DEUS e Seus Dados, PT 2

Isto era impossível, de acordo com as ideias então aceitas de espaço e tempo. Mas em 1915, Einstein apresentou a sua revolucionária Teoria Geral da Relatividade. Nela, espaço e tempo não eram mais entidades separadas e independentes. Ao invés disto, eles eram somente diferentes direções em um único objeto chamado espaço-tempo. Este espaço-tempo não era plano, mas deformado e encurvado pela matéria e energia nele contidas.Para entender isto, considere uma superfície de borracha com um peso nela colocado, para representar a estrela. O peso formará uma depressão na borracha, e por sua causa a superfície perto da estrela será curva, ao invés de plana. Se rolarmos bolas de gude na superfície de borracha, suas trajetórias serão curvas, ao invés de linha retas. Em 1919, uma expedição britânica na África Ocidental observou a luz de estrelas distantes que passou perto do sol durante um eclipse. Eles descobriram que as imagens das estrelas foram deslocadas levemente de suas posições normais. Isto indicou que as trajetórias da luz das estrelas tinham sido desviadas pelo espaço-tempo curvo perto do sol. A Relatividade Geral estava confirmada.

Considere agora colocar pesos mais e mais pesados e concentrados na superfície de borracha. Eles irão formar uma depressão na superfície cada vez maior. Finalmente, em um peso e tamanho críticos, eles farão um buraco sem fundo na superfície, onde as partículas podem cair, mas nada pode ser retirado.

O que acontece no espaço-tempo, de acordo com a Relatividade Geral, é bem parecido. Uma estrela encurvará e distorcerá o espaço-tempo perto dela, mais e mais quanto mais massiva e compacta for a estrela. Se uma estrela massiva, que queimou seu combustível nuclear, esfria e se encolhe abaixo de um tamanho crítico, ela formará literalmente um buraco sem fundo no espaço-tempo, de onde a luz não pode sair. A tais objetos foi dado o nome de Buracos Negros, pelo físico americano John Wheeler, que foi um dos primeiros a reconhecer a sua importância, e os problemas que levanta. O nome pegou rápido. Para os americanos, sugeria algo escuro e misterioso, enquanto que para os britânicos havia a ressonância adicional do Buraco Negro de Calcutá. Mas os franceses, sendo franceses, viram um significado mais risqué. Por anos, eles resistiram ao nome, trou noir, dizendo que era obsceno. Mas era um pouco como tentar resistir ao le weekend, e outros franglais.¹ Ao final, tiveram que desistir. Quem pode resistir a um nome tão vencedor?

Agora, temos observações que indicam buracos negros em vários objetos, de sistemas estelares binários ao centro das galáxias. Então, hoje é geralmente aceito que buracos negros existem. Mas, além de seu potencial para a ficção científica, qual é o seu significado para o determinismo? A resposta está em um adesivo que eu tinha na porta do meu escritório: Buracos Negros Estão Fora do Alcance. Não somente as partículas e os astronautas azarados que caem dentro de um buraco negro nunca mais voltam, mas também a informação que eles carregam é perdida para sempre, ao menos da nossa região do universo. Você pode jogar aparelhos de televisão, anéis de diamante, ou mesmo seus piores inimigos dentro de um buraco negro, e tudo que o buraco negro recordará é a massa total, e o estado de rotação. John Wheeler cunhou isto como, ‘Um Buraco Negro não Tem Cabelos.’ Para os franceses, isto somente confirmou suas suspeitas.

Desde que se pensasse que os buracos negros continuariam a existir para sempre, esta perda de informação não parece importar muito. Poderia dizer-se que a informação ainda existia dentro do buraco negro. Acontece que não se pode dizer o que é, do lado de fora. Entretanto, a situação mudou quando eu descobri que os buracos negros não são completamente negros. A mecânica quântica faz com que eles emitam partículas e radiação a uma taxa constante. Este resultado veio como uma total surpresa para mim, e para todos os outros. Mas, pensando após o fato ocorrido, deveria ter sido óbvio. O que pensamos como espaço vazio não é realmente vazio, mas é preenchido com pares de partículas e antipartículas. Estas aparecem juntas em algum ponto do espaço e tempo, movem-se separadamente, e então juntam-se e aniquilam-se. Estas partículas e antipartículas ocorrem porque um campo, tais como os campos que transmitem luz ou gravidade, não podem ser exatamente zero. Isto significaria que o valor do campo teria tanto uma posição exata (no zero) e uma velocidade ou taxa de mudança exata (também zero). Isto seria contra o Princípio da Incerteza, simplesmente porque uma partícula não pode ter tanto uma posição exata quanto uma velocidade exata. Então todos os campos devem ter as chamadas flutuações de vácuo. Devido ao comportamento quântico da natureza, pode-se interpretar estas flutuações de vácuo em termos de partículas e antipartículas, como descrevi.

Estes pares de partículas ocorrem para todas as variedades de partículas elementares. Elas são chamadas partículas virtuais, porque ocorrem mesmo no vácuo, e não podem ser medidas diretamente por detectores. Entretanto, os efeitos indiretos das partículas virtuais, ou flutuações de vácuo, tem sido observadas em numerosos experimentos, e sua existência confirmada.

Se há um buraco negro por perto, um membro de um par partícula antipartícula pode cair dentro do buraco, deixando o outro membro sem um parceiro com o qual aniquilar-se. A partícula abandonada pode igualmente cair dentro do buraco, mas também pode escapar para uma grande distância do buraco, onde se tornará uma partícula real, que pode ser medida por um detector. Para alguém longe do buraco negro, ela parecerá ter sido emitida pelo buraco. Esta explicação de como os buracos negros não são tão negros torna claro que a emissão dependerá do tamanho do buraco negro, e da taxa à qual ele está rotando. Mas uma vez que os buracos negros não têm cabelos, na frase de Wheeler, a radiação será do contrário independente do que foi ao buraco. Não importa se você jogar aparelhos de televisão, anéis de diamante, ou seus piores inimigos dentro do buraco negro. O que volta para fora será o mesmo.

Então, o que tudo isto tem a ver com determinismo, que é o suposto assunto desta palestra? O que isto mostra é que há muitos estados iniciais, contendo aparelhos de televisão, anéis de diamantes, e até pessoas, que evoluem para o mesmo estado final, ao menos do lado de fora do buraco negro. Mas na visão de Laplace do determinismo, havia uma correspondência um a um entre os estados iniciais e os estados finais. Se você soubesse o estado do universo em algum instante do passado, você poderia prevê-lo no futuro. Similarmente, se você o conhecesse no futuro, poderia calcular como ele deveria ter sido no passado. O advento da teoria quântica nos anos 20 reduziu a extensão do que se poderia prever pela metade, mas ainda deixou uma correspondência um a um entre os estados do universo em tempos diferentes. Se alguém soubesse a função de onda em um instante, poderia calcula-la em qualquer outro tempo.

Com buracos negros, entretanto, a situação é um pouco diferente. Acaba-se com o mesmo estado fora do buraco, seja o que for que se tenha jogado para dentro, uma vez que tenha alguma massa. Portanto não há uma correspondência um a um entre o estado inicial e o estado final, tanto fora quanto dentro do buraco negro. Mas o ponto importante é que a emissão de partículas e radiação pelo buraco negro causará a perda de massa do buraco negro, que ficará menor. Finalmente, parece que o buraco negro diminuirá para massa zero, e desaparecerá totalmente. O que, então, acontecerá com todos os objetos que caíram dentro do buraco, e todas as pessoas que nele se jogaram ou foram jogadas? Elas não podem sair novamente, porque não há massa ou energia suficiente no buraco negro para mandá-los para fora novamente. Eles podem passar para outro universo, mas isto não é algo que fará nenhuma diferença para aqueles de nós suficientemente prudentes para não se jogar em um buraco negro. Mesmo a informação sobre o que caiu no buraco não poderia sair novamente quando o buraco finalmente desaparecesse. Informação não pode ser transportada sem um custo, como aqueles de vocês que têm conta de telefone sabem. Informação requer energia para ser transportada, e não haverá energia sobrando quando o buraco negro desaparecer.

O que tudo isto significa é que a informação será perdida de nossa região do universo quando buracos negros são formados, e então evaporar. Esta perda de informação significará que podemos prever menos ainda do que pensávamos, de acordo com a teoria quântica. Na teoria quântica, não se pode prever com certeza tanto a posição quanto a velocidade de uma partícula. Mas ainda há uma combinação de posição e velocidade que pode ser prevista. No caso de um buraco negro, esta predição definitiva envolve ambos os membros de um par de partículas. Mas podemos medir somente a partícula que sai. Não há maneira mesmo em princípio de medirmos a partícula que cai no buraco. Então, até onde sabemos, ela poderia estar em qualquer estado. Isto significa que não podemos fazer nenhuma previsão definitiva sobre a partícula que escapa do buraco. Mas não há combinação de posição e velocidade de somente uma partícula que possamos predizer definidamente, porque a velocidade e a posição dependerão da outra partícula, que não observamos. Portanto parece que Einstein estava duplamente errado quando disse, Deus não joga dados. Não somente Deus definitivamente joga dados, mas Ele algumas vezes nos confunde jogando-os onde eles não podem ser vistos.

Muitos cientistas são como Einstein, ao ter uma profunda ligação emocional com o determinismo. Diferentemente de Einstein, eles aceitaram a redução em nossa habilidade de prever que a teoria quântica trouxe. Mas isto foi o bastante. Eles não gostaram da redução adicional que os buracos negros parecem implicar. Então eles tem afirmado que a informação na verdade não é perdida nos buracos negros. Mas não foram capazes de achar nenhum mecanismo que retornaria a informação. É apenas uma esperança pífia de que o universo seja determinístico, da forma como Laplace pensou. Sinto que estes cientistas não aprenderam a lição da história. O universo não se comporta de acordo com nossas ideias pré-concebidas. Ele continua a nos surpreender.

Alguém pode pensar que importaria muito se o determinismo entrasse em colapso perto de buracos negros. Estamos quase com certeza a pelos menos poucos anos-luz de um buraco negro de qualquer tamanho. Mas o Princípio da Incerteza implica que todas as regiões do espaço deveriam estar cheias de minúsculos buracos negros virtuais, que aparecem e desaparecem de novo. Pode-se pensar que partículas e informação poderiam cair nestes buracos negros, e serem perdidas. Como estes buracos negros são muito pequenos, uns cem trilhões de trilhões de vezes menor do que o núcleo de um átomo, a taxa com que a informação seria perdida seria muito baixa. É por isto que as leis da ciência parecem determinísticas, com muito boa aproximação. Mas em condições extremas, como no jovem universo, ou em colisões de alta energia entre partículas, poderia haver perda considerável de informação. Isto levaria à imprevisibilidade na evolução do universo.

Para resumir, o assunto do qual estive falando é se o universo evolui de maneira arbitrária ou se ele é determinístico. A visão clássica, apresentada por Laplace, era de que o movimento futuro das partículas estava completamente determinado, sabendo-se suas posições e velocidades em um instante. Esta visão teve que ser modificada quando Heisenberg apresentou o seu Princípio da Incerteza, que dizia que não se poderia conhecer ao mesmo tempo a posição e a velocidade acuradamente. Entretanto, ainda era possível prever uma combinação de posição e velocidade. Mas mesmo esta previsibilidade limitada desapareceu quando os efeitos dos buracos negros foram considerados. A perda de partículas e informação nos buracos negros significava que as partículas que saíam eram aleatórias. Poderia calcular-se probabilidades, mas nenhuma previsão definitiva. Portanto, o futuro do universo não está completamente determinado pelas leis da ciência e seu estado presente, como Laplace pensou. Deus ainda tem alguns truques.

Isto é tudo o que tenho a dizer por agora. Obrigado pela atenção.

Nota do Tradutor

1 – Weekend, palavra da língua inglesa que significa final de semana, foi incorporado ao francês como um estrangeirismo. Franglais é uma composição entre as palavras francesas français e anglais

(inglês). O autor está se referindo à notória resistência dos franceses à hegemonia da língua inglesa.

DEUS e Seus Dados, PT 1.1

de Stephen W. Hawking

Esta palestra é sobre se podemos prever o futuro ou se ele é arbitrário e aleatório. Na antiguidade, o mundo deve ter parecido razoavelmente arbitrário. Desastres como enchentes ou doenças devem ter se parecido a acontecimentos sem aviso ou razão aparente. Pessoas primitivas atribuíram tais fenômenos naturais a um panteão de deuses e deusas, que comportavam-se de forma caprichosa e mágica. Não havia meio de prever o que eles fariam, e a única esperança era ganhar favores em troca de presentes ou ações. Muitas pessoas ainda assumem parcialmente esta crença, e tentam fazer um pacto com a sorte. Elas se oferecem a fazer certas coisas, se ganharem uma nota A em um curso, ou passarem no seu teste de direção.

Gradualmente, entretanto, as pessoas devem ter notado certas regularidades no comportamento da natureza. Estas regularidades eram muito óbvias no movimento dos corpos celestes através do céu. Então a astronomia foi a primeira ciência a ser desenvolvida. Ela foi posta sobre uma base matemática firme por Newton, mais de 300 anos atrás, e ainda usamos a sua teoria da gravidade para prever o movimento de quase todos os corpos celestes. Seguindo o exemplo da astronomia, foi descoberto que outros fenômenos naturais também obedeciam leis científicas definidas. Isto levou à idéia do determinismo científico, que parece ter sido expressa publicamente pela primeira vez pelo cientista francês Laplace. Gostaria de citar para vocês as palavras originais de Laplace, então pedi a um amigo para procurá-las. Elas estão em francês, é claro, não que eu pense que isto seria algum problema para esta assistência. Mas o problema é que Laplace era como Prewst, pois escrevia frases de extensão e complexidade incomuns. Então decidi parafrasear as citações. Com efeito, o que ele disse foi que, se em um dado momento, soubermos as posições e as velocidades de todas as partículas no universo, então poderíamos calcular o seu comportamento em qualquer outro tempo, no passado ou no futuro. Há uma história, provavelmente apócrifa, de que quando Laplace foi perguntado por Napoleão sobre como Deus se encaixava neste sistema, ele respondeu, ‘Senhor, eu não precisei desta hipótese.’ Não acho que Laplace estivesse afirmando que Deus não existisse. Somente que ele não intervém para quebrar as leis da Ciência. Esta deve ser a posição de todo cientista. Uma lei científica não é uma lei científica se ela somente se aplica quando algum ser sobrenatural decide deixar as coisas funcionarem e não intervir.

A idéia de que o estado do universo em um dado momento determina o estado em todos os outros tempos, sempre foi um princípio central da ciência, desde o tempo de Laplace. Ela implica que podemos prever o futuro, ao menos em princípio.Na prática, entretanto, nossa habilidade para prever o futuro é severamente limitada pela complexidade das equações, e o fato de que elas frequentemente apresentam uma propriedade chamada caos. Como os que viram Jurassic Park sabem, isto significa que um pequeno distúrbio em um lugar pode causar uma grande mudança em outro. Uma borboleta batendo suas asas pode provocar chuva no Central Park, Nova Iorque. O problema é que o fenômeno não é reproduzível. Da próxima vez que a borboleta bater as suas asas, uma porção de outras coisas serão diferentes, que também influenciarão o tempo. É por isto que as previsões do tempo são tão imprecisas.

Apesar destas dificuldades práticas, o determinismo científico permaneceu o dogma oficial ao longo do século XIX. Entretanto, no século XX, houve dois avanços que mostram que a visão de Laplace, de uma previsão completa do futuro, não pode ser alcançada. O primeiro destes avanços foi o que é chamado de mecânica quântica. Ela foi apresentada pela primeira vez em 1900, pelo físico alemão Max Planck, como uma hipótese ad hoc, para resolver um notável paradoxo. De acordo com as ideias clássicas do século XIX, que vinham de Laplace, um corpo quente, como um pedaço de metal vermelho e quente, deveria liberar radiação.Ele perderia energia em ondas de rádio, infra-vermelho, luz visível, ultravioleta, raios x, e raios gama, todos à mesma taxa. Isto não somente significaria que todos morreríamos de câncer de pele, mas também que tudo no universo estaria à mesma temperatura, o que é claramente falso. Entretanto, Planck mostrou que se poderia evitar este desastre se se desistisse da ideia de que a quantidade de radiação poderia ter qualquer valor, e disse, ao contrário, que a radiação vinha somente em pacotes ou quanta de um certo tamanho. É um pouco como dizer que você não pode comprar açúcar no supermercado em qualquer quantidade, mas somente em pacotes de um quilograma. A energia nos pacotes ou quanta é maior para raios ultravioleta e raios x. É por isto que não sofremos queimaduras de um copo de café.

Planck considerou a ideia dos quanta somente como um truque matemático, não tendo nenhuma realidade física, o que quer que isto signifique. Entretanto, os físicos começaram a encontrar outros comportamentos que poderiam ser explicados somente em termos de quantidades tendo valor discretos, ou quantizados, ao invés de continuamente variáveis. Por exemplo, seria descoberto que partículas elementares se comportavam como peões, girando ao redor de um eixo. Mas a velocidade de giro (spin) não podia ter qualquer valor. Ele tinha que ser algum múltiplo de uma unidade básica. Porque esta unidade é muito pequena, não se nota que um pião normal na verdade desacelera em uma rápida sequência de passos discretos, ao invés de um processo contínuo. Mas para peões tão pequenos quanto átomos, a natureza discreta do spin é muito importante.

Algum tempo se passou antes que as pessoas percebessem as implicações deste comportamento quântico para o determinismo. Foi somente em 1926 que Werner Heisenberg, outro físico alemão, afirmou que não se poderia medir tanto a posição quanto a velocidade de uma partícula com exatidão. Para ver onde está a partícula, deve-se incidir luz sobre ela. Mas, pelo trabalho de Planck, não se pode usar uma quantidade de luz arbitrariamente pequena.Deve-se utilizar ao menos um quantum. Isto causará um distúrbio na partícula e mudar a sua velocidade de uma maneira que não pode ser prevista. Para medir a posição da partícula de forma acurada, você terá que usar luz de pequeno comprimento de onda, como ultravioleta, raios x, ou raios gama. Mas, novamente, de acordo com o trabalho de Planck, os quanta destas formas de luz têm energias maiores do que a da luz visível. Então elas perturbarão mais a velocidade da partícula. É uma situação sem vitória possível: quanto mais acuradamente se tenta medir a posição da partícula, menos acuradamente se pode saber a velocidade, e vice-versa. Isto é resumido no Princípio da Incerteza que Heisenberg formulou; a incerteza na posição de uma partícula vezes a incerteza na sua velocidade é sempre maior do que uma quantidade chamada constante de Planck, dividida pela massa da partícula.

A visão de Laplace do determinismo científico envolvia saber as posições e velocidades das partículas no universo, em um instante de tempo. Logo, ela foi seriamente minada pelo princípio da Incerteza de Heisenberg. Como se poderia prever o futuro, quando não se poderiam medir precisamente tanto as posições quanto as velocidades das partículas no presente? Não importa a potência do seu computador, se você entrar com dados ruins, você terá previsões ruins na saída.

Einstein estava muito descontente com esta aparente aleatoriedade na natureza. Seus pontos de vista foram resumidos em sua frase famosa, ‘Deus não joga dados’. Parece que ele sentiu que a incerteza era somente provisória: mas havia uma realidade subjacente, na qual as partículas teriam posições e velocidades bem definidas, e evoluiriam de acordo com leis determinísticas, no espírito de Laplace. Esta realidade poderia ser conhecida para Deus, mas a natureza quântica da luz nos impediria de ver, a não ser em espelho e de modo confuso.

A visão de Einstein era o que chamaríamos agora de teoria de variável escondida. Teorias de variável escondida podem parecer a maneira mais óbvia de incorporar o Princípio da Incerteza na física. Elas formam a base do quadro mental do universo assumido por muitos cientistas e quase todos os filósofos da ciência. Mas estas teorias de variável escondida podem estar erradas. O físico britânico John Bell, que morreu recentemente, inventou um teste experimental que distinguiria teorias de variável escondida. Quando o experimento foi cuidadosamente executado, os resultados foram inconsistentes com variáveis escondidas. Portanto parece que mesmo Deus é limitado pelo Princípio da Incerteza, e não pode saber tanto a posição quanto a velocidade de uma partícula. Então Deus realmente joga dados com o universo. Todas as evidências sugerem que ele é um jogador inveterado, que joga dados em todas as ocasiões possíveis.

Outros cientistas foram muito mais rápidos do que Einstein para modificar a visão clássica do determinismo do século XIX. Uma nova teoria, chamada mecânica quântica, foi apresentada por Heisenberg, o austríaco Erwin Schroedinger, e o físico britânico Paul Dirac. Dirac antecedeu o meu predecessor como Professor Lucasiano em Cambridge. Ainda que a mecânica quântica tenha estado por aí por quase 70 anos, ela geralmente ainda não é entendida ou apreciada mesmo por aqueles que a usam para fazer cálculos. Mas isto deveria nos preocupar a todos, porque é um quadro completamente diferente do universo físico, e da realidade mesma. Na mecânica quântica, as partículas não têm posições e velocidades bem definidas.Ao contrário, elas são representadas pelo que é chamado função de onda. Trata-se um número em cada ponto do espaço. A amplitude da função de onda dá a probabilidade de que a partícula seja achada naquela posição. A taxa com a qual a função de onda varia de ponto a ponto dá a velocidade da partícula. Isto indicará que a incerteza na posição é pequena. Mas a função de onda variará muito rapidamente perto do pico, aumentado de um lado, diminuindo do outro. Portanto a incerteza na velocidade será grande. Similarmente, pode-se ter funções de onda onde a incerteza na velocidade é pequena, mas a incerteza na posição é grande.

A função de onda contém tudo que se pode saber sobre a partícula, tanto sua posição quanto sua velocidade. Se sabe-se a função de onda em um instante, então seus valores em outros tempos são determinados pelo que é chamado de equação de Schroedinger. Portanto, ainda se tem um tipo de determinismo, mas não é do tipo que Laplace vislumbrou. Ao invés de ser capaz de prever as posições e velocidades das partículas, tudo o que podemos prever é a função de onda. Isto significa que podemos prever somente a metade do que poderíamos, de acordo com a visão clássica do século XIX.

Ainda que a mecânica quântica leve à incerteza, quando tentamos prever tanto a posição quanto a velocidade, ela ainda nos permite prever, com certeza, uma combinação de posição e velocidade. Entretanto, mesmo este grau de certeza parece estar ameaçado pelos mais recentes avanços. O problema surge porque a gravidade pode deformar tanto o espaço-tempo que podem haver regiões que não observamos.

Curiosamente, o próprio Laplace escreveu um artigo em 1779 sobre como algumas estrelas poderiam ter um campo gravitacional tão forte que a luz não pudesse escapar, mas seria arrastada de volta à estrela. Ele até calculou que uma estrela com a mesma densidade do sol, mas duzentas e cinquenta vezes o seu tamanho, teria esta propriedade. Mas ainda que Laplace possa não ter percebido, a mesma ideia tinha sido apresentada 16 anos antes por um homem de Cambridge, John Mitchell, em um artigo na Philosofical Transactions of the Royal Society. Tanto Mitchell quanto Laplace pensaram na luz como sendo constituída de partículas, parecidas com balas de canhão, que poderiam ser desaceleradas pela gravidade, e forçadas a cair de volta na estrela. Mas um experimento famoso, executado por dois americanos, Michelson e Morley em 1887, mostrou que a luz sempre viaja à velocidade de cento e oitenta e seis mil milhas por segundo, não importando de onde tenha vindo. Como então poderia a gravidade desacelerar a luz, e fazê-la cair de volta?

 

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Einstein,Quântica e DEUS Brincando com seus Divinos DADOS.

Einstein não acreditava em um Deus individual, que punia ou recompensava os homens por suas ações. Ele não acreditava em um Deus que as ações não podiam ser previstas. Ele preferia acreditar em um Deus que criou o projeto perfeito, o universo, mas também perfeitamente compreensível: Através de cálculos.

Ele Acreditava que era possível prever o pensamento de Deus, já que estava tudo determinado. Só era preciso achar a fórmula correta.

E com esse pensamento ele chegou à teoria da Relatividade, na qual ele explica a mecânica através da força eletromagnética (E=mc²), ele conseguiu determinar uma equivalência de massa entre todos os objetos do universo, inclusive a luz.Ele acreditava que Deus ja tinha deixado tudo calculado.

Essa famosa frase de Einstein surgiu quando a Física Quântica começou a ser estudada, que estudava a física através das menores moléculas (sub-atômicas). Eles viram que não havia como observar essas moléculas pois elas mudavam de comportamento quando observadas; logo não poderia se prever o comportamento delas, e portanto, não poderiam prever a natureza, nem Deus.

Mas Einstein continuava firme na sua teoria. Ele tentou criar uma “Teoria do tudo”. Mas ele foi ridicularizado e essa teoria foi esquecida.Einstein – segundo o relato de sua enfermeira – terminou seus dias em Princeton, New Jersey, dizendo “…talvez Deus não queira ser observado. Acho que Ele não gosta de curiosos.”

 

 

Well well well… re-blog de um blog que achei googlando sobre quântica, interessante que o ‘nosso’ gênio ai disse, “Deus não joga dados com o Universo”, pois a nível quântico tudo é contra-perceptivo , uma ‘partícula’ que esta indo do ponto A ao ponto pode sumir e aparecer no ponto X,rs.

E=MC², Mais Einstein,Física e Simplificações

E=mc² é uma versão da famosa Equação da Relatividade de Einstein. Ela significa, especificamente, que a energia é igual à massa multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz. Apesar de parecer muito simples, esta equação têm muitas implicações profundas como a determinação de que nenhum objeto pode ir mais rápido do que a velocidade da luz.

Isso ocorre porque a energia total de um objeto aumenta na mesma medida da velocidade. Quando um objeto alcança a velocidade da luz sua massa se aproxima do infinito. Isso significa que seria necessária uma infinita quantidade de energia para que o objeto acelerasse à velocidade da luz.

 

 

 

 

 

 

 

Fonte: LiveScience

Tempo,Espaço,Einstein e Re-Blog

Imagine um lugar onde o tempo é diferente para cada indivíduo, nenhum relógio marca a mesma hora. Coisas acontecendo em tempos diferentes. Você saiu para fazer despesas, mas para sua mãe você ainda esta mamando, para seu pai, você veio para um churrasco e para seus filhos, você esta durinho num caixão sendo velado. Neste lugar o que é futuro pra você pode ter acontecido há 20 anos para outro e ainda o presente para um terceiro indivíduo.

Que lugar é este?

Nada mais do que nosso precioso planeta Terra, visto sob a óptica de um Alemão muito conhecido por sua Teoria da Relatividade, Albert Einstein.

Se o que vai acontecer já é passado para outra pessoa, e o que passou não pode ser mudado, há um relevante questionamento a respeito do livre arbítrio, palavra que outrora representava uma verdade incontestável, passa a ser contemplada como uma sensação, a sensação do livre arbítrio.

O universo maluco, descrito acima, acontece exatamente enquanto está lendo, nenhum relógio marca a mesma hora, ninguém vive o mesmo presente. Não percebemos toda essa maluca visão do universo, pois ela ocorre num tamanho infinitésimo. Achei um texto na internet que explica exatamente este mundo bizarro e o conceito de espaço-tempo.

Palavras de Albert “A distinção entre passado, presente e futuro é só uma ilusão, ainda que persistente”. Mas porque ilusão? Existe algo mais concreto do que a passagem do tempo? Nascemos sabendo que as horas passam no mesmo ritmo, pra mim e pra você, que corremos para o futuro juntos. Mas Einstein descobriu que não: no mundo de verdade a gente viaja pelo tempo toda hora.

Bem menos potente que o De Lorean de De Volta para o Futuro, mas é. Einstein explicou que o tempo não é uma coisa etérea, mas um lugar. Uma dimensão por onde a gente caminha sem parar. Tipo: enquanto você está sentado, lendo esta revista, os segundos continuam passando, certo? Então é como se você cruzasse o tempo num trem invisível agora mesmo.

Até aí, nada demais. Agora é que vem a sacada: o alemão estipulou que esse trem anda a uma velocidade que pode ser medida em “quilômetros por hora”: exatamente 1,08 bilhão de km/h, a velocidade da luz.

E viu algo mais perturbador ainda: tempo e espaço são basicamente a mesma coisa. O casamento dos dois forma uma paisagem invisível: a do espaço-tempo. Então agora mesmo você pode dizer que está correndo à velocidade da luz através desse espaço-tempo. Claro que todo o 1,08 bilhão de km/h está sendo usado para mover só o tempo mesmo. Mas que você está a essa velocidade agora, está.

Mas tem um problema: para Einstein, nada pode atravessar o espaço-tempo mais rápido que a luz. Então se você já corre a 1,08 bilhão de km/h na “metade tempo” dessa paisagem, não tem de onde tirar velocidade para a “metade espaço”.

Mas espera aí. E se você levanta pra pegar um copo d`água? Vai precisar de uns 5 km/h na “metade espaço” para andar até a cozinha, certo? Essa velocidade tem de sair de algum lugar. Mas de onde? Da única fonte disponível: os motores que empurram o tempo.

Então você tira 5 km/h de lá pra andar até a cozinha. E a velocidade com que você atravessa o espaço-tempo fica redistribuída: 10 km/h vão para o espaço e 1,07999… bilhão de km/h para a do tempo. A velocidade do tempo funciona que nem um banco. Ela empresta quilômetros por hora para tudo o que se move. Mas essa agiotagem tem preço: faz seu relógio perder velocidade. O tempo começa a passar mais devagar para você. E é aí que o mundo mágico de Einstein começa a dar as caras.

Olha um exemplo de verdade: sentado na poltrona, você atravessa o tempo a 1,08 bilhão de km/h, já que seu trem está correndo a todo vapor, ok? Isso significa que 30 segundos vão passar em 30 segundos mesmo, sem mistério. Mas aí você arruma um Porsche e resolve sentar o pé na estrada. Chega a 180 km/h, por exemplo. Para Einstein, isso quer dizer que você pegou 180 km/h emprestados lá do banco do tempo.

Então seu relógio fica andando mais lento: um período que durava 30 segundos cravados quando você estava imóvel vai ter passado em exatamente 29,99999999999952 segundos. Enquanto a Porsche acelera você, ela freia o seu relógio. Mas só o seu. Do lado de fora do carro a velocidade do tempo continua igual. E o resultado é insólito: depois de uma hora com o pé embaixo no carro você vai ter envelhecido 0,0000000576 milésimo de segundo a menos do que tudo o que está lá fora. Isso mesmo. Seu relógio “biológico” também andou mais devagar. Tudo envelheceu um pouco mais rápido que você. As pessoas, as pedras, o Sol, a galáxia de Andrômeda… Tudo. E em que “lugar” tudo é mais velho do que hoje? No futuro. Depois de uma hora a 180 km/h, você viaja 0,0000000576 milésimo de segundo para o futuro.

Mas caramba. Tanta falação pra chegar nessa merreca? Pois é. O problema é que as velocidades que a gente vive no dia-a-dia são pequenas demais. Não dá para perceber esse efeito minúsculo delas sobre a passagem do tempo. Nem astronautas que já experimentaram velocidades de 40 000 km/h conseguiram fazer um rombo marcante no relógio deles. O crédito de 1,08 bilhão de km/h é generoso.

Mas quando a velocidade aumenta muito, o empréstimo começa a fazer diferença no caixa. Se esse Porsche andasse a mais ou menos 1 bilhão de km/h, por exemplo, o seu “banco do tempo” entra à beira da falência. Agora o mundo mágico aparece de vez.

Assim: imagine que alguém esteja num bar de beira de estrada. Chega um ladrão. São 12h15 e o bandido está nervoso, com um revólver apontado para o rosto do cara, pronto pra atirar. Então você passa com o Super Porsche pela rodovia, a 1 bilhão de km/h. Nesse momento, seu relógio também marca 12h15. Então o que você enxerga pela janela quando passa em frente ao bar? O homem sendo ameaçado? Não.

Os 1 bilhão de km/h fizeram o tempo passar mais devagar para você, lembra? Quando o seu relógio marcar 12h15 já vão ser 12h30 lá fora! A velocidade maior fez o seu tempo dar uma bela freada. Só o seu, note bem. O do resto do mundo continuou correndo no ritmo de sempre. Você foi ultrapassado pelo tempo. Em outras palavras: viajou para o futuro.

Então o que você enxerga quando passa em frente ao bar? Um cadáver. Ou o bandido preso… Seja o que for vai ver uma coisa que, para o homem que está com um revólver na fuça, ainda não foi decidida.

Esse é o paradoxo: você e o rapaz ameaçado estão vivendo o mesmo instante. Um momento que os dois chamam de “agora”. Mesmo assim, o que para ele é futuro é uma coisa que já está gravada na sua memória. Faz parte do seu passado. E dá para ir mais longe. Einstein mostrou que distâncias muito grandes também acabam com a idéia de que exista um “agora” igual para todo mundo.

Para alguém em outra galáxia, por exemplo, o momento em que você lê essa página pode ser entendido agora mesmo como um passado distante (veja quadro na próxima página). “A concepção dele sobre o que existe neste momento no Universo pode incluir coisas que parecem completamente abertas para nós, como o vencedor das eleições presidenciais dos EUA de 2100. Os candidatos ainda nem nasceram, mas na idéia dele sobre o que acontece exatamente agora já vai estar o primeiro presidente americano do século 22”, escreveu o físico Brian Greene, da Universidade Columbia, nos EUA, em seu livro The Fabric of the Cosmos (O Tecido do Cosmos), inédito em português. Parece estranho, mas para a ciência o ponto de vista de alguém num carro a 1 bilhão de km/h ou em outra galáxia é tão válido quanto o seu. Se ele é teoricamente possível, não pode ser desprezado.

E aí vem o ponto crucial. Se dá para dizer que o nosso futuro já aconteceu. Que poder a gente tem para escolher como vai ser o dia de amanhã? Onde vai parar nosso livre-arbítrio?

“Desaparece. O universo de Einstein, o da Teoria da Relatividade, não aceita a liberdade de escolha. O jeito como as nossas vidas se desdobram, do nascimento até a morte, está mesmo escrito. As escolhas que ainda vamos fazer já estão impressas no tecido da realidade. Tão impressas quanto as escolhas que a gente fez no passado” diz o filósofo especializado em física Oliver Pooley, do Centro de Filosofia da Ciência da Universidade Oxford, na Inglaterra.

Não podemos fazer nada pra mudar o destino. Ok. Mas se coisas como o rosto dos seus netos e o dia da sua morte estão “impressas” na natureza desde sempre, seria exagero pensar que, algum dia, a ciência poderia usar a matemática e a física para prever isso e tudo o mais? “Não teria como. Mesmo que cada evento do futuro seja baseado numa fórmula matemática já determinada, e é o que eu acredito, não daria para a gente saber quais fórmulas são essas antes que os próprios eventos acontecessem”, considera o físico Gerardus Hooft, da Universidade de Utrecht e vencedor do Nobel de física de 1999.

“Nenhum computador teria como decifrar a natureza, já que nada pode computar mais rápido que o Universo”, completa o holandês.

Sir Roger Penrose, da Universidade de Oxford e considerado o maior especialista em Relatividade do planeta, concorda: “Mesmo que o mundo seja completamente determinado, como diz a teoria, ele certamente não é computável”.

É isso aí: os horoscopistas podem tirar seus cavalos da chuva. Pelo jeito, o futuro vai continuar no breu, por mais que já esteja escrito em algum lugar.

Mundos paralelos

Mas tudo é determinado, então? Não exatamente. Existe mais um mundo mágico, onde o tempo e o espaço não fazem sentido. Um jogo de futebol por lá, aliás, seria ainda mais bizarro que o do mundo de Einstein: quando o Ronaldo de lá parte com a bola dominada, ele se divide em 10, 20, 30 Ronaldos. E cada uma dessas cópias chega ao gol por um caminho diferente.

Mas aí vem o pior: nenhum torcedor consegue ver esse milagre da multiplicação. Cada um enxerga um único jogador, dando uma única arrancada.

E agora, a bomba: nosso mundo também funciona desse jeito. Mas, pra tristeza das aspirantes a Daniela Cicarelli, só na escala das coisas absurdamente pequenas, a das partículas subatômicas. “Sub” mesmo: se um átomo fosse do tamanho da Terra, um elétron não seria maior que uma bola de futebol. A realidade de partículas que nem o elétron, a da física quântica, segue uma lógica que não faz sentido aqui no mundo das coisas grandes: tudo vive em um monte de lugares ao mesmo tempo. Se você fosse uma partícula subatômica, teria cópias-fantasma suas em Nova York, Paris e Plutão neste momento. Vocês estariam em lugares diferentes mais seriam a mesma pessoa, com a mesma consciência.

Isso só não acontece porque as bizarrices do universo quântico não existem no mundo das coisas maiores – o dos átomos inteiros, moléculas, planetas…

É como se a nuvem de cópias-fantasma das partículas fosse esmagada pelo “peso” das coisas grandes.

Essa nuvem, afinal, é o que há de mais delicado e indeterminado. Os próprios equipamentos usados para detectar partículas acabam com ela. E tudo o que os cientistas conseguem ver quando tentam olhar para a nuvem de cópias-fantasma é uma partícula solitária. Essa sobrevivente aparece em qualquer parte da nuvem, num lugar impossível de prever. E seus clones somem, como se tivessem sido só parte de um sonho.

Ou não. Muitos físicos acham que o nosso mundo é tão onírico quanto o subatômico. Para eles, quando algum pesquisador tenta olhar as infinitas partículas-fantasma da nuvem quântica e só consegue ver uma, não é que as outras evaporaram: é que o cientista se dividiu em cópias infinitas, espalhadas por universos paralelos! Exatamente. É o que diz a teoria dos Mundos Múltiplos, moldada pelo físico norte-americano Hugh Everett em 1957. Ela diz que, se a partícula solitária que surgiu daquela nuvem de clones pode aparecer aqui, lá ou acolá, você também pode. Uma versão de você em um universo vai encontrar a partícula aqui. Outra, em um segundo universo, encontra ela lá. Uma terceira, acolá. Sem limite nenhum.

A idéia é que a gente vive numa infinidade de universos, cada um com a sua realidade particular. E o conjunto desses cosmos pode ser chamado de “Multiverso”: um lugar onde tudo o que pode acontecer vai acontecer. Tudo mesmo. Se você encontrou alguém atraente numa festa, por exemplo, e não teve coragem de puxar conversa, pode ter certeza que, em algum universo paralelo, uma cópia sua chegou nela. E levou um fora. Num terceiro, a cantada deu certo. Num quarto mundo paralelo, vocês se casaram. E por aí vai: com um sem-número de universos, as possibilidades da vida também seriam infinitas.

Viu o que a gente tem aí? Um futuro aberto pra qualquer coisa. Justamente o que a Teoria da Relatividade não aceita. “Nem a Relatividade nem qualquer outra teoria em que uma decisão leva a um só resultado são compatíveis com o livre-arbítrio. Já o Multiverso, com seus inúmeros mundos, não tem esse problema”, diz o físico inglês David Deutsch, da Universidade de Oxford, maior defensor da teoria hoje.

Bom, o que ninguém imagina é como a liberdade de escolha funcionaria nesse cenário sem bater de frente com Einstein. Uma hipótese, levantada por Greene, é que nós “pularíamos” entre um e outro universo paralelo cada vez que uma decisão fosse tomada. Tipo: se você resolve cantar aquela pessoa da festa, vai parar em um universo onde essa é a realidade já escrita. Se ela dá bola, vocês partem para um cosmos onde os dois ficam juntos.

Como esses pulos transcendentais aconteceriam? Ninguém imagina. “O certo é que os conceitos de identidade pessoal e de livre-arbítrio teriam de ser interpretados num contexto mais amplo, já que infinitas cópias de você e de mim estariam espalhadas por universos paralelos”, escreveu o físico em seu livro.

Você decide

A teoria está aí, bonitinha. Mas cadê a prática? Bom, o jeito mais viável de tentar provar que os universos paralelos existem mesmo, segundo os apoiadores da teoria, é verificar se outras formas de matéria se comportam de um jeito tão bizarro quanto as partículas subatômicas, pelo menos em laboratório. Ou seja: ver se coisas realmente grandes também podem ficar em vários lugares ao mesmo tempo.

Para alguns, isso seria como fazer as cópias que moram em outros cantos do Multiverso aparecerem por alguns segundos. Mais: deixaria claro que nossa identidade pessoal pode mesmo se repartir por uma infinidade de universos paralelos. Não faltam tentativas de fazer algo assim. O físico austríaco Anton Zeilinger, pioneiro nesse tipo de experiência, e que já colocou moléculas grandes, formadas por dezenas de átomos, em mais de um lugar ao mesmo tempo, estuda fazer isso com um vírus. Cientistas renomados, como Max Tegmark, do MIT, acham que isso pode provar a viabilidade dos universos paralelos. Para eles, se os vírus tiverem alguma forma primitiva de consciência, essa “mente” deles apareceria repartida em vários mundos. Daí para repetir a experiência com um corpo maior, como o meu ou o seu, seria questão de tempo.

Fechou, não? Para vários físicos ouvidos pela Sapiens, não mesmo. O próprio Zeilinger é contra a idéia: “Pra mim, colocar luz, átomos ou até bactérias vivas em vários lugares ao mesmo tempo não prova nada sobre universos paralelos. Essa teoria, aliás, me parece mais uma tentativa desesperada de aplicar nosso conceito de realismo ao mundo quântico. Só isso”. O austríaco está em boa companhia: “Penso que a estrutura dos mundos múltiplos só exista por um tempo infinitesimal. Muitos consideram que o colapso deles é uma ilusão ou algo assim. Eu não: do meu ponto de vista, ela é expulsa da realidade por um processo físico real”, diz Penrose.

Mas a teoria tem partidários de peso, como o alemão Dieter Zeh, que formulou boa parte da física quântica moderna: “É psicologicamente difícil para a maior parte dos cientistas aceitar interpretações como a dos universos paralelos. Mas acho que ainda não existem muitas possibilidades de derrubar essa hipótese”, afirma o cientista, da Universidade de Heidelberg. Só que até David Deutsch está entre os que acham “psicologicamente difícil” lidar com a teoria, pelo menos quanto ao poder que ela tem de abrir portas para o livre-arbítrio: “O Multiverso pode ser compatível com a liberdade de escolha, mas não consegue explicá-la. Não acho que estamos sequer perto de entender o que é, no fim das contas, o livre-arbítrio”.

E você? De que lado fica? Toda a liberdade de escolha do mundo está aí pra você decidir. Ou não.

 

 

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