Diálogos Usenet
 

Junho de 1999

frames

O que são ondas eletromagnéticas?
Newsgroups: uol.ciencia

  

Msg 01
De: Psabs®
Grupo: uol.ciencia
Data: Segunda-feira, 28 de Junho de 1999 01:09

As ondas magnéticas são feitas de átomos? E os fótons? São só luz?

Msg 02
De: Alberto Mesquita Filho
Grupo: uol.ciencia
Data: Segunda-feira, 28 de Junho de 1999 03:05

Olá Psabs®!

Sinto, pelas perguntas efetuadas, que você deve ser iniciante no assunto. Vou tentar respondê-las de forma elementar. Por outro lado, as respostas envolvem temas ainda não bem conhecidos pela física da atualidade. Por cima de seus questionamentos poderia apelar para argumentações conflitantes de modo a gerar diálogos intermináveis e um livro de 500 páginas creio que não seria suficiente para esgotar o assunto.

Psabs®: As ondas magnéticas sao feitas de atomos? E os fótons? São só luz?

Não. Os átomos são os menores constituintes químicos da matéria e, num nível acima teríamos as moléculas. Os átomos são ainda formados por um núcleo, que contém partículas como os prótons e os nêutrons, e uma eletrosfera, onde se localizam os elétrons. Digamos que estas partículas (prótons, nêutrons e elétrons sejam constituintes físicos da matéria) e, graças à maneira como se agrupam, constituem os átomos. Podemos ainda pensar em partículas menores e aí "talvez" chegássemos aos quarks, ao fóton, ao neutrino e outras partículas estudadas pela física moderna. Nada impede que, no futuro, venhamos a chegar numa partícula única a constituir todas as demais (os átomos de Demócrito, também imaginados, no século XVII, por Newton) mas estaríamos partindo para o terreno das hipóteses. O termo átomo vem do grego e significa o indivisível ou sem partes (tomo = parte). Perceba então que o que hoje chamamos átomo não tem nada a ver com a idéia original.

As ondas eletromagnéticas, os fótons e a luz, a que você se refere, poderíamos dizer que são emitidas pela matéria em determinadas condições. Como, via de regra, a matéria, enquanto tal, não se consome ao emitir tais elementos, e nem mesmo se modifica quimicamente (há exceções a esta regra), não podemos dizer que sejam feitas de átomos (no sentido atual do termo). Poderíamos, quando muito, dizer que seriam feitas por partículas menores contidas nos átomos e, até mesmo, por átomos de Demócrito. Não obstante, há muitas evidências a contrariar esta idéia. Ao que parece, o fenômeno é mais complexo.

Vejamos agora os três outros conceitos a que você se referiu: ondas, fótons e luz.

Sob certos aspectos podemos dizer que luz e onda eletromagnética é a mesma coisa. Alguns preferem considerar luz apenas as ondas eletromagnéticas que afetam nossa visão; outros conservam a identidade e chamam a estas últimas de luz "visível". O termo "onda" tem dado origem a confusões homéricas. Inicialmente ele foi proposto para explicar fenômenos que se propagam de forma semelhante ao observado quando se joga uma pedra na água; teríamos então uma onda mecânica em que o que se propaga é o movimento na vertical e não a água em si (uma rolha, por exemplo, oscila segundo um eixo vertical, à medida que a onda passa por ela). Posteriormente observou-se que o som propaga-se de maneira semelhante, como oscilação das partículas do ar, oscilação esta que passa de uma para as outras partículas. O som também seria uma onda mecânica, ainda que de natureza um pouco diversa. As duas ondas descritas necessitam de um meio no qual o movimento (e daí o nome onda mecânica) se propaga (não é a matéria quem se propaga mas o movimento da matéria).

Por aí já dá para se perceber que, caso a luz seja de natureza ondulatória, não se trata de uma onda comum, ou seja, a luz não pode ser uma onda mecânica. E é simples explicar isso: ela propaga-se no vácuo onde não existe matéria a vibrar e a transmitir esta vibração para matérias vizinhas. No entanto, algumas experiências, efetuadas principalmente no século passado, levaram os físicos a admitir a natureza ondulatória da luz. Pensou-se então num éter (a quintessência do universo), ou num meio não material e que, à semelhança da matéria, transporta também alguma coisa a qual não poderíamos chamar de movimento da matéria mas que, como esse, contém energia; tanto é que sabemos que a luz transporta energia (a luz, dentre outros efeitos, aquece os corpos). Não demorou muito para que se demonstrasse experimentalmente a inconsistência da idéia de éter (experiência de Michelson-Morley, principalmente). Com esses dados, as soluções pensadas na época foram: 1) a luz seria corpuscular, tal como previsto por Newton; ou 2) a luz seria um fenômeno de natureza desconhecida e que por razões desconhecidas adapta-se a equações semelhantes àquelas utilizadas no estudo dos fenômenos ondulatórios. Os físicos optaram por esta segunda saída mas, por razões históricas, conservaram a denominação "onda". Consequentemente, "onda eletromagnética", mesmo que se comprove a natureza não corpuscular da luz, na realidade não é uma "onda" no sentido primitivo da palavra, mas um fenômeno de outra natureza e que matematicamente satisfaz as equações de onda.

No início deste século Einstein mostrou que em determinadas condições a "onda eletromagnética" comportava explicações outras que a aproximavam de uma natureza corpuscular (efeito fotoelétrico) e contrariavam sua natureza ondulatória. Isto não chegou a ser um grande problema posto que já se sabia que a luz não era, apropriadamente dizendo, uma onda; logo, porque estranhar que em determinadas condições ela contrariasse esta natureza que não tem? A saída para o dilema foi simples: em determinadas condições, a luz aparentasse-nos como sendo ondulatória e, em outras, como sendo corpuscular.

A coisa seria simples se os físicos aceitassem esta dualidade como o produto de uma ignorância; aliás, Einstein, até a sua morte, adotou esta atitude sábia. Na realidade, não haveria uma dualidade: luz não é nem corpúsculo nem onda; é apenas algo desconhecido por nós e que manifesta-se ora de uma forma, ora de outra. A esse objeto que às vezes simula ser um corpúsculo, podendo ser pensado então como uma quantidade localizada de energia, Einstein chamou de fóton.

A evolução da física, neste século, e sob esse aspecto, não valorizou a essência do pensamento de Einstein. A dualidade foi encarada como uma propriedade inerente aos fótons e não demorou muito para que se expandisse essa dualidade para as demais partículas (elétrons, prótons, átomos, moléculas e até mesmo para partículas maiores, como uma bola de futebol). A ignorância constatada por Einstein foi colocada embaixo do tapete e erigiu-se, sobre este tapete, a mecânica quântica, apoiada nesta dualidade e em outros dogmas que foram sendo fabricados em série. Hoje, sem contrariar nenhum dos dogmas da física moderna, poderia dizer que ao ler esta mensagem você seja constituído por "corpúsculos"; mas, assim que deixar o computador de lado e for dormir, transformar-se-á numa "onda". Consequentemente, e sob esse aspecto, poderíamos dizer não que "as ondas são feitas de átomos", como você afirmou em sua mensagem, mas que em determinadas condições "os átomos são feitos de ondas".

Espero ter sido claro.

Abraços
Alberto
Msg 03
De: Daniel F. Fraga
Grupo: uol.ciencia
Data: Terça-feira, 29 de Junho de 1999 07:29

Alberto Mesquita Filho" writes:

Alberto: Espero ter sido claro.

Claríssimo! Alberto, então por que ao invés da Física aceitar a luz como algo novo, ela fica tentando encaixar em modelos existentes? Se em determinadas condições os átomos são feitos de ondas então estamos diante de algo totalmente novo? Ou não? Começo a entender mais sobre o paradoxo da Física Quântica lendo suas mensagens.

Msg 04
De: Alberto Mesquita Filho
Grupo: uol.ciencia
Data: Terça-feira, 29 de Junho de 1999 21:54

Daniel F. Fraga escreveu

Daniel: então por que ao invés da Física aceitar a luz como algo novo, ela fica tentando encaixar em modelos existentes?

Infelizmente a maioria dos físicos conformou-se com o conformismo. Einstein, dentre outros, deixou claro que a física moderna está incompleta e que os físicos deveriam procurar por saídas novas. Não obstante, ninguém deu ouvidos a Einstein sob esse aspecto. Aliás, este é um outro tipo de dualidade também aceita pelos físicos quânticos, qual seja: em determinadas condições consideram Einstein um gênio; em outras, um imbecil.

Existem exceções a essa regra. Alguns raros físicos estão procurando por saídas novas a respeito. A título de curiosidade, estou estudando uma destas que encontrei em minhas andanças pela Internet (creio que não foi aceita para publicação em revistas "dignas" de crédito). Está em http://www.rideau.net/~gaasbeek/ [link desativado (2009)]. A idéia original pareceu-me ser muito boa e não vai contra o senso comum; porém em algum ponto da teoria, que ainda não localizei, o autor parece ter cometido algum deslize que o levou a conclusões estranhas, a meu ver. De qualquer forma, o autor comete também o pecado inicial de confundir "elétron" com "carga elétrica", erro crasso que já comentei neste news, importado da era em que se acreditava em "fluidos elétricos" e que responde não só pelas falácias da teoria de Maxwell, a nível microscópico, como também pelos remendos a essa teoria e que deram origem à física moderna. Sob esse aspecto não conheço nenhuma teoria, além da minha, que não se apoie neste erro.

Daniel: Se em determinadas condições os átomos são feitos de ondas então estamos diante de algo totalmente novo? Ou não?

Com efeito. Resta esclarecer o que seria este artefato que tem sido chamado "onda". Onda certamente não é. Sob esse aspecto digo que precisamos pensar num modelo não ondulatório que ao ser expresso matematicamente apresente equações que ora simulam um fenômeno corpuscular, ora um fenômeno ondulatório, ainda que não seja nem uma coisa nem outra.

[]'s
Alberto
Msg 05
De: Alberto Mesquita Filho
Grupo: uol.ciencia
Data: Quarta-feira, 30 de Junho de 1999 03:43

Eu escrevi em 28/06:

Alberto: Espero ter sido claro

Recebi alguns e-mails que me deixaram em dúvida quanto à clareza apontada. Resolvi desta forma completar a resposta com novos dados.

a) O que seria realmente uma onda eletromagnética?

Talvez seja mais um nome que utilizamos para ocultar nossa ignorância. Por exemplo, quando digo que um corpo cai porque existe um "campo gravitacional", estou admitindo que você saiba o que é um "campo gravitacional". No entanto se formos perguntar a um físico qualquer o que é um campo gravitacional ele irá nos dar uma resposta que muito provavelmente será equivalente a dizer: é um local onde os corpos com massa caem. Com a luz acontece a mesma coisa: ao dizermos que a luz é uma onda eletromagnética não estamos respondendo nada, apenas jogando com as palavras. De uma coisa podemos estar certos: as "ondas" eletromagnéticas existem e não apenas como luz visível.

b) O termo "onda" não seria um tanto quanto confuso, ao nos levar a pensar nas ondas conhecidas e com as quais entramos em contato no nosso dia-a-dia?

Com efeito. Quando, no século passado, tentou-se explicar o que é a luz, percebeu-se que ela possuia algumas propriedades que a tornavam semelhante às ondas comuns como, por exemplo, comprimento de onda, reflexão, refração, inflexão ou difração, etc.

Sob certos aspectos, fenômenos de natureza corpuscular apresentam algo similar a todas essas propriedades. Por exemplo: 1) uma rajada de metralhadora têm um comprimento entre dois projéteis que assemelha-se a um "comprimento de onda"; 2) uma bola, ao ser arremessada a uma parede, sofre reflexão; 3) um projétil ao ser lançado à água sofre uma "refração", um pouco diferente da refração ondulatória, porém não deixa de ser um efeito análogo; 4) um cometa ao passar próximo a um planeta tem sua trajetória inflectida e se passar entre dois planetas sofrerá um efeito que assemelha-se, sob certos aspectos, à difração.

Ainda no século passado, e para que se comprovasse que a luz era ondulatória, julgou-se que seria suficiente provar a existência de um éter, ou seja, de um meio que a transportasse, tal como acontece com as demais ondas. Caso esse éter fosse um meio material, poderíamos dizer que a luz seria uma onda mecânica, a exemplo daquelas já conhecidas e diferindo delas apenas pelo caráter das vibrações que se propagam (uma onda de água vibra transversalmente, uma onda de som vibra longitudinalmente e uma onda de luz provavelmente vibraria transversalmente, ainda que de natureza diferente da onda aquática). Mas para que esse éter fosse material ele deveria explicar muitos fenômenos estranhos relacionados à elasticidade, à ponderabilidade (certamente teria massa e, consequentemente, peso, caso fosse material). Não havia nada a sustentar a natureza ondulatória da luz que não fossem as propriedades acima citadas (reflexão, etc.).

Por outro lado, o eletromagnetismo estava, no século passado, chegando à conclusão de que a luz poderia ser um tipo diferente de onda. Ao invés de ser uma onda mecânica, a transmitir vibrações mecânicas, seria uma onda eletromagnética, a transmitir vibrações eletromagnéticas. E, com efeito, a teoria de Maxwell praticamente chegou a essa constatação, ainda que não explicasse o que são essas vibrações eletromagnéticas. Poderão me contestar dizendo que seriam campos elétricos e magnéticos propagando-se pelo espaço mas neste caso, e como me referi no início desta mensagem para campos gravitacionais, pergunto: O que são campos elétricos e magnéticos? Esta pergunta também ainda não foi respondida pela física. Sabemos que eles existem, sabemos como agem, sabemos em que agem, mas não sabemos o que são. São apenas dois nomes que criamos para acobertar nossa ignorância.

Aceitando-se esta realidade como provisória (a onda eletromagnética como propagando uma vibração diferente da mecânica), optou-se pela aceitação de um éter não material. Seria uma substância de natureza diferente da material e portanto não deveria apresentar as características próprias à matéria como, por exemplo, a massa. Não há nada estranho nesta "aceitação", posto que alguma coisa realmente parecia estar sendo propagada por um meio que não tinha nada, do ponto de vista material, além de vácuo, ou seja, ausência de matéria. Este éter já havia sido concebido e rejeitado por Newton, porém acabou sendo ressuscitado.

As complicações de ordem epistemológica (epistemologia = teoria do conhecimento) eram muitas. Havendo o éter estávamos admitindo a existência de algo que até então havia fugido às nossas percepções. Tratava-se, sob vários aspectos, do que poderia ser chamado a "quintessência do universo". Por um lado, o termo quintessência completa o raciocínio dos gregos, que admitiam como fundamentais "terra, água, fogo e ar"; e por outro completa a física newtoniana que apóia-se em "espaço, matéria, movimento da matéria, e tempo).

A idéia do éter não durou muito. Michelson e Morley tentaram demonstrar sua existência numa experiência muito bem conduzida e chegaram à conclusão de que o éter, como proposto, não existia. A conclusão a que se chega é muito simples: a "onda" eletromagnética, ou luz, como queira, não é uma onda.

Poderíamos então voltar a pensar numa luz corpuscular, porém a natureza corpuscular da luz também não explicava todos os fenômenos observados com a luz e, em especial, aqueles relacionados à sua natureza eletromagnética. A outra idéia seria aceitar o conceito da luz não ser nem corpúsculo nem onda mas algo de natureza desconhecida e que se manifesta às vezes como corpúsculo (algumas experiências nos levam a essa constatação) e outras vezes como onda (a matemática ondulatória encaixa-se como uma luva em muitos dos fenômenos relacionados à luz). Passou-se então a aceitar que a luz é uma "onda" eletromagnética ao mesmo tempo em que se convencionou que esta onda não era similar a nenhuma das demais ondas conhecidas. Para os que aceitam esta realidade a luz é uma "onda" eletromagnética e ponto final (na minha opinião, estão tentando tapar o sol com uma peneira ou então, como me referi, colocaram suas dúvidas em baixo de um tapete e construíram, sobre este tapete, o que chamam física quântica).

Vou repetir aqui um trecho de uma mensagem que enviei recentemente a alguém que me pressionou (no bom sentido) com esta mesma dúvida:

"Na minha opinião, o fenômeno luz não é nem ondulatório nem corpuscular. A matéria, em virtude de seu movimento, emite para o espaço informações deste movimento (essa idéia é originalmente de Newton e o que chamo por "informações de movimento" Newton chamava "vibrações emitidas pelos corpos" ou então, em alguns textos, "espírito da matéria" - vide Óptica III de Newton). Essas informações são imateriais (essa idéia também é de Newton e está apresentada em algumas das cartas que enviou a colegas ou amigos). Estas "informações de movimento", ou "informações motoras" seriam as causas dos campos gravitacional, elétrico, magnético ou de interações fortes, conforme a partícula emissora estivesse em movimento de translação (aproximação ou fuga) ou rotação (vista pelos pólos ou pelo equador) [essa idéia já é minha, conquanto Newton tenha deixado algumas considerações a respeito, e tenho exposto em minhas teorias ainda não aceitas pela coletividade científica mundial]. Ou seja, as partículas emitem informações que constituem o que conhecemos como campos de força. Até aí não temos o fenômeno luz.

Quando uma partícula emite informações (imateriais) de seu giro, ela cria um campo eletromagnético. Se esta partícula for acelerada, o campo irá variar para um observador que esteja em repouso, ou mesmo em movimento uniforme. Esta variação do campo é sentida como "onda" eletromagnética ou mesmo luz, dependendo das características da aceleração a provocar este campo mutante. Não é impossível que, no caso específico luz, o campo mutante seja acompanhado por partículas perdidas pelos elétrons em virtude da aceleração.

Perceba, no que se refere às "informações motoras" que, embora imateriais, elas são emitidas e, portanto, têm uma natureza, sob este aspecto (o da emissão), semelhante à material, não necessitando portanto de um meio para se propagar. Necessitam, no entanto, de um recipiente que as contenha, e este nada mais é do que o espaço, esteja ele preenchido por ar ou não. A informação motora seria, nada mais, nada menos, a milenar quintessência do Universo, proposta pelos antigos gregos.

Em resumo: seguindo a física acadêmica, a melhor resposta é aquela dada por Einstein e que poderia ser sintetizada num clássico "não sei". No entanto, como sou um teorizador e tenho uma resposta, ainda que não aceita pelos demais físicos, não poderia deixar de dizer o que penso a respeito. Se você estiver se preparando para alguma prova de física (vestibular, concurso, etc.), desconsidere os três parágrafos acima. Caso tenha achado interessante, minha teoria está no eCC. [Obs.: exige conhecimentos de Cálculo Integral]."

Espero ter deixado claro que minha física, ainda que não clássica, no sentido hoje adotado, é essencialmente newtoniana. Newton considerava como fundamentais o "espaço", a "matéria", o "movimento da matéria" e o "tempo"; e eu tenho acrescentado o que chamo "informação do movimento da matéria", algo imaterial e que se confunde em muito com as "vibrações emitidas pela matéria" ou o "espírito da matéria" referidos por Newton ou ainda "variáveis escondidas da física quântica", procuradas por Einstein.

O importante é perceber que existe uma "quintessência do Universo", queiramos ou não. Para alguns, a quintessência é o éter; para Einstein, seriam as variáveis escondidas; para os físicos quânticos, existiria um vácuo quântico a preencher, de uma forma sui-generis, a lacuna apontada por Einstein. Para mim existem as informações emitidas pela matéria em movimento e a informar o tipo de movimento apresentado. Se isto for loucura, somos todos loucos, cada um a sua maneira.

Com respeito à loucura, há pouco mais de um ano, ao ser questionado por um teorizador inglês, Bruce Harvey, sobre a aceitação de minha teoria entre meus compatriotas, haja vista o quanto ele padecia em seu país por sua loucura em procurar por novas saídas, respondi:

Our madness resides in our courage of showing our ideas.

Ao repetir esta última frase (que pode ser traduzida por "nossa loucura reside em nossa coragem de expressarmos nossas idéias"), ele acrescentou:

I love it
[]'s
Alberto
Msg 06
De: Daniel F. Fraga
Grupo: uol.ciencia
Data: Quarta-feira, 30 de Junho de 1999 19:33

Alberto Mesquita Filho" escreveu em 29/06:

Alberto: Sob esse aspecto não conheço nenhuma teoria, além da minha, que não se apoie neste erro.

Eu pensei em sugerir que você enviasse um e-mail ao autor do site relatando seu (o dele) erro mas já que as outras teorias também contém o erro... E também talvez seria comprar briga desnecessária caso o autor seja muito durão.

Alberto: Resta esclarecer o que seria este artefato que tem sido chamado "onda". Onda certamente não é. Sob esse aspecto digo que precisamos pensar num modelo não ondulatório que ao ser expresso matemáticamente apresente equações que ora simulam um fenômeno corpuscular, ora um fenômeno ondulatório, ainda que não seja nem uma coisa nem outra.

Seria algo como uma "equação dinâmica"? (talvez eu tenha falado besteira). Entendo o que você quer dizer. Seria um mecanismo "dinâmico" que automaticamente trocasse de um fenômeno a outro sem intervenção humana ;) xiiii :)

Enfim, teria que ser algo "variável". Poxa vida mas acho que nunca vi uma equação "variável" ou "dinâmica" ou mesmo "viva". Vai ser um trabalho danado (eu estou como papagaio pois falo falo falo e não chego a lugar nenhum, melhor eu ficar quieto e começar a estudar ;).

Obrigado Alberto!

Msg 07
De: Alberto Mesquita Filho
Grupo: uol.ciencia
Data: Sexta-feira, 02 de Julho de 1999 07:18

Daniel F. Fraga escreveu

Daniel: Eu pensei em sugerir que você enviasse um e-mail ao autor do site relatando seu (o dele) erro mas já que as outras teorias também contém o erro... E também talvez seria comprar briga desnecessária caso o autor seja muito durão.

Normalmente os bons teorizadores (e me parece ser o caso) são bastante receptivos. Tenho pensado em escrever ao autor mais no sentido de comentar algumas convergências em nossas teorias do que propriamente em apontar possíveis erros. Por exemplo, a idéia fundamental dele seria a de que um elétron percorre "sempre", mesmo quando em linha reta, uma trajetória espiralada (ou seja, o que dizemos trajetória retilínea do elétron seria o eixo de uma espiral). Com isto o Gaasbeek consegue chegar a algumas equações interessantes. No entanto, se o elétron for uma partícula dotada de giro clássico e locomover-se no sentido do eixo deste giro, como assumo em minha teoria, qualquer ponto material situado neste elétron descreverá uma trajetória espiralada; e com este artifício eu chegaria às mesmas equações a que ele chegou. Obviamente ele não pôde chegar à simplificação a que cheguei pelo fato de considerar o elétron uma carga elétrica e esta carga, para que explicasse muitos fenômenos observáveis, deveria executar uma trajetória mirabolante como a que ele propõe.

Alberto: digo que precisamos pensar num modelo não ondulatório que ao ser expresso matemáticamente apresente equações que ora simulam um fenômeno corpuscular, ora um fenômeno ndulatório, ainda que não seja nem uma coisa nem outra.
Daniel: Seria algo como uma "equação dinâmica"? (talvez eu tenha falado besteira).

Não apenas equação, mas um fenômeno real e passível de ser expresso em simples palavras. Por exemplo, uma onda aquática é um fenômeno bem conhecido e mesmo antes de que alguém o equacionasse. O que você chama de "equação dinâmica" existe e a equação de onda é deste tipo, em especial a equação relativa à onda eletromagnética.

Daniel: Entendo o que você quer dizer. Seria um mecanismo "dinâmico" que automaticamente trocasse de um fenômeno a outro sem intervenção humana ;) xiiii :)

Tal e qual a equação da onda eletromagnética que, "automaticamente", e "sem a intervenção humana", "troca" campos magnéticos e elétricos. Mas esta é meramente uma equação. Não procuro por equações mas por "expliquações" (desculpe-me pelo trocadilho); as equações serão daí decorrentes. Chega de "idealizar equações"! É hora de "equacionar novas idéias".

Daniel: Enfim, teria que ser algo "variável". Poxa vida mas acho que nunca vi uma equação "variável" ou "dinâmica" ou mesmo "viva".

Você verá e não perde por esperar. Algumas não apenas são "vivas" como também "mordem" :-).

Daniel: Vai ser um trabalho danado (eu estou como papagaio pois falo falo falo e não chego a lugar nenhum, melhor eu ficar quieto e começar a estudar ;).

Não deixa de ser uma boa idéia. De qualquer forma, entre um capítulo e outro estamos aqui à disposição para um bom papo.

[]'s
Alberto

DHTML Menu By Milonic JavaScript