Velocidade da Gravidade

Velocidade da gravidade pode ser maior que velocidade da luz?

Velocidade da gravidade pode ser maior que velocidade da luz?
Baseado em texto de Graeme Stemp-Morlock - FQXi - 12/10/2011

Velocidade da gravidade pode ser maior que velocidade da luz?


Impressão artística das ondas gravitacionais causadas por dois buracos negros. Se essas ondas puderem ser detectadas, elas poderão esclarecer que a gravidade é mais rápida do que a luz ou não.
[Note que em 2011, a NASA indicava quando suas figuras eram feitas por artistas ou computação gráfica ...]
[Imagem: K. Thorne/T. Carnahan/Caltech/NASA]


Uma questão de escalas

Imagine que você esteja segurando um cubo mágico nas mãos. Ele é quadrado e tem cores diferentes. Se você já tiver lutado com ele por um tempo ele pode estar um pouco mais quente pelo calor das suas mãos ou um pouco escorregadio pelo seu suor.

A física deste cubo é simples: ele tem uma massa bem definida e não pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz. E, não importa quanto ou como você o gire, essas leis vão sempre continuar as mesmas.

Mas o que acontece se você der um zoom no cubo, até que possa ver os próprios átomos que o compõem?

De repente, as leis da física mudam completamente. O que vimos em macroescala é muito diferente do que vamos observar agora em microescala, onde as partículas passam a ser governadas pela mecânica quântica.

O maior desafio da física moderna é mesclar esses dois conjuntos de regras, que regem os mundos macro e micro, alinhavando-os em um conjunto único de regras.

Velocidade máxima da luz

Agora, John Donoghue, um físico da Universidade de Massachusetts, nos Estados Unidos, acredita que pode ter a resposta.

Talvez, argumenta ele, a visão familiar do espaço-tempo como um tecido de quatro dimensões, que herdamos de Einstein, não seja fundamental, mas só apareça em grandes escalas - exatamente como a nossa imagem sólida e simétrica de um cubo de Rubik desaparece e reaparece dependendo da perspectiva com que olhamos para ele.

Se ele estiver correto, os físicos poderão ter de repensar uma das suas crenças mais queridas: a de que a velocidade da luz sempre foi constante.

Donoghue está ciente de que sua ideia de uma velocidade universal da luz variável vai contra o cerne da física.

"Esta é uma ideia muito fora do padrão", admite ele. "Ela realmente mudaria 99,9 por cento das pesquisas na física."

Uma ideia fora do padrão, mas que ganhou as manchetes mundiais há poucos dias, graças a um experimento realizado entre a Suíça e a Itália:

Neutrinos podem ter viajado mais rápido do que a luz
Velocidade da gravidade pode ser maior que velocidade da luz?


O telescópio Integral desafiou a física pós-Einstein ao mostrar que a granulação quântica do espaço deve ser muito menor do que se calculava.
[Imagem: ESA/SPI Team/ECF]
Precisa-se de uma nova compreensão

No entanto, há boas razões para pensar que nossa compreensão do espaço-tempo e, por conseguinte, da velocidade da luz, precisa ser reescrita.

Os dois pilares da física moderna, a relatividade geral de Einstein, que explica o comportamento de estrelas e planetas em escalas maiores, e a mecânica quântica, que rege as interações das partículas subatômicas, cada uma retrata de forma diferente o papel do espaço e do tempo.

A relatividade geral costura o espaço e o tempo juntos em um tecido de quatro dimensões que pode ser distorcido pela matéria, enquanto as equações da mecânica quântica usam um relógio imutável absoluto para medir os tique-taques regulares conforme o tempo passa.

Esta diferença levou alguns físicos a ponderarem se o caráter do espaço-tempo muda em diferentes escalas.

Espaço-tempo emergente

Os físicos usam o termo "emergência" (característica daquilo que emerge) para descrever como o mundo pode parecer diferente dependendo do zoom que você dê nele, explica Donoghue.

Na vida cotidiana, por exemplo, nos deparamos com ondas sonoras e ondas de água como resultado em grande escala de átomos interagindo uns com os outros em escalas microscópicas; mas as ondas sonoras e as ondas de água não são elas próprias algo fundamental.

No entanto, tem sido difícil formular um modelo em que um espaço-tempo quadridimensional emerge de uma microfísica subjacente que é muito diferente.

O problema é que as teorias alternativas que têm sido propostas para descrever a física em pequenas escalas não se encaixam perfeitamente com a relatividade geral, como deveriam fazer.

Velocidade da gravidade pode ser maior que velocidade da luz?


Emergente ou não, cientistas já demonstraram que a luz pode ser gerada a partir do vácuo quântico - essencialmente do "nada".
[Imagem: iStockphoto/Evgeny Kuklev/Umich]
Luz sem limites

Em particular, essas teorias inadvertidamente libertam a luz, de modo que ela já não obedece mais a um limite de velocidade em grandes escalas - desafiando as observações históricas, que confirmam as previsões feitas pela teoria da relatividade geral.

Entretanto, Donoghue e seu colega Mohamed Anbar, da Universidade de Toronto, no Canadá, demonstraram recentemente que a velocidade da luz, em si, pode variar em altas energias - como as observadas no início do universo - com uma velocidade máxima, única e constante da luz emergindo só mais tarde, conforme a energia do universo se reduzia.

Neste modelo, as partículas elementares e os campos de diferentes naturezas, cada um deles poderia "ver" um universo com uma velocidade da luz diferente, o que significa que as leis que governam o comportamento de cada tipo de partícula e campo seriam ligeiramente diferentes.

Conforme as partículas e os campos interagem uns com os outros, a limitações à velocidade da luz começariam a surgir, fazendo com que ela eventualmente alcance a velocidade constante que vemos hoje.

Velocidade da luz emergente

Jan Ambjorn, um físico do Instituto Niels Bohr, em Copenhague, na Dinamarca, é um fã do trabalho de Donoghue.

Perguntar se a velocidade da luz é emergente é "uma questão totalmente legal", diz ele.

Nós ainda temos dificuldades para entender o que aconteceu no início do universo, então "pode ser que alguma nova perspectiva seja necessária", acrescenta.

Eleanor Knox, especialista em teorias emergentes do espaço-tempo, no King's College London, concorda que as ideias de Donoghue são "um bom caminho à frente."

Entretanto, ela observa que, até que ele e seus colegas tenham uma teoria mais específica, será difícil saber onde procurar por evidências de uma velocidade da luz emergente.

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O Telescópio Einstein vai procurar ondas gravitacionais, minúsculas variações na estrutura do espaço-tempo, previstas por Albert Einstein em 1916.
[Imagem: ASPERA]
Energias altas demais

E é justamente isso que Donoghue e Anbar pretendem fazer, com um financiamento do Instituto FQXi, uma entidade sem fins lucrativos cuja proposta é discutir as questões fundamentais da física e do Universo.

Eles esperam resolver o problema da emergência da velocidade da luz refinando a sua teoria, para que ela possa fazer previsões específicas sobre onde procurar sinais experimentais de um limite de velocidade emergente.

Infelizmente, a maioria dos efeitos de diferentes velocidades da luz só seria perceptível a energias extremamente altas, muito maiores até mesmo do que as alcançadas no famoso Grande Colisor de Hádrons.

Velocidade de gravidade

Mas entra então em cena uma das implicações mais estranhas e pouco comentadas da nova teoria.

Segundo o modelo de Donoghue, pode haver uma chance de que a velocidade da gravidade seja maior do que a velocidade da luz.

Geralmente, os físicos imaginam que as duas velocidades sejam idênticas, já que ninguém realmente entende exatamente o que seja a gravidade: ninguém nunca detectou um "graviton", uma partícula que contenha força gravitacional.

E comprovar uma relação entre a velocidade da luz e a velocidade da gravidade tem sido uma tarefa desafiadora também porque tem sido difícil localizar as hipotéticas ondas gravitacionais - ondulações no tecido do espaço-tempo -, embora haja motivos para acreditar que se esteja chegando lá.

Quando, e se, os sinais das ondas gravitacionais forem finalmente detectados, então poderá ser elucidado esse descompasso de velocidade.

Telescópio Einstein: em busca das ondas gravitacionais

fonte:
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=velocidade-gravidade-maior-velocidade-luz&id=010130111012#.Yvopa3bMK1t

fonte:
https://www.tychos.info/citation/012A_Speed-of-Gravity.htm

Observação

Esse artigo já foi editado em partes aqui no Fórum Fisica2100.
Achei por bem inserí-lo num tópico específico, o qual trata sobre as pesquisas da velocidade da gravidade.

Velocidade da Gravidade,
O que dizem os experimentos


The Speed of Gravity - What the Experiments Say
Title: The Speed of Gravity--What the Experiments Say
Authors: VAN FLANDERN, TOM
Affiliation: AA (Meta Research)
Journal: American Astronomical Society, DDA meeting #30, #10.04 Publication
Date: 09/1998 Origin: AAS
Abstract Copyright: ?1998:
American Astronomical Society Bibliographic Code: 1998DDA....30.1004V


Resumo
Se a gravidade do Sol se propagasse para fora na velocidade da luz, o atraso da transmissão aumentaria progressivamente o momento angular dos corpos que orbitam o Sol a uma taxa tão grande que os raios orbitais dobrariam em cerca de 1000 revoluções. Medições diretas das direções dos corpos e suas acelerações mostram que, enquanto a luz de qualquer comprimento de onda sofre aberração como consequência imediata de sua velocidade finita, a gravidade não tem tal aberração ou atraso de propagação em um nível detectável. Estudos dinâmicos de pulsares binários mostram que não apenas a posição e a velocidade de uma fonte de gravidade são antecipadas sem atraso de tempo de luz, mas as acelerações da fonte também são antecipadas. De fato, a lei universal da gravidade de Newton, à qual se supõe que a relatividade geral se reduz no limite de baixa velocidade e campo fraco, requer velocidade de propagação infinita para a gravidade. Esses paradoxos devem ser explicados pela interpretação da gravidade do espaço-tempo curvo da relatividade geral. No entanto, essa interpretação leva a novos paradoxos igualmente insolúveis, especialmente agudos no caso de buracos negros binários.

Além disso, essa interpretação está em conflito com os resultados de experimentos com interferômetro de nêutrons. Uma resolução dos paradoxos é interpretar os experimentos literalmente, e deles deduzir que a velocidade de propagação da força gravitacional é de pelo menos 2 x 1010c. Embora isso seja inconsistente com a interpretação de Einstein da relatividade especial, é consistente com a variante lorentziana dessa teoria. Essa alteração sutil em nosso pensamento sobre o que é permitido pelas leis da física tem várias consequências benéficas. Exemplos são o dilema da localidade da mecânica quântica e a questão da existência de singularidades na natureza ("buracos negros").

Último artigo publicado: The Speed ​​of Gravity - What the Experiments Say, por Tom Van Flandern, Physics Letters A, 250 (1998) 1-11.

Artigo Relacionado: Velocidade de Propagação de Campos Gravitacionais e Elétricos Longitudinalmente Oscilantes, por William D. Walker e J. Dual (PDF)

Repensando a Relatividade
por Tom Betel

Ninguém prestou atenção ainda, mas uma respeitada revista de física acaba de publicar um artigo cuja conclusão, se geralmente aceita, minará os fundamentos da física moderna – a teoria da relatividade de Einstein em particular. Publicado em Physics Letters A (21 de dezembro de 1998), o artigo afirma que a velocidade com que a força da gravidade se propaga deve ser pelo menos vinte bilhões de vezes mais rápida que a velocidade da luz. Isso contradiz a teoria da relatividade especial de 1905, que afirma que nada pode ir mais rápido que a luz. Essa afirmação sobre o status especial da velocidade da luz tornou-se parte da visão de mundo dos leigos instruídos no século XX.

A relatividade especial, em oposição à teoria geral (1916), é considerada pelos especialistas acima da crítica, porque foi confirmada "repetidamente". Mas vários físicos dissidentes acreditam que existe uma maneira mais simples de encarar os fatos, uma maneira que evita as complicações alucinantes da relatividade. Seus argumentos podem ser compreendidos por leigos. Escrevi sobre um desses dissidentes, Petr Beckmann, há mais de cinco anos (TAS, agosto de 1993, e Correspondence, TAS, outubro de 1993). O presente artigo apresenta novas pessoas e argumentos. O assunto é importante porque se a relatividade especial for suplantada, grande parte da física do século XX, incluindo a teoria quântica, terá que ser reconsiderada sob essa luz.

O artigo em Physics Letters A foi escrito por Tom Van Flandern, pesquisador associado do departamento de física da Universidade de Maryland. Ele também publica o Meta Research Bulletin, que apóia "idéias alternativas promissoras, mas impopulares em astronomia". Na década de 1990, ele trabalhou como consultor especial para o Sistema de Posicionamento Global (GPS), um conjunto de satélites cujos relógios atômicos permitem que observadores terrestres determinem sua posição com uma precisão de cerca de 30 centímetros. Van Flandern relata que uma intrigante controvérsia surgiu antes mesmo do GPS ser lançado. A relatividade especial deu aos einsteinianos motivos para duvidar se funcionaria. Na verdade, funciona bem. (Mas mais sobre isso depois.)

A publicação de seu artigo é uma espécie de avanço. Durante anos, a maioria dos editores das principais revistas de física rejeitou automaticamente artigos que argumentavam contra a relatividade especial. Esta política foi adotada informalmente na esteira da controvérsia de Herbert Dingle. Professor de ciências na Universidade de Londres, Dingle escreveu um livro popularizando a relatividade especial, mas na década de 1960 ele se convenceu de que isso não podia ser verdade. Então ele escreveu outro livro, Science at the Crossroads (1972), contrariando o primeiro. As revistas científicas, especialmente a Nature, foram bombardeadas com as cartas dele (e de outras).

Um editor da Physics Letters A prometeu a Van Flandern que os revisores não teriam permissão para rejeitar seu artigo simplesmente porque conflitava com a sabedoria recebida. Van Flandern começa com a "coisa mais incrível" que aprendeu como estudante de pós-graduação em mecânica celeste em Yale: que todas as interações gravitacionais devem ser tomadas como instantâneas. Ao mesmo tempo, os alunos também aprenderam que a relatividade especial de Einstein provava que nada podia se propagar mais rápido do que a luz no vácuo. O desacordo "ficou lá como um irritante", disse-me Van Flandern. Ele determinou que um dia encontraria sua resolução. Hoje, ele acha que uma nova interpretação da relatividade pode ser necessária.

O argumento de que a gravidade deve viajar mais rápido que a luz é assim. Se seu limite de velocidade é o da luz, deve haver um atraso apreciável em sua ação. Quando a "atração" do Sol chegar até nós, a Terra terá "se movido" por mais 8,3 minutos (o tempo de viagem da luz). Mas até lá a atração do Sol sobre a Terra não estará na mesma linha reta que a atração da Terra sobre o Sol. O efeito dessas forças desalinhadas “seria dobrar a distância da Terra ao Sol em 1200 anos”. Obviamente, isso não está acontecendo. A estabilidade das órbitas planetárias nos diz que a gravidade deve se propagar muito mais rápido que a luz. Aceitando esse raciocínio, Isaac Newton assumiu que a força da gravidade deve ser instantânea.

Os dados astronômicos suportam esta conclusão. Sabemos, por exemplo, que a Terra acelera em direção a um ponto 20 segundos de arco na frente do Sol visível – isto é, em direção à direção verdadeira e instantânea do Sol. Sua luz vem até nós de uma direção, seu "puxão" de uma direção ligeiramente diferente. Isso implica em diferentes velocidades de propagação da luz e da gravidade.

Pode parecer estranho que algo tão fundamental para nossa compreensão da física ainda possa ser uma questão de debate. Mas isso por si só deveria nos encorajar a imaginar o quanto realmente sabemos sobre o mundo físico. Em certos grupos de discussão na Internet, "a pergunta mais frequente e o tópico debatido é 'Qual é a velocidade da gravidade?'", escreve Van Flandern. É ouvido com menos frequência na sala de aula, mas apenas "porque muitos professores e a maioria dos livros didáticos evitam a questão". Eles entendem o argumento de que deve ser realmente muito rápido, mas também foram treinados para não deixar nada ultrapassar o limite de velocidade de Einstein.

Então, talvez haja algo errado com a relatividade especial, afinal.

Em O ABC da Relatividade (1925), Bertrand Russell disse que, assim como o sistema copernicano parecia impossível e agora parece óbvio, um dia a teoria da relatividade de Einstein "parecerá fácil". Mas continua tão "difícil" como sempre, não porque a matemática seja fácil ou difícil (a relatividade especial requer apenas matemática do ensino médio, a relatividade geral é realmente difícil), mas porque a lógica elementar deve ser abandonada. Os livros "Easy Einstein" permanecem desconcertantes para quase todos. O sistema solar centrado no Sol, por outro lado, sempre foi fácil de entender. No entanto, a relatividade especial (que trata do movimento em linha reta) é considerada irrepreensível. A relatividade geral (que trata da gravidade e do movimento acelerado em geral) não é vista com a mesma admiração. Francis Everitt, de Stanford, diretor de um teste experimental da relatividade geral com lançamento no espaço no próximo ano, resumiu a posição das duas teorias desta maneira: "Eu não ficaria surpreso se a teoria geral da relatividade de Einstein quebrasse baixo", escreveu. "O próprio Einstein reconheceu algumas deficiências sérias nela, e sabemos, em bases gerais, que é muito difícil conciliar com outras partes da física moderna. No que diz respeito à relatividade especial, por outro lado, eu ficaria muito mais surpreso. fundações parecem ser muito mais atraentes." Esta é a visão consensual.

A dissidência da relatividade especial é pequena e dispersa. Mas está lá, e está crescendo. O artigo de Van Flandern é apenas a última manifestação. Em 1987, Petr Beckmann, que lecionava na Universidade do Colorado, publicou Einstein Plus Two, ressaltando que as observações que levaram à relatividade podem ser reinterpretadas de forma mais simples de uma forma que preserve o tempo universal. A revista que ele fundou, Galilean Electrodynamics, foi adquirida por Howard Hayden, da Universidade de Connecticut (Física), e agora é editada por Cynthia Kolb Whitney, do Centro de Tecnologia Electro-Optics em Tufts. Hayden realizou colóquios sobre as ideias de Beckmann em várias universidades da Nova Inglaterra, mas não conseguiu encontrar nenhum físico que sequer tentasse argumentar.

Uma breve nota sobre a contribuição mais famosa de Einstein para a física - a fórmula que todos conhecem. Quando ouvem que a heresia está no ar, algumas pessoas vêm em defesa da relatividade com esta pergunta: "Bomba atômica funciona, não é?" Eles raciocinam da seguinte forma: A equação E = mc2 foi descoberta como um subproduto da teoria da relatividade (especial) de Einstein. (Verdade.) A relatividade, concluem eles, é indispensável para nossa compreensão do modo como o mundo funciona. Mas isso não segue. Derivações alternativas da famosa equação dispensam a relatividade. Um desses foi fornecido pelo próprio Einstein em 1946. E é mais simples do que a ladainha relativista. Mas poucos livros ou biografias de Einstein mencionam a alternativa. Eles admiram a complexidade e se apegam a ela.

Considere Clifford M. Will, da Universidade de Washington, um dos principais defensores da relatividade hoje. "É difícil imaginar a vida sem a relatividade especial", diz ele em Was Einstein Right? "Basta pensar em todos os fenômenos ou características do nosso mundo em que a relatividade especial desempenha um papel. A energia atômica, tanto a explosiva quanto a controlada. A famosa equação E=mc2 diz como a massa pode ser convertida em quantidades extraordinárias de energia." Observe o predicado enganoso "desempenha um papel". Ele sabe que a afirmação mais forte, "é indispensável", seria considerada imprecisa. Existe uma maneira alternativa de olhar para todos os fatos que supostamente ficariam órfãos sem relatividade? Existe uma maneira mais simples? Um critério de simplicidade tem sido freqüentemente usado como um tribunal de apelação para decidir entre teorias. Se for complexo o suficiente, o sistema ptolomaico pode prever corretamente as posições planetárias. Mas o sistema centrado no Sol é muito mais simples e, em última análise, nós o preferimos por esse motivo.
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Tom Van Flandern diz que o problema é que os especialistas em Einstein que se acostumaram aos "diagramas de Minkowski e ao pensamento relativista real" acham a alternativa do tempo universal e do "espaço galileu" na verdade mais intrigante do que suas próprias invenções matemáticas. Uma vez que os relativistas tenham sido completamente treinados, diz ele, é tão difícil para eles repensar o assunto em termos clássicos quanto para os leigos entender a dilatação do tempo e a contração do espaço. Para leigos, no entanto, e para os físicos que não se especializaram em relatividade, ou seja, a grande maioria dos físicos, não há dúvida de que o caminho galileu é muito mais simples que o einsteiniano.

A relatividade especial foi proposta pela primeira vez como uma forma de contornar a grande dificuldade que surgiu na física como resultado do experimento de Michelson-Morley (1887). Clerk Maxwell mostrou que as ondas de luz e de rádio compartilham o mesmo espectro eletromagnético, diferindo apenas no comprimento de onda. As ondas do mar requerem água, as ondas sonoras ar, então, argumentava-se, as ondas eletromagnéticas devem ter seu próprio meio para viajar. Era chamado de éter. "Não pode haver dúvida de que os espaços interplanetários e interestelares não são vazios", escreveu Maxwell, "mas são ocupados por uma substância ou corpo material, que é certamente o maior e provavelmente o corpo mais uniforme de que temos conhecimento. " Como os dissidentes de hoje veem as coisas, foi a suposição de uniformidade de Maxwell que foi enganosa.

O experimento de Michelson e Morley tentou detectar esse éter. Como a Terra em seu movimento orbital deve passar por ela, um "vento de éter" deve ser detectável, assim como uma brisa pode ser sentida do lado de fora da janela de um carro em movimento. Apesar de repetidas tentativas, no entanto, nenhuma brisa etérea podia ser sentida. Um padrão de franjas de interferência deveria mudar quando o instrumento de Michelson era girado. Mas não houve mudança marginal.

Einstein explicou esse resultado de maneira radical. Não há necessidade de um éter, disse ele. E não houve deslocamento de franja porque a velocidade de uma onda de luz que se aproxima não é afetada pelo movimento do observador. Mas se a velocidade da luz permanecesse sempre a mesma, o próprio tempo teria que desacelerar, e o espaço se contrair apenas na quantidade necessária para garantir que um dividido pelo outro – espaço dividido pelo tempo – sempre desse o mesmo valor: a velocidade invariável da luz. A fórmula que chegou a esse resultado foi bastante simples, e matematicamente tudo funcionou bem e concordou com a observação.

Os céticos, entretanto, foram aplacados com esta fórmula: "Eu sei que parece estranho que o tempo diminua e o espaço se contraia quando as coisas se movem, mas não se preocupe, um efeito mensurável só ocorre em altas velocidades - muito mais alto do que qualquer coisa que encontramos na vida cotidiana. Assim, para todos os propósitos práticos, podemos continuar pensando da mesma maneira antiga." (Enquanto isso, o espaço e o tempo foram subordinados à velocidade. Acostume-se a isso.)

Agora chegamos a algumas descobertas experimentais modernas. Hoje temos relógios muito precisos, com precisão de um bilionésimo de segundo por dia. Os pequenos diferenciais previstos por Einstein agora são mensuráveis. E o interessante é o seguinte: experimentos mostraram que os relógios atômicos realmente desaceleram quando se movem, e as partículas atômicas realmente vivem mais. Isso significa que o próprio tempo desacelera? Ou existe uma explicação mais simples?

Os físicos dissidentes que mencionei discordam sobre várias coisas, mas estão começando a se unir em torno desta proposição: realmente existe um éter, no qual as ondas eletromagnéticas viajam, mas não é o éter uniforme e abrangente proposto por Maxwell. Em vez disso, corresponde ao campo gravitacional que todos os corpos celestes carregam consigo. Perto da superfície (do sol, planeta ou estrela) o campo, ou éter, é relativamente mais denso. À medida que você se move para o espaço, torna-se mais atenuado. O Einstein Plus Two de Beckmann introduz essa hipótese, acredito que pela primeira vez, e ele me disse que ela lhe foi sugerida pela primeira vez na década de 1950 por um de seus alunos de pós-graduação, Jiri Pokorny, no Instituto de Engenharia de Rádio e Eletrônica de Praga. Pokorny mais tarde ingressou no departamento de física da Universidade Charles de Praga, e hoje está aposentado. Acredito que todos os fatos que parecem exigir a relatividade especial ou geral podem ser explicados mais simplesmente assumindo um éter que corresponde ao campo gravitacional local. Michelson não encontrou "vento de éter", ou deslocamento de franja, porque é claro que o campo gravitacional da Terra avança com a Terra. Quanto à curvatura da luz das estrelas perto do Sol, a confirmação da relatividade geral que tornou Einstein mundialmente famoso, é facilmente explicada por um meio de luz não uniforme. É uma lei bem conhecida da física que as frentes de onda mudam de direção quando entram em um meio mais denso. De acordo com Howard Hayden, a luz estelar refratada pode ser derivada dessa maneira "com algumas linhas de álgebra do ensino médio". E derivado exatamente. O cálculo tensorial e a geometria riemanniana da relatividade geral dão apenas uma aproximação. Da mesma forma, o "Shapiro Time-Delay", observado quando os feixes de radar passam perto do Sol e voltam de Mercúrio. Alguns podem preferir tentar entender tudo isso em termos da "curvatura do espaço-tempo", para usar a formulação de Einstein (ininteligível para leigos, acredito). Mas eles devem saber que existe uma alternativa muito mais simples.


O avanço do periélio da órbita de Mercúrio, outra famosa confirmação da relatividade geral, merece um olhar mais atento. (O periélio é o ponto da órbita mais próximo de um sol.) Teses de pós-graduação podem um dia ser escritas sobre esse episódio peculiar da história da ciência. Em seu livro, Sutil é o Senhor, Abraham Pais relata que quando Einstein viu que seus cálculos concordavam com a órbita de Mercúrio, "ele teve a sensação de que algo realmente estalou nele .... Esta experiência foi, eu acredito, de longe a mais forte experiência emocional na vida científica de Einstein, talvez em toda a sua vida. A natureza havia falado com ele." Fato: A equação que explicava a órbita de Mercúrio havia sido publicada 17 anos antes, antes da relatividade ser inventada. O autor, Paul Gerber, usou a suposição de que a gravidade não é instantânea, mas se propaga com a velocidade da luz. Depois que Einstein publicou sua derivação da relatividade geral, chegando à mesma equação, o artigo de Gerber foi reimpresso no *Annalen der Physik* (o jornal que publicou os artigos sobre relatividade de Einstein). Os editores achavam que Einstein deveria ter reconhecido a prioridade de Gerber. Embora Einstein dissesse que estivera no escuro, foi apontado que a fórmula de Gerber havia sido publicada em Mach's Science of Mechanics, um livro que Einstein era conhecido por ter estudado. Então, como ambos chegaram à mesma fórmula?

Tom Van Flandern estava convencido de que a suposição de Gerber (a gravidade se propaga com a velocidade da luz) estava errada. Então ele estudou a questão. Ele ressalta que a fórmula em questão é bem conhecida na mecânica celeste. Consequentemente, poderia ser usado como um "alvo" para os cálculos que se pretendiam chegar a ele. Ele viu que o método de Gerber "não fazia sentido, em termos dos princípios da mecânica celeste". Einstein também disse (em um artigo de jornal de 1920) que a derivação de Gerber estava "totalmente errada".

Então, como Einstein obteve a mesma fórmula? Van Flandern examinou seus cálculos e descobriu, para seu espanto, que eles tinham "três contribuições separadas para o periélio; duas das quais somam e uma das quais cancela parte das outras duas; e você acaba com o multiplicador certo". Então ele perguntou a um colega da Universidade de Maryland, que quando jovem havia se sobreposto a Einstein no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, como, em sua opinião, Einstein havia chegado ao multiplicador correto. Esse homem disse que teve a impressão de que, "sabendo a resposta", Einstein havia "agitado os argumentos até que eles obtivessem o valor certo".

Se o método da relatividade geral estiver correto, ele deve ser aplicado em todos os lugares, não apenas no sistema solar. Mas Van Flandern aponta para um conflito fora dele: estrelas binárias com massas altamente desiguais. Suas órbitas se comportam de maneiras que a fórmula de Einstein não previu. "Os físicos sabem disso e dão de ombros", diz Van Flandern. Eles dizem que deve haver "algo peculiar sobre essas estrelas, como um achatamento ou efeitos de maré". Outra possibilidade é que Einstein tenha conseguido obter o resultado necessário para "explicar" a órbita de Mercúrio, mas que não se aplica a outros lugares.

A maneira mais simples de entender tudo isso "sem enlouquecer", diz Van Flandern, é descartar a relatividade einsteiniana e assumir que "existe um meio portador de luz". Quando um relógio se move através desse meio, "leva mais tempo para cada elétron no relógio atômico completar sua órbita". Portanto, ele faz menos "tiques" em um determinado momento do que um relógio estacionário. Os relógios em movimento desaceleram, em suma, porque estão "atravessando esse meio e trabalhando mais devagar". Não é o tempo que desacelera. São os relógios. Todos os experimentos que supostamente "confirmam" a relatividade especial o fazem porque todos foram conduzidos em laboratórios na superfície da Terra, onde cada partícula em movimento, ou relógio atômico em movimento, está de fato "atravessando" o campo gravitacional da Terra e, portanto, desacelerando baixa.

Ambas as teorias, einsteiniana e de campo local, dariam os mesmos resultados. Até aqui. Agora vamos voltar ao Sistema de Posicionamento Global. Em grandes altitudes, onde os relógios GPS orbitam a Terra, sabe-se que os relógios funcionam cerca de 46,000 nanossegundos (um bilionésimo de segundo) por dia mais rápido do que no nível do solo, porque o campo gravitacional é mais fino 20.000 quilômetros acima da Terra. Os relógios em órbita também passam por esse campo a uma taxa de três quilômetros por segundo - sua velocidade orbital. Por esse motivo, eles marcam 7,000 nanossegundos por dia mais lentos do que os relógios estacionários.

Para compensar esses dois efeitos, os engenheiros do GPS redefiniram as taxas do relógio, desacelerando-as antes do lançamento em 39,000 nanossegundos por dia. Eles então passam a tiquetaquear em órbita na mesma velocidade que os relógios terrestres, e o sistema "funciona". Os observadores terrestres podem, de fato, identificar sua posição com um alto grau de precisão. Na teoria (de Einstein), no entanto, esperava-se que, como todos os relógios em órbita se movem rapidamente e com velocidades variadas em relação a qualquer observador terrestre (que pode estar em qualquer lugar na superfície da Terra), e como na teoria de Einstein a velocidade relevante é sempre a velocidade em relação ao observador, esperava-se que correções relativísticas continuamente variáveis ​​tivessem que ser feitas nas taxas de clock. Isso, por sua vez, teria introduzido uma complexidade impraticável no GPS. Mas essas correções não foram feitas. No entanto, "o sistema consegue funcionar, mesmo que não use correções relativísticas após o lançamento", disse Van Flandern. "Eles basicamente destruíram Einstein."

As últimas descobertas não estão de acordo com as expectativas relativistas. Para acomodar essas descobertas, os einsteinianos estão se mostrando hábeis em argumentar que, se você olhar para as coisas de um "quadro de referência" diferente, tudo ainda funcionará bem. Mas eles têm que fazer o equivalente a ficar de cabeça para baixo, e isso não é convincente. Uma teoria mais simples, que dê conta de todos os fatos, mais cedo ou mais tarde suplantará uma que se pareça cada vez mais com Rube Goldberg. Acredito que agora está começando a acontecer.

Pergunta de Dingle:

O professor da Universidade de Londres Herbert Dingle mostrou por que a relatividade especial sempre entrará em conflito com a lógica, não importa quando a aprendemos. De acordo com a teoria, se dois observadores estão equipados com relógios, e um se move em relação ao outro, o relógio em movimento corre mais devagar do que o relógio parado. Mas o próprio princípio da relatividade (uma parte integrante da teoria) afirma que se uma coisa está se movendo em linha reta em relação a outra, qualquer uma delas tem o direito de ser considerada em movimento. Segue-se que, se houver dois relógios, A e B, e um deles for movido, o relógio A será mais lento que B, e o relógio B será mais lento que A. O que é um absurdo.

A pergunta de Dingle era esta: Qual relógio está lento? Os físicos não conseguiram concordar com uma resposta. À medida que o debate se acirrava, um físico canadense escreveu à Nature em julho de 1973: "Talvez tenha chegado a hora de todos aqueles que querem responder se reunirem e apresentarem uma resposta oficial. Caso contrário, o homem comum, quando ouve desta questão, pode exercer seu direito de observar que quando os especialistas discordam, eles não podem estar todos certos, mas podem estar todos errados”.

O problema não desapareceu. Alan Lightman do MIT oferece uma solução insatisfatória em seu Great Ideas in Physics (1992). "[O] fato de que cada observador vê o outro relógio tiquetaqueando mais devagar do que o seu próprio relógio não leva a uma contradição. Uma contradição só poderia surgir se os dois relógios pudessem ser colocados lado a lado em dois horários diferentes." Mas os relógios em constante movimento relativo em linha reta "podem ser reunidos apenas uma vez, no momento em que passam". Assim, a teoria está protegida de sua própria lógica interna pela impossibilidade de testá-la. Pode-se dizer que tal teoria é científica? --TB

O Meta Research Bulletin de Tom Van Flandern (US$ 15) e seu livro, Dark Matter, Missing Planets (US$ 24,50), podem ser obtidos em P.O. Caixa 15186, Chevy Chase, MD 20825; Einstein Plus Two de Petr Beckmann (US $ 40) da Golem Press, P.O. Box 1342, Boulder, CO 80306. O livro de Beckmann é altamente técnico; Van Flandern's é mais acessível a leigos.

Também já passei pelas conjecturas de "éter" como média universal de campos gravitacionais. Hoje percebo de forma clara o equivoco de contração do tempo, como mais uma contração de corpos materiais, em todas as direções, quando estes de deslocam relativo ao meio em que a luz se propaga. A extensão disso a espaços deve-se separar situação de espaços conexos e desconexos. Espaço conexo é aquele em que vazios de matéria tem, para o caso, propriedades de matéria e então se contrai junto com esta. Ao contraria, em um espaço desconexo, o vazio será medido maior, simplesmente poque a régua material utilizada para medir, terá encolhido e o espaço vazio de matéria não. Um dia encontrarei linguagem adequada par me fazer entender...

A velocidade da luz é de cada universo mas a da gravidade é de todos

Se não existe gravidade, não existe velocidade da gravidade.

A gravidade é a reação da massa inercial frente à expansão de um universo único, originado do big-bang, sem correspondente simétrico. O espaço se constrói à maneira que o universo se expande.

A velocidade da luz é constante em todo o espaço [o vácuo] em criação, mas o comprimento de onda e a velocidade da luz é proporcional à métrica da estrela onde é gerada. Quanto mais distante se encontra uma estrela do centro do big-bang, maior e mais veloz é seu crescimento,  maior é seu raio a cada instante, e mais longo é o comprimento e a velocidade da luz gerada nesse local.

Essa matéria tem uma série de esquivos, tá mais para sensacionalismo do que ciência...