v - Quantum Gravity
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Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 1 de 46<br />
Princípios da Nova Gravidade Quântica<br />
“N.G.Q.”<br />
Autor: Rolf Arturo Blankschein Guthmann<br />
E-Mail: rabg + @ + quantumgravity.us<br />
Porto Alegre, Novembro 2010.<br />
Resumo<br />
A “Gravidade de Origem Atômica” esclarece com simplicidade intrigantes<br />
descobertas que desafiam o modelo padrão da física. Os neutrinos, do CERN, que superam a<br />
velocidade da luz, a desaceleração anômala das sondas Pioneer, o formato elíptico das<br />
Galáxias ou a radiação que chega depois dos neutrinos da Supernova SN 1987A, são só<br />
alguns exemplos.<br />
Um Universo teórico pode levar-nos a criar fantasias que posteriormente não<br />
encontram respaldo experimental. Ao assimilarmos a consistente lógica da “Gravidade<br />
Atômica” veremos surgir um novo Universo, mais real, mais harmônico, sem Big Bang, sem<br />
buracos negros, sem energia escura ou massa escura.<br />
O despertar desta teoria foi alicerçado na necessária estabilidade temporal<br />
observada nos prótons, que são os constituintes básicos dos núcleos atômicos. Ao<br />
delegarmos aos núcleos este referencial privilegiado, veremos que, as propriedades<br />
ondulatórias tanto da matéria quanto da radiação são oscilações temporais em torno da<br />
flutuação temporal dominante representada por eles.<br />
Este relativístico mecanismo aliado a falta de simetria dos fenômenos<br />
eletromagnéticos são as origens das variáveis escondidas que mascaram a realidade para<br />
qualquer sistema de observação e responsáveis pela geração simultânea da gravidade do<br />
tempo e conseqüentemente do espaço tempo. Com certeza estas idéias irão iluminar<br />
fortemente a tão procurada unificação da “Teoria da Relatividade” com a “Mecânica<br />
Quântica”.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 2 de 46<br />
Capítulo<br />
01<br />
02<br />
03<br />
04<br />
SUMÁRIO:<br />
Página<br />
Introdução a NGQ. 03<br />
O que é GRAVIDADE? 05<br />
A Hipótese de “De Broglie”, A Dualidade da<br />
Natureza.<br />
O Princípio da Incerteza Temporal – “P.I.T.”. 10<br />
05 A Assimetria do Tempo e o “P.I.T.”. 14<br />
06 Einstein “Gedankenesxperiment”. 17<br />
07<br />
A Relatividade Geral Simplificada. 24<br />
08 Assimetrias Eletromagnéticas. 28<br />
09 Gravidade Atômica. 30<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
A Anomalia das Pioneer. 38<br />
Supernova SN 1987 A. 40<br />
Os Neutrinos do CERN. 43<br />
Referências 46<br />
All Rights Reserved: © Copyright 2002, 2004, 2005, 2009, 2012.<br />
07
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 3 de 46<br />
01 – Introdução a NGQ.<br />
A Nova Gravidade Quântica ou NGQ surgiu da exploração de uma nova ideia<br />
sobre a origem da gravidade, sua relação com o “tempo” e vice-versa. A partir deste novo<br />
conceito, pelo qual, a geração do tempo assim como da gravidade é delegada aos átomos, se<br />
verificará a real possibilidade de unificar a Teoria da Relatividade (T.R.) com a poderosa<br />
Mecânica Quântica (M.Q.). A consequência do estabelecimento desta nova, sólida, base para<br />
a física é a abertura de caminhos que possibilitam a exploração de novas fronteiras.<br />
Para atingir este objetivo é introduzida uma nova ideia em relação ao<br />
funcionamento do fluxo do “tempo”. Para o pleno entendimento da NGQ é de fundamental<br />
importância, compreender e aceitar a origem do tempo, conforme ele é apresentado, porque<br />
este novo “tempo” é o cúmplice da consistência destas ideias e, é a principal ferramenta, que<br />
irá nos auxiliar na unificação das leis da física.<br />
Basicamente as ideias principais da NGQ estão de acordo com o Princípio da<br />
Incerteza (PI), que é à base da Mecânica Quântica (M.Q.). Sabemos que a MQ é um<br />
formalismo matemático desenvolvido a partir da experiência e da observação, com o qual se<br />
verifica o comportamento das partículas subatômicas com muito sucesso, possibilitando-se<br />
assim, com uma grande precisão, a análise do comportamento das mesmas.<br />
Muitos gigantes da física acreditam na existência de uma falha fundamental<br />
nesta teoria. Einstein foi um, que relutou até os últimos dos seus dias em aceitar a realidade<br />
meramente probabilística da MQ.<br />
A NGQ não pretende, de forma alguma, questionar a validade da Mecânica<br />
Quântica (MQ), mas, sim, atacar de frente seus fundamentos filosóficos. A maioria dos<br />
físicos teóricos defende a “Interpretação de Copenhagen” e o seu indeterminismo, o qual<br />
resulta numa interpretação basicamente probabilística.<br />
A introdução do princípio da incerteza temporal objetiva atingir a realidade<br />
física num nível mais profundo, para enfrentar as interpretações meramente estatísticas da<br />
MQ e mostrar que as variáveis que estão escondidas de nós, na realidade, só estão<br />
indefinidas no tempo, entre um passado recente e um futuro próximo.<br />
Sabemos que uma das grandes dificuldades na unificação da Relatividade Geral<br />
(RG) com a MQ reside na diferença de como estas teorias lidam com o tempo, este,<br />
simplesmente flui de forma diferente nestas teorias. Na MQ ele possui duas direções, ou<br />
seja, anda para o passado e para o futuro, podendo ser até negligenciado, enquanto que, na<br />
RG, dependendo do lugar, pode até não fluir, ou andar para cada referencial, a taxas<br />
diferentes, para o futuro.<br />
Na realidade da NGQ, se verifica que o tempo tem estas duas características<br />
simultaneamente. Temos uma portadora de tempo principal, a partir da qual nós nos<br />
identificamos, ou pela qual se identificam basicamente todas as macroestruturas ou átomos,<br />
esta, obedece aos princípios da TR, enquanto as microestruturas possuem o tempo oscilando<br />
em torno desta portadora, que é o tempo da MQ.<br />
A abordagem no desenvolvimento inicial da NGQ no cap.03 e 04, utilizando o<br />
modelo atômico da antiga teoria quântica com suas órbitas “planetárias”, foi motivada, em<br />
parte, pela abstrata linguagem da mecânica quântica e, principalmente, pela necessidade de
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 4 de 46<br />
se ter uma visualização do processo, que de outra forma seria impossível. Sabemos que a<br />
antiga teoria quântica, através de processos matemáticos consideravelmente mais simples, é<br />
capaz de dar resultados numericamente corretos, principalmente, para o átomo de<br />
hidrogênio, possibilitando com isso uma interpretação física mais acessível.<br />
Para enfrentar o desafio de entender o funcionamento do tempo, sugiro ao leitor,<br />
que esteja munido de muita paciência, boa concentração e uma, não pequena capacidade de<br />
abstração. Veremos na abordagem, a seguir, que estes novos conceitos se provarão<br />
consistentes com a nossa realidade física.<br />
Devemos imaginar a NGQ como se fosse um quebra-cabeça, onde em cada<br />
capítulo se encontra uma das peças. No cap. 3 veremos, por exemplo, a ideia da direção do<br />
tempo: “....o tempo passa a taxas mais lentas na eletroesfera, uma consequência da dilatação<br />
do tempo conforme estabelece a Teoria da Relatividade (TR), esta é uma das propriedades<br />
dos átomos, a de polarizar o tempo dos núcleos para o futuro, padronizando dessa forma<br />
uma direção para o tempo.......”.<br />
Para assimilar todo o poder desta nova teoria, basta o leitor conseguir montar<br />
este quebra-cabeça. Para facilitar o entendimento destas novas ideias, é necessário<br />
acompanhar pacientemente a sequencia do raciocínio e assim verificar as relações entre elas.<br />
Reitero que para compreender esta teoria na sua plenitude, não basta entender as partes em<br />
separado, pois, isoladas, algumas não terão sentido, deve-se entender o conjunto como um<br />
todo.<br />
Foi inevitável, para uma maior clareza, ser repetitivo em muitos casos,<br />
sacrificando a elegância desta teoria. Para uma melhor visualização das grandezas e de suas<br />
pequenas diferenças, sempre onde foi possível e/ou necessário, foram utilizados 60<br />
algarismos significativos.<br />
Veremos, no final deste trabalho, que a sutil ligação que concilia a Teoria da<br />
Relatividade com a Mecânica Quântica, reside em entender como os átomos geram a<br />
gravidade, o tempo e consequentemente o espaço-tempo. Como o macrocosmo (um<br />
conjunto com mais de um átomo) influência o microcosmo (o espaço interior do átomo).<br />
Acredito que nesta imperceptível e relativística diferença entre as forças nuclear<br />
imposta pelo espaço-tempo, nas quais encontramos a origem da gravidade, como veremos<br />
mais adiante, teremos uma real possibilidade de conseguir à tão desejada unificação das leis<br />
da física.<br />
Posso afirmar que muitas questões, da física, não entendidas ou mal explicadas,<br />
encontram atualmente, e muitas outras encontrarão no futuro, na NGQ, uma solução<br />
satisfatória.<br />
R.A.B.G.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 5 de 46<br />
02 – O que é Gravidade?<br />
O que é afinal a gravidade? Qual é a sua causa ou fonte? Muitos já tentaram<br />
resolver este antigo “quebra-cabeça”, mas ninguém, que se saiba, teve sucesso absoluto.<br />
Para Newton, a força da gravidade era função apenas das massas e da distância entre elas.<br />
Para Einstein, a gravidade causava uma deformação no espaço-tempo contínuo e com esta<br />
ideia, ele desenvolveu uma álgebra muito complexa que a descreve apenas<br />
geometricamente. A maioria dos estudos feitos até hoje explicam apenas os efeitos da<br />
gravidade, não a sua real natureza.<br />
A unificação da gravidade com a eletricidade tem sido um desafio para muitos<br />
grandes físicos nestes últimos 100 anos, Einstein se dedicou por quase 35 anos a esse<br />
problema, não obtendo sucesso, tanto que Dirac, em 1968, fez uma avaliação negativa da<br />
possibilidade de unificar as forças fundamentais.<br />
Existe hoje, uma grande quantidade de evidências que sugerem um forte<br />
relacionamento e, possivelmente, uma mesma origem fundamental para o eletromagnetismo<br />
e a gravidade. Por exemplo, recentemente, uma inovadora experiência apresentada no<br />
encontro da Sociedade Astronômica Americana, realizada pela Universidade de Missouri,<br />
em Columbia, EUA, em conjunto com o Observatório Nacional de Radioastronomia,<br />
constatou através de precisas medições, que a velocidade de propagação da gravidade é igual<br />
a da luz.<br />
Outra prova que se tem da existência de uma relação entre a gravidade e a<br />
eletricidade é a de que ambas obedecem à mesma lei do inverso do quadrado, embora, suas<br />
intensidades a distâncias comparáveis sejam, imensamente, diferentes. Veremos mais<br />
adiante, como esta relação acontece e o porquê desta enorme diferença.<br />
Outra evidência se reporta a teoria da relatividade de Einstein, que está<br />
embasada no princípio da equivalência, a qual estabelece que, a massa, ou “massa inercial” e<br />
o peso ou “massa gravitacional”, de materiais diferentes, sofrem a mesma aceleração em um<br />
campo gravitacional com imensa precisão. Esta teoria estabelece que a gravidade (ou a<br />
inércia natural) e a inércia (ou gravidade artificial) representam à mesma coisa, porque<br />
ambas atuam sobre um corpo da mesma maneira, onde as suas forças são proporcionais às<br />
massas dos corpos, podemos admitir, então, que a fonte da gravidade tenha uma origem<br />
semelhante a da inércia. É importante lembrar que esta última resulta de um fenômeno muito<br />
comum, a aplicação de uma força sobre uma massa.<br />
A pergunta: o que é afinal a gravidade? Encontra resposta nestas duas evidências<br />
vistas aqui, então, podemos afirmar que a gravidade é uma inércia, que é causada por uma<br />
força eletromagnética de origem nuclear, estes indícios ainda apontam, que a diferença<br />
relativa das forças eletrostática e centrifuga nos átomos, é a fonte ou causa da gravidade,<br />
veremos mais adiante, que a origem destas diferenças está no movimento relativístico dos<br />
elétrons e o referencial “de tempo” adotado.<br />
Para entender como funciona a gravidade, temos que entender como funciona o<br />
tempo, qual a ligação existente entre a gravidade e o tempo, de onde o tempo surge, então,<br />
devemos encontrar uma interpretação física que esteja em melhor concordância com a<br />
observação, para isso, substituímos o “princípio da incerteza” pela “incerteza no tempo”<br />
como fator de indefinição no comportamento das partículas subatômicas, onde esta significa<br />
dizer, que a partícula está sempre defasada do presente ou do tempo próprio local, ou ainda,
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 6 de 46<br />
que teremos a cada instante um pequeno deslocamento temporal, dependendo do<br />
observador, ora para o passado, ora para o futuro, semelhante ao gráfico da curva de uma<br />
“senoide” numa visão bidimensional, ou a uma curva em espiral, quando imaginada em três<br />
dimensões, sempre em torno do eixo das abscissas, que representa o tempo próprio ou o<br />
presente local.<br />
A geração de gravidade somente acontece quando este átomo se encontra imerso<br />
num campo gravitacional, isto acontece pela necessidade de um referencial temporal, que é<br />
proporcionado pela presença de outros átomos gerando gravidade. Por isso que este<br />
referencial é definido pela presença do segundo ou de mais átomos, neste caso, a gravidade<br />
gerada também depende da intensidade deste campo, por isso que se diz que a “gravidade<br />
gravita”, ou seja, a ignição do início dos tempos ou o princípio de tudo, só se deu a partir da<br />
existência do segundo átomo no universo.<br />
Se o tempo passa a taxas diferentes em locais diferentes do universo, conforme a<br />
intensidade do potencial gravitacional do local, propriedade exaustivamente testada e<br />
experimentalmente comprovada da teoria da relatividade geral, adotando o tempo como<br />
fator de incerteza, o mesmo átomo sob a influência de campos gravitacionais com<br />
intensidades diferentes, experimenta o tempo passando a taxas diferentes. Ou seja, a<br />
representação de uma “massa” ou a geração da “gravidade” de um átomo, nesses lugares,<br />
também será diferente. Esta sutil variação é extremamente pequena, no seu cálculo não se<br />
consegue uma precisão matemática cientificamente aceitável, mas sua existência é suficiente<br />
para explicar muitos fenômenos não compreendidos que acontecem no cosmos, como a<br />
matéria escura ou as anomalias gravitacionais experimentadas pelas sondas espaciais.<br />
Considerando o que foi colocado acima, podemos dispensar então o tão<br />
controverso “Princípio de Mach”, pelo qual se estabelece que as propriedades inerciais e as<br />
gravitacionais da matéria estão de certa forma, ligadas à existência de toda a matéria no<br />
Universo. Também podemos dispensar a influência das estrelas distantes na definição do<br />
tempo próprio do local, porque no comportamento da água, na famosa experiência da Tina<br />
de Newton, (Na qual, se pergunta: como a água sabe que esta em rotação??, em rotação a<br />
que ??) pode ser perfeitamente explicada, se considerarmos que a gravidade e o espaçotempo<br />
são gerados pelos átomos, porque neste caso, a referência seria o próprio átomo<br />
acelerado em relação aos outros, porque cada átomo é uma fonte tempo-gravitacional,<br />
consequentemente, um referencial temporal e uma coletividade deles, definem um tempo<br />
próprio local.<br />
Toda esta intrincada e complexa filosofia, relacionada com a dificuldade de se<br />
explicar a aceleração relativa ou absoluta, encontra solução quando referenciamos o núcleo<br />
do átomo com o presente ou tempo próprio do local. Ou seja, na dependência, da inércia ou<br />
gravidade com o tempo local, é que encontramos a explicação para a questão do sistema de<br />
referência inercial, concluiremos que a taxa da frequência do tempo experimentada pelo<br />
observador, é o que definirá o que será observado.<br />
Podemos, dessa forma, considerar a gravidade, não como sendo uma das quatro<br />
forças básicas ou fundamentais da natureza, mas sim, uma diferença relativa das interações<br />
conhecidas (a força eletromagnética, a força forte e a força fraca). Nas próximas sessões,<br />
veremos como podemos encontrar a gravidade nos átomos e também a importância do<br />
tempo nesta questão.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 7 de 46<br />
03 – A Hipótese de “De Broglie”, a Dualidade da Natureza.<br />
A hipótese de “Louis De Broglie”, experimentalmente comprovada, postula que<br />
a matéria possui um comportamento ondulatório semelhante ao observado para a radiação.<br />
Ou seja, tanto a matéria (elétrons etc.) quanto à radiação (fótons), possuem este<br />
comportamento dual, confirmando-se assim a existência de uma natural simetria na<br />
natureza.<br />
Estas ondas de matéria possuem uma energia total relacionada à frequência de<br />
oscilação, através de uma onda associada ao seu movimento, conforme mostra a relação, de<br />
“De Broglie”, dada pela seguinte equação:<br />
E h . f<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (03-01)<br />
Onde: “h” = é a constante de Planck em [kg.m 2 s -1 ].<br />
Ainda, de acordo com “de Broglie” o momento “p” é relacionado com o<br />
comprimento de onda “λ”, da onda associada, por esta outra relação:<br />
p m.<br />
v <br />
h<br />
<br />
[kg.m.s -1 ] (03-02)<br />
Ao analisarmos as equações 03-01 e 03-02 podemos concluir que tudo obedece a<br />
algum tipo de oscilação ou a algum movimento ondulatório, tanto a nível microscópico<br />
quanto a nível macroscópico. Esta característica ondulatória da natureza foi o estopim que<br />
deu origem à matemática da Mecânica Quântica (MQ), a qual se revelou ser uma das mais<br />
precisas teorias já desenvolvidas pela humanidade.<br />
Ao tentar entender as ondas da MQ, ou estas oscilações, ou estes modos de<br />
vibração, frequentemente surge uma pergunta: o que será que elas realmente representam?<br />
Podemos começar especulando que talvez, representem algum tipo de indefinição da matéria<br />
para algum referencial relativo. Ou seja, tanto o Microcosmo quanto o Macrocosmo, de<br />
alguma forma, buscam o equilíbrio em torno de algum ponto comum. Naturalmente surge<br />
então outra pergunta: o que poderia, afinal, ser este referencial? Talvez, seja em relação ao<br />
tempo presente.<br />
Tanto a matéria quanto à radiação apresentam os comportamentos: ondulatório e<br />
corpuscular, independentemente do comprimento da onda. Vale a pena ressaltar que, quando<br />
temos o comportamento ondulatório, este somente é percebido quando se analisa o<br />
movimento através de um sistema, enquanto que, o corpuscular, somente é percebido na<br />
absorção (colapso) ou na emissão (espalhamento).<br />
A partir da hipótese de “de Broglie” e o comportamento dual da natureza, surge<br />
na MQ o Princípio da Incerteza (PI), e ainda, mais adiante, surge à equação de Schroedinger,<br />
como outra consequência. Em parte o PI resulta da pequenez do valor da constante de<br />
Planck “h” e as dificuldades que ela projeta na ótica física. O PI acaba se firmando como<br />
sendo uma lei fundamental da Natureza, que não pode ser violado.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 8 de 46<br />
O pequeno valor de “h” é que mascara o PI para o nosso mundo macroscópico,<br />
de forma muito semelhante como acontece também na relatividade, onde a pequena relação<br />
“v/c” esconde os fenômenos relativísticos das nossas experiências do dia a dia.<br />
Baseado no sucesso da MQ, com sua negação na existência de trajetórias, a<br />
corrente principal da física sugere o abandono do determinismo, mesmo assim, muitos<br />
cientistas influentes acreditam na existência de variáveis escondidas, pelas quais seria<br />
possível, num futuro, encontrar a verdadeira realidade. Porque, a partir da MQ somente nos<br />
é possível fazer interpretações probabilísticas da localização das “partículas” ou encontrar<br />
somente uma função da densidade ou intensidade de uma radiação, isto é uma provável<br />
consequência do nosso limitado conhecimento do funcionamento relacionado à variável<br />
tempo.<br />
" Átomo de H "<br />
???<br />
a<br />
Figura 03-01<br />
e<br />
p<br />
raio<br />
Eletrosfera<br />
A MQ sugere, então, que devemos abandonar os conceitos, de partícula e de<br />
onda, e que, devemos pensar em algo novo que substitua estas ideias! Sugerimos então,<br />
imaginar algo como um “campo”, por exemplo! Ou seja, podemos supor que os elétrons na<br />
eletroesfera não sejam: nem partículas, nem ondas, que sejam tipo, um “campo”, e que estes<br />
“campos” possua simultaneamente estas duas características.<br />
Este “campo” representa a função de onda do elétron, e é nesta distribuição de<br />
densidade de probabilidade que se encontra o elétron assim como a sua carga! Esta carga<br />
elétrica deve, teoricamente, estar distribuída uniformemente por este campo e comportar-se<br />
como uma carga estática, desta forma, conforme estabelece o eletromagnetismo clássico,<br />
não irradiaria energia!<br />
Podemos especular que este “campo” com carga negativa precise possuir algum<br />
modo de vibração ou movimento (provavelmente algum tipo de centrifugação) para se<br />
manter afastado do núcleo (que seria um outro “campo” com carga positiva), e que mesmo
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 9 de 46<br />
com este movimento não irradiasse energia. Afinal, desconhecemos os detalhes<br />
fundamentais ou a real natureza pela qual a carga elétrica se faz presente, assim como do<br />
que ela é constituída.<br />
Sabemos que a irradiação de energia na forma de um campo eletromagnético ou<br />
fótons só acontece no átomo quando temos uma transição quântica ou troca de energia dos<br />
elétrons de um modo de vibração para outro modo de vibração, ou de um equilíbrio para<br />
outro, ou até que o elétron atinja no átomo uma nova estabilidade.<br />
Podemos especular, também, que exista alguma variável desconhecida a<br />
qual impossibilite o elétron “campo”, enquanto estiver ligado e em equilíbrio, de<br />
irradiar energia na forma de fótons. Mas, seria agora apropriado começar a pensar<br />
que este átomo irradia constantemente energia na forma de gravidade.<br />
Como, no geral, os átomos tendem a ser eletricamente neutros! Sabemos que a<br />
única influência que um átomo exerce sobre o espaço-tempo, e que se estende para o<br />
infinito, é a sua gravidade! A gravidade do átomo além de ter uma ação ilimitada é a<br />
evidência da sua presença no espaço-tempo.<br />
Sabemos que os elétrons devem estar no interior dos átomos, isto é verificado<br />
experimentalmente pela observação. E ainda, se comprovou experimentalmente, que o<br />
tamanho dos elétrons é muito reduzido, algo menor que 10 -16 m. Mesmo assim, a MQ<br />
determina a localização do “elétron campo” numa determinada região de probabilidade que<br />
matematicamente pode se estender até o infinito. Evidentemente, um elétron a uma distância<br />
infinita, tem uma probabilidade ínfima de ocorrer, mesmo assim, a MQ sugere, pelo menos<br />
teoricamente, que o átomo não possua um limite espacial.<br />
Podemos com as ferramentas dadas pelo PI procurar um limite espacial<br />
aproximado para os átomos, considerando o que é verificado pela experiência, onde se<br />
observa a existência de um limite espacial para os objetos, prosseguindo desta forma,<br />
podemos encontrar uma velocidade aproximada para os “campos” de elétrons e verificar<br />
suas consequências relativísticas.
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04 – O Princípio da Incerteza Temporal - “P.I.T.”.<br />
O comportamento dual da natureza culminou com a criação dos “campos”, como<br />
vimos no cap. 03. Uma solução matemática, do problema surgido pelas imposições do<br />
Princípio da Incerteza na impossibilidade de localização das partículas. Surge então a<br />
pergunta: qual poderia ser a forma, ou o formato espacial do “campo”, de um elétron?<br />
Vamos dar um nome para este “campo matemático”, para nos auxiliar na sua<br />
descrição, chamá-lo-emos de “elétron-campo”. Podemos encontrar alguma ajuda nas<br />
autofunções da MQ (as funções de onda que descrevem as partículas ligadas), as quais<br />
resultaram da Equação de Schroedinger (E.S.), para uma partícula que, neste caso, se<br />
movimenta tridimensionalmente independente do tempo, ver eq. 04-01:<br />
2 2 2 2<br />
<br />
.<br />
U<br />
E<br />
<br />
<br />
x y z <br />
<br />
2 2<br />
2.<br />
<br />
2<br />
(04-01)<br />
A partir da E.S. é possível encontrar uma função de onda (ψnlm, onde “n, l e m”<br />
são os números quânticos espaciais), com a qual encontramos uma distribuição<br />
probabilística dos elétrons nos orbitais! Sabemos que estes resultados estão em excelente<br />
concordância com o que se observa experimentalmente, e ainda sabemos que a MQ possui<br />
uma grande margem de acerto! Isto significa que, provavelmente, a MQ, deva responder por<br />
boa parte da realidade!<br />
Para a MQ, um sistema atômico consiste em um núcleo carregado positivamente<br />
e uma eletroesfera carregada negativamente, movendo-se sob a influência da atração<br />
coulombiana mútua e ligada por essa atração. Por isso o espaço onde se encontra o “elétroncampo”<br />
deve ser esfericamente simétrico, porque o potencial coulombiano do átomo é<br />
esfericamente simétrico.<br />
Cada sistema atômico possui um conjunto de energias permitidas, para o átomo<br />
de “H” (Z=1) a energia Total (ou o Autovalor), para o caso não relativístico, depende<br />
exclusivamente do número quântico principal “n”, onde, para o estado fundamental do<br />
átomo de ”H” temos:<br />
E n<br />
<br />
E<br />
1<br />
<br />
<br />
( 4<br />
2 4<br />
Z . q<br />
2<br />
. ) . 2.<br />
<br />
0<br />
2<br />
n<br />
2<br />
<br />
13,<br />
6<br />
eV (04-02)<br />
O sinal negativo, da eq. 04-02, significa que o elétron está ligado ao núcleo pela<br />
atração coulombiana. É possível verificar-se a existência de muitas funções de onda<br />
diferentes para o mesmo Autovalor, são as autofunções degeneradas.<br />
No tratamento relativístico de Dirac, a eq. 04-02 assume a seguinte forma:
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 11 de 46<br />
E n<br />
<br />
2<br />
Z . q<br />
<br />
2<br />
( 4 . ) . 2.<br />
0<br />
4<br />
<br />
2<br />
<br />
<br />
1 3<br />
<br />
1<br />
<br />
2<br />
<br />
n n 1 <br />
j <br />
4.<br />
n<br />
<br />
<br />
2 <br />
Onde: “α” é a constante de estrutura fina dada por:<br />
2<br />
q<br />
7,<br />
297.<br />
10<br />
4.<br />
. .<br />
c<br />
2<br />
eV (04-03)<br />
<br />
1 3<br />
0<br />
<br />
1<br />
137<br />
(04-04)<br />
Verificamos na eq. 04-03, a presença do número quântico ”j”, que surge, a parir,<br />
da característica tridimensional do potencial, o qual permite a presença de momentos<br />
angulares no sistema atômico, tendo-se como consequência energias diferentes para o<br />
mesmo número quântico principal. Estas diferenças são as responsáveis pelas raias finas<br />
verificadas no espectro, é são obtidas pela seguinte equação:<br />
Ei E f<br />
h.<br />
c<br />
h.<br />
f <br />
<br />
eV (04-05)<br />
Ou seja, a partir da variação da energia de dois autoestados podemos saber<br />
quais seriam os prováveis números quânticos do “elétron-campo” responsável pela<br />
emissão ou absorção do fóton assim como o número de spin do “elétron-partícula”.<br />
Com isto é possível saber a provável “autofunção”, ou função de onda, de origem e a de<br />
destino de um elétron. Mais adiante, veremos as implicações disto.<br />
Vamos analisar duas funções de onda ou “autofunções”, obtidas a partir da E.S.,<br />
eq. 04-01, com as quais poderemos fazer algumas constatações.<br />
Sabemos que para o átomo de “H” o número atômico, “Z” é igual a um, então,<br />
temos para o número quântico principal, “n = 1” (o estado fundamental), neste caso ainda<br />
temos para o número quântico orbital (ou azimutal) “l” (este só pode assumir o valor 0) “l =<br />
0”, o mesmo vale para o número quântico magnético, “m = 0”, a função de onda ou<br />
autofunção (ψnlm = ψ100), correspondente fica:<br />
<br />
nlm<br />
<br />
100<br />
<br />
3<br />
2<br />
Z . r<br />
<br />
.<br />
1 Z a<br />
. <br />
. e<br />
a <br />
<br />
0 <br />
Onde: a0 = é o raio da menor órbita do átomo de “H” de Bohr.<br />
0<br />
(04-06)<br />
Enquanto, que para o primeiro estado excitado (para o qual o número quântico<br />
principal n = 2), a autofunção (ψnlm = ψ210, para, n = 2, l = 0 ou 1 e m = 0, +1 ou -1) fica:
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 12 de 46<br />
<br />
nlm<br />
<br />
210<br />
<br />
4.<br />
3<br />
2<br />
Z . r<br />
1 Z Z . r <br />
2.<br />
a0<br />
. . e . cos( )<br />
2.<br />
<br />
<br />
<br />
a <br />
<br />
<br />
<br />
0 a <br />
<br />
0 <br />
(04-07)<br />
Com estas funções de onda é possível fazer um gráfico tridimensional da<br />
distribuição de probabilidade (eq. 04-08) do elétron na eletroesfera. Esta distribuição (para a<br />
ψnlm = ψ100) é esférico-simétrica, conforme se vê na fig. 04-01(a), onde à probabilidade de<br />
se encontrar o elétron a uma distância de 0,9 a 1,1 raios de Bohr é algo em torno de 96%.<br />
A densidade de probabilidade se obtém a partir da seguinte equação:<br />
P( r)<br />
nlm<br />
2<br />
(04-08)<br />
Onde: “r” = varia de 0 até o infinito e “θ” = varia de 0 até π.<br />
Sabemos que o “elétron-partícula” (considerando-o, como um ponto) deve estar<br />
ali, em algum lugar daquele volume espacial ou “elétron-campo”, obtido matematicamente.<br />
Porque experimentalmente já foi comprovado, em medições realizadas por colisões, que o<br />
“elétron-partícula” possui uma dimensão diminuta (algo menor que 10 -16 m), ou seja, muitas<br />
ordens de grandeza menor que o tamanho de um “elétron-campo”, no qual, teoricamente ele<br />
estaria distribuído. Considerando então, a dimensão espacial do “elétron-partícula”, este<br />
deve estar contido em algum “ponto ou local” deste “elétron-campo” e de alguma forma, a<br />
sua carga elétrica, deve estar misteriosamente distribuída, para não irradiar energia e<br />
desequilibrar energeticamente o átomo.<br />
"Aspecto tridimensional das funções densidade de probabilidade"<br />
(a)<br />
n = 1<br />
l = 0<br />
m = 0<br />
Figura 04-01<br />
(b)<br />
n = 2<br />
l = 1<br />
m = 0
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 13 de 46<br />
Isto nos leva a algumas constatações:<br />
1ª: Caso dois observadores ou sistemas de observação (SO), em locais ou<br />
ângulos diferentes, ao observarem um átomo de “H”, no qual, o “elétron” se encontra, na<br />
forma de uma função de onda “ψ210”, conforme ilustra a fig. 04-01 (b), por exemplo,<br />
deverão testemunhar, em 3D, a mesma função de onda de distribuição da densidade de<br />
probabilidade do “elétron-campo” (obtida através da Equação de Schroedinger da MQ).<br />
Ou seja, eles deverão obrigatoriamente, verificar os mesmos números quânticos<br />
(espaciais e de spin) para o mesmo “elétron-partícula”, porque se trata da mesma partícula<br />
do mesmo átomo!<br />
Se fizermos um somatório, ou sobrepusermos à informação recebida de “n”<br />
sistemas de observação teremos sempre, para qualquer densidade de probabilidade, uma<br />
distribuição esférico-simétrica.<br />
2ª: Para estes dois diferentes observadores ou sistemas de observação (SO), o<br />
“elétron-partícula”, deverá estar, no mesmo instante, exatamente num mesmo lugar do<br />
“elétron-campo” (ponto “A” da fig. 04-02, por exemplo), ou seja, em uma “percepção<br />
instantânea ou simultânea”, estes dois observadores, concordarão que, espacialmente, o<br />
“elétron-partícula” se encontra num mesmo lugar espacial do “elétron-campo”.<br />
3ª: Caso ocorra uma transição entre estados de energias permitidas ou de<br />
autofunções (conforme estabelecem as regras de seleção). Da “ψ210” para o “ψ100”, por<br />
exemplo, (ver fig. 04-01), o fóton emitido pelo átomo fonte, deverá apresentar a mesma<br />
frequência, ao colapsar no átomo destino, de qualquer um dos dois hipotéticos SO<br />
(considerando simultaneamente a constatação 2ª), ou de qualquer outro, inclusive com o<br />
desvio provocado pelo spin do elétron (responsável pela raia fina)!<br />
4ª: O “elétron” se apresenta de duas formas diferentes, como “elétron-partícula”<br />
e “elétron-campo”, e estas diferenças se manifestam ou são percebidas conforme o<br />
referencial. No microcosmo, ou no átomo, ele é o “elétron-partícula”, enquanto que para o<br />
macrocosmo, ou tudo que se encontra externamente ao átomo, ele é o “elétron-campo”.<br />
Podemos encontrar uma explicação razoável imaginando o “elétron” como<br />
sendo o “elétron-partícula” quando o SO se encontra no seu referencial, enquanto que para o<br />
“elétron-campo” o SO se encontra no referencial do macrocosmo. Ou ainda, imaginar a<br />
existência do “elétron-partícula” quando temos somente um SO, enquanto que, a existência<br />
do “elétron-campo” se justifique quando temos mais de um SO ou uma infinidade.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 14 de 46<br />
05 – A Assimetria do Tempo e o “P.I.T.”.<br />
No cap. 03, devido à natureza relativa da simultaneidade, vimos que o tempo<br />
anda a taxas diferentes em referenciais com movimento relativo. É constatado teórica e<br />
experimentalmente que em locais onde temos variação no potencial gravitacional, ou em<br />
ambientes sujeitos a uma variação inercial, também se verifica a existência de frequências<br />
temporais diferentes, uma consequência da Teoria da Relatividade Geral.<br />
Então, para o mundo microscópico ou subatômico, onde também se verifica o<br />
movimento relativo assim como a presença de inércias, devemos aceitar a validade destes<br />
fenômenos, que introduzem a coexistência do passado e do futuro num mesmo ambiente ou<br />
a “incerteza no tempo presente”.<br />
Sistema de<br />
observação A<br />
Figura 05-01<br />
a<br />
" Átomo de H "<br />
e<br />
Sistema de<br />
observação B<br />
Considerando a existência de frequências temporais diferentes, num sistema<br />
atômico, devemos admitir que, quando imaginarmos este microcosmo num ambiente maior<br />
ou macrocosmos, que podemos adotar como referencia, devemos ter um local do<br />
microcosmo que se encontre em equilíbrio temporal ou acompanhe a velocidade do fluxo do<br />
tempo próprio do macrocosmo.<br />
Delegamos este local, no átomo, ao núcleo, ou ao seu centro de massa (CM), que<br />
até poderia ser um local geometricamente próximo do núcleo, como sendo, este o ponto de<br />
referência ao macrocosmo. Devemos considerar, também, que além deste se encontrar<br />
geometricamente no centro é nele que se concentra a maior parte da massa, sempre numa<br />
proporção média maior que 2000 para um. Podemos então dizer, que é através deste ponto<br />
central que se estabelece uma ligação temporal, do tempo de referência nuclear ao ambiente<br />
exterior ou macrocosmos.<br />
Afinal temos que ter algum relógio padrão, ou local, como referencial de<br />
comparação, tipo um tempo padrão que possa servir de referencia, pelo qual possamos fazer<br />
comparações no fluxo ou na velocidade com que o tempo evolui. A escolha de um ambiente<br />
no qual não exista grande variação de velocidades entre seus constituintes seria um ponto<br />
p<br />
raio
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 15 de 46<br />
referencial mais indicado, para o caso de um átomo, podemos adotar outros átomos ou<br />
macroestruturas que se encontrem nas imediações ou aquilo que o cerca externamente ao<br />
macrocosmo.<br />
Nos átomos mais pesados, este ponto de referência fica melhor definido, devido<br />
à distribuição mais homogênea dos elétrons na eletrosfera e a concentração maior de massa<br />
(? = energia) no núcleo, enquanto que nos átomos mais leves este ponto oscila<br />
consideravelmente. Este é um motivo, pelo qual, na experiência da dupla fenda (que<br />
veremos no maia adiante) com átomos leves, também são observadas as figuras de<br />
interferência características de fótons ou elétrons. Este também é o motivo da dificuldade de<br />
se realizar esta mesma experiência com átomos muito pesados.<br />
Para fazer uma experiência imaginada desenhamos na figura 05-01 o esquema<br />
de um átomo de H, onde este possui dois Sistemas de Observação (S.O.), o A e o B,<br />
colocados em lados opostos ou em locais diferentes, é importante que isto seja imaginado<br />
em três dimensões.<br />
Entende-se por sistema de observação (S.O.), um local ou uma unidade,<br />
constituída por um ou uma coletividade grande de átomos, e que, entre eles se estabeleça um<br />
referencial, consolidando dessa forma um tempo próprio do local, totalmente independente<br />
das oscilações temporais individuais dos átomos e/ou de suas partes, evidentemente, que<br />
dentro das condições estabelecidas pelos princípios da relatividade.<br />
Fazendo-se agora uma experiência imaginada, onde se supõe que às partes<br />
integrantes deste átomo, num determinado instante quaisquer, emitam um sinal de natureza<br />
irrelevante, tipo um flash, que possua velocidade da luz c, pode-se verificar o seguinte:<br />
Para o S.O. A, o sinal do elétron, chega no tempo “te = (l - raio)/c”, enquanto<br />
que o sinal do núcleo no tempo “tp = l / c ”, verificamos que “te < tp”, ou seja, constata-se<br />
que o elétron, para o S.O. A, encontra-se no futuro, porque o sinal chega antes que o sinal<br />
de referência do núcleo, ou seja, aqui o elétron esta no futuro do tempo próprio do local.<br />
Para o S.O. B, o sinal do elétron chega depois, verificando que ele se encontra<br />
no passado em relação ao núcleo ou macro tempo.<br />
Verifica-se ainda, que cada S.O., constata uma realidade diferente para este<br />
átomo, conclui-se então que o elétron oscila entre o passado e o futuro, como uma senoide<br />
(visualizada em 2D), conforme ilustra a Fig.05-02., e ainda, que cada S.O., terá uma<br />
senoide diferente.<br />
É no somatório destas ondas senoidais, do todos os SO, que está alicerçada a<br />
matemática da MQ. Somente no colapso é que a MQ pode atribuir à partícula uma<br />
determinada onda de um determinado conjunto de possibilidades, antes disso é só incerteza.<br />
Esta oscilação, imaginada em três dimensões, se apresenta como se fosse uma<br />
curva helicoidal ou um espiral, ou, quando projetada num gráfico de duas dimensões, como<br />
vemos na fig.05-02, ela se assemelha a uma onda senoidal.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 16 de 46<br />
Futuro<br />
Passado<br />
Tempo Próprio do elétron x Tempo Próprio do Núcleo<br />
" Sist. Obs. A " " Sist. Obs. B "<br />
Figura 05-02<br />
Pode-se observar que este passado recente ou este futuro próximo, observados<br />
nos átomos, são tempos muito pequenos, e são diretamente proporcionais ao tamanho do<br />
átomo, só por curiosidade, podemos ter uma ideia deste tempo:<br />
tempo<br />
Órbita helicoidal do<br />
Tempo Próprio do Elétron<br />
Tempo Próprio<br />
no Centro<br />
do Núcleo<br />
<br />
r<br />
Bohr<br />
c<br />
Sentido Positivo<br />
do Tempo<br />
<br />
<br />
1,<br />
7.<br />
10<br />
Futuro<br />
Passado<br />
19<br />
Órbita helicoidal do<br />
Tempo Próprio do Elétron<br />
Tempo Próprio<br />
no Centro<br />
do Núcleo<br />
Sentido Positivo<br />
do Tempo<br />
s (05-01)<br />
Experimentalmente, já foi constatado, que, quando se “observa” o escape de um<br />
elétron do átomo, verifica-se que ele o faz “obrigatoriamente” pelo núcleo, mesmo sabendose<br />
que ele não poderia estar ali. Ou seja, temos aqui uma confirmação experimental de que é<br />
pelo núcleo, a ligação do sistema temporal atômico, com o tempo de referência externo ou<br />
tempo próprio do local dos sistemas de observação.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 17 de 46<br />
06 – Einstein’s “Gedankenexperiment”.<br />
O desenvolvimento da Relatividade Geral (“RG”) começou, basicamente, pela<br />
análise do “gedankenexperiment” proposto por Einstein em 1916 e reproduzido na figura<br />
06-01. Ao se colocar o disco numa determinada rotação, se simula artificialmente a geração<br />
de uma inércia equivalente a de um sistema gravitacional.<br />
Einstein`s "Gedankenexperiment".<br />
a b<br />
Figura 06-01<br />
Vamos supor que estes dois relógios apresentados na figura 06-01, tanto o “a”<br />
quanto o “b”, emitam semelhante sinal constante numa determinada frequência “f”.<br />
Sabemos, considerando a Relatividade Especial (ou RR) e as transformadas de “Lorentz”,<br />
que, em relação ao ponto “b” (ou no referencial do ponto “b”), ou a de qualquer observador<br />
em repouso em relação ao ponto “a”, a frequência registrada pelo relógio “a” será de:<br />
f<br />
a<br />
<br />
f<br />
b<br />
.<br />
r<br />
v<br />
1<br />
c<br />
2<br />
a<br />
2<br />
Onde a velocidade linear do relógio “a”, é:<br />
va . r<br />
[s -1 ] (06-01)<br />
[m.s -1 ] (06-02)<br />
Considerando isto, a RG postula que o tempo evolui a taxas diferentes para<br />
locais onde se tenha diferenças na intensidade do Potencial Gravitacional. Sabemos que isto<br />
já foi exaustivamente testado, e sempre confirmado. Ou seja, se trocássemos os relógios por<br />
átomos, poderíamos afirmar que: um observador no referencial “b”, ou em repouso em<br />
relação à rotação do disco, perceberá que um hipotético átomo colocado no ponto “a” terá<br />
uma vibração menor (ou terá o tempo fluindo a taxas menores), do que, um átomo idêntico<br />
no ponto “b”, ou no seu referencial.<br />
A consequência disto para a “Gravidade de Origem Atômica”, e que, o mesmo<br />
átomo gerará no ponto “b” mais inércia do que no ponto “a”. Temos aqui a influência direta<br />
da intensidade do Potencial Gravitacional modulando a geração da gravidade.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 18 de 46<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas menores.<br />
Potencial Gravitacional presente no "Disco".<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ baixo<br />
Figura 06-02<br />
Ou seja, para saber em qual taxa de frequência os átomos vibram, necessitamos<br />
saber em quanto varia o Potencial Gravitacional, veja figura 06-02. Sabemos que a grandeza<br />
do Potencial Gravitacional em um determinado local é equivalente a Energia Potencial de<br />
um objeto, nesse local, dividida pela sua massa.<br />
<br />
<br />
<br />
U<br />
m<br />
[m 2 .s -2 ] (06-03)<br />
O sinal negativo é introduzido ao se considerar à gravidade como sendo uma<br />
força sempre atrativa. Devemos realizar um trabalho contra a forca centrifuga (ou da<br />
aceleração artificial ou da equivalente aceleração da gravidade apresentada pelo sistema)<br />
para transportar uma massa (por exemplo) do ponto “a” ao ponto “b”.<br />
Se considerarmos a variação de Potencial Gravitacional, temos:<br />
<br />
<br />
Direção de aumento do<br />
Potencial Gravitacional.<br />
<br />
r<br />
a b<br />
U<br />
m<br />
[m 2 .s -2 ] (06-04)<br />
Para forças que variam com o inverso do quadrado da distância, usamos o<br />
“Teorema do Virial”, no qual a conversão entre a Energia Cinética “K” e a Energia<br />
Potencial “U” e feita pelo fator 1/2. Ou seja:<br />
1<br />
K . U<br />
2<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ alto<br />
<br />
Como a Energia Cinética, no ponto “a”, é igual a:<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas maiores.<br />
<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-05)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 19 de 46<br />
K a<br />
<br />
1<br />
. m.<br />
<br />
2<br />
2 .<br />
r<br />
2<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-06)<br />
A equivalente Energia Potencial, no ponto “b”, será de:<br />
2 2<br />
Ub m.<br />
. r<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-07)<br />
Considerando isto, sabemos que no ponto “a” a Energia Potencial será de:<br />
U 0<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-00)<br />
a<br />
Analisando uma freqüência em “a” no Referencial do ponto “b”:<br />
Ao nos deslocarmos do ponto “b” para o ponto “a” experimentamos uma<br />
variação de energia potencial de:<br />
2 2<br />
U a<br />
b Ub<br />
Ua<br />
m.<br />
. r<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-08)<br />
Então, para a variação do Potencial Gravitacional do ponto “b” para o ponto<br />
“a” (“∆Φa-b = Φa - Φb”),, temos:<br />
<br />
U<br />
m<br />
ab<br />
2 2 2<br />
ab<br />
. r va<br />
[m 2 .s -2 ] (06-09)<br />
E a freqüência (conforme equação 06-01) no ponto “a” se obtém por:<br />
f<br />
a<br />
<br />
Ou ainda:<br />
f<br />
a<br />
<br />
f<br />
b<br />
.<br />
f<br />
b<br />
<br />
1<br />
c<br />
.<br />
v<br />
1<br />
c<br />
ab<br />
2<br />
2<br />
a<br />
2<br />
[s -1 ] (06-10)<br />
[s -1 ] (06-01)<br />
Que é exatamente a mesma equação 06-01 dada anteriormente. Ou seja, um<br />
relógio oscilando numa determinada freqüência no ponto “b” terá sua freqüência reduzida<br />
no ponto “a” pela influência do Potencial Gravitacional.<br />
Analisando uma freqüência no ponto “b” tendo como referencial o ponto “a”:<br />
Se mudarmos o referencial para o ponto “a”, teremos uma variação da Energia<br />
Potencial indo do ponto “a” para o ponto “b” de:
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 20 de 46<br />
<br />
<br />
Ub a Ua<br />
Ub<br />
m<br />
2 2<br />
. . r<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-11)<br />
E uma variação no Potencial Gravitacional (“∆Φb-a = Φb - Φa”), de:<br />
U<br />
m<br />
ba<br />
2 2 2<br />
ba<br />
. r va<br />
E a frequência em “b” se obtém por:<br />
f<br />
b<br />
<br />
f<br />
a<br />
.<br />
Substituindo, temos:<br />
f<br />
b<br />
<br />
f<br />
a<br />
<br />
1<br />
c<br />
.<br />
v<br />
1<br />
c<br />
ba<br />
2<br />
2<br />
a<br />
2<br />
[m 2 .s -2 ] (06-12)<br />
[s -1 ] (06-13)<br />
[s -1 ] (06-14)<br />
O que podemos perceber em relação a uma hipotética massa “m”,<br />
colocada no ponto “a”, deste disco em rotação. Veja figura 06-03.<br />
Uma Massa em Rotação no "Disco".<br />
a = - va ^ 2<br />
kg a kg<br />
Figura 06-03<br />
r<br />
b = 0<br />
Considerando os princípios da relatividade, qual seria a grandeza de uma<br />
hipotética massa “m” colocada no ponto “a”, para o referencial do ponto “b”? Sabemos<br />
b<br />
<br />
va
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 21 de 46<br />
pela Relatividade Especial que esta massa se encontrará dilatada para o referencial de “b”, e<br />
esta dilatação é obtida por:<br />
m<br />
a<br />
<br />
m<br />
b<br />
v<br />
1<br />
c<br />
2<br />
a<br />
2<br />
[kg] (06-15)<br />
Ou seja, temos uma variação na massa. Qual seria a grandeza desta variação:<br />
<br />
<br />
1 <br />
m m.<br />
1<br />
2 <br />
va<br />
<br />
1<br />
2 <br />
c <br />
[kg] (06-16)<br />
Esta variação de massa representa uma energia, que pode ser obtida por:<br />
E <br />
2<br />
m . c<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-17)<br />
Quantitativamente podemos constatar que esta energia “E” é pouca coisa<br />
maior que a energia cinética “K”. De certa forma ela complementa, no ponto “a”, a<br />
energia potencial “U” presente no disco no ponto “b”, para o referencial do ponto “b”.<br />
Ou ainda:<br />
K <br />
1<br />
2<br />
m<br />
.<br />
va<br />
<br />
<br />
1 <br />
m <br />
2<br />
2<br />
. 1<br />
. . .<br />
2 c m va<br />
v<br />
2<br />
a 1<br />
<br />
2 <br />
<br />
c<br />
<br />
2<br />
1<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-06)<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (00-00)<br />
Aqui temos uma pequena diferença entre a energia cinética “K” e a energia<br />
obtida em 06-17<br />
Eg E K<br />
[kg.m 2 .s -2 ] (06-18)<br />
O que será que esta pequena ENERGIA de origem relativística, representa<br />
para um referencial em repouso em relação ao disco?
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 22 de 46<br />
Vamos analisar agora o sistema ilustrado pela figura 06-04, no qual<br />
reproduzimos algumas semelhanças com o sistema da figura 06-02. Anteriormente<br />
simulamos uma inércia artificial e agora temos um objeto de grande massa num espaço<br />
vazio que gera inércia naturalmente ou gravidade.<br />
Propositalmente colocamos os relógios na mesma seqüência de aumento da<br />
intensidade do potencial gravitacional.<br />
M<br />
"O Potencial Gravitacional e o fluxo do TEMPO"<br />
Grande<br />
Quantidade<br />
de<br />
átomos.<br />
R<br />
Neste caso o Potencial Gravitacional é obtido por:<br />
<br />
L1<br />
Figura 06-04<br />
<br />
G .<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ baixo<br />
M<br />
L<br />
Direção de aumento do<br />
Potencial Gravitacional.<br />
a b<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas menores.<br />
[m 2 .s -2 ] (06-19)<br />
Onde: “Φg” = é o Potencial Gravitacional. [m 2 .s -2 ].<br />
“M” = massa do objeto. [kg]<br />
“G”= Constante Universal da Gravidade, [m 3 . kg -1 .s -2 )].<br />
“L”= Distância ao centro de “massa” (c.m.) da gravidade Newtoniana, ou distância<br />
ao centro gravitacional dos átomos geradores do campo gravitacional considerado [m].<br />
De forma semelhante como foi obtida anteriormente, a freqüência, de um relógio<br />
no ponto “b”, é obtida por:<br />
L2<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ alto<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas maiores.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 23 de 46<br />
f<br />
b<br />
<br />
f<br />
a<br />
.<br />
<br />
1<br />
c<br />
ba<br />
2<br />
Para o Potencial em “b” temos:<br />
M<br />
G .<br />
L<br />
[s -1 ] (06-14)<br />
b <br />
[m<br />
2<br />
2 .s -2 ] (06-19)<br />
Para o Potencial em “a” temos:<br />
M<br />
G .<br />
L<br />
a <br />
[m<br />
1<br />
2 .s -2 ] (06-19)<br />
Para a variação temos:<br />
1 1<br />
b<br />
a G.<br />
M.(<br />
)<br />
[m<br />
L L<br />
2 .s -2 ] (06-20)<br />
1<br />
2<br />
Como a “∆Φb-a” é > 0, a freqüência em “b” será maior que em “a”.<br />
O que poderíamos afirmar em relação a um determinado período de<br />
tempo? Sabemos que a freqüência é inversamente proporcional ao tempo, ou seja:<br />
1<br />
1<br />
tb<br />
e a ta<br />
<br />
[s] (06-21)<br />
f<br />
f<br />
b<br />
Isto que dizer que para o caso de se analisar uma variação de tempo no<br />
ponto “a”, se terá no referencial do ponto “b”, uma variação de tempo obtida por:<br />
t<br />
b<br />
<br />
t<br />
a<br />
<br />
1<br />
c<br />
ba<br />
2<br />
a<br />
[s] (06-22)<br />
Como era de se esperar, ao considerarmos que a ∆Φb-a é > 0, o tempo anda a<br />
taxas mais rápidas no ponto “b”. Um determinado período de tempo no ponto “a” terá no<br />
ponto “b” um período menor!
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 24 de 46<br />
07 – Relatividade Geral Simplificada.<br />
Obtivemos Anteriormente a equação 06-22, na qual constatamos a<br />
dependência do tempo com a variação do Potencial Gravitacional. Mas precisamos verificar<br />
se ela está de acordo com a realidade, ou seja, verificar se com ela se pode obter resultados<br />
que estejam dentro das previsões do que já foi observação ou comprovado<br />
experimentalmente. A idéia é simular a passagem de um fóton tangencialmente ao Sol e<br />
verificar o desvio sofrido por este, utilizando para o cálculo a equação 06-22.<br />
t<br />
b<br />
<br />
t<br />
a<br />
<br />
1<br />
c<br />
ba<br />
2<br />
[s] (06-22)<br />
Na figura 07-01, propositalmente feito sem escala, podemos verificar o<br />
ângulo que sofre um fóton ao passar rente a um objeto muito massivo. Sabemos que o SOL<br />
produz em média um desvio de 1,75 segundos de arco para os fótons que passam rente ao<br />
seu raio.<br />
Ângulo<br />
Desenvolvemos um algoritmo, o mais simples possível, no qual podemos<br />
simular uma grade (N divisões) bidimensional (em 2D) a qual divide o volume (neste caso<br />
uma superfície) espacial em frações de tempo, e com ela visualizar melhor a curvatura do<br />
espaço tempo imposto pelo potencial gravitacional. Este algoritmo também funciona em 3D,<br />
é só acrescentar o eixo z.<br />
"Deflexao dos Fotons pela massa do SOL"<br />
Radii<br />
SUN<br />
a<br />
M<br />
y<br />
Figura 07-01<br />
b<br />
x
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 25 de 46<br />
Análise Geomêtrica<br />
Deduzimos pela geometria configurada, conforme mostra a figura 07-02, as<br />
equações das componentes da aceleração do fóton.<br />
a x<br />
a y<br />
v<br />
vx<br />
G.<br />
Ms<br />
2<br />
L<br />
<br />
sen.<br />
<br />
<br />
arctg<br />
<br />
x <br />
G.<br />
Ms.<br />
x<br />
3<br />
y<br />
<br />
<br />
<br />
L<br />
G.<br />
Ms x <br />
G.<br />
Ms.<br />
y<br />
cos.<br />
arctg<br />
<br />
2<br />
3<br />
L <br />
y<br />
<br />
<br />
<br />
L<br />
[m.s -2 ] (07-01)<br />
[m.s -2 ] (07-02)<br />
A fração de tempo “dt” é obtida para a distância de uma unidade astronômica<br />
(distância do Sol a Terra), onde esta é dividida pela velocidade “c” da radiação e pelo fator<br />
“N” da grade (quanto maior for o “N” maior a precisão).<br />
O ângulo em segundos de arco é obtido por:<br />
<br />
Rs<br />
L<br />
b<br />
vy<br />
dx<br />
a<br />
vx=0<br />
vy = c<br />
360.<br />
60.<br />
60<br />
Ângulo .<br />
2.<br />
<br />
Figura 07-02<br />
[00.00.00 o ] (07-03)<br />
A seguir apresentamos os dois algoritmos, um para calcular o desvio pelas<br />
equações de Newton, e o outro para o cálculo pela equação 06-22 da RG.<br />
dy<br />
a<br />
ax<br />
Rs<br />
L<br />
ay<br />
b<br />
a
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 26 de 46<br />
POR NEWTON:<br />
Onde:<br />
dt<br />
x<br />
1.<br />
U.<br />
A.<br />
<br />
c . N<br />
Rs y<br />
y 1.<br />
U.<br />
A<br />
0<br />
vx 0 vy<br />
c<br />
Não<br />
x Rs <br />
Ângulo 2 . arctg . <br />
<br />
<br />
<br />
y <br />
FIM<br />
Sim<br />
2<br />
L x <br />
1.U.A. = corresponde a distância de uma unidade astronômica.<br />
Rs = raio do Sol.<br />
Ms = massa do Sol.<br />
c = velocidade da radiação no vácuo.<br />
N = fator de divisão da grade, quanto maior, maior será a precisão.<br />
y<br />
G.<br />
Ms.<br />
x<br />
ax 3<br />
L<br />
G.<br />
Ms.<br />
y<br />
a y 3<br />
L<br />
vx vx<br />
ax<br />
. dt<br />
vy vy<br />
ay<br />
. dt<br />
d x vx<br />
d y vy<br />
x x <br />
y y <br />
2<br />
. dt<br />
. dt<br />
dx<br />
dy
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 27 de 46<br />
PELA RELATIVIDADE GERAL:<br />
dt<br />
x<br />
Não<br />
1.<br />
U.<br />
A.<br />
<br />
c . N<br />
Rs y<br />
vx 0 vy<br />
y 1.<br />
U.<br />
A<br />
x Rs <br />
Ângulo 2 . arctg . <br />
<br />
<br />
<br />
y <br />
FIM<br />
0<br />
c<br />
Resultados:<br />
Newton: 0,87430255 segundos de arco.<br />
RG: 1,74363786 segundos de arco.<br />
Os resultados encontrados (para um N = 10 10 ) estão inteiramente de acordo<br />
com a observação pela relatividade geral.<br />
Sim<br />
2<br />
L x <br />
y<br />
G.<br />
Ms.<br />
x<br />
ax 3<br />
L<br />
G.<br />
Ms.<br />
y<br />
a y 3<br />
L<br />
vx vx<br />
ax<br />
. dt<br />
vy vy<br />
ay<br />
. dt<br />
d<br />
d<br />
x<br />
y<br />
v<br />
x<br />
v<br />
y<br />
.<br />
.<br />
x x <br />
y y <br />
2<br />
dt<br />
v<br />
1<br />
c<br />
dt<br />
2<br />
x<br />
2<br />
v<br />
1<br />
c<br />
dx<br />
dy<br />
2<br />
y<br />
2
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 28 de 46<br />
08 – Assimetrias Eletromagnéticas.<br />
Sabemos que nem tudo na Natureza é simétrico. Afinal se tudo fosse idealmente<br />
simétrico, nós não estaríamos aqui, agora, lendo este texto, porque nossa antimatéria já teria<br />
aniquilado nossa matéria. Para entender a origem da gravidade precisamos entender a falta<br />
de simetria dos fenômenos eletromagnéticos. Porque é nesta falta de simetria que surge a<br />
gravidade. Os movimentos dos elétrons no interior dos átomos se reportam de forma<br />
diferente para referenciais diferentes. Estas oscilações em trono do tempo presente têm<br />
como conseqüência para um determinado referencial, a geração de uma aparente inércia.<br />
Para entendermos esta falta de simetria, vamos imaginar um bastão que seja<br />
um isolante ideal, no qual, temos duas esferas metálicas fixadas nas pontas, uma, com carga<br />
elétrica positiva (ou seja, átomos com falta de elétrons) e a outra, negativa (átomos com<br />
excesso de elétrons). Num espaço interestelar totalmente vazio, através de um cabo fixado<br />
no meio do bastão, este é, agora, puxado por uma nave espacial (1) com velocidade<br />
uniforme, veja na fig. 08-01.<br />
Forças relativas entre cargas em movimento.<br />
S. O. B<br />
v = 0 (m/s)<br />
Figura 08-01<br />
2<br />
S. O. A<br />
O Sistema de Observação “A” (SO A), no referencial da nave (1), constata que<br />
existe somente uma força de atração de origem coulombiana entre as esferas. Enquanto que,<br />
o SO B, num referencial sem velocidade ou em repouso, pelo qual, a nave passa com<br />
determinada proximidade, constata que além da força de atração coulombiana, existem<br />
forças de origem eletromagnética, que resultam do movimento relativo das cargas elétricas.<br />
Um terceiro SO, C, numa nave (2) com mesma velocidade uniforme da nave um,<br />
mas em direção contrária, constatará duas vezes mais força de atração de origem<br />
eletromagnética do que o SO B.<br />
Então, podemos concluir que duas cargas elétricas, iguais ou opostas, a uma<br />
determinada distância, em movimento uniforme e paralelo na mesma direção, terão forças de<br />
atração diferentes para observadores em referencias diferentes.<br />
v<br />
S. O. C<br />
v<br />
1
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 29 de 46<br />
Considerando o que vimos para duas cargas quando acopladas, vamos verificar o<br />
que se constata quando, estas agora, estão separadas. Sabemos que uma carga elétrica em<br />
movimento gera um campo magnético, e este campo, por sua vez, exerce uma força sobre<br />
outra carga elétrica que esteja igualmente em movimento. Obrigatoriamente, devemos ter<br />
cargas em movimento para que haja interação. Ou seja, verifica-se que existe uma interação<br />
recíproca, como se tivéssemos duas correntes elétricas. Acontece que esta interação não é<br />
simétrica, sabemos que se estas cargas estiverem se deslocando, perpendicularmente entre sí,<br />
uma das forças será nula, enquanto que num deslocamento paralelo ou antiparalelo, teremos<br />
a ação máxima desta força entre as cargas.<br />
A influência entre as cargas ainda depende do ângulo entre a direção do<br />
deslocamento e a orientação do campo. Esta força pode variar de zero (perpendicular) até<br />
um determinado valor máximo (paralelo). E ainda se verifica que estas forças não obedecem<br />
à terceira lei de Newton.<br />
Forças relativas entre cargas em movimento.<br />
v = 0<br />
S. O. B<br />
Figura 08-02<br />
Fp-e<br />
p<br />
v<br />
Na fig.08-02, podemos observar duas cargas com deslocamento perpendicular<br />
entre si. Verificamos que para o SO B, que se encontra em repouso, se constata a existência<br />
na partícula “e”, de uma força “Fp-e”, esta é devida à indução do campo magnético da<br />
partícula “p”, em deslocamento com velocidade “v”. Se considerarmos a percepção das<br />
forças, do exemplo da figura 08-01, podemos supor que, aqui, o SO A, no referencial da<br />
partícula “p”, não percebe esta força “Fp-e”, enquanto que o SO C, no referencial da<br />
partícula “e”, o percebe igualmente ao SO B que se encontra em repouso.<br />
Verificamos, acima, a importância do referencial na percepção das forças de<br />
origem eletromagnética ente duas cargas elétricas. Então, podemos dizer que é muito difícil<br />
afirmar quais forças realmente agem num átomo. Porque cada observador terá uma<br />
percepção diferente em relação à própria realidade do átomo.<br />
e<br />
v<br />
S. O. C<br />
S. O. A<br />
2 v<br />
v<br />
1
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 30 de 46<br />
09 – Gravidade Atômica.<br />
Vamos imaginar uma situação na qual criamos um “Universo” muito<br />
pobre, o qual possua somente a presença de “Um Único Átomo”. Vamos supor, ainda,<br />
que este átomo seja um átomo de hidrogênio. Veja figura 09-01.<br />
"Universo composto somente por um átomo de H"<br />
"Núcleo"<br />
p +<br />
b<br />
Figura 09-01<br />
Sabemos que este único átomo, deste pobre Universo, não sofre nenhum tipo<br />
de perturbação ou interferência externa, de qualquer tipo ou origem. A Mecânica Quântica<br />
estabelece a existência de um perfeito equilíbrio entre a força coulombiana (que resulta da<br />
atração entre as cargas elétricas), e a força centrifuga (que resulta da cinética do elétron). Ou<br />
seja:<br />
Força Força<br />
[kg.m.s -2 ] (09-01)<br />
Coulombian a<br />
Centrífuga<br />
Vamos supor que a teoria de Newton esteja correta (massa atrai massa). Neste<br />
contexto (agindo entre o núcleo e a eletroesfera) temos a presença da força gravitacional. O<br />
núcleo atômico possui uma massa que é muitas ordens de grandeza, maior que a massa<br />
presente na eletroesfera. Sabemos que esta força de atração gravitacional possui uma<br />
grandeza insignificante, mas mesmo assim, devemos introduzi-la como sendo mais uma<br />
força central, afinal a observação comprova a sua existência. Então temos:<br />
Força <br />
Coulombian a<br />
Força Gravitacional<br />
Força Centrífuga [kg.m.s -2 ] (09-02)<br />
Temos aqui duas forças centrais que agem pela regra do inverso do quadrado<br />
da distância. Ou seja, já podemos perceber aqui que para termos um equilíbrio, as forças<br />
originais não podem ser exatamente iguais.<br />
Força Força<br />
[kg.m.s -2 ] (09-03)<br />
Coulombian a<br />
Força de atração<br />
coulombiana<br />
"Eletroesfera"<br />
a<br />
Centrífuga<br />
e -<br />
ve ?<br />
Força de<br />
centrifugacao
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 31 de 46<br />
Sabemos da Relatividade Especial que uma massa em movimento possui,<br />
para um referencial em repouso, sua grandeza dilatada dependendo da velocidade do<br />
deslocamento. É importante lembrar que esta massa só se apresentará dilatada para o<br />
referencial do núcleo, ou seja, é uma massa relativa. E esta massa é obtida pela equação 06-<br />
15 ou para a massa do elétron por:<br />
m<br />
Elétron<br />
<br />
m<br />
o Elétron<br />
v<br />
1<br />
c<br />
2<br />
Elétron<br />
2<br />
[kg]<br />
(09-04)<br />
Por outro lado, a mecânica ondulatória estabelece que os elétrons<br />
possuem estados estacionários ou orbitas não irradiantes, nas quais os elétrons não<br />
perdem energia, evitando assim o colapso contra o núcleo.<br />
A inercia do "eletron campo".<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ baixo<br />
e-<br />
Figura 09-02<br />
a<br />
Direção de aumento do<br />
Potencial Gravitacional.<br />
r<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ alto<br />
Ou seja, podemos especular que no átomo exista algum efeito, de<br />
natureza ainda desconhecido, que gera uma inércia, de semelhante natureza ao de um<br />
campo gravitacional, o qual possua a propriedade de manter a carga do elétron (aqui<br />
estamos nos referindo somente a carga elétrica do elétron) orbitando na eletroesfera<br />
numa condição estacionária ou de imobilidade. Algo como o que mostra a figura 09-02.<br />
Sendo este o caso podemos ainda especular que a massa do elétron seja<br />
distribuída por um tipo de campo (como o disco da figura 09-02), o qual, em rotação, possui<br />
essa função de gerar uma inércia. Nesta condição o átomo apresenta para um observador<br />
externo uma realidade que está de acordo com as previsões da física.<br />
Podemos acreditar que esta seja a realidade, afinal a força centrifuga e as<br />
forças gravitacionais possuem uma natureza semelhante e ainda possuem as mesmas<br />
unidades.<br />
b<br />
<br />
v
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 32 de 46<br />
"A Centrifugação do Elétron-Campo"<br />
Figura 09-03<br />
Na figura 09-03 as setas em negrito identificam o campo do potencial inercial<br />
ou o equivalente potencial gravitacional gerado pela centrifugação do elétron-campo (bem<br />
mais forte) e as setas vazadas o campo do potencial gravitacional gerado pela gravidade do<br />
átomo (bem mais fracas).<br />
Percebemos que é na superfície atômica (ou na calota esférica da eletroesfera)<br />
a região do potencial mais baixo. Este é o limite externo do átomo, ou a fronteira que separa<br />
o microcosmo do macrocosmo. Vamos acreditar em Newton e encontrar os Potenciais<br />
Gravitacionais (“P.G.”) gerados pela massa deste átomo:<br />
<br />
g<br />
<br />
<br />
m<br />
.<br />
L<br />
G Átomo<br />
[m 2 .s -2 ] (09-05)<br />
Ou seja, independentemente da origem, para qualquer ponto “L” acima do raio<br />
atômico, o átomo deverá apresentar ao macrocosmo um campo escalar de Potencial<br />
Gravitacional! Isto é o que se observa na natureza!<br />
Na continuação vamos acrescentar mais um átomo ao nosso pobre<br />
“Universo”, este passará a ter agora “dois ÁTOMOS”, veja figura 09-04.<br />
p +<br />
b<br />
"Núcleo"<br />
"Eletroesfera"<br />
a<br />
e -<br />
v [m/s]
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 33 de 46<br />
g (B)<br />
" Universo com 2 Átomos "<br />
i<br />
Átomo A Átomo B<br />
Figura 09-04<br />
O que irá acontecer com dois átomos? Será que um vai percebe a presença da<br />
gravidade do outro? De acordo com Newton, sim, afinal os átomos possuem massa. A<br />
presença de um irá influenciar o outro pelo Potencial Gravitacional imposto pelo mesmo. No<br />
referencial do núcleo temos na eletroesfera a presença de um Potencial, de:<br />
<br />
i<br />
<br />
v<br />
2<br />
Elétron<br />
[m 2 .s -2 ] (09-06)<br />
Este Potencial Inercial, para um referencial externo ao núcleo, não apresenta<br />
características atrativas, mas sim repulsivas por isso agora o sinal é positivo. Vamos chamá-<br />
lo de Potencial Inercial atômico, percebido pelo macrocosmo.<br />
Vamos analisar agora a situação na qual todo o sistema atômico esteja sob<br />
influência de um homogêneo Potencial Gravitacional (P.G.) externo. Vamos supor ainda que<br />
a distância entre os átomos da figura 09-04 seja suficientemente grande para que o Potencial<br />
gerado por eles (conforme equação 09-05) possa ser considerado homogêneo pelo outro.<br />
Tanto para o referencial do núcleo, quanto para o referencial da eletroesfera,<br />
não se perceberá uma variação no Potencial previamente existente. Todas as partes do átomo<br />
ou deste microcosmo serão afetadas igualmente.<br />
Vejamos, na eletroesfera, teremos agora um Potencial de:<br />
L<br />
i<br />
g (A)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 34 de 46<br />
a mesma!<br />
ΦE = Φi + Φg [m 2 .s -2 ] (09-07)<br />
Enquanto no núcleo de:<br />
ΦN = 0 + Φg [m 2 .s -2 ] (09-08)<br />
Para a variação temos:<br />
Φ = ΦE - ΦN = Φi [m 2 .s -2 ] (09-09)<br />
A variação do Potencial Inercial no volume deste microcosmo continua sendo<br />
Ou seja, tanto no referencial do núcleo atômico quanto no referencial da<br />
eletroesfera não se constata uma alteração na variação do Potencial no interior do átomo.<br />
Entretanto, a realidade será outra para qualquer referencial externo ao sistema atômico.<br />
O novo Potencial presente na eletrosfera irá alterar a velocidade dos<br />
elétrons para um observador externo ao sistema atômico.<br />
Um observador externo não constata variações de Potencial<br />
internas, ou entre as partes do microcosmo, para o seu referencial! Mas<br />
sim as conseqüências da influência do seu Potencial para com a velocidade<br />
das partes desse microcosmo. É aqui que aparecem as assimetrias que<br />
vimos no capítulo 08.<br />
A nova velocidade dos elétrons percebida pelo macrocosmo é obtida por:<br />
v <br />
Elétron<br />
[m.s -1 ]<br />
E<br />
(09-10)<br />
Com esta nova velocidade teremos uma diferente percepção da massa do<br />
elétron (conforme equação 09-04) no referencial de qualquer observador externo ao sistema<br />
atômico.<br />
m<br />
Elétron<br />
<br />
m<br />
o Elétron<br />
v<br />
1<br />
c<br />
2<br />
Elétron<br />
2<br />
[kg]<br />
(09-04)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 35 de 46<br />
A conseqüência disto e que um observador externo ao átomo<br />
terá uma percepção de desequilíbrio entre as forças nucleares.<br />
Força<br />
Podemos perceber isto pela equação da força centrifuga:<br />
Centrífuga<br />
<br />
m<br />
Raio<br />
Elétron<br />
Átomo<br />
v<br />
2<br />
Elétron<br />
2<br />
vElétron<br />
1 2<br />
c<br />
.<br />
[kg.m.s -2 ] (09-11)<br />
No Referencial do Núcleo ou da Eletroesfera, temos:<br />
Força Força<br />
[kg.m.s -2 ] (09-12)<br />
Coulombian a<br />
Centrífuga<br />
Já num Referencial externo ao sistema atômico, temos:<br />
Força Força<br />
[kg.m.s -2 ] (09-13)<br />
Coulombian a<br />
Centrífuga<br />
Esta diferença nas forças nucleares é uma inércia ou<br />
Gravidade, uma força sem massa, um efeito relativístico que só é<br />
percebido por um referencial externo ao sistema atômico!<br />
Estendendo o que vimos anteriormente para átomos que se encontram sob a<br />
influência de um P.G. mais consistente, ou seja, gerado por uma infinidade de átomos, como<br />
mostra a figura 09-05.<br />
elétrons, temos:<br />
podemos verificar o seguinte, como o P.G. para cada local é obtido por:.<br />
G . M<br />
<br />
[m<br />
L<br />
2 .s -2 ] (09-14)<br />
Então, comparando resultados quantitativamente, encontramos:<br />
Φc >>> Φb > Φa > ΦS [m 2 .s -2 ] (09-15)<br />
Onde ΦS é o P.G. na superfície da massa “M”. Então para as velocidades dos<br />
ve(c)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 36 de 46<br />
"O Potencial Gravitacional e o fluxo do TEMPO"<br />
Direção de aumento do<br />
Potencial Gravitacional.<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ alto<br />
Potencial<br />
Gravitacional<br />
+ baixo<br />
Grande<br />
Quantidade<br />
de<br />
átomos.<br />
Figura 09-05<br />
b<br />
a<br />
M<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas menores.<br />
Percebemos na figura 09-05 que quanto maior a distância maior será a<br />
diferença entre a força coulombiana e a força centrifuga nos átomos, isto para o referencial<br />
de “M”, ou seja, o átomo mais distante terá uma massa gravitacional maior!<br />
c<br />
Fluxo do Tempo<br />
a taxas maiores.<br />
mg(c) >>> mg(b) > mg(a) > mg(S) [kg] (09-17)<br />
Verificamos que: a massa de atração gravitacional desses átomos é<br />
diretamente proporcional a intensidade do Potencial no local e é inversamente<br />
proporcional a velocidade dos elétrons<br />
R<br />
L1<br />
L2<br />
8
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 37 de 46<br />
Como poderíamos determinar a grandeza escalar de uma massa gravitacional<br />
de 1 kg, por exemplo, na superfície do Sol para um referencial distante? Podemos obter<br />
alguma ajuda da equação para a freqüência 06-14, afinal podemos verificar que a velocidade<br />
varia na mesma proporção que a freqüência. Para uma distância de 50 unidades<br />
astronômicas, encontramos:<br />
m<br />
g ( L)<br />
m<br />
g(<br />
S )<br />
<br />
. 1<br />
2<br />
c<br />
G<br />
1,<br />
000004839211<br />
[kg] (09-18)<br />
E no infinito? Em quanto o P.G. da gravidade do Sol irá influenciar esta<br />
massa de 1 kg no infinito:<br />
m<br />
g ( )<br />
m<br />
G.<br />
m<br />
<br />
<br />
1<br />
Sol<br />
g(<br />
S ) . 2<br />
G.<br />
m<br />
<br />
1UA<br />
c<br />
Sol<br />
<br />
<br />
<br />
1,<br />
0000049<br />
[kg] (09-19)<br />
Verificamos que a massa aumentou, mas de alguma maneira ela ficou limitada<br />
no infinito, o resultado obtido, mostra que a Constante Universal da Gravidade conspira de<br />
alguma forma contra o que se esperaria para grandes distâncias, sugerindo que esta constante<br />
não seja tão confiável, ou talvez ela não seja tão Universal.<br />
Quem sabe, o problema da massa escura, não seja o de não enxergarmos a<br />
matéria que falta, mas sim, a de não sabermos como calcular a força da gravidade a grandes<br />
distâncias, se for isto, podemos dizer que temos então uma “gravidade escura?”.<br />
Constatamos que neste nosso Universo o fluxo do tempo evolui a taxas<br />
diferentes para locais que possuem variação na grandeza escalar da intensidade do Potencial<br />
Gravitacional, e a percepção das massas gravitacionais nesses lugares também é diferente.<br />
(A “G” é a clássica Constante Universal da Gravidade (a sua grandeza foi<br />
experimentalmente obtida na superfície terrestre), sabemos que na “Gravidade de origem<br />
Atômica” este coeficiente de ajuste entre as forças de atração das massas não é confiável. A<br />
“G” é uma variável, ela varia no tempo e no espaço, ou seja, possui um valor diferente em<br />
cada ponto, e a cada instante, do espaço tempo. Considerando a pequenez dessa variação,<br />
para uma boa aproximação, podemos usar a “G” medida atualmente na superfície terrestre,<br />
onde: “G” = 6,67428(67). 10 -11 [m 3 . kg -1 .s -2 )].)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 38 de 46<br />
10 – A Anomalia das Pioneer.<br />
Em 1972 e 1973 foram lançadas, as sondas interplanetárias Pioneer 10 e<br />
Pioneer 11 da NASA (USA). Estas apresentaram uma leve anomalia gravitacional que ainda<br />
não foi explicada de maneira científica. A partir dos dados coletados se constatou que o<br />
aparelho receptor, das ondas eletromagnéticos em Terra, precisava ter sua sintonia<br />
constantemente ajustada para não perder o sinal.<br />
1 U.A.<br />
SUN<br />
Earth<br />
Esta variação de freqüência representa uma teórica desaceleração das sondas<br />
(uma aceleração negativa) ou um aumento da força de atração ao Sol (um desvio para o azul<br />
gravitacional) constatado a partir do clássico modelo da física.<br />
No capítulo anterior vimos que os átomos possuem uma massa de atração<br />
gravitacional diretamente proporcional a intensidade do potencial gravitacional do local. Ou<br />
seja, considerando a equação 09-18 precisamos saber qual é a variação do potencial<br />
gravitacional “ΔΦ” entre as sondas e o local de observação (ou ponto referencial).<br />
No ponto da recepção, ou seja, na superfície terrestre, temos basicamente o<br />
potencial gravitacional imposto pela gravidade da Terra “ΦTerra” somada ao potencial<br />
gravitacional imposto pela gravidade do Sol “ΦSol”, na distância de uma Unidade<br />
Astronômica (UA), para uma primeira aproximação, desprezaremos os outros astros, então<br />
temos:<br />
<br />
Terra<br />
" Anomalia Gravitacional das Pioneer "<br />
<br />
<br />
G . M<br />
r<br />
1 U.A.<br />
Terra<br />
Terra<br />
<br />
<br />
7<br />
6,<br />
258.<br />
10<br />
[m 2 .s -2 ] (10-01)<br />
G . M Sol<br />
8<br />
Sol 1UA<br />
8,<br />
87145.<br />
10<br />
[m 2 .s -2 ] (10-02)<br />
1.<br />
UA<br />
50 U.A.<br />
P-S<br />
Aumeto do Potencial<br />
Gravitacional<br />
P-T<br />
Figura 10-01<br />
Pioneer X<br />
50 U.A.<br />
Para encontrar os potenciais gravitacionais impostos pelas massas da Terra e do<br />
Sol num ponto do espaço a 50 unidades astronômicas (U.A.) fazemos:
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 39 de 46<br />
G . M Terra<br />
50.<br />
UA<br />
Terra PX<br />
54,<br />
381<br />
[m 2 .s -2 ] (10-03)<br />
G . M Sol<br />
7<br />
Sol PX<br />
1,<br />
7743 10<br />
[m 2 .s -2 ] (10-04)<br />
50 . UA<br />
Onde: “G” = 6,67428(67). 10 -11 [m 3 . kg -1 .s -2 )].<br />
“rTerra” = 6,37 10 +6 [m].<br />
“MTerra” = 5,9742 .10 +24 [kg]<br />
“MSol” = 1.☼ = 1,989 .10 +30 [kg].<br />
Resolvendo as equações 11-04, 11-05, 11-06 e a 11-07, encontramos, uma<br />
variação total do potencial gravitacional de:<br />
<br />
) (<br />
<br />
) [m 2 .s -2 ] (10-05)<br />
( TerraSN SolSN<br />
Terra Sol1UA<br />
Resolvendo encontramos:<br />
<br />
<br />
9,<br />
32.<br />
10<br />
Aplicando na equação da freqüência, temos:<br />
f<br />
f<br />
b<br />
a<br />
<br />
8<br />
<br />
1<br />
2<br />
c<br />
Resolvendo, encontramos: fb/fa = 5,2 . 10 -9<br />
[m 2 .s -2 ] (00-00)<br />
[ ] (06-14)<br />
Ou seja, este é o fator que corrige a massa gravitacional das Sondas na<br />
distância de 50 UA. Ou ainda, a taxa pela qual a freqüência de transmissão deve ser<br />
corrigida, ou a taxa em que aumenta a atração gravitacional ao centro do Sistema Solar para<br />
50 UA.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 40 de 46<br />
11 – Supernova SN 1987 A.<br />
Supernova é uma explosão extremamente brilhante que resulta do colapso de<br />
uma estrela muito massiva (provavelmente 10 x ☼). A Super-nova SN 1987A ocorreu na<br />
periferia da Via Láctea, numa Galáxia anã vizinha, veja figura 11-01, a uma distância<br />
aproximada de 51.400 pc..<br />
Inicialmente vamos encontrar a distância em metros desta Supernova. Como um<br />
Parsec é igual a 206.264,8 unidades astronômicas (UA que equivale à distância da Terra ao<br />
Sol), e uma UA é igual a 1,49.10 11 m, temos:<br />
DSN1987 21<br />
51400 . 206264,<br />
8.<br />
UA 1,<br />
5686.<br />
10 m [m] (11-01)<br />
A seguir vamos descobrir quanto tempo à luz desta Supernova levou para<br />
alcançar a terra. Podemos encontrá-lo por:<br />
DSN1987<br />
t [s] (11-02)<br />
c<br />
segundos).<br />
" Neutrinos da Supernova SN 1987 A "<br />
Solar Sistem<br />
SS<br />
Figura 11-01<br />
51.400 pc<br />
Onde: “c” é a velocidade da luz no vácuo (2,99792458. 10 8 m/s).<br />
Resolvendo obtivemos um tempo “t” = 5.290.529.369.182 segundos (5,29 10 12<br />
SN<br />
Supernova<br />
1987 A
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 41 de 46<br />
Veja bem, este tempo “t” representa nada mais nada menos que<br />
167.761 anos + 213 dias + 19 horas + 26 minutos + 22 segundos. Jesus!?,<br />
isto é muito tempo!<br />
Devemos encontrar agora o tempo que os Neutrinos desta Supernova levam para<br />
chegar à superfície da Terra. Considerando, que os neutrinos praticamente não possuem<br />
massa, podemos adotar “c” para sua velocidade sem a influência de nenhum Potencial<br />
Gravitacional!<br />
Acontece que estes neutrinos estão se deslocando num espaço que possui entre a<br />
origem e a recepção, uma grande variação de Potencial Gravitacional isto irá alterar sua<br />
velocidade (temos aqui uma variação de energia potencial), a qual é obtida pela equação 6-<br />
14 (a mesma equação pela qual se obtêm a variação da freqüência) que é:<br />
v Neutrinos<br />
<br />
c.<br />
<br />
1<br />
2<br />
c<br />
[s] (11-03)<br />
Onde: “ΔΦ” é a variação da magnitude do potencial gravitacional entre o local da origem<br />
e o ponto da recepção.<br />
Para encontrar a magnitude da variação do potencial gravitacional “ΔΦ”<br />
devemos primeiramente encontrar os potenciais gravitacionais que atuam nessas regiões.<br />
No ponto da recepção, ou seja, na superfície terrestre, temos basicamente o<br />
potencial gravitacional imposto pela gravidade da Terra “ΦTerra” somada ao potencial<br />
gravitacional imposto pela gravidade do Sol “ΦSol”, na distância de uma Unidade<br />
Astronômica (UA). Para uma primeira aproximação, desprezaremos os outros astros, então<br />
temos:<br />
<br />
Terra<br />
<br />
<br />
G . M<br />
r<br />
Terra<br />
Terra<br />
<br />
<br />
7<br />
6,<br />
258.<br />
10<br />
[m 2 .s -2 ] (11-04)<br />
G . M Sol<br />
8<br />
Sol 1UA<br />
<br />
8,<br />
87145.<br />
10<br />
[m 2 .s -2 ] (11-05)<br />
1.<br />
UA<br />
Para encontrar os potenciais gravitacionais impostos pelas massas da Terra no<br />
ponto de origem dos neutrinos da Supernova “ΦTerra-SN”, e igualmente para o Sol “ΦSol-SN”,<br />
fazemos:<br />
<br />
TerraSN<br />
<br />
SolSN<br />
<br />
<br />
G . M Terra<br />
<br />
2,<br />
51336.<br />
10<br />
D<br />
<br />
SN1987<br />
G . M<br />
D<br />
Sol<br />
SN1987<br />
<br />
<br />
0,<br />
08677<br />
7<br />
[m 2 .s -2 ] (11-06)<br />
[m 2 .s -2 ] (11-07)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 42 de 46<br />
Onde: “G” = 6,67428(67). 10 -11 [m 3 . kg -1 .s -2 )].<br />
“rTerra” = 6,37 10 +6 [m].<br />
“MTerra” = 5,9742 .10 +24 [kg]<br />
“MSol” = 1.☼ = 1,989 .10 +30 [kg].<br />
Resolvendo as equações 11-04, 11-05, 11-06 e a 11-07, para uma variação total<br />
do potencial gravitacional temos:<br />
<br />
) (<br />
<br />
) [m 2 .s -2 ] (11-08)<br />
( TerraSN SolSN<br />
Terra Sol1UA<br />
Resolvendo, encontramos:<br />
8<br />
9,<br />
49731.<br />
10<br />
[m 2 .s -2 ] (00-00)<br />
Analisando a figura 11-01 podemos verificar que na região da Supernova<br />
provavelmente já temos a presença de um potencial gravitacional, ou seja, devemos<br />
descontar este da variação total encontrada. Não sabemos a grandeza deste Potencial, mas<br />
podemos, para uma primeira e boa aproximação, dividir a variação total por dois, então, para<br />
o tempo dos neutrinos temos:<br />
t<br />
Neutrinos<br />
<br />
c.<br />
D<br />
SN1987<br />
<br />
1<br />
2 . c<br />
2<br />
[s] (11-09)<br />
Resolvendo, encontramos um tNeutrinos = 5.290.529.341.228 segundos (5,29 10 12<br />
segundos). Ou algo como: 167.761 anos + 213 dias + 15 horas + 33 minutos +<br />
25 segundos. Resolvendo, encontramos uma variação de tempo de:<br />
t t t<br />
Neutrinos 13.<br />
976s<br />
[s] (11-10)<br />
Ou seja, os neutrinos chegam algo como 3 h e 53 minutos antes da radiação.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 43 de 46<br />
12 – Neutrinos, do CERN, mais rápidos que a luz? “Faster than “c” ?”.<br />
Por três anos consecutivos, uma experiência realizada com neutrinos no<br />
laboratório Europeu (CERN), constatou que estes se deslocam mais rápido que a velocidade<br />
da luz “c”. Considerando que isto seja possível, como é que poderia ser explicado?<br />
Sabemos que estes neutrinos atravessam o subsolo da Terra, veja figura 12-01,<br />
numa profundidade que pode alcançar os 11 km. Ou seja, os neutrinos, num percurso de 730<br />
km, atravessam uma grande quantidade de átomos.<br />
Experiência "OPERA" - Lab. CERN<br />
Neutrinos<br />
11 km<br />
Estes neutrinos são acelerados por uma energia de 17 GeV pela qual atingem<br />
quase a velocidade da luz no vácuo. Sabemos que estamos lidando com neutrinos e estes<br />
pelo fato de possuírem massa estarão sujeitos a influência do potencial gravitacional<br />
conforme estabelece a equação 06-13 da freqüência do capítulo 06, e é esta equação que<br />
devemos usar para determinar sua velocidade dentro dos átomos.<br />
v Neutrinos<br />
<br />
c.<br />
<br />
1<br />
2<br />
c<br />
730 km<br />
CERN GRAN<br />
SASSO<br />
Neutrinos<br />
<br />
Figura 12-01<br />
i<br />
ST<br />
i<br />
ST<br />
Detector<br />
[m.s -1 ] (12-01)
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 44 de 46<br />
Estes neutrinos atravessam uma grande quantidade de átomos, estando sujeitos à<br />
influência do potencial inercial presente na eletrosfera dos mesmos, como foi visto no<br />
capítulo 09. Ou seja, para determinar sua velocidade precisamos saber qual é a variação total<br />
de potencial a que estão sujeitos. Esta variação deve considerar o potencial inercial presente<br />
no interior dos átomos com o potencial gravitacional presente na superfície terrestre. Ou<br />
seja:<br />
<br />
considerar?<br />
<br />
<br />
( i<br />
) (<br />
ST<br />
Onde, o potencial na superfície terrestre “ΦST” é:<br />
ST<br />
<br />
G . M<br />
r<br />
Terra<br />
Terra<br />
<br />
7<br />
6,<br />
258.<br />
10<br />
)<br />
[m 2 .s -2 ] (12-02)<br />
[m 2 .s -2 ] (12-03)<br />
Mas, qual é o potencial inercial “Φi ” dos átomos na eletroesfera que devemos<br />
Neste caso devemos usar a velocidade média dos elétrons dos átomos que<br />
predominam essa travessia. E ainda devemos considerar para o cálculo da velocidade do<br />
elétron-campo, que determina o potencial inercial, o volume médio atravessado pelos<br />
neutrinos. Por que os neutrinos não se deslocam somente na periferia dos átomos, mas sim<br />
pelo seu interior. Fazendo isto temos:<br />
<br />
i<br />
<br />
3<br />
2 <br />
v <br />
e<br />
<br />
<br />
2<br />
[m 2 .s -2 ] (12-04)<br />
Sabemos que a velocidade do elétron, nos átomos de “H”, no seu estado<br />
fundamental, pode ser encontrada (com uma razoável aproximação) por:<br />
6<br />
ve c . 2,<br />
1876 . 10<br />
[m.s -1 ] (12-05)<br />
Onde, “α” é a constante da estrutura fina, que foi obtida pela equação 04-04.
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 45 de 46<br />
Considerando a grande variedade de átomos pelos quais os neutrinos atravessam<br />
é praticamente impossível saber qual seria a velocidade média desses elétrons, assim como<br />
qual seria o Potencial Inercial médio nesse percurso.<br />
Mas vamos supor que tenhamos basicamente átomos de “H”, neste caso<br />
teríamos uma velocidade para os neutrinos de:<br />
CERN, que é:<br />
v Neutrinos<br />
Muito próximo, do valor encontrado experimentalmente no laboratório do<br />
v Neutrinos<br />
Considerando os resultados do CERN podemos encontrar a velocidade média<br />
dos elétrons de todos os átomos presentes na travessia, esta será igual a:<br />
v Elétrons<br />
<br />
<br />
<br />
c<br />
c<br />
5028<br />
Mais adiante mostraremos que esta velocidade é uma combinação das<br />
velocidades dos átomos de: Oxigênio (Z=8, com 48 %), Silício (Z=14, com 21%), Alumínio<br />
(Z=13, com 15%), Ferro (Z=26, com 5%), Cálcio (Z=20, com 2%), Magnésio (Z=12, com<br />
m<br />
s<br />
1%), muito próxima da composição química da crosta terrestre.<br />
<br />
<br />
2,<br />
66<br />
7435<br />
6<br />
. 10<br />
m<br />
s<br />
m<br />
s
Nova Gravidade Quântica – NGQ Autor: Rolf A. B. Guthmann 46 de 46<br />
13 – Referências<br />
- Livros texto genéricos de física.<br />
- www.wikipedia.com ou http://wikipedia.org (Internet).<br />
-.......