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Março de 2002

A energia da física moderna

 
Mensagem Autor Data
Msg 13497 - Mensagem transformada em artigo AMF 09/03/02
fig Msg 13513 LFN 10/03/02
ce2 fig Msg 13514 AMF 11/03/02
fig Msg 13515 - Mensagem transformada em Editorial AMF 11/03/02
ce2 fig Msg 13525 JCJr 11/03/02
fig fig fig Msg 13537 AMF 11/03/02
ce2 fig fig Msg 13540 JCJr 11/03/02
fig fig fig Msg 13543 AMF 12/03/02
fig Msg 13532 SMMT 11/03/02
fig fig Msg 13538 AMF 11/03/02

Mensagem 13514
De: "Alberto Mesquita Filho"
Data: 11 Mar 2002
Assunto: Re(13513): A energia da fisica moderna

Luiz Ferraz Netto (Léo) escreveu na msg 13513:

Alberto escreveu:
Alberto: Se colocarmos uma carga elétrica numa plataforma giratória e afastada do centro, essa carga emitirá luz e/ou radiação eletromagnética assim que a plataforma começar a girar. Essa emissão acompanha-se de reação de radiação, o que pode ser constatado pelo freamento sofrido pela plataforma.
Léo: Isso deve ser mesmo pouco comentado na literatura.

E realmente é. Encontrei-o por acaso num dos tropeções que dei num daqueles tapetes suntuosos risos que existem no templo risos dos físicos modernos.

Léo: (...) pelo que sei há um experimento de Rowland, que segue sua descrição acima, cujo propósito é mostrar que uma carga elétrica (corpo eletrizado) posta em movimento circular comporta-se como uma corrente elétrica. Realmente, se a carga girante vale q e a frequencia da rotação constante é f, a intensidade da corrente produzida será i = q.f. Essa corrente elétrica irá gerar um campo magnético ao seu redor. A manutenção desse campo não implica em perda de energia (se em lugar do experimento proposto tivéssemos um anel supercondutor a corrente seria mantida 'eternamente', assim como seu campo magnético.)

Pois é, um anel supercondutor também chegou a representar um efeito bastante incomodativo para os físicos modernos e exatamente devido ao motivo apontado. Lembro que o fenômeno supercondução foi descoberto em 1911, dois anos antes do trabalho de Bohr (1913). Em minha teoria sobre os elétrons (item 3.4.1) relato esse fato com as seguintes palavras: "Portanto, num supercondutor o elétron também percorre trajetórias onde lhe é permitido desrespeitar a teoria eletromagnética clássica. Até 1957 este fenômeno permaneceu quase sem explicação alguma. A coletividade científica assimilou bem a permissividade absurda, porém o maior empecilho para a teorização era a incompatibilidade entre o fenômeno e a teoria da condução elétrica de Drude e Lorentz, já comentada. Em 1957 Bardeen, Cooper e Schrieffer (BCS) decidiram ignorar a teoria dos elétrons livres, propondo um modelo concordante com os resultados experimentais. A teoria BCS ganhou grande repercussão e, devido a seu sucesso, passou-se a admitir concomitantemente: o P3B é verdadeiro, a teoria BCS é verdadeira, as equações de Maxwell são verdadeiras e a teoria dos elétrons livres é verdadeira. Em meio a tantas verdades incompatíveis, quem sofreu foi a metodologia científica. Enfim, algo é falso: a lógica de Popper."

[Obs.: P3B = Postulado 3 de Bohr: "Apesar de estar constantemente acelerado, um elétron que se move em uma dessas órbitas possíveis não emite radiação eletromagnética. Portanto, sua energia total E permanece constante."]

Com respeito à experiência de Rowland, diria que existem algumas diferenças. Por um lado, a carga de Rowland gira sobre seu centro, enquanto na experiência com plataforma o centro da carga também está girando. Isso poderá não se traduzir em diferenças se, mas somente se, supusermos que elétrons e prótons são idênticos a uma carga elétrica. Em outras palavras, se pudermos afirmar que um "elemento de volume" de uma carga elétrica confunde-se estruturalmente com a própria carga. Neste caso, supondo-se que as duas experiências tenham sido realmente feitas, e supondo-se que o resultado tenha sido discordante, a conclusão que emerge é: em determinadas situações um elemento de volume de uma carga elétrica comporta-se diferentemente da carga como um todo. Nestas condições, e "conforme queríamos demonstrar", estamos a um passo de concluir que um elétron pode não ser idêntico a uma carga elétrica.

Léo: Essa carga 'girando' dentro do anel obviamente está acelerada e, sob supercondutividade, continuará a girar sem perda de energia alguma. Esse campo magnético é 'estacionário'. Não enxergo daí como pode ser emitida luz ou onda eletromagnética.

Neste caso (anel) sim, o campo magnético é estacionário. Não obstante, no caso da carga não anular e situada fora do centro da plataforma, não vejo como o campo seria constante no decorrer do tempo. Enfim, estamos discutindo duas coisas: luz emitida e onda eletromagnética. Será que representam a mesma coisa? Será que ambas existem? Luz é energia? Luz transporta energia? Onda eletromagnética é energia? Onda eletromagnética transporta energia? Abaixo comento algo mais a respeito.

Léo: Entretanto, vejo a produção de tais ondas, se houver variação na velocidade tangencial, ou seja, se sobre a carga aparecer força fora da direção radial (para que exista uma componente da aceleração na direção da tangente). Me parece, num rápido relance, que não haverá emissão de luz ou de onda eletromagnética apenas havendo aceleração centrípeta.

Mas nesse caso, por que será que os físicos de há 100 anos estranharam tanto o fato de o elétron não cair no núcleo pois, como afirmam, ele "deveria" emitir radiação? (Vide o P3B) Existem trabalhos interessantíssimos de Lorentz a estimar efeitos tanto dessa aceleração centrípeta quanto de acelerações tangenciais constantes. E em cima dessas trabalhos muitos outros autores deram opiniões concordantes, como Feynmann, dentre inúmeros outros.

Léo: Uma experiência simples para constatar o que digo é colocar uma carga elétrica não na periferia de um disco girante e sim na extremidade livre de uma curta lâmina vibrante. Ao realizar um rápido mhs essa carga irá gerar uma onda eletromagnética facilmente detetável até por um rádio de ondas médias.

Sim, aí temos algo, do ponto de vista eletromagnético, muito semelhante ao famoso dipolo elétrico oscilante utilizado por Hertz. Isso também assemelha-se muito à idéia de Planck (1900) que, em sua teoria de emissão de radiação térmica, afirma: "a superfície emissora contém elétrons ligados a pontos fixos através de forças que obedecem à lei de Hooke".

Léo: Acredito (com minha divina intuição) que o elétron (como portador de carga elétrica) em trajetória rigorosamente circular ao redor do próton e com frequencia de rotação constante, da mesma maneira, não emita luz ou onda eletromagnética.

Que ele não emite é fato mais do que comprovado. A dúvida é se ele "deveria" ou não emitir. Os físicos do século passado diziam que ele deveria emitir e, graças à não emissão "sentiram-se autorizados" a criar a física quântica. Mas se os sacerdotes da física "moderna" "permitirem" uma revisão dos fatos, quero crer que acabaremos por concluir que a mecânica quântica é totalmente desnecessária, para não dizer deletéria ou inconveniente.

Alberto: Mas a coisa é mais complicada. Vamos pensar agora no caso de uma única carga acelerada e, em particular, o "elétron dos físicos modernos". E vamos supor que esse elétron esteja sujeito a uma aceleração constante, como aquela que sofre entre as placas de um condensador ou então de um acelerador de partículas que utilize desse princípio (campo elétrico constante). Esse elétron emite radiação.
Léo: De novo batemos aqui com a aceleração constante *numa única direção*. Não vejo a causa dessa emissão.

Pense no campo de uma carga elétrica acelerada e com aceleração constante. Qual seria o efeito desse campo para uma carga elétrica de prova em repouso no laboratório? O campo seria constante? Seria pulsátil? Seria variável no decorrer do tempo? Supondo que seja variável no decorrer do tempo, que nome dar a essa alguma coisa de natureza eletromagnética variável e que passa por um ponto fixo do laboratório? Seria luz? Creio que não, mas precisaria aqui definir luz. Seria onda eletromagnética? Creio que não, pois não acredito na existência de tais ondas, assim como não acredito na existência do ether. Diria então que é tão somente um campo transmutante a trafegar pelo espaço. Mas isso, para um físico moderno, parece-me enquadrar-se no que eles chamam onda eletromagnética. Ou não? E se não, o que será? Mistééééééériiioo.

Percebe agora onde pretendo chegar quando digo que luz e radiação eletromagnética não representam necessariamente a mesma coisa, conquanto via de regra viagem acopladas. A luz é corpuscular, transporta matéria em movimento e, consequentemente, contém energia. Radiação eletromagnética nada mais é senão um campo eletromagnético propagando-se pelo espaço e mostrando-se variável no decorrer do tempo para os objetos que estão em repouso nesse espaço. E como firmo-me rigorosamente nos postulados de uma física clássica genuinamente newtoniana, não vejo como essa radiação possa conter energia, pois que ela não é constituída por matéria. E energia é um atributo da matéria. Luz + radiação = dualidade dos físicos "modernos"

Léo: Capacitor com placas verticais, campo elétrico uniforme horizontal, carga negativa abandonada junto a placa negativa, carga é acelerada na direção do campo. Capacitor aplica força de campo na carga e a acelera; carga aplica força (reação de inter-ação) no capacitor ('recúo'). Massa do portador de carga negligenciável frente á massa do capacitor; récuo não detetável. Energia cinética do portador aumenta, ás custas do trabalho da força de campo. Não vejo possibilidade de emissão alguma de onda eletromagnética.

Pelo que entendi, você não vê possibilidade de emissão de "energia" radiante. E sob esse aspecto concordo contigo, pois como disse acima a radiação eletromagnética, por si só, não contém energia.

Léo: Mudemos a situação aplicando ao capacitor uma d.d.p. variável de frequencia f. Após a descrição das novidades que agora ocorrem com a carga (vcs devem estar enxergando isso, com certeza), justifica-se a emissão de ondas eletromagnéticas.

Sim, mas agora você também "botou" o elétron (ou a carga) "pra requebrar". Os elétrons agora estão dançando de acordo com a música e, nessa dança, emitem não só radiação eletromagnética mas também corpúsculos de luz. Da mesma forma que o fazem quando saltam de uma órbita "permitida" para outra.

Léo: Continuarei a ler com cuidado o restante ... tá de bom tamanho por aqui.

Gostei muito de seus comentários, pra variar sempre pertinentes.

Léo: Falei muita bobagem?

E desde quando o Léo fala bobagem? O que o Léo fala transforma-se em Lei. Somente os Seus súditos fiéis, como este que humildemente Vos dirige a palavra, é que estão autorizados a falar bobagem.risos

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Alberto


Mensagem 13537
De: "Alberto Mesquita Filho"
Data: 11 Mar 2002
Assunto: Re(13525): A energia da fisica moderna

Jose Colucci Jr escreveu na msg 13525:

JC: Me parece que uma das vantagens da relatividade é reduzir esses conceitos essenciais a apenas dois — matéria e espaço —, já que o tempo não é um eixo separado, como leva a crer a percepção humana.

Digamos que a relatividade cria outros essenciais, tais como "Sua Majestade a Luz", dotada de propriedades fantasmagóricas e também indefiníveis. Aliás, existem alguns artigos escritos pelo próprio Einstein onde ele retrata alguns desses essenciais eclipsados pela elegância matemática da relatividade como, por exemplo, o "ether relativístico".

Lembro ainda que a relatividade não conseguiu substituir toda a física clássica, pois necessita irmanar-se com a física quântica. Curiosamente, relatividade e teoria quântica são duas físicas incompatíveis e que se sustentam. Durma-se com um barulho desses! Aliás, o grande mérito de Bohr, no diálogo que travou com Einstein (década de 30), foi demonstrar que se Einstein tivesse razão quanto aos "furos" que apontava na física quântica, toda a relatividade "iria para o espaço", pois estava dotada das mesmas "fraquezas", certamente relacionada a essenciais comuns e/ou aparentados. E foi graças a argumentos como este que Einstein calou-se para todo o sempre.

Por outro lado, "vantagem" é um dado subjetivo e relativo. Um carro sem motor é bem mais barato que o mesmo carro com motor, porém não anda. Para um produtor de filmes, poderá ser o carro ideal, supondo-se que ele apenas o necessite para a obtenção de imagens do carro em repouso.

JC: É ponto essencial da relatividade o fato de tempo e espaço estarem intimamente relacionados através continuum quadridimensional espaço-tempo. E mais, o tempo não é um eixo privilegiado e pode ser intercambiado com qualquer dos outros eixos.

A matemática realmente faz milagres, mas isso até mesmo em física clássica. E quero crer que a matemágica clássica é bem mais elegante e bem menos despersonalizante para o Universo do que os "aparentes" sucessos matemágicos da relatividade.

Com respeito à ultima frase, diria que em relatividade os privilegiados são outros. Para não parecer redundante, vou recorrer a um pensamento de Garbedian: "Sua Majestade a Luz é, por ela mesma, uma lei, uma constante universal que sem cessar singra o espaço a uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo, velocidade a qual nenhuma força conhecida pelo homem pode fazer a mínima oposição." [Garbedian, H.G.: "Einstein, o Criador de Universo", Liv. José Olympio Ed., R.J., 1942, p.77]

JC: É válido propor uma interpretação diferente, desde que ela descreva matematicamente o fenômeno e dê conta de outros ainda mal resolvidos pela interpretação anterior. Eu não consigo ver como uma meia-sola na física clássica iria garantir isso.

Exato. E foi por isso que conclui a mensagem nos seguintes termos: "Mas para retornarmos à física clássica não basta redefinir o elétron e dotá-lo de giro. Pois à medida em que a relatividade torna-se redundante para o efeito comentado acima, fica-nos a tarefa de ter de justificar outros de seus aparentes sucessos."

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Alberto


Mensagem 13538
De: "Alberto Mesquita Filho"
Data: 11 Mar 2002
Assunto: Re(13532): A energia da fisica moderna

Sérgio Taborda escreveu na msg 13532:

Sérgio: Isso da "reacção da radiação" se bem me parece é algo a ver com o efeito de Mossböer (não tenho a certeza se é assim q se escreve)

Mössbauer, de Rudolf Ludwig Mössbauer, Nobel de física em 1961. Sem dúvida o "efeito Mössbauer" relaciona-se à "reação de radiação" mas quero crer que reação de radiação seja um assunto bem mais geral do que o efeito. Conquanto o efeito Mössbauer tenha uma infinidade de aplicações em vários campos do conhecimento, parece-me que, salvo maior juizo, não está diretamente relacionado à essência do tema em discussão.

Sérgio: Este efeito acontece quando uma particula liberta radiação numa determinada direcção. Ou se preferirem, quando a distribuição da emissão não é isotropica. Ai a particula de onde a radiação foi emitida move-se (recua) Este efeito é similar ao recuo de uma arma quando dispara. É isso?

Creio que seria mais do que isso, mas não sou especialista no assunto. Sugiro uma consulta a um dos originais, "Recoilless nuclear resonance absorption of gamma radiation", que pode ser encontrado no formato pdf em http://www.nobel.se/physics/laureates/1961/mossbauer-lecture.html

Sérgio: Por outro lado temos o efeito de "travagem" (bremstralum, se não me engano)...

"Bremsstrahlung" = "braking radiation", e que acredito poder ser traduzido por "radiação de travagem" ou "de freamento", e a observar-se quando um elétron interage com outra partícula e, desta interação, tem a sua trajetória infletida (reflexão, por exemplo).

Sérgio: ...que acontece quando uma particula carregada trava ou acelera, emitindo radiação. Isto acontece, por exemplo nos electrões que saem dos reactores nucleares. O electrão trava na água do tanque circundante e emite uma (linda) cor azul (radiação azul).

Sim, muito bonito. Perceba no entanto que falei em freamento (da plataforma) devido à radiação, e você está falando em radiação devida a um freamento. Sim, na gênese os processos são semelhantes.

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Alberto


Mensagem 13543
De: "Alberto Mesquita Filho"
Data: 12 Mar 2002
Assunto: Re(13540): A energia da fisica moderna

Jose Colucci Jr. escreveu na msg 13540:

JC: Conviver com duas teorias mutuamente incompatíveis é certamente embaraçoso para os físicos, mas não diminui a validade prática de nenhuma delas. São ambas altamente descritivas e precisas em seus respectivos domínios, só que não podem estar ambas corretas, essa é a parte irônica. Acho que nós engenheiros estamos mais acostumados a conviver com isso. Frequentemente temos de usar princípios que só valem para determinadas condições de contorno, sem saber explicar direito por quê. Se você não souber, me peça para contar a piada sobre a diferença entre os matemáticos, os físicos e os engenheiros.

Piadas são sempre bem vindas e quando se relacionam às ciências ou às profissões científicas creio que a Ciencialist seria um dos locais indicados para divulgação da mesma (vide msg 13555 da Ciencialist). Desta forma não apenas eu mas grande parte dos ciencialisteiros ficariam agradecidos pelo envio da mesma. E quem sabe o Brudna pudesse aproveitá-la em seu excelente site humorístico.

Quanto a minhas raízes, diria que minha formação de grau superior é de médico e portanto entendo bastante o problema. Em medicina são raras as áreas que convivem com menos do que 4 teorias incompatíveis entre si. Quando surge uma quinta teoria, é comum que tente-se colocá-la em descrédito, principalmente se for no Brasil. Não é a-toa que nosso símbolo é o Zé-Carioca. Não obstante, enquanto em meio a cientistas médicos nunca fui taxado como vendilhão do templo e sempre encontrei um local onde pudesse conviver com minhas "heresias", ao lado de outros "hereges". E com grande frequência era convidado a fazer palestras em simpósios e/ou congressos. Não digo que tudo corresse às mil maravilhas, mas existia uma certa propensão para que não se desvalorizasse em excesso a criativiadade inerente aos jovens; e os jovens "hereges" conseguiam, de alguma maneira, construir o seu espaço e até mesmo vencer com suas idéias. Isso talvez seja válido também para engenharia ou para outras ciências aplicadas.

Em física, assim como em outras áreas básicas, a imagem é totalmente diferente. "Censura" é o que mais existe e isso não é exclusividade do Brasil e nem do nosso tempo. Isso faz parte da história da física e não por acaso martirizaram Galileu, no século XVII e Boltzmann no final do século XIX e início do século XX (apenas para citar dois dentre milhares de físicos "hereges" de tempos diferentes). Hão de dizer que Galileu foi martirizado pela igreja e eu digo que a igreja representava o poder de sua época. Quem mais estava sentindo-se incomodado com as "heresias" de Galileu não era a igreja propriamente dita, mas os cientistas contemporâneos que, não por acaso, eram padres. Hoje a religião dominante é o cientificismo, os templos são acadêmicos e os guardiões dos templos são os "papagaios cultos". Como tais, defendem não exatamente sua religião, pois que são medíocres demais até mesmo para levantarem a bandeira do sacerdócio que professam. Defendem então a manutenção do "status quo" e da "censura" por pares, de maneira a que jamais possam ser desmascarados pelos jovens e de maneira a que jamais voltem para o lugar de onde jamais deveriam ter saído. Algumas exceções estão por aí, todos "hereges" e todos "tolerados" a bem do sistema: Einstein, Schrödinger, De Broglie, David Bohm etc. Defenda hoje as teorias desses "hereges" gigantes do século XX e todas as portas estarão abertas. Procure seguir seus exemplos, e você estará condenado ao ostracismo.

Não brigo por um espaço a ocupar pois aqueles que me conhecem sabem que eu sou um privilegiado e mal consigo ocupar o espaço que me foi reservado por circunstâncias que estão além de meus parcos conhecimentos científicos. Brigo por um espaço que deveria ser reservado para que fosse ocupado por jovens criativos e que hoje está nas mãos de medíocres.

[ ]´s
Alberto


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