sábado, 16 de abril de 2011

Teoria de tudo

Uma Teoria de Tudo, ou teoria do todo, ou ainda teoria unificada ou unificadora, expressão mais simples para Teoria da Grande Unificação, ou TGU (ou ToE por suas iniciais em inglês), é uma teoria científica hipotética que unificaria, procuraria explicar e conectar em uma só estrutura teórica, todos os fenômenos físicos (juntando a mecânica quântica e a relatividade geral) num único tratamento teórico e matemático.

Inicialmente, o termo foi usado com uma conotação irônica para referir-se a várias teorias sobregeneralizadas. Depois o termo se popularizou na Física quântica ao descrever uma teoria que poderia unificar ou explicar através de um modelo simples de teorias de todas as interações fundamentais da natureza.

Outros termos, não inteiramente sinônimos, empregados para referir-se ao mesmo conceito são grande teoria unificada, teoria de campos unificada e teoria do campo unificado.

Noções básicas

Houve numerosas teorias de tudo propostas por físicos teóricos no século passado, mas até agora nenhuma tem sido capaz de apresentar uma prova experimental, têm havido tremendas dificuldades para que suas teorias tenham resultados experimentais estáveis. Albert Einstein tentou desenvolver uma teoria de tudo. No seu tempo se acreditava que a única tarefa seria unificar a relatividade geral e o eletromagnetismo. O primeiro problema em produzir uma teoria de tudo é que as teorias aceitas, como a mecânica quântica e a relatividade geral, são radicalmente diferentes nas descrições do universo: as formas possíveis de combiná-las conduzem rapidamente à "renormalização" do problema, onde a teoria não nos dá resultados finitos para dados quantitativos experimentais. Finalmente, um número de físicos não espera que a teoria de tudo seja descoberta.

As teorias pretendentes a serem teorias de unificação têm grande importância em cosmologia, especialmente na descrição dos fenômenos mais primordiais da evolução do universo, em especial nos primeiros instantes posteriores ao Big Bang, como os que determinam o decaimento dos prótons. Atualmente um dos obstáculos existente é o gráviton, que embora tenha a sua existência sido prevista teoricamente ainda não foi confirmado experimentalmente.

A Teoria das Cordas assume-se como a maior candidata a uma Teoria de Tudo. Igualmente, assumem os seus pesquisadores e defensores que a Teoria M seria a teoria da grande unificação, ou ainda a Gravitação Quântica em Loop. Podemos também atribuir à Teoria do Tudo as teorias do "Mundo em 10 dimensões" de Michael Green e John Schwartz (1989) e dos "Universos multíplos em 11 dimensões" de Edward Witten (1995).

Afirmam alguns pesquisadores de uma Teoria de Grande Unificação que existem na natureza os chamados "campos de Higgs", relacionados com o bóson de Higgs, os quais determinariam a massa das partículas.

Antecedentes históricos

O conceito de uma "teoria de tudo" é arraigada em uma velha idéia de causalidade, famosa expressão de Laplace:Um intelecto que em um certo momento pudesse conhecer todas as forças que estabelecem a natureza em movimento, e todas as posições de todos os temas que essa natureza compõe, se esse intelecto fosse também tão suficiente para apresentar esses dados em uma análise, que pudesse unir em uma simples fórmula os movimentos dos grandes corpos do universo e o muito pequeno do átomo; para esse tipo de intelecto nada será incerto e o futuro como o passado seria o presente para esses olhos
— Essai philosophique sur les probabilités, introdução. 1814

Ainda que isto possa ser citado como determinista, em uma "simples fórmula" pode todavia existir se a física é fundamentalmente probabilística, como diz a moderna mecânica quântica.

Desde os tempos dos antigos gregos, os filósofos pré-socráticos e seus posteriores têm especulado que a aparente diversidade de aparências que oculta uma subjacente unidade, e portanto que a lista das forças pode ser minimizada, de modo que possa ter uma só essência. Por exemplo, a filosofia mecânica do século XVII propôs que todas as forças poderiam por último reduzir-se a uma força de contato entre pequenas partículas sólidas. Isto foi abandonado depois da aceitação das forças gravitacionais a grande distância propostas por Isaac Newton; mas ao mesmo tempo o trabalho de Newton em seu Principia proveu a primeira dramática evidência empírica da unificação de forças que nesse momento pareciam diferentes: o trabalho de Galileo na gravitação terrestre, as leis de Kepler do movimento planetário e os fenômenos de marés foram todas quantitativamente explicadas por uma simples lei, chamada de a gravitação universal. Em 1820, Hans Christian Oersted descobriu uma conexão entre a eletricidade e o magnetismo, muitas décadas de trabalho culminaram na teoria do electromagnetismo de James Clerk Maxwell. Também durante os séculos XIX e XX, gradualmente apareceram muitos exemplos de forças de contato, elasticidade, viscosidade, fricção, pressão- resultados das interações elétricas entre pequeníssimas partículas da matéria. Ao final de 1920, a nova mecânica quântica mostrou que as interações químicas se tratavam de forças elétricas (quânticas), justificando o que Dirac havia dito sobre que as leis físicas necessárias para a teoria matemática de uma grande parte dos físicos e químicos eram então completamente conhecidos.

As tentativas de unificar a gravidade com o magnetismo se remontam aos experimentos de 1849-50 de Michael Faraday Depois da teoria gravitacional (relatividade geral) de Einstein publicada em 1915, a busca de uma teoria do campo unificado que combine gravidade com eletromagnetismo se tornou mais séria. Ao mesmo tempo, se tornou plausível se dizer que não existiam mais forças fundamentais. Proeminentes contribuições foram as outorgadas por Gunnar Nordstrom, Hermann Weyl, Arthur Eddington, Theodor Kaluza, Oskar Klein,e a mais notável dada por Einstein e seus colaboradores. Nenhuma destas propostas tiveram êxito. A busca foi interrompida pelo descobrimento das forças fraca e forte, que não podiam ser agregadas dentro da gravidade ou do eletromagnetismo. Outro obstáculo foi a aceitação de que a mecânica quântica teria de ser incorporada desde o início, não emergiu como uma consequência da determinística teoria unificada, como Einstein esperava. Gravidade e Eletromagnetismo podem sempre coexistir pacificamente como tipos de forças de Newton, mas por muitos anos se tem observado que a gravidade não pode ser incorporada no panorama quântico, deixando-a só ao unificar-se com outras forças fundamentais. Por esta razão este trabalho de unificação no século XX se focalizou em entender as três forças "quânticas": eletromagnetismo e as forças nucleares fraca e forte. As duas primeiras foram unificadas em 1967-8 por Sheldon Glashow, Steven Weinberg, e Abdus Salam. As forças forte e a eletrofraca coexistem no modelo padrão de partículas, mas se mantém distintas. Muitas teorias unificadas (o GUT por suas siglas em inglês) têm sido propostas para unificá-las. Ainda que a simplicidade das GUTs tem sido descartadas pela experiência, a idéia geral, especialmente quando se vincula com as supersimetrias, continua firmemente a favor da comunidade teórica de física.

A Física moderna

Na corrente principal da física atual, a Teoria de Tudo poderia unificar todas as interações fundamentais da natureza, que são consideradas como quatro: gravitação, a força nuclear forte, a força nuclear fraca e a eletromagnética. Porque a força forte pode transformar partículas elementares de uma classe a outra, a teoria de tudo deveria produzir uma profunda compreensão de vários diferentes tipos de partículas como de diferentes forças. O padrão previsível das teorias é o seguinte: Teoria de Tudo

Gravidade Força Eletronuclear (GUT)

Forças de Cor Força Eletrofraca

Força Forte Força Fraca Eletromagnetismo

Força Elétrica Força magnética

Adicionalmente às forças listadas aqui, a moderna cosmologia requer uma força inflacionária, energia escura, e também matéria escura composta de partículas fundamentais fora da cena do modelo padrão.

A unificação eletrofraca é uma "simetria quebrada": o eletromagnetismo e a força fraca parecem distinguir-se a baixas energias porque as partículas portam forças fracas, os bósons W e Z têm a massa de aproximadamente de 100 GeV / c2, enquanto que o fotón, que portam a força eletromagnética, não têm massa. A altas energias os bósons W e Z podem criar massa facilmente e a natureza unificada das forças aparece. A grande unificação se espera que trabalhe em um caminho similar, mas as energias na ordem de 1016 GeV ou muito maiores não podem ser obtidas por nenhum acelerador de partículas na terra. Por analogia, a unificação das forças GUT com a gravidade se espera que seja a uma energia de Planck, em torno de 1019 GeV.

Poderia ser prematuro a busca por uma teoria de tudo quando não existe evidência direta de uma força eletronuclear e ainda em qualquer caso existem muitas diferentes propostas de GUTs. De fato o nome deliberado está envolto no Híbris. Entretanto muitos físicos crêen que a unificação é possível, devido em parte à história de convergência até uma mesma teoria. A supersimetria se vê plausível não só por sua "beleza" teórica, senão por sua naturalidade ao produzir grandes quantidades de matéria escura, e a força inflacionária pode ser relacionada a GUT físicas (ainda que não parece formar parte inevitável da teoria). E agora as GUTs não são claramente a resposta final. Tanto o modelo padrão atual como a proposta GUT são teorias quânticas de campos que requerem a problemática técnica da renormalização de respostas a campos sensíveis. É usual considerar-se como um sinal de que há uma só teoria de campos efetiva omitindo fenômenos cruciais só a muito altas energias. Além disso a inconsistência entre a mecânica quântica e a relatividade geral implica que uma das duas deve ser substituída por uma teoria que incorpore a gravidade quântica.

A única candidata principal a uma teoria de tudo no momento é a teoria das supercordas. Investigações em curso sobre a Gravidade quântica em loop pode eventualmente lançar um passo fundamental na teoria de tudo, mas este não é o principal objetivo. Estas teorias pretendem tratar com a renormalização do problema mediante o estabelecimento de algumas no limite inferior de escalas de comprimento possível. A teoria de supercordas e a supergravidade (se crê que ambas são casos especiais de uma teoria M por difinir-se) supõe que o universo atualmente tem mais mais dimensões que o que pode-se ver-se a primeira vista, três espaciais e uma temporal. A motivação por trás desta abordagem começa com a teoria Kaluza-Klein onde se notou que ao aplicar a relatividade geral em um universo de 5 dimensões (uma dimensão mais uma pequena dimensão compactada) a manteria equivalente à relatividade geral, de 4 dimensões, com las leis de Maxwell do eletromagnetismo (também em 4 dimensões). Isto tem dado lugar a esforços para trabalhar-se com teorias de muitas dimensões nas que se espera que se possam produzir equações que sejam similares às conhecidas em física. A noção de extradimensões também ajuda a resolver o problema da hierarquia, onde a pergunta de porque a gravidade é mais fraca que qualquer outra força. A resposta comum diz que a gravidade estaria em uma dimensão extra às outras forças.

Ao final de 1990 se notou que um dos problemas com muitas candidatas a teorias de tudo (mas particularmente com a teoria de cordas) era que estas não continham as características de predizer o universo. Por exemplo, muitas teorias da gravidade quântica podem criar universos com arbitrário número de dimensões ou com arbitrárias constantes cosmológicas. Inclusive a "padrão" teoria de cordas 10-dimensional permite às dimensões "espiraladas" serem compactadas em muitos diferentes caminhos (um estimado é 10500 onde cada uma corresponde à conjuntos diferentes de partículas fundamentais e forças de baixa energia.

Uma solução especulativa é que muitas dessas possibilidades são realizáveis em um ou outro dos universos possíbles, mas só um número pequeno deles são habitáveis, e portanto as constantes universais fundamentais são por último o resultado de um principio antrópico como consequência de uma teoria de tudo. Esta aproximação antrópica é claramente criticada no que tabge a que a teoria é suficientemente flexível para abarcar quase qualquer observação, não poderia fazer predições úteis (como originais, falseáveis ou verificáveis). Deste ponto de vista, a teoria de cordas poderia ser considerada como pseudociência, onde uma teoria infalseável é constantemente adaptada para que os resultados experimentais se ajustem a ela.

Relações com o teorema da incompletitude de Gödel

Um pequeno número de cientistas afirma que o Teorema da incompletude de Gödel prova que qualquer tentativa de construir uma teoria de tudo está destinada ao fracasso. O teorema de Gödel diz que qualquer teoria matemática não trivial é inconsistente ou incompleta. Stanley Jaki assinalou em seu livro de 1966 "A Relevância da Física" que qualquer teoria de tudo deverá ser uma teoria matemática consistentemente não trivial, com o que deve ser incompleta. Ele afirma que condena a uma teoria determinista do tudo. Freeman Dyson tinha estabelecido que:O teorema de Gödel implica que a matemática pura é inexaurível. Não importa quantos problemas possa-se resolver, sempre haverá outros problemas que não podem ser resolvidos com as regras existentes. Porque pelo teorema de Gödel, a física é inexaurível também. As leis da física são configurações finitas de regras e incluem regras para fazer matemáticas, a fim que o teorema de Gödel se aplique a elas.
—Freeman Dyson NYRB, Mayo 13, 2004

Muitos têm interpretado esta citação para apoiar a posição de Jaki.

Stephen Hawking foi originariamente crente em uma teoria de tudo mas depois de considerar o teorema de Gödel, concluiu que esta não poderia ser obtida.Muitas pessoas ficarão muitos desgostosas se não há uma teoria final, que possa formular um finito número de princípios. Eu pertenceria a este grupo, mas tenho mudado meu pensamento.
—Stephen Hawking Gödel and the end of physics, Julio 20, 2002

Esta visão tem sido contra-argumentada por Solomon Feferman, assim como por outros.

Muitos cientistas e matemáticos crêem que o teorema de Gödel é completamente irrelevante quando se discute uma teoria de tudo. O teorema de Gödel é uma declaração sobre que teoremas eventualmente resultariam sistemas matemáticos, onde "eventualmente" significa depois de um tempo arbitrário. O teorema de Godel não impede que um matemático compute o que ocorre depois de qualquer quantidade de tempo, ou não previne a uma pessoa que conheça as regras para fazer os cálculos. Tudo o que o teorema de Gödel diz é que, inclusive conhecendo todas as regras, seria impossível predizer que novos padrões produzirão eventualmente as regras.

Potencial status da Teoria de Tudo

Nenhuma teoria física no momento se acredita como sendo precisamente exata. Em lugar disto, a física tem procedido por séries de "aproximações sucessivas" permitindo mais e mais precisas previsões sobre uma ampla gama de fenômenos. Muitos físicos crêem que existam muitos erros nos confusos modelos teóricos com a natureza mais íntima da realidade e sustentam que a série de aproximações nunca terminará na "verdade". Mesmo Einstein expressou sua visão em ocasiões. Em seu ponto de vista podemos razoavelmente esperar por "uma" teoria de tudo onde consistente - em si mesma- incorpore todas as forças conhecidas atualmente, mas não devemos esperar ter a resposta final. Por outro lado estava aberto a opinar que apesar da aparente complexidade matemática em cada teoria, em um sentido profundo associado com sua subjacente simetria gaugiana e ao número de constantes físicas universais, as teorias se simplificaram. Se isso ocorre, o processo de simplificação não pode continuar indefinidamente.

RETIRADO DE: http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_de_tudo

segunda-feira, 31 de janeiro de 2011

História do comunismo em quadrinhos

sábado, 25 de dezembro de 2010

Bíblia Satânica

A Bíblia Satânica (The Satanic Bible) é um livro escrito pelo satanista Anton LaVey em 1969. Contêm uma coleção de ensaios, observações e rituais mágicos que formam a base do Satanismo de LaVey que enfatiza Satã como uma força da Natureza.

Na introdução do livro, LaVey opina contra algumas práticas ocultistas:

Este livro foi escrito porque, com muitas poucas exceções... Escritor após escritor, no esforço de apresentar os princípios da “magia branca e negra”, tiveram sucesso em obscurecer o conjunto em questão tão prejudicialmente que o estudante de magia dá asas a estupidez, empurrando uma prancheta sobre uma tábua de Ouija, ficando em pé dentro de um pentagrama esperando um demônio se apresentar a ele, facilmente lançando I-Ching de modo pomposo como muitos antigos pretensiosos... em geral fazendo papel de tolo para si aos olhos daqueles que realmente conhecem. (Prefácio do livro A Bíblia Satânica)
A Bíblia Satânica revela o verdadeiro satanismo e despreza técnicas ocultistas onde o satanista se protege contra a entidade que irá invocar. Os denuncia como pretensos satanistas, mas não conhecem realmente. Afirma que um satanista verdadeiro não se esconde por detrás de um pentagrama e revela o que um satanista de fato não faz preces de invocação e não invoca uma entidade como se faz nos terreiros e ainda o denomina seu "Santo". Esclarece que os tais são satanistas, mas sob uma capa de "magia branca" que os torna meros repetidores de dogmas do cristianismo, sem o serem. A esses, o verdadeiro satanista escarnece, pois o a Bíblia Satânica afirma dos tais que eles temem invocar entidades infernais, apenas invocando espíritos que podem ser aprisionados, quando o verdadeiro satanista não aprisiona ou se protege da entidade que invoca, ele vive em comunhão com a mesma.
A Bíblia Satânica relata que “Lúcifer ascendeu”, mais uma vez para proclamar que "esta é a época de Satã!” e que “mostrará que a salvação do homem depende da sua própria contradição”. Afirmando que essa é uma revelação do que denomina a “Palavra da Matéria” e elucida que a vida é uma “preparação para todo e qualquer deleite eterno”.

RETIRADO DE: http://pt.wikipedia.org/wiki/B%C3%ADblia_Sat%C3%A2nica

quinta-feira, 16 de dezembro de 2010

O perigo do esquerdismo

213. Devido a sua necessidade pela rebelião e por serem membros de um movimento, os esquerdistas ou as pessoas de tipo psicológico similar são com freqüência atraídos por movimentos de rebeldia ou ativismos cujos objetivos e membros não são inicialmente esquerdistas. O resultado da entrada de esquerdistas pode, facilmente, transformar um movimento não esquerdista num esquerdista, de maneira que as finalidades esquerdistas substituem ou mudam os objetivos iniciais do movimento.

214. Para evitar isto, um movimento que exalta a natureza e que se opõe à tecnologia, deve fazer um acordo contra os esquerdistas e deve evitar a colaboração com estes. O esquerdismo está em larga escala em contradição com a natureza selvagem, com a liberdade humana e com a eliminação da tecnologia moderna. O esquerdismo é coletivista; está procurando vincular o mundo inteiro (ambos, a natureza e a raça humana) num todo unificado. Mas isto implica o manejo da natureza e da vida humana por uma sociedade organizada, e requer tecnologia avançada. Não dá para ter o mundo unido sem meios de transporte rápidos e sem comunicações, não dá para fazer com que todo mundo se submeta sem técnicas psicológicas sofisticadas, não dá para construir uma «sociedade planejada» sem uma base tecnológica necessária. Além de tudo, o esquerdismo é conduzido pela necessidade de poder, e o esquerdista requer tal poder em bases coletivas, através da identificação com um movimento de massas ou uma organização. O esquerdismo provavelmente nunca renunciará à tecnologia, porque a tecnologia é uma fonte demasiado valiosa de poder coletivo.

215. O anarquista também procura o poder, mas o procura em bases individuais ou de pequenos grupos; quer que estes sejam capazes de controlar as circunstâncias de suas próprias vidas. Opõe-se à tecnologia porque ela faz que pequenos grupos dependam de grandes organizações. Esta declaração se refere a um determinado tipo de anarquismo. Uma ampla variedade de atitudes sociais foram respostas «anarquistas», talvez muitos que se consideram anarquistas não aceitem esta declaração. Convém ressaltar, por outra parte, que há um movimento anarquista não-violento cujos membros provavelmente não aceitam a FC como anarquista e seguramente não aprovarão nossos métodos violentos.

219. O esquerdismo é uma força totalitária. Sempre que o esquerdismo alcança o poder tende a invadir cada canto privado e a moldar cada um na fôrma esquerdista. Em parte, isso é devido ao caráter quase religioso do esquerdismo; tudo que se contrapõe à crença esquerdista representa o Pecado. Mais importante, o esquerdismo é uma força totalitária porque o esquerdista se move pelo poder. O esquerdista procura satisfazer sua necessidade de poder através da identificação com um movimento social e tenta assumir o controle de todo o processo no intuito de atingir os objetivos do movimento. Não importa o quanto o movimento avançou na realização dos seus objetivos, o esquerdista nunca está satisfeito, porque o seu ativismo é um substituto da atividade. Ou seja, o que move o esquerdismo não se atem às ostensivas metas do movimento; na realidade ele é motivado pela sensação de poder que ele adquire na luta e por alcançar uma meta social.

RETIRADO DE: http://www.scribd.com/doc/3844781/A-SOCIEDADE-INDUSTRIAL-E-SEU-FUTURO-Manifesto-de-Unabomber

segunda-feira, 6 de dezembro de 2010

O Mito da Caverna

Platão

Imaginemos uma caverna subterrânea onde, desde a infância, geração após geração, seres humanos estão aprisionados. Suas pernas e seus pescoços estão algemados de tal modo que são forçados a permanecer sempre no mesmo lugar e a olhar apenas para a frente, não podendo girar a cabeça nem para trás nem para os lados. A entrada da caverna permite que alguma luz exterior ali penetre, de modo que se possa, na semi-obscuridade, enxergar o que se passa no interior.

A luz que ali entra provém de uma imensa e alta fogueira externa. Entre ela e os prisioneiros - no exterior, portanto - há um caminho ascendente ao longo do qual foi erguida uma mureta, como se fosse a parte fronteira de um palco de marionetes. Ao longo dessa mureta-palco, homens transportam estatuetas de todo tipo, com figuras de seres humanos, animais e todas as coisas.

Por causa da luz da fogueira e da posição ocupada por ela, os prisioneiros enxergam na parede do fundo da caverna as sombras das estatuetas transportadas, mas sem poderem ver as próprias estatuetas, nem os homens que as transportam.

Como jamais viram outra coisa, os prisioneiros imaginam que as sombras vistas são as próprias coisas. Ou seja, não podem saber que são sombras, nem podem saber que são imagens (estatuetas de coisas), nem que há outros seres humanos reais fora da caverna. Também não podem saber que enxergam porque há a fogueira e a luz no exterior e imaginam que toda a luminosidade possível é a que reina na caverna.

Que aconteceria, indaga Platão, se alguém libertasse os prisioneiros? Que faria um prisioneiro libertado? Em primeiro lugar, olharia toda a caverna, veria os outros seres humanos, a mureta, as estatuetas e a fogueira. Embora dolorido pelos anos de imobilidade, começaria a caminhar, dirigindo-se à entrada da caverna e, deparando com o caminho ascendente, nele adentraria.

Num primeiro momento, ficaria completamente cego, pois a fogueira na verdade é a luz do sol, e ele ficaria inteiramente ofuscado por ela. Depois, acostumando-se com a claridade, veria os homens que transportam as estatuetas e, prosseguindo no caminho, enxergaria as próprias coisas, descobrindo que, durante toda sua vida, não vira senão sombras de imagens (as sombras das estatuetas projetadas no fundo da caverna) e que somente agora está contemplando a própria realidade.
Libertado e conhecedor do mundo, o priosioneiro regressaria à caverna, ficaria desnorteado pela escuridão, contaria aos outros o que viu e tentaria libertá-los.

Que lhe aconteceria nesse retorno? Os demais prisioneiros zombariam dele, não acreditariam em suas palavras e, se não conseguissem silenciá-lo com suas caçoadas, tentariam fazê-lo espancando-o e, se mesmo assim, ele teimasse em afirmar o que viu e os convidasse a sair da caverna, certamente acabariam por matá-lo.

sexta-feira, 3 de dezembro de 2010

Buracos negros

Um buraco negro clássico é um corpo celeste com campo gravitacional tão intenso que a velocidade de escape se iguala à velocidade da luz(299 792 458 m/s, equivalente a 1 079 252 848,8 km/h). Nem mesmo a luz pode escapar do seu interior, por isso o termo "negro" (cor aparente de um objeto que não emite nem reflete luz, tornando-o de fato invisível). A expressão "buraco negro", para designar tal fenômeno, foi cunhada pela primeira vez em 1968 pelo físico americano John Archibald Wheeler, em um artigo científico histórico chamado The Known and the Unknown, publicado no American Scholar e no American Scientist. O termo "buraco" não tem o sentido usual, mas traduz a propriedade de que os eventos em seu interior não são vistos por observadores externos.

Teoricamente, o "buraco negro" pode ter qualquer tamanho, de microscópico a astronômico (alguns com dias-luz de diâmetro, formados por fusões de vários outros), e com apenas três características: massa, momento angular (spin) e carga elétrica, ou seja, buracos negros com essas três grandezas iguais são indistinguíveis (diz-se por isso que "um buraco negro não tem cabelos"). Uma vez que, depois de formado, o seu tamanho tende para zero, isso implica que a "densidade tenda para infinito".

A percepção espaço-temporal

Os buracos negros, assim como outros objetos cuja atração gravitacional é extrema, retardam o tempo significativamente devido aos efeitos gravitacionais.

As estrelas de nêutrons e buracos negros causam de fato distorção espaço-temporal notável, relacionada com o efeito de lente gravitacional.

As precessões dos corpos celestes orbitando tais corpos, similarmente a precessão do periélio de Mercúrio no nosso sistema solar, são muito mais notáveis e significativas e envolvem inclusive estrelas de sistemas binários, ou mesmo múltiplos.

Colapso de Oppenheimer-Snyder

O modelo deste colapso descreve uma esfera "de" pó (o conceito de poeira usado na relatividade) que inexoravelmente colide para formar um buraco negro. Esta é uma solução exata para as equações de campo relativísticas gerais. Os estágios do colapso são:

I) Fase estacionária antes do colapso. A estrela poderia estar imersa em uma esfera de fluido de simetria esférica perfeita. O tensor de momentum:

T = (ρ + p) u i u k + p g i k

onde $ρ$ , p, e gik são a densidade, pressão e métrica, respectivamente.

II) Fim da "queima" nuclear (reações de fusão nuclear) e começo do colapso, a pressão se quebra (p=0). Então:

T = ρ u i u k

A bola fica por um momento em repouso.

III) Fase de colapso. Desde que não haja pressão a esfera começará a encolher. Para poeira espera-se a contração e posterior colapso resultando em um buraco negro.

Obviamente poeira não reflete a complexidade química do material das estrelas que formam o buraco negro.

Termodinâmica de um buraco negro clássico

Um buraco negro, fisicamente, é um lugar de onde nem mesmo a luz pode escapar. Um descrição matemática precisa dele é dada pelo espaço-tempo assintoticamente plano. A fronteira de um buraco negro é chamado de horizonte do evento. Schoen e Yau em 1983 formularam que uma superfície dentro de uma armadilha pode ser formada desde que uma quantidade suficiente de massa esteja confinada em um espaço suficientemente pequeno. Segue-se então dos teoremas de relatividade geral (Hawking e Hellis (1973)) que uma singularidade do espaço-tempo deve surgir. A partir destas grandes descobertas seguiram-se várias conclusões importantes como a solução da Equação de Maxwell-Einstein independente do tempo mostrando que buracos negros podem ser descritos por três simples parâmetros (massa, carga e momentum angular). Além disso foi mostrado que energia pode ser extraída de buracos negros estacionários que estão girando ou carregados (Efeito Hawking). Foi, porém, a descoberta de uma analogia matemática entre buracos negros e a termodinâmica ordinária o maior avanço destas investigações (Bardeen et al , 1973). Nesta analogia a massa faz o papel de energia e, gravidade da superfície do buraco negro faz o papel da temperatura e a área do horizonte, da entropia. A analogia entre buracos negros e termodinâmica pode ser estendida além do formal, similaridade matemática pode ser encontrada no fato de que quantidades de pares de análogos são de fato fisicamente análogos. De acordo com a relatividade geral a massa total do buraco negro tem a mesma quantidade de sua energia total. Esta analogia é quebrada na Teoria Clássica, que considera a temperatura de um buraco negro igual ao zero absoluto.

Entropia

Entropia é uma medida que caracteriza o número de estados internos de um buraco negro. A fórmula da entropia foi desenvolvida em 1974 pelo físico britânico Stephen Hawking:

$S = \frac{Akc^3}{4 \hbar G}$

Legenda:

$S$ : Entropia
$A$ : Área
$k$ : Constante de Boltzmann
$\hbar$ : Constante de Planck normalizada
$G$ : Constante Gravitacional Universal de Newton
$c$ : Velocidade da luz no vácuo

Esta equação pôde ser formulada levando-se em conta a teoria quântica. Então, admite-se que buracos negros emitem radiação térmica:

$T= \frac{\hbar k}{2 \pi kb}$

No caso especial da métrica de Schwarzschild:

$T= \frac{ \hbar }{8 \pi GkM}$

A formulação de Bekenstein-Hawking obtida da combinação entre a primeira lei e do fato de que $d M = T d S$ . No Caso do buraco de Schwarzschild, esta formulação fica:

$S= \frac{k \pi R^2}{g \hbar}$

A entropia do buraco negro é muito maior que a entropia da estrela que se colapsou para que ele fosse gerado.

Informação no Buraco Negro

Há com o efeito da formação e subsequente evaporação do buraco negro uma consequência dramática: a perda de informação. Esta questão foi levantada em 1976 por Stephen Hawking. Entende-se que em um sentido refinado informação quântica seria perdida, o que desafiaria então Primeria Lei da Termodinâmica. A discussão era fácil e perssuasiva e baseava-se na única ferramenta disponível naquela época:a teoria quântica de campo. Apesar da conclusão de Hawking estar sem dúvida errada, pos em movimento velhas ideias que há muito tempo permaneciam paradas, desafiando-as com um novo paradigma. A teoria quântica apresenta um sério problema quando descreve sistemas com horizontes. Ela fornece uma densidade infinita de entropia em um buraco negro, diferente da densidade de Bekenstein-Hawking $\frac{c^3}{4G \hbar }$ .

Numa possibilidade final de se estabelecer uma saída lógica para este problema foi proposta a possibilidade dos buracos negros não evaporarem completamente. No lugar disso, vivem de maneira estável como remanescentes de massa de Planck que contém toda a informação perdida. Obviamente estes remanescentes deveriam conter uma enorme, ou talvez infinita entropia.

A queda no buraco negro e a natureza quântica

Se conseguíssemos observar uma queda real de um objeto num buraco negro, de acordo com as simulações virtuais, veríamos este mover-se cada vez mais devagar à medida que se aproximasse do núcleo massivo. Segundo Einstein, há um desvio para o vermelho, e este também é dependente da intensidade gravitacional. Isto se dá porque, sob o ponto de vista corpuscular, a luz é um pacote quântico com massa e ocupa lugar no espaço, portanto tem obrigatoriamente uma determinada velocidade de escape. Ao mesmo tempo, este pacote é onda de natureza eletromagnética e esta se propaga no espaço livre. É sabido que longe de campo gravitacional intenso, a frequência emitida tende para o extremo superior (no caso da luz visível, para o violeta).

À medida que o campo gravitacional começa a agir sobre a partícula (luz), esta aumentará seu comprimento de onda, logo desviará para o vermelho. Devido à dualidade matéria-energianão é possível analisar a partícula como matéria e energia ao mesmo tempo: ou se a enxerga sob o ponto de vista vibratório ou corpuscular.

luz e a singularidade

Em simulações no espaço virtual, descobriu-se que próximo a campos massivos ocupando lugares singulares, a atração gravitacional é tão forte que pode fazer parar o movimento oscilatório, no caso da luz enxergada como comprimento de onda, esta literalmente se apaga. No caso da luz enxergada como objeto que possui velocidade de escape esta é atraída de volta à região de onde foi gerada, pois a velocidade de escape deve ser igual à velocidade de propagação, ambas sendo iguais, a luz matéria é atraída de volta. Logo, a radiação sendo atraída de volta, entra em colapso gravitacional, juntamente à massa que a criou, caindo sobre si mesma..

Simulação computadorizada

Visão simulada de um buraco negro em frente a Grande Nuvem de Magalhães. A razão entre o raio de Schwarzschild do buraco negro e a distância do observador é 1:9.

É possível simular em um computador as condições físicas que levam à formação de um buraco negro, como consequência do colapso gravitacional de uma estrela supergigante ou supernova. Para isso, os astrofísicos teóricos implementam complexos programas, que recriam as condições físicas da matéria e do espaço-tempo durante o processo de implosão das estrelas, as quais esgotam seu combustível nuclear e colapsam, com o transcorrer do tempo, devido a seu peso gravitacional, formando um objeto de densidade e curvatura do espaço-tempo infinita. Desses objetos, nada --- nem mesmo a luz consegue escapar. O resultado é a formação de uma singularidade gravitacional contida num buraco negro de Schwarzschild.

Um método para simulação computacional de um buraco negro é o Método de Monte Carlo. Neste método é possível a simulação de um buraco negro microscópico. O gerador de eventos de Monte Carlo neste método é o CATFISH (Collider grAviTational FIeld Simulator for black Holes), desenvolvido na Universidade do Mississippi.

Um desenho artístico de um disco de acreção de plasma quente orbitando um buraco negro (fonte: NASA)

segunda-feira, 11 de outubro de 2010

Tabuleiro ouija

Tabuleiro_ouija