Ondas Gravitacionais Detectadas!

#462

Ondas Gravitacionais Detectadas!

Eu sou da Índia, tenho 17 anos de idade e sou um grande fã do trabalho que você faz para Cristo. A minha pergunta lida com as descobertas recentes no campo da física: Que efeitos tem a nova descoberta das ondas gravitacionais sobre a relatividade de Lorentz, sobre o argumento cosmológico Kalam e sobre a teoria-A do tempo?

Xavi

Índia

India

O anuncio de que os experimentalistas descobriram as ondas gravitacionais é mais um triunfo para a teoria gravitacional de Einstein (também conhecida como “Teoria Geral de Relatividade”), a qual em última instância levou à previsão de que o universo teve um começo em algum momento no passado finito.

“Que efeitos tem a nova descoberta das ondas gravitacionais sobre a relatividade de Lorentz?” H. A. Lorentz, cujas equações constituem o núcleo da Teoria Especial da Relatividade, discorda com Einstein sobre a interpretação física das equações. Porque Lorentz não era verificacionista (tal como Einstein), ele considerava que era perfeitamente válido manter que as quantidades absolutas, como a duração e distância, existem mesmo que elas não fossem empiricamente detectáveis por nós. Na visão de Lorentz, a relatividade percebida de tempo e espaço acontece pela distorção de nossos instrumentos físicos quando estão em movimento absoluto. No experimento famoso “Michelson-Morley” realizado em 1887, o interferômetro deles não detectou o movimento absoluto da Terra porque os braços do instrumento, por meio dos quais viajam os raios de luz, se encolheram na direção do movimento.

No experimento “Ligo”, os raios laser são medidos igualmente junto dos dois braços de um instrumento interferômetro conceitualmente semelhante. Os padrões de interferência produzidos pelos raios laser indicam que os dois braços mudam de tamanho devido às ondas gravitacionais. Isto é precisamente o que Lorentz teria esperado. Nossos instrumentos físicos de medição são distorcidos pelas forças causais que atuam sobre eles.

Ao aplicar a Teoria Geral de Relatividade à cosmologia, surge um tempo cósmico, o qual é um parâmetro independente de coordenadas espaciais e, assim, é o mesmo para todos os observadores no universo, independentemente de seu movimento. Quando cosmólogos dizem que o universo tem 13.8 bilhões anos de existência, eles simplesmente não se referem ao tempo da Terra, mas a esse tempo cósmico o qual é o mesmo para todos os observadores e para todas as medições, ou seja, eles se referem ao próprio tempo do universo desde a sua origem. A existência desse tempo cósmico é consistente com a visão de Lorentz e representa, num sentido real, a ressurreição do tempo absoluto.

Que efeitos tem a nova descoberta das ondas gravitacionais sobre o argumento cosmológico Kalam?” Ao corroborar outra previsão experimental da Teoria Geral, a detecção das ondas gravitacionais confirma essa teoria e, portanto, também confirma o modelo cosmológico baseado nele. O modelo padrão do Big Bang prediz o começo do universo e assim fornece evidências empíricas que apoiam a premissa do argumento que diz que “o universo começou a existir”.

No entanto, é mais do que isso. Alguns físicos têm sido pessimistas sobre nossa habilidade de fazer pesquisas mais profundas sobre o passado do universo porque o universo primitivo era tão denso que estava [totalmente] opaco. Como até agora nossos instrumentos têm dependido da radiação eletromagnética (por exemplo, a luz visível, ondas de rádios, raios X, e assim por diante) para olhar no espaço e, assim, para olhar no passado, astrônomos encontram um horizonte mais além o qual eles não podem olhar. Mas aqui está a coisa que tem entusiasmado os cientistas: as ondas gravitacionais nos permitem olhar mais além dessa barreira e mais longe no passado.

Neil Turok, diretor do Perimeter Institute for Theoretical Physics na Universidade de Waterloo no Canadá, diz:

Para mim, a coisa mais interessante é que poderemos literalmente olhar o big bang. Ao utilizar ondas eletromagnéticas, não podemos olhar para atrás mais além de 400.000 anos depois do big bang. O universo primitivo era opaco à luz. [Mas] Não é opaco às ondas gravitacionais. É completamente transparente.

Desse modo, literalmente, ao juntar ondas gravitacionais nós poderemos olhar exatamente o que aconteceu na singularidade inicial. A previsão mais estranha e maravilhosa da teoria de Einstein era que tudo veio de um único evento: da singularidade do big bang. E poderemos olhar o que aconteceu.[1]

Se astrônomos podem utilizar ondas gravitacionais para fazer o que Turok imaginava, então isto pode eliminar o último bastão de ceticismo daqueles que querem negar que o universo começo a existir.

Finalmente, “Que efeitos tem a nova descoberta das ondas gravitacionais sobre a teoria-A do tempo?” A descoberta é neutra com respeito a se pensarmos que o tempo é flexivo (Teoria-A) ou aflexivo (Teoria-B). Na interpretação aflexiva, as ondas gravitacionais são consideradas como pequenas ondulações na geometria do espaço-tempo. Elas seriam como rugas numa folha. Numa teoria flexiva, elas seriam uma radiação propagando-se pelo espaço a uma velocidade finita. É interessante como nos relatos populares da descoberta essas duas interpretações se misturam. As ondas gravitacionais são descritas como pequenas ondulações no espaço-tempo que passando por nós. Isto é incoerente. Como o tempo já é incorporado no espaço-tempo, a interpretação do espaço-tempo não muda (nem pode mudar), nem as ondas são propagadas através dele. Na interpretação aflexiva (espaço-tempo), as ondas são distorções geométricas, enquanto que na interpretação flexiva a radiação gravitacional está viajando através do espaço.

Físicos, como Steven Weinberg, têm criticado a interpretação aflexiva, geométrica dizendo que ela é um obstáculo para a integração da gravidade com as outras forças fundamentais da natureza, já que ela não é tratada como uma força mas é tratada geometricamente. Talvez esta nova descoberta incitará o pensamento de que a gravidade é uma força propagada no espaço e, assim, minará o realismo sobre o espaço-tempo e a Teoria-B do tempo.



[1] Citado em “Gravitational waves: breakthrough discovery after two centuries of expectation,” [Ondas gravitacionais: grande descoberta depois de dois séculos de antecipação] por Tim Radford, The Guardian, 11 de fevereiro, 2016 https://www.theguardian.com/science/2016/feb/11/gravitational-waves-discovery-hailed-as-breakthrough-of-the-century

William Lane Craig