Category Archives: Física

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

By Astrofísica, Astronomia, Física, Física Clássica, Física Quântica, Geográfia, História, Matemática, Relatividade

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

As ideias de matemáticos do século 19 deram a Einstein o que ele precisava para desenvolver a Teoria da Relatividade

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

As ideias de matemáticos do século 19 deram a Einstein o que ele precisava para desenvolver a Teoria da Relatividade

Sem as contribuições de János Bolyai, Nikolay Lobachevski e Bernhard Riemann, que descreveram o espaço curvo e as múltiplas dimensões, Albert Einstein teria enfrentado muitos obstáculos

O físico alemão Albert Einstein (1879-1955) é um gênio famoso. Sua imagem nos é familiar. Sua Teoria da Relatividade é célebre. Mas, sem as ideias de três matemáticos do século 19, essa que é a principal teoria de Einstein simplesmente não funcionaria.

A matemática é a chave para entender o universo físico. Como disse o filósofo italiano Galileu Galilei certa vez, sem o farol criado por essa ciência, estaríamos dando voltas em um labirinto escuro.

Matemáticos pioneiros deram a Einstein um mapa para navegar pelo labirinto mais escuro de todos: o tecido do Universo. János Bolyai, Nikolái Lobachevski e Bernhard Riemann criaram novas geometrias que nos levaram a mundos estranhos e flexíveis.

“Einstein era um bom matemático intuitivo e teve um pouco de problema com essas ideias, mas sabia o que queria. Quando viu o que Riemann havia feito, soube que era isso”, disse o físico teórico Roger Penrose à BBC.

Teorias de Euclides em xeque

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Durante 2.000 anos, os axiomas consagrados no grande trabalho de geometria “Os elementos”, de Euclides, foram aceitos comoverdades matemáticas absolutas e inquestionáveis.

A geometria de Euclides nos ajudou a navegar pelo mundo, construir cidades e nações, dando ao ser humano o controle sobre seu entorno.

Mas, na Europa, em meados do século 19, surgiu uma crescente inquietação em relação a algumas ideias de Euclides. Os matemáticos começaram a questionar se poderia haver outro tipo de geometria que ele não havia descrito, geometrias nas quais os axiomas de Euclides podiam ser falsos.

É difícil dizer o quão radical era essa sugestão. Tanto que um dos primeiros matemáticos a contemplar essa ideia, o alemão Carl Frederick Gauss, relutava em falar sobre o tema, apesar de ser considerado, neste momento, um Deus no mundo matemático.

Tinha uma reputação impecável.

A geometria de Euclides nos ajudou a navegar pelo mundo, a construir cidades e nações.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Poderia ter dito qualquer coisa que a maioria dos matemáticos teria acreditado, mas se manteve em silêncio: não compartilhou com ninguém sua suspeita de que o espaço pudesse ser disforme.

‘Descobertas radicais’

Enquanto isso, na Hungria, Farkas Bolyai, outro matemático, também contemplava cenários em que a geometria de Euclides poderia ser falsa.

Bolyai havia estudado com Gauss na Universidade de Göttingen, na Alemanha, e voltado para sua casa na Transilvânia, na Romênia, onde havia passado anos lutando sem sucesso com a possibilidade de novas geometrias. Esse esforço o havia quase destruído.

“Viajei para além de todos os recifes desse infernal Mar Morto e sempre voltei com os mastros e velas danificados. Arrisquei sem pensar toda minha vida e felicidade.”

János Bolyai descobriu o que chamou de ‘mundos imaginários’

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

János Bolyai descobriu o que chamou de ‘mundos imaginários’.

Em 1823, recebeu uma carta do filho, também matemático, que estava com seu batalhão do Exército em Timisoara.

“Meu querido pai, tenho tantas coisas sobre as quais te escrever a respeito de minhas novas descobertas, que não posso fazer outra coisa que escrever essa carta, sem esperar sua resposta à minha carta anterior, e talvez não deveria fazê-lo, mas encontrei coisas lindas, que até a mim me surpreenderam, e seria uma pena perdê-las; meu querido pai verá e saberá, não posso dizer mais, apenas que do nada criei um mundo novo e estranho.”

O filho de Farkas Bolyai, János, havia descoberto o que chamou de “mundos imaginários”; mundos matemáticos que não satisfaziam os axiomas de Euclides, que pareciam ser completamente consistentes e sem contradições.

Bolyai escreveu imediatamente para o amigo Gauss contando as emocionantes descobertas que seu filho havia feito. Na sequência, Gauss enviou uma carta a um colega, elogiando o pensamento brilhante do jovem matemático.

“Recentemente, recebi da Hungria um pequeno artigo sobre a geometria não-euclidiana. O escritor é um jovem oficial austríaco, filho de um dos meus primeiros amigos. Considero o jovem geômetra J. Bolyai um gênio de primeira classe.”

Mas, na carta que escreveu a Bolyai, o tom foi bem diferente:

“Se começasse dizendo que não posso elogiar este trabalho, certamente ficaria surpreso por um momento. Mas não posso dizer o contrário. Elogiá-lo seria elogiar a mim mesmo. De fato, todo o conteúdo da obra, o caminho tomado por seu filho, os resultados aos quais se dirige, coincidem quase completamente com as minhas reflexões, que ocuparam parcialmente a minha mente nos últimos 30 ou 35 anos”.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Uma carta de Gauss sobre as ideias de János Bolyai deixou o jovem geômetra desconsolado.

Uma carta de Gauss sobre as ideias de János Bolyai deixou o jovem geômetra desconsolado

O jovem János ficou completamente inconsolável. Seu pai tentou confortá-lo: “Certas coisas têm sua época, quando se encontram em locais diferentes, como a primavera quando as violetas florescem em todas as partes”.

Apesar do incentivo do pai para publicar, János Bolyai não escreveu suas ideias até alguns anos depois. Foi tarde demais.

Ele descobriu pouco depois que o matemático russo Nikolái Lobachevski havia publicado ideias muito similares, dois anos antes dele.

Além das três dimensões

As geometrias radicais de Bolyai e Lobachevski estavam confinadas a nosso universo tridimensional.

Mas foi um aluno de Gauss, na Universidade de Göttingen, que levou essas novas geometrias para uma direção ainda mais exótica.

Bernhard Riemann era um matemático tímido e brilhante, que sofria de problemas de saúde bastante sérios. Um dos seus contemporâneos, Richard Dedekind, escreveu sobre ele:

“Riemann está muito infeliz. Sua vida solitária e seu sofrimento físico o tornaram extremamente hipocondríaco e desconfiado de outras pessoas e de si mesmo. Ele fez as coisas mais estranhas aqui só porque acredita que ninguém pode aguentá-lo”. Em sua solidão, Riemann estava explorando os contornos dos novos mundos que havia construído.

Pressionado pela universidade, Riemann foi forçado a apresentar suas ideias radicais.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Pressionado pela universidade, Riemann foi forçado a apresentar suas ideias radicais

No verão de 1854, o introvertido Riemann enfrentou um grande obstáculo para poder se tornar professor na Universidade de Göttingen: teve que dar uma palestra pública na Faculdade de Filosofia. O departamento escolheu o tema: “Sobre as hipóteses que se encontram na base da geometria”.

Assim, ele se viu forçado a apresentar no dia 10 de junho as ideias radicais que havia formulado sobre a natureza da geometria. Na plateia, estava, entre outras pessoas, seu professor, Carl Frederick Gauss, campeão de matemática da época.

Ele mostrou aos matemáticos presentes como ver em quatro, cinco, seis ou mais dimensões, inclusive em N dimensões. Descreveu formas que só podiam ser vistas com as mentes dos matemáticos e as fez tão tangíveis para quem as escutava, como os objetos 3D são para a maioria das pessoas.

Se você não é matemático, há um lugar em que você pode experimentar algo próximo da quarta dimensão: o Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson.

O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão..

O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão..

O Grande Arco de La Défense, em Paris, criado pelo arquiteto Johan Otto von Spreckleson, representa a ideia da quarta dimensão

É um cubo de quatro dimensões no coração de uma Paris tridimensional, uma estrutura absolutamente impressionante pela qual poderiam passar as torres da Catedral de Notre Dame.

Mas mais surpreendente ainda é o poder da ideia que representa. Um supercubo no meio da capital francesa, com 16 esquinas, 32 bordas e 24 faces… extraordinário!

O arquiteto abriu para todos nós uma porta para outro mundo. Mas, para compreender realmente a vida além de três dimensões, se faz necessária a revolucionária matemática de Riemann.

Inspiração para Einstein

Cinco décadas após a célebre conferência de 1854, as ideias de Riemann viraram realidade.

Einstein estava tentando contemplar a estrutura do espaço quando se deparou com as teorias curvas do espaço N-dimensional desenvolvidas por Riemann.

“A princípio, ele não gostou. Pensou: ‘Os matemáticos complicam tanto a vida!'”, destaca o físico Roger Penrose.

Segundo Einstein, os corpos têm um efeito de curvatura na estrutura do espaço-tempo ao seu redor.

Os matemáticos que ajudaram Einstein e sem os quais a Teoria da Relatividade não funcionaria.

Segundo Einstein, os corpos têm um efeito de curvatura na estrutura do espaço-tempo ao seu redor

“Mas ele logo soube que era o prisma certo, e era absolutamente crucial, porque essa geometria quadridimensional se enquadrava nas outras três dimensões, e Einstein se deu conta que poderia generalizá-lo da mesma maneira com que Reimann havia generalizado a geometria euclidiana ao torná-la curva.”

Usando a matemática de Riemann, Einstein promoveu um avanço extraordinário sobre a natureza do Universo: o tempo, ele descobriu, era a quarta dimensão.
A nova geometria de Riemann permitiu unificar espaço e tempo. E as estranhas geometrias curvas pensadas pela primeira vez por Gauss, descritas por Bolyai e Lobachevsky e generalizadas por Riemann, o ajudaram a resolver a relatividade.

Ao medir a distância entre dois pontos no espaço-tempo usando a geometria de Euclides, surgem diversos paradoxos preocupantes. Mas, quando se utiliza as geometrias não euclidianas de Bolyai e Lobachevsky, os paradoxos se dissolvem.

As geometrias destes matemáticos do século 19 foram a chave para a criação da Teoria da Relatividade. Essas ideias traçaram o mapa para navegar na estrutura do espaço e do tempo.

 

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

By Astrofísica, Astronáutica, Astronomia, Atualidades, Engenharia, Física, Física Clássica, Física Quântica, Instrumentos Astronômicos, Notícias, Química
Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

A Nasa, que há uma semana completou 60 anos de existência, está finalizando os preparativos para uma das missões espaciais mais audaciosas de sua história. Na madrugada do próximo sábado, um dos mais poderosos foguetes do mundo, o Delta IV Heavy, deverá iluminar os céus de Cabo Canaveral, na Flórida, levando em sua cápsula a nave Parker Solar Probe (PSP), que será o primeiro artefato humano a “tocar” o Sol.

Nasa deve lançar nave que vai 'tocar' o Sol no dia 11

Nasa deve lançar nave que vai ‘tocar’ o Sol no dia 11

No fim dessa aventura inédita, programada para durar sete anos, a PSP chegará a 6,3 milhões de quilômetros de distância da superfície do Sol, um sobrevoo muito próximo, considerando os mais de 150 milhões de quilômetros de distância que separam a Terra de sua estrela. Suportando temperaturas e níveis de radiação nunca enfrentados por outra espaçonave, a PSP tem o objetivo de desvendar uma série de mistérios científicos que intrigam astrofísicos há décadas.

Com custo de cerca de U$S 1,5 bilhão (aproximadamente R$ 5,5 bilhões), a missão deverá mudar radicalmente a compreensão sobre o Sol e sobre sua influência no clima espacial – incluindo as tempestades solares que afetam os sistemas de satélites e as redes de eletricidade na Terra, de acordo com Nicola Fox, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (EUA), que desenvolveu a missão PSP para a Nasa.

“A missão responderá questões sobre a física solar que têm nos deixado confusos por mais de seis décadas. É uma espaçonave carregada com inovações tecnológicas que resolverão muitos dos principais mistérios sobre a nossa estrela. Um dos objetivos centrais é descobrir por que a corona (parte externa da atmosfera) do Sol é tão mais quente que a superfície solar”, disse Fox.

Formada por plasma ultra-aquecido a milhões de graus, a corona envolve todo o Sol e consiste na parte externa de sua atmosfera – e ninguém sabe até hoje como ela pode ser milhares de vezes mais quente que a superfície e o interior do Sol. A corona também é, segundo cientistas, a origem do vento solar – um fluxo supersônico de partículas que o astro lança em todas as direções e afeta todo o Sistema Solar.

“Não sabemos como o vento solar se acelera tão rapidamente na corona, chegando a milhões de quilômetros por hora”, diz o diretor da divisão de ciência heliofísica da Nasa, Alex Young.

Para observar a origem dos ventos solares, a PSP vai “mergulhar” na corona. A nave deverá trazer mais informações sobre a corona e os ventos solares do que qualquer outro recurso científico já utilizado.

“Estamos nesse ambiente incrivelmente dinâmico do Sol e somos atingidos pelos ventos solares, que podem afetar não apenas a saúde de astronautas que trabalham no espaço, mas também nossos satélites, as telecomunicações e, em casos extremos, pode derrubar os sistemas de energia na Terra”, disse Young.

Pesquisadores confirmam teoria da relatividade de Einstein ao estudar estrela orbitando em buraco negro

By Astrofísica, Astronomia, Atualidades, Cosmologia, Física, Física Clássica, Física Quântica, Notícias, Relatividade, Tecnologia

É a primeira vez que a teoria é confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo. Medição foi feita por “super” telescópio no Chile.

Ilustração mostra trajetória da estrela nos últimos meses ao redor do buraco negro (Foto: M. KORNMESSER/ESO)

Ilustração mostra trajetória da estrela nos últimos meses ao redor do buraco negro (Foto: M. KORNMESSER/ESO)

ma única estrela, girando em torno do enorme buraco negro no centro da Via Láctea, forneceu aos astrônomos uma nova prova de que Albert Einstein estava certo sobre a gravidade.

Há mais de 100 anos, a teoria geral da relatividade de Einstein revelou que a gravidade é o resultado da curvatura espaço-tempo, criada pela presença de massa e energia. Agora, em um artigo publicado nesta quinta-feira (26) na “Astronomy & Astrophysics”, uma equipe de pesquisadores relata a observação de uma característica da relatividade geral conhecida como redshift gravitacional.

Observações feitas com o telescópio conhecido como “Very Large Telescope” (telescópio muito grande, em tradução livre), do Observatório do Sul Europeu (ESO), revelaram pela primeira vez os efeitos previstos pela relatividade geral de Einstein sobre o movimento de uma estrela que passa pelo campo gravitacional perto do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea. Este resultado representa o ponto alto de uma campanha de observação de 26 anos usando os telescópios do ESO no Chile.

Buraco negro

Obscurecido pelas densas nuvens de poeira absorvente, o buraco negro supermassivo mais próximo da Terra está a 26.000 anos-luz de distância, no centro da Via Láctea. Com uma massa de quatro milhões de vezes a do Sol, o buraco negro é cercado por um pequeno grupo de estrelas que orbitam em torno dele em alta velocidade.

Esse ambiente extremo – o campo gravitacional mais forte de nossa galáxia – o torna o local perfeito para explorar a física gravitacional e, particularmente, testar a teoria geral da relatividade de Einstein.

A medição é a primeira vez que a relatividade geral foi confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo.

À medida que a luz escapa de uma região com um forte campo gravitacional, suas ondas são esticadas, tornando a luz mais vermelha, em um processo conhecido como redshift gravitacional. Os cientistas, uma equipe conhecida como a colaboração GRAVITY, usaram o Very Large Telescope, localizado no deserto de Atacama, no Chile, para demonstrar que a luz da estrela foi deslocada para o vermelho pela quantidade prevista pela relatividade geral.

Os cientistas já tinha observado o redshift gravitacional antes. Na verdade, os satélites de GPS não funcionariam corretamente se o redshift gravitacional não fosse levado em consideração. Mas tais efeitos nunca foram vistos nas proximidades de um buraco negro, onde a gravidade é mais forte.

“Isso é completamente novo, e acho que é isso que torna emocionante – fazer esses mesmos experimentos não na Terra ou no sistema solar, mas perto de um buraco negro”, diz o físico Clifford Will da Universidade da Flórida em Gainesville.
A estrela S2
No “coração” da Via Láctea, esconde-se um enorme buraco negro supermassivo, com uma massa de cerca de 4 milhões de vezes a do sol. Muitas estrelas giram em torno deste buraco negro. Os pesquisadores se concentraram em uma estrela, conhecida como S2, que completa uma órbita elíptica ao redor do buraco negro a cada 16 anos.

Órbita é uma trajetória fechada que um astro faz em torno de outro. Órbita elíptica é o tipo de órbita feita, e nesse caso, a elipse é como um círculo achatado (e não circular). A órbita de todos os planetas do Sistema Solar é elíptica.

É a primeira vez que a teoria é confirmada na região perto de um buraco negro supermassivo. Medição foi feita por "super" telescópio no Chile.

Pesquisadores confirmam teoria da relatividade de Einstein ao estudar estrela orbitando em buraco negro

Em maio de 2018, a estrela ficou mais próxima do buraco negro, atingindo 3% da velocidade da luz – extremamente rápida para uma estrela. Nesse ponto, a estrela estava a apenas 20 bilhões de quilômetros do buraco negro. O que pode parecer distante, mas é apenas quatro vezes a distância entre o sol e Netuno.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

By Física, Física Quântica, Geometria

Os físicos continuam estudando e fazendo experimentos para tentar descobrir a existência de uma quinta dimensão

“Qual é a 5ª dimensão? Eu sei que a primeira é a altura, a segunda é a largura, a terceira é a profundidade e a quarta, o tempo. Mas ninguém parece saber o que é a quinta!”.

Os físicos continuam estudando e fazendo experimentos para tentar descobrir a existência de uma quinta dimensão.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

Essa foi a pergunta que Lena Komaier-Peeters, uma menina de 12 anos, enviou para os investigadores da BBC, o geneticista Adam Rutherford e a matemática Hannah Fry, da série Os Casos Curiosos de Rutherford e Fry. Eles foram a Genebra, na Suíça, para responder essa questão.

Lá, eles visitaram o lugar onde se realiza aquele que é provavelmente o mais incrível experimento com tempo e espaço, o Cern (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear), e pediram ajuda à física de partículas Rakhi Mahbubani nessa tarefa.

“Imagine um canal estreito e comprido, com barcos de diferentes tamanhos navegando nele. Se você tem um navio de cruzeiro enorme que ocupa quase toda a largura, você só pode se mover ao longo do canal, você não tem a possibilidade de se mover dos lados, na largura, então a partir da perspectiva daquele cruzeiro o canal tem apenas uma dimensão”, diz Mahbubani.

“Se o que você tem é um veleiro, você pode ziguezaguear. Do ponto de vista do veleiro, o canal tem duas dimensões. Já se você viajar em um submarino, você experimentaria tanto o comprimento quanto a largura e também a profundidade. A partir dessa perspectiva, o mesmo canal tem três dimensões.”

Por que cientistas insistem que existem outras dimensões?

“Uma razão muito convincente é que realmente não entendemos por que a força da gravidade é muito mais fraca do que as outras forças fundamentais que experimentamos. Se eu te der um ímã de geladeira e uma chave qualquer, o ímã levantará a chave com muita facilidade. A força magnética desse pequeno ímã supera a força da gravidade da Terra, que é enorme, que puxa a chave na direção oposta”, diz a física Mahbubani.

É verdade, mas por que isso implica que existem outras dimensões?

“A hipótese é que a gravidade, assim como o submarino no canal, pode experimentar dimensões adicionais, enquanto nós não temos essa capacidade. E ela se dissipa nessas outras dimensões e é por isso que sentimos que ela é muito fraca.”

Então, a força da gravidade seria diluída.

Um conceito com uma longa quarta dimensão

O conceito de dimensões adicionais pode parecer futurista, mas essa ideia existe há muito tempo. Se tornou popular no mundo da matemática quando o alemão Bernhardt Riemann demonstrou em 1854 que poderia haver mais de três dimensões na geometria.

Mais tarde, no mesmo século, o matemático britânico Charles Howard Hinton, um fanático por ficção científica, projetou um hipercubo de quatro dimensões chamado tesserato.

Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

Um tesserato é um análogo de 4 dimensões de um cubo, assim como um cubo é um análogo tridimensional de um quadrado.

Um tesserato é um análogo de 4 dimensões de um cubo, assim como um cubo é um análogo tridimensional de um quadrado

Junto com a ciência veio a arte, e o conceito de dimensões adicionais apareceu em obras de Oscar Wilde, Marcel Proust e HG Wells (e o tesserato ganha papel de destaque nos quadrinhos da Marvel). Ele também inspirou artistas cubistas como Picasso, que tentou representar mais dimensões em suas pinturas.

No entanto, até agora, ninguém foi capaz de provar que essas dimensões realmente existem.

Este é o trabalho que os físicos agora tentam fazer no Cern, e, para testar teorias, é preciso experimentos.

Como descobrir a misteriosa quinta dimensão

Primeiro, você precisa de um objeto enorme para encontrar as menores partículas fundamentais do Universo.

O que está em uso no Cern é chamado Grande Colisor de Hádrons ou LHC (na sigla em inglês), um acelerador próton-próton de 27 km de circunferência. Com essa máquina, os feixes de partículas são disparados quase à velocidade da luz, de modo que, quando dois prótons colidem, eles criam todos os tipos de outras partículas.

Se as teorias atuais estiverem corretas, há a pequena probabilidade de que uma das partículas subatômicas nessa colisão seja a que foi batizada de gráviton.

A física quântica nos diz que cada força tem uma partícula relacionada que a transporta. Por exemplo, a luz é transportada por fótons. Então, a gravidade deveria teoricamente ser transportada por grávitons, só que a gente nunca os observou.

Mas eles podem ser a chave para desvendar dimensões ocultas.

É por isso que os cientistas do Cern não pararam de procurá-los durante 14 anos.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo.

O Grande Colisor de Hádrons é um acelerador de prótons usado na busca por minipartículas fundamentais do Universo

E eles não perdem a esperança.

Mesmo assim, há outros físicos teóricos que não são tão otimistas, como Sean Carroll, do Caltech, o Instituto de Tecnologia da Califórnia.

“Temos certeza de que os grávitons existem, o que não temos certeza é que eles podem ser descobertos com o Grande Colisor de Hádrons. Na verdade, é o oposto: você tem que ser muito, muito, muito sortudo por poder encontrar grávitons nessa máquina”, diz Carroll. “Existem teorias e estamos testando-as, mas se os grávitons estivessem lá, poderíamos tê-los visto facilmente e não os vimos, então as probabilidades são mínimas.”

Mesmo assim, ele opina, vale a pena continuar a procurar por essas outras dimensões, porque se elas forem encontradas, “tudo o que pensarmos sobre as leis fundamentais da natureza mudará: seria uma descoberta transcendental”.

“Se nós não as vemos, isso não significa que elas não estão lá, mas que nossos experimentos ainda não são bons o suficiente. Se continuarmos tentando, vamos achar algum dia.”

E se algum chegarmos à conclusão que essas dimensões realmente existem? Como elas seriam?

Dimensões escondidas

Segundo o físico Carroll, elas existem e estão em todas as partes.

“Você precisa entrar na mentalidade dos físicos para entender a que eles se referem quando falam a palavra ‘dimensão’. Nós tendemos a acreditar que uma outra dimensão é um lugar aonde você vai e é possuído por criaturas estranhas”, fala.

“E uma dimensão é simplesmente uma direção no espaço. Neste momento, nós conhecemos três, que poderíamos chamar de ‘para cima-para baixo’, ‘para a esquerda e para a direita’ e ”para a frente e para trás’.

Segundo ele, não faz sentido algum dizer “Onde está a dimensão para cima-para baixo?”, porque ela “está em todo o lugar”, assim como as outras.

“O que sabemos com certeza é que elas estão escondidas de alguma forma, então podem ser muito, muito, muito pequenas, tanto que nunca as veremos – essa é a maneira mais fácil de se esconderem”, afirma.

Ou há outras duas possibilidades. “Uma é que são meio pequenas, com um milímetro ou um décimo de milímetro. E a outra é que as dimensões são infinitamente grandes, mas não podemos alcançá-las porque estamos presos em um subespaço da dimensão inferior do Universo.”

Carroll explica que isso é algo que os físicos chamam de Teoria de Branas (ou das Cordas). É uma maneira estranha de dizer membranas, como aquelas que limitam nosso Universo de quatro dimensões dentro de um espaço de dimensionalidade superior chamado ‘bulk’.

“Se isso for verdade, pode haver múltiplas branas, múltiplos subespaços de bi, tri, tetra e penta dimensionais paralelos. Nesse sentido, poderia haver mundos paralelos incorporados nessas outras dimensões”, diz ele.

Algo que parece ser verdade, afinal, é que os físicos provaram sem dúvida a existência de uma dimensão maravilhosa: a da imaginação, o ponto de partida de tantas grandes descobertas.

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros

By Astrofísica, Cosmologia, Física, Física Quântica, Notícias, Relatividade

Sabe tudo que existe? Você, sua mãe, o Sol, a constelação de Órion e os bons bilhões de galáxias que não são a Via Láctea? Pois é, essa porção de coisas – que em conjunto é chamada pelos físicos de “matéria bariônica” – corresponde a só 15% da massa do Universo. O resto é uma substância misteriosa chamada “matéria escura”. Ela não interage com a matéria normal. Não emite radiação detectável nem reflete a radiação que a atinge. Inclusive, pode ser que haja um pouquinho dela debaixo do seu nariz nesse exato momento. Tanto faz.

A ideia de que um anel de buracos negros possa explicar o movimento das galáxias é improvável – mas não impossível

Seria a misteriosa matéria escura formada por buracos negros?

Só sabemos que ela está lá porque, se não fosse sua influência gravitacional, as galáxias simplesmente não poderiam girar da maneira como giram. A matéria escura existe para justificar um dos únicos descompassos entre as previsões teóricas da elegante Relatividade Geral de Einstein e o que acontece no espaço de verdade.

A maior parte dos especialistas concorda que, se a matéria escura existe mesmo, então ela é algo diferente dos prótons, nêutrons e elétrons que nos compõem. Algo que ainda está além do alcance da ciência. Mas um pequeno grupo de dissidentes acha que ela é composta de velhos conhecidos nossos: buracos negros. Montes deles.

Essa hipótese não é nova – afinal, astros tão pesados que engolem até a luz são bons candidatos a formar coisas invisíveis, capazes de influenciar a rotação de galáxias inteiras. Mas da década de 1970 pra cá, diversas observações, simulações de computador e modelos teóricos foram na contramão dessa hipótese. Ela só voltou a ser popular no mainstream científico em 2015, quando o observatório LIGO detectou pela primeira vez ondas gravitacionais oriundas de um choque entre dois buracos negros – cada um deles com dezenas de vezes a massa do Sol.

Não é que a colisão tenha invalidado tudo que se sabia sobre matéria escura até então: a teoria continua tão sólida quanto sempre foi. Mas a percepção de que há choques entre buracos negros ocorrendo com frequência a bilhões de anos-luz daqui reacendeu em alguns físicos cabeça aberta a esperança de que esses monstros cósmicos sejam mais comuns do que parece – de que sua população seja grande o suficiente para justificar uma teoria alternativa sobre o inexplicável equilíbrio gravitacional de aglomerados de estrelas como a Via Láctea.

Essa alternativa à matéria escura vai assim: para dar o empurrãozinho que corresponde às observações – que reconciliaria Einstein com o Universo real, como já explicado há alguns parágrafos –, todas as galáxias precisariam estar assentadas em uma espécie de cama (um halo) formada por milhares de buracos negros primordiais. Um buraco negro primordial não é um dos comuns, formado quando uma estrela de altíssima massa explode ao final de sua vida. Ele é uma singularidade que nasceu na juventude do Universo, provavelmente por causa do “desabamento” de enormes nuvens de gás hidrogênio – sem antes passar pelo estágio de estrela.

Esse halo de buracos primordiais teria densidade e outras características diferentes de um halo formado por partículas da misteriosa matéria escura, o que permitiria um desempate entre as duas ideias. Para ver se essas diferenças poderiam ser medidas por nós, daqui da Terra, a equipe do astrônomo Qirong Zhu, da Universidade Estadual da Pensilvânia, rodou uma simulação de computador para descobrir como, exatamente, galáxias anãs seriam afetadas pelo fenômeno. Galáxias anãs têm pouco brilho e os corpos que as compõem estão mais sujeitos a serem influenciados visivelmente pela presença de corpos invisíveis em seu entorno, o que as tornam bons laboratórios para especulações cósmicas.

Eles concluíram que sim, que buracos negros são uma alternativa viável à matéria escura, e que nós conseguiríamos notar as diferenças entre os dois. Basta que as singularidades tenham algo entre 2 e 14 vezes a massa do Sol, o que é bem aceitável. Mas isso não significa, é claro, que o mistério esteja resolvido: ainda estamos muito, muito longe de saber a identidade de 85% do Universo. Há mais coisas no vão entre uma galáxia e outra do que imagina nossa vã filosofia.

 

 

Caça da Boeing que faria Brasil-Japão em 3h só será viável em 10 a 20 anos.

By Engenharia, Física, Física Clássica, Notícias

Caça da Boeing que faria Brasil-Japão em 3h só será viável em 10 a 20 anos.

Conceito do novo caça hipersônico, que poderá atingir 6.120 km/h (Divulgação)

Conceito do novo caça hipersônico, que poderá atingir 6.120 km/h (Divulgação)

A Boeing iniciou os estudos para o desenvolvimento de um novo caça hipersônico, capaz de voar a cinco vezes a velocidade do som, o equivalente a 6.120 km/h. O novo avião, no entanto, ainda deve demorar de 10 a 20 anos para se tornar viável, afirmou a Boeing em comunicado enviado ao blog Todos a Bordo. Caso realmente seja desenvolvido, o novo caça deverá ser o avião mais rápido já produzido na história da aviação.

Teoricamente conseguiria viajar entre São Paulo e Tóquio (Japão) em três horas. A fabricante norte-americana, no entanto, ainda não divulgou qual seria a autonomia de voo do avião em velocidade hipersônica nem se ele seria capaz de voar por três horas a essa velocidade.

O projeto do caça hipersônico foi apresentado no início do mês durante o fórum do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica, realizado em Orlando, nos Estados Unidos. “Recentemente, desenvolvemos o design conceitual de uma aeronave de demonstração hipersônica. Uma versão operacional do conceito de aeronave poderia ser usada para inteligência, vigilância, reconhecimento e missões de ataque”, afirma a empresa.

A Boeing tem investido em novas tecnologias para desenvolver o caça hipersônico, especialmente em questões aerodinâmicas e no funcionamento dos motores para conseguir atingir velocidades cinco vezes maior que a do som. Na parte aerodinâmica, por exemplo, as principais mudança estão no desenho da fuselagem, das asas e da cauda do avião.

“Vemos a forma da fuselagem sendo projetada com ângulos de baixo impacto. As asas e as caudas terão bordas de ataque que avançarão em direção ao trecho traseiro do veículo em ângulos relativamente grandes. Ambas as características reduzem o arrasto aerodinâmico [resistência do ar]”, diz a empresa.

Motores inovadores

A Boeing também trabalha em um sistema de funcionamento dos motores chamado de ciclo combinado baseado em turbina (TBCC). O novo conceito abandona a propulsão baseada em foguete para utilizar motores scramjet, que permite funcionar em velocidades hipersônicas.

Com isso, no estágio inicial do voo, os motores usariam o sistema tradicional de turbinas. Após atingir a velocidade do som, o avião adotaria um sistema que trabalha com o ar a velocidades supersônicas dentro do motor do avião. Na desaceleração para o pouso, o caça voltaria a usar o sistema tradicional de turbinas.

A Boeing também trabalha em um sistema de funcionamento dos motores chamado de ciclo combinado baseado em turbina (TBCC). O novo conceito abandona a propulsão baseada em foguete para utilizar motores scramjet, que permite funcionar em velocidades hipersônicas.

Com isso, no estágio inicial do voo, os motores usariam o sistema tradicional de turbinas. Após atingir a velocidade do som, o avião adotaria um sistema que trabalha com o ar a velocidades supersônicas dentro do motor do avião. Na desaceleração para o pouso, o caça voltaria a usar o sistema tradicional de turbinas.

Ainda não há dinheiro disponível.

Uma imagem divulgada pela própria Boeing mostra como deverá ser o novo avião. No entanto, apesar dos avanços nas pesquisas, ainda não há recursos disponíveis dentro da empresa para a criação do caça hipersônico. A empresa ainda estuda novas tecnologias que poderão ser agregadas ao projeto.

“Um demonstrador de avião hipersônico reutilizável não está sendo construído atualmente e não há planos concretos ou recursos alocados para fazê-lo, mas continuamos buscando mais oportunidades de pesquisa junto a agências parceiras a fim de avançar no design e nas tecnologias que darão origem a um eventual demonstrador de aeronave hipersônica reutilizável. Seria prematuro especular quando um veículo de voo hipersônico operacional poderá se uma tornar realidade, mas é justo dizer que poderia ser viável dentro de 10 a 20 anos”, diz a Boeing.

A Boeing já teve um avião experimental não-tripulado que superou em 5,1 vezes a velocidade do som (6.242 km/h). O X-51 Waverider foi lançado de um caça bombardeiro B-52 Stratofortress e voou a essa velocidade por 3,5 minutos antes de cair no mar já sem combustível.

Como seria o mundo se a Terra fosse realmente plana, segundo a ciência… – Veja mais

By Astronomia, Física, Física Clássica, Geográfia, História, Lógica, Notícias

A Terra é redonda ou plana?

A Terra é redonda ou plana?

Conceito de uma Terra plana com o Polo Norte no centro e a Antártida nas periferias é defendido por alguns.

Essa pergunta pode parecer ridícula para muitas pessoas, e sua resposta, óbvia. Ou talvez não?

A teoria de que a Terra é plana ganhou adeptos nos últimos anos, com a primeira conferência de “terraplanistas” realizada no fim do ano passado nos Estados Unidos. Há inclusive celebridades de Hollywood que a defendem. E, apesar de haver muitas provas (gráficas e físicas) de que o nosso planeta é redondo, o debate ressurge com frequência.

Por isso, a fim de acabar com as especulações, o geofísico James Davis, da Universidade de Columbia, em Nova York, membro do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, idealizou um cenário de como seria a Terra se ela fosse de fato plana, tendo como base pressupostos dos terraplanistas.

1. A gravidade

Quem acredita que a Terra tem a forma de um disco parte do pressuposto de que a gravidade exerceria sua força diretamente para baixo, mas não é assim que funciona esse fenômeno. Davis esclarece que, segundo o que sabemos sobre a força gravitacional, ela puxa tudo para o centro.

Então, quanto mais longe do centro do disco, mais a gravidade puxaria as coisas horizontalmente. Isso teria efeitos estranhos, como sugar toda a água do mundo para o centro do disco, e fazer com que árvores e outras plantas crescessem diagonalmente, já que elas se desenvolvem na direção oposta à da gravidade.

Caminhar também seria uma tarefa complicada, com uma força que nos empurraria rumo ao centro quando tentássemos chegar à borda do disco. Seria como subir uma encosta muito inclinada.

2. O Sistema Solar

O modelo de Sistema Solar que prevalece hoje situa o Sol no centro deste conjunto, onde a Terra circula ao redor da estrela – graças a uma órbita que nos aproxima e nos distancia desse astro de acordo com a época do ano.

Os terraplanistas colocam a Terra no centro do Universo, onde o Sol opera como uma lâmpada que irradia luz e calor de lado a outro do planeta, mas não falam de uma órbita.

Davis acredita que, sem essa órbita ou a força gravitacional do Sol, nada impediria que o planeta fosse expelido para fora do Sistema Solar.

Uma Terra plana teria outra incongruência. Se o Sol e a Lua circulam sobre o planeta, seria possível haver dias e noites, mas não as estações, eclipses e outros fenômenos astronômicos que dependem do formato esférico da Terra.

Além disso, o Sol teria que ser menor do que a Terra, caso contrário poderia nos queimar ou cair sobre nós. Davis destaca, no entanto, haver medições suficientes que mostram que o Sol tem 100 vezes o diâmetro da Terra.

3. Campo magnético

As leis da física que conhecemos hoje em dia estabelecem que o núcleo da Terra gera seu campo magnético.

Em um planeta plano, segundo os defensores desse modelo, esse campo não existe. Sendo assim, diz o especialista, não haveria uma atmosfera, o que faria com que o ar e os mares fossem parar no espaço. É o que ocorreu em Marte quando o planeta perdeu seu campo magnético.

4. Atividade tectônica

O movimento das placas tectônicas e os movimentos sísmicos são explicados apenas com uma Terra redonda. “Só em uma esfera as placas se encaixam de uma forma sensata”, diz Davis.

Os movimentos das placas de um lado da Terra afetam os movimentos no outro lado. As áreas da Terra que criam formações para cima da crosta terrestre, como a Cordilheira dos Andes, são contrabalanceadas por outras que formam depressões, como os vales.

Nada disso seria explicado adequadamente com uma Terra plana. Não seria possível entender por que existem montanhas ou terremotos.

Também teria de haver uma explicação para o que acontece com as placas na borda do mundo. Poderíamos imaginar que elas cairiam, mas os terraplanistas defendem que existe um “muro de gelo” na borda, criado pela Antártida, algo muito difícil de acreditar, opina Davis.

Para concluir, diz o especialista, se vivêssemos em uma Terra plana, não teríamos nenhuma dúvida disso, porque tudo seria muito diferente de como conhecemos hoje.

NASA faz primeiros testes de reator nuclear que pode servir de fonte de energia em Marte

By Astrofísica, Astronáutica, Astronomia, Física, Notícias, Sem categoria, Tecnologia

Se os humanos têm qualquer esperança de ficar em Marte por mais do que alguns dias, vão precisar de alguma forma de energia para se sustentar. Um teste bem-sucedido feito em Nevada, nos Estados Unidos, demonstrou que essa energia pode ser nuclear.

NASA faz primeiros testes de reator nuclear que pode servir de fonte de energia em Marte

NASA faz primeiros testes de reator nuclear que pode servir de fonte de energia em Marte

A NASA e o Departamento de Energia dos EUA realizaram, com sucesso, seus testes iniciais com um sistema de energia nuclear em miniatura e vão fazer mais um teste desenvolvido em março. Segundo a Reuters:

Os testes de meses de duração começaram em novembro, no departamento de energia do Nevada National Security Site, visando fornecer energia para futuras missões astronáuticas e robóticas no espaço e na superfície de Marte, Lua ou outros destinos no Sistema Solar.

Talvez você se lembre que astronautas humanos andaram sobre a Lua apenas algumas vezes nas décadas de 1960 e 1970, nunca por mais do que três dias consecutivos. Missões mais longas planejadas para Marte, como a retratada no filme Perdido em Marte, de Andy Weir, exigiriam um sistema de energia que pudesse lidar com as noites gélidas, as tempestades de poeira e o Sol a uma distância maior do que no caso da Terra.

Esses são problemas que o projeto Kilopower, da NASA, espera resolver com um reator de fissão nuclear compacto que usa um núcleo de reator de urânio-235 “aproximadamente do tamanho de um rolo de papel toalha”, conta a Reuters. O reator forneceria 10 quilowatts por hora, “suficiente para abastecer duas casas médias… continuamente por pelo menos dez anos”, segundo comunicado da NASA. Seriam necessárias quatro unidades para operar um posto avançado, acrescenta o texto.

Um modelo de uma base marciana com reatores nucleares (Imagem: NASA)

NASA faz primeiros testes de reator nuclear que pode servir de fonte de energia em Marte

Recentemente, o presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, anunciou um plano para a NASA enviar humanos novamente à Lua. Um reator de fissão em miniatura poderia funcionar em outros ambientes extremos, incluindo a Lua, disse Lee Mason, tecnólogo principal da NASA para armazenamento de energia, em um comunicado.

A NASA não tem datas exatas para o teste completo do Kilopower, além deste que será feito na segunda metade de março. Mas ainda existe mais trabalho a ser feito. “(Um teste bem-sucedido) Seria a operação na potência máxima, com condições que batam com nossas previsões analíticas”, Mason contou ao Gizmodo por email. “Se continuarmos o projeto em direção a um sistema de voo, seriam necessários mais desenvolvimentos e testes de hardware.”

Missão da NASA que “tocará o Sol” faz homenagem a astrofísico lendário

By Astrofísica, Astronomia, Física, Notícias

Projeto da NASA que investigará o Sol é batizado com o nome de Eugene Parker, astrofísico responsável pelos primeiros estudos sobre ventos solares

Em anúncio realizado na manhã do dia 31 de maio, diretores da NASA decidiram batizar a primeira missão que explorará mais detalhes do Sol com o nome do astrofísico Eugene Parker, responsávelpelos  primeiros estudos sobre como os campos magnéticos e partículas solares influenciam os planetas do Sistema Solar. O evento organizado pela agência espacial norte-americana aconteceu no auditório da Universidade de Chicago, onde Parker é professor emérito do Departamento de Astronomia e Física.

sol

EUGENE PARKER FOI RESPONSÁVEL PELO ESTUDO DOS VENTOS SOLARES (FOTO: WIKIIMAGES)

Thomas Zurbuchen, um dos diretores da NASA, afirmou que essa é a primeira vez que a agência batiza uma missão com o nome de alguém que ainda está vivo – Parker, que iniciou seu estudo sobre o Sol na década de 1950, completará 90 anos de idade no próximo dia 10 de junho.

Em 1958, o astrofísico publicou um artigo com as primeiras investigações a respeito de um fenônemo que ficaria conhecido como vento solar: em sua pesquisa, Parker estudou o comportamento da emissão de partículas e de eletromagnetismo que “escapa” da coroa solar, região conhecida como a “atmosfera externa” do Sol, onde as temperaturas são superiores à própria superfície solar. Ao longo de seu trabalho, o cientista analisou a interação da expansão da coroa solar e de sua relação com os planetas.

Na missão planejada pela NASA, a nave que será desenvolvida precisará lidar com temperaturas altíssimas e radiação em um nível que nenhuma outra precisou lidar. A ideia é que ela traga informações que nos ajudem a prever tempestades solares e a revelar os segredos da nossa estrela mais próxima.

A pequena nave treinará na órbita de Vênus por sete anos antes de ficar a seis milhões de quilômetros da superfície do Sol. Parece meio longe, mas é o suficiente para rastrear os campos magnéticos e analisar algumas partículas solares sem derreter por completo. A missão será lançada em 2018.

 

 

 

 

Alguém cortou o motor de um modelo de foguete para você ver o que acontece lá dentro

By Física

Apesar de lhe oferecerem apenas um segundo de animação no lançamento, modelos de foguete ainda são uma maneira divertida de nós, não bilionários, vivermos nossa fantasia de viagem espacial. Mas você já imaginou o que acontece dentro do motor de um modelo de foguete enquanto você está se escondendo da ignição em uma distância segura?

O canal de YouTube Warped Perception cortou na metade um modelo de foguete Estes (algo que você definitivamente não deveria tentar fazer em casa) e construiu um abrigo especial transparente para poder filmar a queima a 1.500 quadros por segundo, usando uma câmera de alta velocidade.

Motores de modelos de foguete têm dois estágios de combustível sólido: um principal para o lançamento, que queima por mais tempo, e um segundo, de combustão mais rápida, na direção oposta, que lança um pára-quedas ou acende um segundo estágio. Ambos são revelados nessa filmagem em alta velocidade, que serve para confirmar que você quer se assegurar de estar em uma distância segura quando essas coisas começam a pegar fogo.

  • Compartilhar