as possibilidades quânticas é a maior baboseira. Concordo que se deva propor um sistema político e econômico alternativo a esta barbaridade que existe, mas isto não tem nada a ver com física quântica, exceto se considerarmos que a sociedade é feita de seres humanos, que são biológicos, e a biologia se fundamenta na química que se fundamenta na física quântica. Mas isto é reducionismo e os espiritualistas são holistas. Tenho me batido incasavelmente em meu blog contra essa concepção equivocada. Não vou dispender meu tempo com a leitura do site mencionado, que visitei e pude passar os olhos por alto, porque sei que tais considerações não têm fundamento. A começar pelo espiritismo. Sugiro que você faça um estudo sério mesmo de física quântica, antes de justificar nela suas proposições. Não estou fazendo juízo do mérito delas, apenas da fundamentação.

Para começar, o termo “materialismo” é equivocado, devendo ser substituído por “fisicalismo”, já que a realidade natural não contém apenas matéria, mas também radiação, campos, espaço, tempo, sistemas, estruturas, interações, fenômenos, ocorrências, dinâmicas etc. Assim, fisicalismo é a concepção de que a realidade concreta (no sentido de não abstrata ou conceitual) é puramente natural, inexistindo qualquer tipo de entidades ou ocorrências de ordem espiritual ou sobrenatural (note que, se existirem, tais entidades e ocorrências não seriam abstrações). Tal fato não carece de demonstração, sendo considerado como a “hipótese nula”, já que a possível realidade sobrenatural não é evidente, como a natural. Então o ônus da prova recai sobre a comprovação de alguma realidade sobrenatural, ou por evidência direta ou por provas indiretas. Tais comprovações não existem, pelo que tenho conhecimento. Todas as alegações sobre a existência de alguma realidade sobrenatural são subjetivas. Por outro lado, a história da ciência fornece fortes indícios para rejeitar o sobrenatural (deuses, espíritos, almas, anjos, demônios, gênios etc), que foi invocado pela humanidade para explicar o então inexplicável, mas que, a cada dia, passa a ser explicado de forma puramente natural. Tal é o caso do pensamento, como comentarei em outra postagem. A petição inicial é pela apresentação de uma pesquisa publicada que demonstre a existência do materialismo. Isto não precisa ser demonstrado, pois o materialismo (ou melhor, fisicalismo) existe, uma vez que existem seguidores dele. Acho que o que o Cláudio queria seria uma pesquisa que prove que esta seja uma concepção verdadeira, isto é, que, de fato, não existe nenhuma realidade sobrenatural. Esta pesquisa não existe! Mas a falta de prova não invalida a proposta. Também não há prova de que o sobrenatural exista. A decisão se dá com base nos indícios mais plausíveis e eles são a favor do fisicalismo. Não se trata de uma crença, mas de uma constatação.

Espírito, conceitualmente, não é uma abstração, isto é, uma idéia que só tenha existência em mentes que a concebam e não objetivamente fora das mentes. Como é algo passível de existência no mundo, trata-se de um ente ou entidade, que possui uma essência, isto é, propriedades que o caracterizam como tal. Mas pode não existir de fato e, assim, não seria um ser, pois ser é o ente que existe, no meu entendimento ontológico. Se existe ou não é uma questão de verificação fatual, por meio de evidências diretas ou indiretas. Tenho para mim que não existem evidências de nenhum tipo que comprovem a existência de espíritos, de forma que considero que não existam. Nem deuses, nem almas, nem anjos, nem demônios, nem gênios… nada disso. A mente e a consciência, como entendo, são ocorrências que se dão pela complexidade da estrutura e da dinâmica de funcionamento dos organismos dos animais superiores, especialmente do sistema nervoso, mas que também pode se dar em artefatos suficientemente complexos para tal. Apenas ainda não existe competência tecnológica suficiente para produzí-la.

Giro e aceleração

Ernesto — Sun, 23 May 2010 23:30:26 +0000

O movimento de translação uniforme não pode ser detectado de forma absoluta, mas uma aceleração sim. Toda aceleração provém de interações. Um corpo macroscópico em giro possui partes aceleradas, pelo menos centripetamente. Isto se deve às interações entre suas partes. Se elas não existissem ele se dispersaria. Uma galáxia gira pela gravidade mútua de suas partes. Um corpo rígido pela coesão de sua estrutura. No caso de uma partícula elementar, sem estrutura, suposta puntiforme, o giro é mais sutil, sendo dado pelo momento angular intrínseco (spin), que não significa um giro na concepção cinemática clássica. Em ambos os casos, existe o momento angular intrínseco. Tal momento angular, juntamente com a massa e a carga eletríca, são os únicos parâmetros que determinam a conformação do espaço circundante ao objeto, de acordo com a Relatividade Geral. A solução de Schwarszchild corresponde a um corpo sem spin e sem carga, só com massa. A de Kerr a um corpo sem carga, mas com massa e spin e a de Reissner-Nordströn a um corpo com massa, spin e carga. O spin provoca um efeito torsional no espaço circundante, isto é, as geodésicas do espaço-tempo se dispõem de uma forma espiralada. Isto é algo passível de ser observado e permite detectar o spin do objeto, mesmo que ele seja um buraco negro. Aliás, a maneira de se detectar um buraco negro é justamente por meio da radiação emitida pelo plasma de uma estrela que lhe orbite, enquanto sugado por ele, de forma espiralada, emitindo radiação sincrotrônica (disco de acreção). No caso de partículas subatômicas, a aplicação de um campo magnético permite detectar o spin pelo efeito de provocar o desdobramento das raias espectrais nas denominadas “estrutura fina” e “estrutura hiperfina” (efeito Zeeman). De fato, o spin é um dos invariantes relativísticos, isto é, não depende do referencial, como a carga e a massa de repouso.

Unificação das interações

Ernesto — Sun, 28 Feb 2010 21:23:18 +0000

No meu entendimento, não há como unificar as interações com a gravidade, pois esta não é uma interação. Apenas na aproximação do espaço local tangente é que a gravidade aparenta ser uma interação. As teorias de unificação descartam a relatividade geral e consideram a gravidade como uma interação. Acho isso muito esquisito e vejo que, por isto, é que não conseguem, inclusive detectar gravitons. As ondas gravitacionais são ondas de curvatura do espaço-tempo e não perturbações de um campo quantizável, como o são as demais.

Sem dúvida que tem. Física mesmo, isto é, comportamento da natureza. A questão é que a Física Teórica ganhou um status de independência da fenomenologia que faz parecer que tudo que é obtido teoricamente corresponde ao comportamento da natureza. Isto é um perigo, mas advém da vaidade dos pesquisadores. Einstein, por exemplo, não se sentiu seguro de sua Relatividade Geral enquanto o desvio das estrelas no eclipse e a medida da precessão do periélio de Mercúrio não a confirmaram. É dessa pretensão descabida que surgem os Universos paralelos, os buracos brancos e outras fantasias.

A teoria das cordas (ou das branas ou a “M”) pretende unificar as partículas como modos de vibração de cordas ou membranas em múltiplas dimensões. Pode ser que consiga, mas pode ser só uma brincadeira (só que gasta fortunas dos contribuintes). No meu entendimento, o Universo é composto de um único e vasto “campo”, aqui e acolá concentrado em partículas quantizadas que são os bósons e férmions (quarks, leptons, gluons, fótons etc). Mecanismos que precisam ser descobertos garantem a estabilidade de certos quarks e produzem a matéria (e antimatéria). Explicações de como isso tudo funciona e como o conteúdo de massa-energia curva o espaço ainda não existem, fenomenologicamente (não apenas a equação). Física é entender o funcionamento da natureza. Ainda falta saber muita coisa.

A ciência não deve dizer apenas “como”, mas também, “por que”. Não só descrever e quantificar, dando as equações que relacionam as grandezas descritivas dos atributos das entidades, mas entender por que é que as coisas se dão como se dão. É o que eu chamo de fenomenologia conceitual. São as interpretações da Mecânica Quãntica, por exemplo. Isto ainda não está resolvido de modo pacífico. Não me alinho à concepção positivista de que só interessa saber se dá certo. Quero saber a explicação.

Matemática natural

Ernesto — Sun, 28 Feb 2010 21:21:30 +0000

Certamente que a matemática (que inclui aritimética, álgebra, geometria, análise, topologia e tudo o mais) é um construto humano, que estabelece relações entre símbolos representativos de objetos abstratos, de uma forma lógica e com uma metodologia capaz de possibilitar inferências correspondentes a novas relações a partir de outras.
O mais curioso é que, quando se faz uma correlação entre os entes matemáticos e os entes naturais para que a matemática os represente, as inferências obtidas matemáticamente, na maior parte das vezes, são detectatas de forma correspondente nas entidades naturais representadas. Acho que isto não é uma mera coincidência.
É claro que a física precisa testar a veracidade dessas conclusões teóricas, como o desvio da luz tangente a um eclipse e a precessão do periélio de Mercúrio confirmaram a relatividade geral. Mas os físicos teóricos têm uma confiança muito grande de que a experiência confirmará suas teorias, deduzidas matematicamente.
No meu entendimento, isto advém do fato de que a lógica, alicerce da matemática, não é gratuita, mas é tal qual é em virtude da natureza ser tal qual é. Isto é, a matemática é, de certa forma, uma ciência natural e não uma abstração. Pelo menos a matemática que tem utilidade.

Distribuições na Mecânica Quântica

Ernesto — Wed, 13 Jan 2010 04:25:54 +0000

Considero que o uso da delta de Dirac, e, mais ainda, do próprio cálculo de funções de variáveis reais ou complexas (cujas componentes real e imaginária são reais) é uma questão de simplificação matemática do modelo. O correto seria o uso do cálculo estocástico, que trata de variáveis discretas, mas ele é matematicamente bem mais complexo. Aliás, isto é o que fez Planck em seu famoso artigo sobre a radiação de corpo negro que inaugurou a Mecânica Quântica, em 1900. Foi a Mecânica Ondulatória de Schröedinger que modelou a Mecânica Quântica por uma equação diferencial de variável complexa, cuja parte independente do tempo é uma equação de autovalor que, dependendo das condições de contorno, só admite soluções em termos de uma variável inteira, que é o número quântico. As técnicas de Álgebra Linear, contudo, permitem achar as mesmas soluções sem resolver equações diferenciais.
É importante que se entenda que a Mecânica Quântica não é a Mecânica Ondulatória ou qualquer outra formulação matemática que se use para equacioná-la. Ela é um modelo de descrição da realidade, calcado em postulados que independem da representação.
A formulação abstrata dos espaços de Hilbert, representados pelos “kets” de Dirac e seus correspondentes “bras” do espaço dual (que corresponde à dualidade entre tensores e formas diferenciais), permite trabalhar a Mecânica Quântica sem equações diferenciais, mas isto não é necessariamente mais fácil, para a obtenção de valores numéricos.