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quarta-feira, 21 de janeiro de 2009

God, the Universe and Everything else

Acabo de descobrir esse colóquio magnífico, chamado God, the Universe and Everything Else ("Deus, o Universo e Tudo o mais"). Desculpem a minha ignorância, mas nunca tinha ouvido falar nele. Acho que já deixei claro que sou "fã" de Carl Sagan. Além disso, ser nerd implica em uma afinidade por Arthur C. Clarke (autor da série de livros Odisséia no Espaço). E como físico, além de nerd, claro que eu respeito profundamente o Stephen Hawking.

Agora imagine você que juntaram esses três camaradas numa conversa de pouco mais de uma hora, falando sobre as coisas demi-importantes da vida...

Vi esses vídeos aqui e não pude deixar de copiar. Senhoras e senhores, lhes apresento a vela no escuro, a chama que dança impetuosa e inexoravelmente no mar negro da ignorância e da pseudo-ciência:

Parte 1:



Parte 2:



Parte 3:



Parte 4:



Parte 5:



Parte 6:



P.S.: A tradução está relativamente pobre em algumas partes, mas nada que atrapalhe o entendimento da conversa.

terça-feira, 13 de janeiro de 2009

Buracos Negros, wormholes e viagens no tempo


Okay, o círculo preto na folha de papel obviamente não poderia ser nada parecido com um buraco negro. Qualquer pessoa com um mínimo de conhecimento geral poderia ter aconselhado os produtores do curta acima a mudar de título. Wormhole (buraco de minhoca) talvez fosse muito mais apropriado.

Buracos negros são (ou foram) estrelas supermassivas cuja atração gravitacional é tão forte que nem as explosões gigantescas no seu interior são capazes de evitar que acabe colapsando numa região muito pequena. Eles têm pelo menos dez vezes a massa do nosso Sol, mas com um diâmetro de apenas alguns quilômetros. São ditos "negros" porque dentro de uma região chamada raio de Schwarzschild a curvatura do espaço aumenta gradativamente e qualquer forma de matéria ou radiação que venha a entrar nessa região fica presa aí para sempre.

Todos os buracos negros possuem essa região de Schwarzschild. O centro do buraco negro é chamado de singularidade (esse é o termo que se usa na física quando nos referimos a um ponto de divergência, onde algo é infinito, nesse caso a curvatura do espaço). Se não houvesse a região de Schwarzschild em torno da singularidade, ela poderia ser vista por um observador próximo. Tal fenômeno é chamado de singularidade nua e não deve existir segundo a conjectura da censura cósmica. Nada disso é teoria, especulação ou ficção científica. As coisas que eu acabei de dizer são consequência dos cálculos que podem ser feitos a partir da métrica de Schwarzschild (ou no caso mais realista, a métrica de Kerr-Newman, que descreve buracos negros reais com rotação e carga elétrica).

Por causa da região de Schwarzschild em torno dos buracos negros, podemos pensar neles como os bancos de dados do universo. Os cronistas do mundo que guardam cada registro captado desde a origem do universo. Isso acontece porque à medida que um observador se aproxima da singularidade a curvatura aumenta e seu tempo-próprio (o tempo medido pelo seu relógio) passa cada vez mais devagar. Então os buracos negros são como discos de vinil, a cada milímetro de distância do centro existe um anel que contém informações necessárias para se descrever o universo como visto por aquele buraco negro em um momento no tempo. Se o observador está a uma distância da singularidade (dentro do raio de Schwarzschild) e olha por cima dos ombros para o universo, ele vai ver uma paisagem diferente da que veria se estivesse mais longe ou mais perto do centro do buraco e veria o universo mais antigo à medida que se aproximasse. Vale salientar que Stephen Hawking descobriu que os buracos negros na verdade não são completamente negros. Aos poucos eles irradiam a chamada radiação de Hawking que num futuro distante acabaria por esgotá-los. Assim como os CDs piratas e pen drives de vinte reais, os buracos negros não são formas confiáveis de guardar informação.

De toda forma, se aquele círculo preto na folha de papel fosse um buraco negro, muito rapidamente tudo ao seu redor (o sistema solar) seria sugado pela sua imensa força gravitacional e se juntaria à matéria do seu interior.

Já um buraco de minhoca se prestaria muito mais adequadamente ao papel em questão. Também conhecidos como wormholes, são uma previsão das equações de Einstein. Sabemos que nosso espaço é curvo. Quando falo em espaço me refiro ao espaço-tempo, o lugar físico-matemático onde o universo repousa. O espaço-tempo não é plano como uma mesa. Ele possui geometrias complicadas, de modo geral ele é curvo, especialmente próximo às estrelas e planetas; e é essa curvatura a responsável pela força que experimentamos aqui na Terra e que chamamos de força da gravidade. Isso mesmo, a Terra curva o espaço-tempo à sua volta.

Mas isso é um fenômeno local. Globalmente o espaço (supostamente) também tem uma curvatura e é aí que entram os buracos de minhoca. A menor distância entre dois pontos (chamada de geodésica) só é uma linha reta se o espaço é plano. Se, por exemplo, o espaço for esférico a menor distância entre quaisquer dois planos é um arco circular.


Então quando nos movimentamos pelo espaço curvo, na verdade nos movemos através de curvas geodésicas sobre sua geometria.

Os buracos de minhoca seriam atalhos que atravessariam a curvatura do espaço encurtando a distância entre dois pontos, algo como o que acontece com a mancha preta no papel do curta-metragem acima.


Se esses dois pontos forem suficientemente distantes e o espaço-tempo for suficientemente curvo, a ficção científica determina que um foguete lançado através do buraco de minhoca poderia viajar para o passado. Isso vem de um fenômeno (real) chamado contração do tempo. Quanto mais rápido viaja um observador, mais lentamente o tempo passa pra ele. Ao passo que se ele atinge a velocidade da luz (não importam as dificuldades experimentais que tal fenômeno implicaria: gedankenexperiment) o tempo efetivamente pára. Então, supostamente, se um astronauta, passando por um buraco de minhoca, chega do ponto A ao ponto B, antes de um raio de luz viajando através do espaço convencional, então o tempo medido pelo astronauta retrocederia e ele viajaria para o passado.

Enfim... Cuidado com os nomes que você coloca nos seus filmes.

sexta-feira, 2 de janeiro de 2009

O fim da física.

Isso era um comentário que fiz no Macaco Alfa, mas achei interessante registrar aqui:

Falar em fim da ciência, uns 10 anos atrás eu li "O Fim da Física" do Stephen Hawking. Uma extensão física do problema que você descreveu no seu post. Na verdade seria uma das possíveis raízes do problema.

Nessa época as supercordas estavam começando a se popularizar em meios não-acadêmicos como uma teoria de grande unificação. Por "grande unificação" você entende a unificação da mecânica quântica e da relatividade geral. Segundo Hawking esse seria o primeiro passo para se escrever uma Teoria do Tudo (carinhosamente chamado de TOE: theory of everything, entre os entusiastas); a equação final, de onde todas as equações poderiam ser deduzidas como um caso particular. Uma única equação capaz de explicar tudo no universo, a resposta final para todas as perguntas; o fim da física/ciência. Esta equação é muito frequentemente chamada pela mídia de divulgação de o SANTO GRAAL DA FÍSICA. Eca.

Claro que hoje em dia o oba-oba passou (ou diminuiu, ao ponto que nunca mais li ou ouvi sobre isso) e todo mundo tem consciência de que mesmo depois de uma unificação (coisa que não deve acontecer tão cedo), construir uma teoria do tudo demoraria eras e mais eras. Gerações e mais gerações de físicos dedicados, com ajuda de vários monolitos como o da Odisséia no Espaço.

P.S.: Vale lembrar que essa história de fim da ciência é recorrente. O caso mais esdrúxulo que eu conheço aconteceu quando Lord Kelvin disse que no final do século XIX já se sabia tudo o que havia pra saber. Exceto por duas pequenas "nuvens negras no horizonte da ciência": a dificuldade em obter teoricamente a curva da radiação emitida por um corpo negro e explicar os resultados do experimento de Michelson-Morley. Dessas duas "pequenas" nuvens negras saíram "apenas" duas igualmente "pequenas" teorias: a teoria quântica e a relatividade especial.