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Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

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Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 12th Junho 2016, 23:47

Me ocorreu a existência de uma estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético, a qual vou descrevê-la aqui.

Quando uma fonte de luz emite um fóton, ela perde energia, e portanto gravidade simultaneamente. Posso concluir então que o campo gravitacional da fonte, distribuído imediatamente à frente do fóton emitido, é sempre superior ao campo que fica após a passagem dele, devido a perda de energia.



Também posso afirmar que o campo eletromagnético é um degrau negativo no campo gravitacional de quem emite, e um degrau positivo na gravidade de quem absorve.

Pelo fato de ser o fóton o portador da energia, ainda posso concluir que um degrau ou variação de amplitude no campo gravitacional desprovida de fóton, não pode realizar trabalho, nem ser detectada pois isto é tarefa do campo eletromagnético. Sendo assim, as ondas gravitacionais não podem ser detectadas, por não poderem exercer forças que permitem realizar trabalho. Portanto as ondas gravitacionais devem ser desprovidas de forças de maré, recurso único utilizado pelos projetos de sensores deste tipo de onda, e isto nos permite afirmar com segurança, que é impossível a detecção de ondas gravitacionais.

Embora muito simples de se perceber, eu ainda não li nada a esse respeito ou alguém que fizesse este tipo de inferência, por isto estou publicando.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Jonas Paulo Negreiros em 15th Junho 2016, 16:44

Bosco,

Não entendo nada das teorias de campos, mas sei sobre elas estão edificadas a Teoria da Gravidade. Gravidade é função de massa, pois não?

Quando átomo ou molécula recebem um fóton, suas orbitas eletrônicas sobem, isto é: distanciam-se do núcleo. Quando tal  corpo perde (ou devolve um fóton) suas órbitas eletrônicas descem, isto é: aproximam-se do núcleo. Deste modo, a lei de conservação de energia se mantém.

Como que um corpo que perde um fóton (que não tem massa), como um material fosforescente qualquer por exemplo, pode aumentar o seu campo gravitacional periférico?


Última edição por Jonas Paulo Negreiros em 15th Junho 2016, 22:52, editado 1 vez(es)

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 15th Junho 2016, 18:17

Este corpo não aumenta o campo gravitacional conforme você afirmou.

Quando um corpo perde um fóton, ele perde esta energia respectiva, e consequentemente perde campo gravitacional, ficando mais leve.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Gauss em 16th Junho 2016, 17:19

Há um fenómeno que você deixou de fora Bosco. Alguns físicos após a publicação da RG preocuparam-se com o que você está a chamar a atenção. Na verdade parecia até possível a construção de uma máquina perpétua usando átomos excitados e desexcitados.

Não demorou muito a ser observado o fenómeno que corrigia. Red shift. O fotão perde energia ao sair do campo gravitacional e por isso soube-se que a informação que o fotão transportava era a dele mais a gravitacional.

Eu sei que você se interessa muito pela RG e portanto arranje (não digo compre Wink ) o livro introdutório ao tópico do Ray D'Inverno. O livro e baseado em fenomenologia e tem muitos cálculos. Tem no entanto, se bem me lembro, um capitulo inteiro sobre a inspiração à teoria, consequências e possíveis problemas como o red shift.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 17th Junho 2016, 00:20

Você tem razão Gauss, eu me esqueci de considerar o Redshift, que faz com que o fóton carregue consigo a informação da variação do campo gravitacional ao longo da sua trajetória. Foi muito boa a sua contribuição.

No entanto, acho que este esquecimento não impede as conclusões às quais cheguei (por favor me corrija se estiver errado). As conclusões são:

1- Que o fóton é durante sua trajetória uma divisa bem definida, que separa o campo gravitacional (da fonte emissora) mais intenso logo à sua frente, do campo gravitacional menos intenso logo atrás de si, porque o fóton significa perda de energia, e perda de gravidade por parte da fonte.

2- Que possíveis ou hipotéticas ondas gravitacionais que pudessem partir da fonte emissora, não poderiam ser detectadas por não possuírem o fóton, essencial para a troca de energia. Um campo gravitacional tem energia potencial e pode realizar trabalho, mas creio que uma onda gravitacional por si só não realiza trabalho. Por isto é que também penso que onda gravitacional não provoca força de maré, tão necessária para sua detecção.

3- Sabe-se que a velocidade de interação da gravidade é a velocidade c, mas fica evidente neste post que é isto mesmo que ocorre pois a alteração do campo gravitacional da fonte, de mais para menos intenso se faz na passagem do fóton ou seja, na mesma velocidade. Não mencionei esta terceira conclusão no post, por não haver me lembrado.

Acho que este aspecto de interação entre gravidade e campo eletromagnético é bastante revelador e muito fértil para especulações.

Gauss, pesquisei sobre o livro que você sugeriu "Ray D'Inverno", e constatei que ele é muito, muito bom, mas se limita à TRR, ele não trata da TRG, e portanto do campo gravitacional. Este livro se parece com outro muito bom "Introdução A Relatividade Especial de Robert Resnick. Se você perceber que tem algum aspecto em tudo isto que eu ainda não tenha percebido por favor insista, vou lhe agradecer.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Gauss em 17th Junho 2016, 18:31

Boas Bosco,

Começo pela última parte, sobre o livro. Especificamente o livro é "Introducing Einstein's Relativity" do Ray D'Inverno e estava a referir-me aos capítulos 9 (The principles of general relativity) e 15 (Experimental tests of general relativity). Ambos são extremamente bons mesmo para quem não sabe a matemática. Este livro em especial é dedicado primariamente à RG.

1 - Acerca deste ponto, eu acho que não está a compreender a dinâmica do espaço-tempo. O fotão transporta curvatura no tecido e como a curvatura é para todos os efeitos aproximadamente dependente de 1/R^2 haverá um momento pouco depois em que o campo atrás e à frente do fotão é igualmente forte pois é o de ele mesmo.
Um exemplo desta dinâmica é que o campo gravitacional no interior de uma camada esférica de massa M é nulo. Eu no entanto não percebi muito bem porque é que o campo seria mais forte para o fotão que se afasta da fonte (clarifique se puder).

2 - A física de partículas (já agora, a minha especialidade) diz-nos que todos os bosões são portadores de energia de interacções. Os bosões comprovados até à data são o Higgs, fotão, Z, W+, W- e os gluões. Uma das confusões comuns é que o fotão tem uma função de destaque, quando não tem. Acontece que o Higgs, Z e Ws são massivos e portanto decaiem rápido, ou seja, a interacção deles é de curta distância.

Sobram o fotão e o gluão. O gluão tem uma interacção ainda mal compreendida porque tem massa nula e a distância de interacção é muito curta. É por isso que sabemos que a dinâmica do gluão não pode ser 1/R^2 mas sim algo até aproximadamente constante. E agora temos o fotão. Apenas "privilegiado" porque conhecemos tudo sobre ele. A moral da história é que todas as interacções até hoje têm um bosão intermédio que transporta informação e energia, e todos eles realizam nesse sentido "trabalho". Infelizmente nós estamos limitados pela experiência ao apenas conhecermos (muito) bem o transporte do fotão.

Aqui podemos perguntar. Se existe energia potencial gravítica, se decai sobre 1/R^2 como o fotão e sabemos que também tem interacção infinita, então gravitão=fotão? Não pode ser. O electromagnetismo é muito mais forte que a gravidade e são diferentes sob campos fortes. A gravidade é não linear como um fluido turbulento e a luz não. Se sabemos agora que a informação tem que se transportar não poderá ser via onda? Pode. As contas revelam que longe da fonte o carácter é novamente APROXIMADAMENTE linear e traduz-se numa equação de onda. Assumindo massa do gravitão igual a zero, então a onda propaga-se à velocidade 'c'. A força de maré é consequência da não linearidade inerente.

3 - Como disse na questão anterior, Todas as partículas de massa nula têm que se propagar a 'c'; SEMPRE. Mesmo quando a luz é desacelerada num meio óptico o fotão está a sofrer inúmeras colisões e de uma trajectória tudo menos pacífica e é por isso que a luz "desacelera". Entre os átomos do meio a velocidade é claro, 'c'.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Gauss em 17th Junho 2016, 18:57

Esqueci-me ainda de dizer. Há de facto uma tendência curiosa à dinâmica de ambos os campos. Mas a teoria de Einstein não permite a sua igualdade em campos fortes como ao pé de buracos negros. Há quem pense que esta igualdade de dinâmicas seja fruto da Teoria de Tudo e há quem pense que advém da propriedade da partícula não ser massiva (então e o gluão?). Mas como pode ver estas justificações são muito fracas.

Por curiosidade também, pode pesquisar acerca de uma teoria bastante recente que produz unificação que não é ridiculamente complicada como a string theory (algo me diz que os dias desta estão a chegar ao fim). Chama-se Causal Fermion System, e tem a propriedade de produzir nos seus limites, a RG e a Teoria Quântica dos Campos.

Esta teoria ainda é mesmo muito recente mas provar os limites da mesma é coisa de poucas páginas e é por isso que eu apostaria o meu dinheiro nela. Pelo que percebi, a teoria não prevê nenhum gravitão, mas prevê as equações de Einstein e portanto as ondas gravitacionais. Muito curiosa a teoria https://arxiv.org/abs/1502.03587 . Este link é não técnico (EDIT: Depois de dar uma olhada ao não técnico verifiquei que só pode ser uma consequência de sentido de humor visto que ninguém sem MQ percebe isto tudo. Dê uma olhada aos textos explicativos e ignore as contas).

Claro que eu não ponho as mãos no fogo que a descoberta seja legítima. Eu sou fã duma táctica muito simples. Está descoberto se 30 vezes depois (limite razoável para estatísticas) os resultados ainda forem consistentes com a teoria. Eu não teria aclamado a descoberta tão cedo, e ainda por cima os métodos experimentais fogem à minha área de habilitações. Não seria a primeira vez que uma descoberta é anunciada para depois ser um erro. Uma das trends habituais da física e da ciência em geral nos dias que correm é o sensacionalismo pela busca ao Nobel e assim estraga-se boa ciência.

Já à 6 meses que se suspeita que o CERN descobriu a primeira partícula fora do Modelo Padrão e ninguém anda a meter aos mãos no fogo. A instituição decidiu que apesar de graus de quase certeza, qualquer anúncio só é feito depois de centenas de experiências feitas por equipas e aceleradores independentes, coisa que está a ser feito. Só recentemente é que os dados foram reunidos pelas duas equipas e mesmo assim ainda não há anúncio.

Eu tal como vocês suspeito da descoberta das ondas, mas eu ao contrário de vocês recuso-me a acreditar que os olhos de milhares de matemáticos e físicos falharam em descobrir um erro na teoria. E a teoria está certa sempre até hoje. Quanto muito, eu aceitaria que elas existem, mas que a experiência não as mediu. Mas isso só o tempo dirá.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 18th Junho 2016, 00:18

Oi Gauss!
Não sei o que ocorreu em minha pesquisa sobre o livro que você indicou, pois acabei vendo apenas até o capítulo 5, e pensei que fosse tudo. De fato daí por diante ele aborda os vários aspectos da RG. Me parece que ele faz isto de uma maneira bem organizada, interessante e fácil de entender.

Neste momento gostaria de esclarecer conforme você mesmo pediu no item 1, o que eu quero dizer com diferenças de intensidades do campo situado atrás e à frente do fóton.

Na verdade esta é uma ideia muito simples ou até mesmo simplista de um aspecto que eu acho que a gravidade apresenta.

Considere uma bola de golfe, por exemplo. Esta bola tem distribuído em volta de si, e de forma esférica, um campo gravitacional que é diretamente proporcional à sua massa (mas que eu prefiro dizer inércia). A intensidade deste campo diminui pelo inverso do quadrado da distancia (1/r²), conforme se afasta da origem que coincide com o centro da bola. O alcance deste campo emanado pela bola parece ser infinito.
Hipoteticamente, se pudéssemos, como num passo de mágica, fazer desaparecer metade da massa da bola, num único instante, o que iria ocorrer com a intensidade do campo que ela emana?
Na origem do campo, que coincide com a posição ocupada pela bola, devido à perda súbita de massa, inicia-se a propagação de um um circulo (olhando em 2 dimensões), que segue expandindo seu tamanho pelo espaço, infinitamente.  Este circulo é a divisa que separa o campo gravitacional nele inscrito, e que já teve sua intensidade corrigida pela metade, devido a perda inicial de material da bola, do restante do campo ainda intacto onde o circulo ainda não alcançou. Depois de 1 segundo (por exemplo) de expansão este circulo terá atingido 300.000 km de raio, e terá corrigido o valor da intensidade da gravidade por onde ele passou, pela metade.
Perceba que este círculo proposto cria um degrau bem definido na distribuição da intensidade do campo, pois hipoteticamente a perda de material ou energia proposta ocorreu num único instante.
Tudo se passa como se o círculo em sua expansão fosse alguém que disse ao campo por onde ele passa: "Eu estou vindo lá da origem onde se encontra a bola de golf, e preciso dizer que a massa dela foi subitamente diminuída pela metade, e portanto todo o campo tem que diminuir proporcionalmente."
Este mesmo raciocínio também pode ser feito no sentido contrário ou seja: Supondo-se que a bola ganha o dobro da massa instantaneamente. Neste caso, inversamente, o circulo em sua expansão irá separar o campo mais intenso do seu interior, do campo externo que é menos intenso.
Ainda não vou falar de fóton, não antes primeiro de saber se para você Gauss ficou clara esta explicação.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 18th Junho 2016, 13:21

Gauss escreveu: ...haverá um momento pouco depois em que o campo atrás e à frente do fotão é igualmente forte pois é o de ele mesmo.
Um exemplo desta dinâmica é que o campo gravitacional no interior de uma camada esférica de massa M é nulo.

Me interessei muito também por este aspecto que parece conduzir à dinâmica que anula o campo no interior da casca esférica, mas ainda não o compreendi bem. Você pode esclarecer este ponto?

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Gauss em 19th Junho 2016, 17:12

Já percebi o que queria dizer com esta delimitação. Aquilo a que se refere é a onda gravitacional. Mas essa metade nunca poderia desaparecer. Ela separar-se-ia, transportando energia gravitacional com ela.

Na gravidade de Newton chama-se Shell Theorem e em RG é um corolário do teorema de Birkhoff. Significa que em qualquer lei actual da gravidade, a massa que coloca na equação é referente ao interior o raio R que considera. Se estiver dentro de uma calote esférica a massa que considera é nula. O teorema de Birkhoff diz que o espaço lá dentro é o espaço de Minkowski.

A ideia é que o teorema prova que uma solução esfericamente simétrica tem que ser no infinito Minkowski (não curva, tal como Newton prevê que em infinito a gravidade é nula) e estática. Se pensar um bocado e perceber que a massa no interior é zero, então todo o interior tem que ser Minkowski. Em física clássica, pode ser provado o mesmo para o campo eléctrico.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 20th Junho 2016, 23:01

Gauss, a explanação que descrevi foi para demonstrar uma situação mais parecida com onda gravitacional do que com casca esférica. Porém gostei muito do que você falou de Birkhoff. Nunca tinha ouvido falar dele antes disso.

Há um bom tempo que conheço a teoria de Newton sobre a casca esférica.

Fiz algumas consultas, mas ainda não entendi bem o que significa o teorema de Birkhoff.

Me corrija se estiver errado:

Há um bom tempo que penso que faz mais sentido se pensar o buraco negro como uma casca esférica, do que uma singularidade puntiforme com um campo gravitacional de intensidade infinita no centro ou origem.
Acho que todo o campo gravitacional do buraco negro está simetricamente distribuído apenas na sua superfície ou horizonte de eventos, formando uma casca esférica, fazendo com que ele seja assintoticamente plano no seu interior. É por pensar assim, que já disse aqui algumas vezes que buraco negro não tem nada dentro. Acho mesmo que buraco negro só tem lado de fora. Isto dá para explicar melhor fazendo uso apenas da teoria energia potencial gravitacional clássica.

Depois que você citou Birkhoff, e devido a este trecho na internet, fiquei com a impressão de que o teorema de Birkhoff também defende que buraco negro é plano internamente, ou seja não tem conteúdo. Estou errado em pensar assim?

Trecho da internet: Em relatividade geral, o teorema de Birkhoff estabelece que qualquer solução esfericamente simétrica das equações de campo do vácuo devem ser estacionária e plana assintoticamente. Isto significa que a solução exterior deve ser dada pela métrica de Schwarzschild.Trecho extraído da Wikpédia neste link

Se não é isso, você pode me explicar melhor este teorema?

Eu penso que se tomássemos hipoteticamente uma gigantesca casca esférica massiva com 10 mm (por exemplo) de espessura, e de posse de três relógios previamente sincronizados, e colocasse através de um pequeno orifício na superfície, o primeiro deles, (que certamente ficaria flutuando próximo à superfície), em seguida colocássemos o segundo junto à superfície pelo lado externo, e finalmente o terceiro no infinito, longe desta gravidade, eu creio que o primeiro e o segundo relógios continuariam sincronizados por que embora apenas o segundo sofra a força gravitacional, ambos, primeiro e segundo estão submetidos ao mesmo estiramento do tecido espaço tempo. Já o terceiro relógio terá um ritmo de giro dos ponteiros bem mais acentuado que os dois primeiros por estar posicionado num local (super hipotético) de gravidade zero.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 21st Junho 2016, 02:39

Já consegui compreender pelo menos em parte o resultado do teorema de Birkhoff.

Decorre deste teorema que numa simetria esférica (uma estrela de nêutrons por exemplo), a variação radial da superfície, contraindo ou expandindo se ocorrer, não provoca ondas gravitacionais devido ao fato já conhecido e determinado por Isaac Newton, que qualquer ponto externo à esfera é atraído por esta, como se toda a sua massa estivesse localizada no centro, num único ponto.

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por Bosco em 24th Junho 2016, 23:25

Gauss escreveu:A ideia é que o teorema prova que uma solução esfericamente simétrica tem que ser no infinito Minkowski (não curva, tal como Newton prevê que em infinito a gravidade é nula) e estática.
Gauss, esta parte do teorema que sugere ou impõe que a gravidade no infinito é plana, eu ainda não entendi o motivo. Você pode explicar?

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por José Augusto em 27th Janeiro 2017, 19:37

Bosco escreveu:Quando uma fonte de luz emite um fóton, ela perde energia, e portanto gravidade simultaneamente. Posso concluir então que o campo gravitacional da fonte, distribuído imediatamente à frente do fóton emitido, é sempre superior ao campo que fica após a passagem dele, devido a perda de energia.
Perdoe-me por retornar o assunto. Compartilho com o ponto de vista apresentado. Acrescento ainda: sendo assim um corpo material, decai em sua quantidade (matéria ou energia) com o passar do tempo para exercer a gravidade, tal que dM/dt=HMi, onde Mi=massa inicial. Como gravidade é  atribuída às energias, indiferente de estacionárias ou em propagação com velocidade c (sem massa) então os bosões (ou bósons), e mais especificamente, os provenientes de galaxias distantes estão sujeitos ao mesmo comportamento, ou dE/dt=HEi e (por simetria quântica) df/dt= Hfi. Acredito tenha entendido o que é H (cujo valor também pode ser obtido teoricamente de constantes clássicas). Então, adeus expansão do universo e correlatos.


Última edição por José Augusto em 27th Janeiro 2017, 20:10, editado 2 vez(es)

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Re: Estreita relação entre os campos Gravitacional e Eletromagnético

Mensagem por José Augusto em 27th Janeiro 2017, 19:53

Jonas, os grávitons estão chegando. É só o especialista em em partículas trabalhar um pouco. Classicamente minha intuição aposta numa propagação eletromagnética longitudinal, ao invés da tradicional transversal, como o agente da gravitação. Mais, é entregar o ouro, se já não foi entregue, num bom sentido é claro.

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