A lenda do espaço-tempo de Einstein
A RESPOSTA QUE NINGUÉM DEU!
O RELÓGIO DE DEUS E O DE EINSTEIN
POR
QUE RELÓGIOS IDÊNTICOS E SINCRONIZADOS
GIRAM
DIFERENTES QUANDO EM VELOCIDADES DIFERENTES?
© Nillo Gallindo
Extrema City – MG State - Brazil
nillo.gallindo@bol.com.br
Einstein ainda vivia. Era
1953. Eu era adolescente e ganhei um relógio. Nele estava escrito: “Não deixe o
relógio perto de imãs ou coisas magnéticas, pois poderá alterar o funcionamento
do maquinismo”. Então, acreditei: há fenômenos físicos que dificultam o
funcionamento dos relógios.
Uns vinte anos depois
Hafele e Keating, na famosa experiência na qual voaram longamente em volta da
Terra com relógios atômicos, mas deixando outros idênticos sincronizados no
solo, mostraram que fenômenos gravitacionais (e inerciais diferentes) modificam
o funcionamento dos relógios. Mais perto da massa gravitacional os mesmos
relógios giram mais lentos e mais distantes giram mais rápidos, isto é, não
permanecem sincronizados. Os resultados foram pequenos, devido os valores
experimentais de altitude e velocidade serem pequenos. Mas constatou-se: os
giros dos relógios variam. Sabe-se que relógios idênticos e sincronizados, um
ao pé de uma montanha altíssima e outro no topo vão mostrar diferenças nos
ponteiros. O relógio no pé da montanha, mais afetado pela massa gravitacional
da Terra girará mais lento e marcará x. O no topo, mais distante do centro da
massa gravitacional girará mais rápido e marcará x +. Se um desses relógios
estivesse no Sol, cuja massa é muito maior que a Terra, giraria mais lento do
que o na Terra cuja massa é menor. Quem acredita no tempo comum, diz que é o tempo que
varia.
A experiência de Hafele e
Keating comprovaram a variação do giro dos relógios devido à influência
gravitacional. Um relógio mais próximo à Terra e outro mais distante (o em
voo).
Todavia, aqui queremos
analisar a variação dos giros dos relógios quando entra em ação o fator velocidade.
Quando um dos relógios está em alta velocidade e outro, idêntico mas
sincronizado a ele, está em menor velocidade. Para a comparação utilizaremos a
equação de Lorentz.
Lorentz referia-se a t como tempo geral e a t' como um tempo local
modificado.
Einstein, imaginava ambos
os tempos de Lorentz serem simplesmente tempo, mas sendo que
para cada referencial inercial existe um tempo próprio.
Na relatividade o tempo não
é abstrato, é concreto, por isso, no entendimento de Einstein o tempo é
sucessão de acontecimentos ou eventos físicos.
Na relatividade a passagem do tempo é medida por processos físicos, que são
tanto mais lentos quanto maior for a velocidade dos objetos, daí a ideia de que
quanto maior a velocidade de um objeto, maior também será "dilatação do
tempo" e que como exemplo se aplicará ao giro das engrenagens de um
relógio, à oscilação dos átomos e ao decaimento de partículas – como os múons.
Einstein put in his original paper: Einstein escreveu isso em seu escrito originail:
“If two clocks are synchronized while in close proximity to each other,
then one of them is taken away for some time, perhaps on a journey, then they
are brought together, they will no longer be in tune with each other. The clock
which has been in motion will have recorded time more slowly than the clock at
rest.”
ou seja, mais ou menos isso em
Português:
" Se dois relógios são
sincronizados enquanto estão próximos um ao outro, então, se um deles se
locomover por algum tempo, talvez numa viagem, então eles se dessincronizam
conjuntamente, eles não permanecerão sincronizados um com o outro. O relógio
que esteve em movimento terá registrado o tempo mais lentamente do que o
relógio que permaneceu em repouso."
É a conhecida equação de
Lorentz que permite calcular o fator de dilatação do tempo ou as
diferenças entre os giros dos relógios dependendo da situação inercial de
cada um. Comparando a velocidade do objeto no qual está o relógio com a
velocidade da luz a equação calcula o chamado fator de Lorentz ou y.
Vamos utilizá-la:
y - representa o fator de Lorentz procurado na equação.
Se um objeto se movimenta em
velocidade v =
270.000 km/s (igual 90% de c) temos pela equação:
Fator de Lorentz y = 1 dividido
pela raiz quadrada de 1 menos a razão entre 270.000 ao quadrado e 300.000 ao quadrado (que
é c2),
e fica:
270.000 x
270.000 = 72.900.000.000
300.000 x
300.000 = 90.000.000.000
72.900.000.000/90.000.000.000 =
0,81
1 - 0,81 = 0,19
Sqrt 0,19 = 0,43588
1 / 0,43588 = 2,29
y = 2,29 (Fator de Lorentz = 2,29)
Isto é, num relógio B se movendo à
velocidade de 270.000 km/s e sincronizado com um idêntico A na Terra, o relógio
B, que se move, efetuará um só giro enquanto o da Terra efetuar 2,29 giros.
Esses giros não sincronizados para
dois relógios sincronizados, mas em inerciais diferentes medem as ocorrências
dos processos físicos tanto mais lentos quanto maiores forem as velocidades de
um objeto. No inercial relógio B, devido estar em maior velocidade os processos
físicos são mais lentos que em A. B está em v = 270.000 km/s. A, no
inercial Terra, está em v = 30 km/s que é o movimento da Terra em órbita do Sol
e que o relógio registra como valendo 1 segundo.
Isso indica que para cada
referencial inercial existe uma rotação
própria do relógio ou,
como comumente preferem chamar, um tempo próprio.
Para quem gosta de cálculos
confira se eu acertei nos exemplos abaixo. Na coluna à esquerda escrevi a
velocidade de um objeto em porcentagem da velocidade da luz. Na coluna à
direita mostro o fator de Lorentz para a referida velocidade.
Para saber quanto o relógio
girará naquele inercial de maior velocidade que a Terra basta dividir o tempo
do relógio terrestre (que é considerado t em repouso) pelo fator de Lorentz em
velocidade maior.
V de
um
objeto y – Fator de Lorentz
em
porcentagem
pelo qual o t do
da
velocidade
da
relógio na Terra
luz
ou %c
será
dividido
4,466%
0,001
90%
2,29
91%
2,41
92%
2,55
93%
2,72
94%
2,93
95%
3,20
96%
3,57
97%
4,11
98%
5,02
99%
7,08
99,1%
7,47
99,3%
8,46
99,6%
11,19
99,9%
22,36
99,99937%
281,70
Um exercício como exemplo: Se uma
nave voa à velocidade de 97%c ou 97 por cento da velocidade da luz,
o fator y de Lorentz será 4,11. Então, enquanto o relógio na Terra
girar 60 segundos, o cálculo será 60 dividido pelo fator y de Lorentz, isto é 60/4,11, que
resultará em 14,598, ou seja, enquanto o relógio na Terra girar 60 segundos, o
relógio da nave girará mais lentamente sendo apenas 14,598 segundos (quase 15),
isto é apenas quase 1/4 do giro que o relógio da Terra executa. Mas surge uma
pergunta que ninguém responde. E será que a resposta estará aqui neste blog?
Vejamos:
POR
QUE EXISTE O FENÔMENO DAS DIFERENÇAS ENTRE OS GIROS PRÓPRIOS DOS RELÓGIOS
DEPENDENDO DE CADA SITUAÇÃO INERCIAL?
Sempre me perguntei dos porquês das
coisas. O que causa os fenômenos?
Em certas comunidades de amantes da
Física, pessoas bem intencionadas, mas que não gostam de ser incomodadas por
leigos impertinentes (eu sou leigo impertinente), pediram-me, educadamente, que
eu NÃO perguntasse o “por que” de certas ocorrências físicas, pois, disseram-me
que, na Física, o que importa é MEDIR e não explicar os por quês. Mas, sendo eu
impertinente não me contento com isso. Para tudo deve existir um por que, mesmo
que não o conheçamos ainda. Não conhecer algo não significa que não exista esse
algo.
Einstein abandonou sua ideia
inicial de que a massa de um corpo varia com a velocidade e a Física entende a
massa como não variante, isto é, massa é invariante. Portanto, não se ensina
mais o conceito de massa relativística, caiu em desuso. Então, aumento de massa
relativística com aumento de velocidade não pode ser utilizado para explicar o
fenômeno. Busquemos outra explicação. Como disse Einstein: "Se os fatos
não se encaixam na teoria mude os fatos". Ao invés de massa vamos
utilizar o fato inércia. Inércia é fato!
O conceito de INÉRCIA como sendo,
em poucas palavras uma propriedade dos corpos de resistirem ou se
oporem às variações de velocidades continua valendo (é fato) por mais e mais
energia que se aplique para aumentar a velocidade a qualquer corpo.
Isso é comprovado, há muitas
décadas, nas experiências de impulsão de elétrons já nos bem antigos
aceleradores de partículas. Entre as utilizações de energia como meio milhão de
elétrons volts (0,5 mev) e até um milhão e meio de elétrons volts (1,5 mev),
a velocidade do feixe de elétrons aumenta bastante. Entre um milhão e meio de
elétrons volts (1,5mev) até quatro milhões e meio de elétron volts (4,5 mev) a
velocidade dos elétrons chega quase à velocidade da luz (c). Todavia,
utilizando-se maior valor de energia surge um grande e LINDO paradoxo.
Aumentando-se sempre mais e mais a energia como que entre quatro e meio milhões
de elétrons volts (4,5 mev) e até 15 milhões de elétrons volts (15 mev), a
velocidade do feixe de elétrons, que já estava próxima da velocidade da luz ou c com energias menores, ou seja, entre
1,5 mev e 4,5 mev, NÃO AUMENTA MAIS, por mais e mais quantidade de energia que
se utilize. É comprovado então, cientificamente, experimentalmente, em
aceleradores de partículas, sem sombra de dúvidas, que a velocidade da luz, c,
(arredondadamente 300.000 km/s) é a VELOCIDADE LIMITE PARA QUALQUER CORPO. Por
aí perceba a grande mente de Einstein, o homem que teorizou a nova mecânica
para altíssimas velocidades, para as quais a mecânica de Newton não serve.
Einstein previu e calculou tudo isso num tempo em que nem calculadoras
existiam; apenas com a ponta do lápis!!! Calma, com paciência você vai ver
isso, na prática, "ao vivo" num belo vídeo já já! Um professor de
física, maravilhoso homem, vai te explicar tudo.
Para entender isso com clareza e facilidade, assista, como um grande presente, um brinde, uma cortesia cedida a este blog pelo Diretor da Scientia Mundi, o professor Émerson Cruz, uma experiência em vídeo de um trabalho de professores e físicos americanos da P.S.S.C. - (Physical Science Study Committee) - Nossos profundos agradecimentos à SCIENTIA MUNDI E AO PROFESSOR ÉMERSON CRUZ pela disponibilização do link do vídeo. Quando você quiser aprender Física e outras disciplinas com facilidade acesse a Scientia Mundi, do professor Émerson Cruz. O professor ÈMERSON através de sua Instituição Educacional é um grande COMPARTILHADOR DE CONHECIMENTO!
Acesse AGORA, assista ao vídeo, entenda como c ou a velocidade da luz é um limite para qualquer corpo. Se não entender o vídeo na primeira vez, assista-o novamente e quantas vezes precisar. Faça anotações, procure entender o assunto e em seguida, para não perder o fio da meada retorne à sequência do nosso tema aqui no blog:
CLIQUE:
ASSISTIU
AO VÍDEO? ENTENDEU O TEMA DA EXPERIÊNCIA?
ENTÃO, SE
TRANSMITIRMOS A LÓGICA DA EXPERIÊNCIA COMO VÁLIDA PARA TODOS OS CORPOS:
POR QUE RELÓGIOS IDÊNTICOS E SINCRONIZADOS
GIRAM
DIFERENTES QUANDO EM VELOCIDADES DIFERENTES?
ANALISEMOS A TEORIA
PROPOSTA NESSE BLOG:
Como ponto de partida para o
raciocínio, só para ilustrar para quem gosta de observar as coisas, enquanto a
Terra viaja com a velocidade de 30 km/s (arredondados), a luz, c,
viaja a 300.000 km/s (arredondados), isto é, 10.000 vezes mais rápida.
Um relógio que dizemos estar
"em repouso" por estar a bordo da Terra (está na mesma velocidade da
Terra que é 30 km/s) terá um giro padrão "x" de voltas dos ponteiros.
Um relógio idêntico e a ele sincronizado, mas estando em altíssima velocidade
terá o giro mais lento, conforme podemos calcular pela equação de Lorentz e
encontramos para cada caso uma INÉRCIA ou fator (y).
Este fenômeno talvez ocorra devido
ao aumento da INÉRCIA (y) que aumentou com a velocidade.
Alguém tem outra explicação? Se a
tiver publique-a aqui neste blog, por que até hoje ninguém respondeu à essa
pergunta!
Não é esse aumento de INÉRCIA (y) que faz com que os giros do relógio diminuam e
se tornem-se cada vez mais lentos com o aumento da velocidade?
Esta parece ser a única explicação
do fenômeno físico ou do processo físico para entendermos porque os relógios
giram mais lentamente quando acoplados a objetos de altíssimas velocidades.
Não é o tempo "filosófico" abstrato e intangível, o responsável
pela diminuição dos giros das engrenagens. A equação de Lorentz calcula COMO o
tempo pode "passar" mais lento ou dilatar. Esse algo, tempo, que é
apenas um artifício matemático para cálculos, não existe como um tipo de
energia para transcorrer ou fluir mais lento tendo o poder para BRECAR o
relógio. O relógio estará girando mais devagar não será devido à inércia contra
a qual ele "luta" para tentar girar?
É fácil alguém dizer belamente:
" O tempo dilata; passa mais lento em altíssimas velocidades!".
Isso é lindo de se dizer, MAS,
EXPLIQUE OU DIGA POR QUE, QUAL É A CAUSA!
Então, deve ser o "tempo
próprio", ou a inércia própria de cada referencial inercial que
produz o giro mais lento do relógio ali devido à grande inércia causada pela
altíssima velocidade. Seria
esta a resposta para o fenômeno da dessincronização dos relógios quando em
velocidades diferentes?
QUAIS AS IDÉIAS SOBRE A ORIGEM DO TEMPO?
São duas idéias
principais, a científica e a criacionista.
A científica
baseia-se no suposto Big Bang, teoria proposta por Georges Le Maitre, chamada
também teoria da grande explosão. Num estado inicial chamado singularidade,
todo o Universo de hoje que se expande continuamente, originalmente estava
comprimido, espremido num minúsculo ponto chamado átomo primordial. Já
apresentaram teorias parecidas, mas sempre vindas do tipo Big Bang. Mudam
sempre. Ali, antes da “explosão da coisa” o tempo seria zero. Havida a grande
explosão e a expansão, então começou o tempo, sendo que hoje, o Universo está
com uns 14 bilhões de anos de existência, cálculo este baseado na radiação de
fundo descoberta em 1964. (Já deve ter mudado a idade porque ciência muda
sempre).
Pelo conceito
criacionista a origem do tempo do Universo tem como início o momento em que diz
a Bíblia em Gênesis 1:1 “No princípio (do
Universo) Deus criou os céus
e a Terra”. Ali, “no princípio”, surgiu o Universo pela Criação de Deus e
também o tempo de existência do Universo. Para trás não se contaria tempo, pois
é ETERNIDADE. Diz a Bíblia sobre antes do Universo:
“Antes que os montes nascessem, ou que tu
formasses a Terra e o mundo, sim, de eternidade a eternidade, tu és Deus”
(Salmos). Em eternidade não existe tempo para ser contado, caso contrário,
óbvio, não seria eternidade.
O lapso de tempo decorrido desde hoje até a criação ou início do Universo não é
descrito pela Bíblia e pode significar também bilhões de anos. Entretanto, a
Bíblia no mesmo início do Gênesis mostra que seriam usados REFERENCIAIS EM
MOVIMENTO para contar aquilo que a
humanidade chamou de tempo desde
a criação do Universo para cá. Diz o Gênesis 1:14:
“Venha a haver
luzeiros (astros) nos céus (espaço)... e
eles terão de servir de sinais, e para épocas, e para dias, e para anos”.
Ali a Bíblia não
usou a palavra “tempo”. A palavra tempo surgiu depois. Está descrito na Bíblia
a grande coerência de o “tempo” poder ter o conceito de ser apenas medida de movimento de um
referencial.
Então, o que
é tempo? Tempo é medida de
movimento de um referencial.
Os homens se
baseiam no movimento da Terra como movimento referencial para medir épocas,
dias e anos, sendo que a medida desse movimento é reproduzida, copiada ou
imitada no mostrador de um relógio pelas unidades convencionalmente chamadas
horas, minutos e segundos e subdivisões.
JÁ
FALEI SOBRE O RELÓGIO DE EINSTEIN.
E
O RELÓGIO DE DEUS?
Visto que a
Bíblia nos ajudou na definição do que é o tempo, será que ela diz algo sobre dilatação
do tempo, ou sobre relógio de Deus?
Eu coloquei o
título neste artigo como O RELÓGIO DE DEUS E O DE EINSTEIN, apenas para chamar
a atenção para o tema. Mas como ilustração (não como ciência) a Bíblia também
fala sobre dilatação do tempo ou como um relógio no referencial humano pode
girar numa velocidade e no referencial de Deus em outros números.
Em 2ª Pedro 3:8 a Bíblia diz que UM dia para Deus é como MIL anos para nós. Ou seja, se esta fosse uma
regra matemática para compararmos o tempo nosso e o de Deus, (se Deus fosse
dependente do tempo) o relógio de Deus giraria 365.000 vezes mais lento que o
nosso. Enquanto o relógio de Deus girasse uma vez, o nosso giraria 365.000
vezes ou: Deus 1 dia = Terra 365.000 dias.
Reitero que isso é apenas
ilustração da Bíblia sobre como nós, dependentes do tempo, somos de curta
duração enquanto Deus não depende do tempo para existir.
Se fôssemos
utilizar o fator de Lorentz pela sua equação nesta ilustração da Bíblia sobre a
dilatação do tempo, o fator seria y = 365000 (arredondados) e a velocidade de um objeto para se
atingir tal fator de dilatação seria, em porcentagem da velocidade da luz, v = 99,9999999996247
% c (Cálculo
aproximado, pois aí há um errinho de 2 dias e meio ou seja, o fator correto
para a velocidade citada seria 365.002,5).
Deixemos um
pouco o estudo sobre o relógio de Deus. Já sabemos que Ele nos deu um ensino de
Física no Gênesis para utilizarmos o movimento
de referenciais (como a
Terra, por exemplo) para registrarmos aquilo que chamamos tempo na nossa
(infelizmente ainda) curta existência.
Continuemos
procurando explicações sobre por que o relógio de Einstein gira mais devagar em
altas velocidades.
Seria devido
à INÉRCIA, esta propriedade da matéria que se opõe à mudança de velocidade?
Você entendeu como calcular os giros dos relógios em diferentes velocidades?
Um cavalinho (ou
burrinho?) e seu peão nos ensinam novamente, vejamos:
Analise a
ilustração acima, façamos de conta que é um cavalinho muito veloz. Entenda que
o animal e o cavaleiro, um sobre o outro, vinham na mesma velocidade, portanto,
os dois relógios, o do cavalo e o do cavaleiro, no instante do breque (stop) do
cavalo, estavam sincronizados e marcavam a mesma hora.
Todavia,
suponhamos que o cavalo está parado em repouso sobre a Terra, mas o cavaleiro
dali em diante e de forma constante tem uma velocidade (hipotética, é claro) de
86,6% da velocidade da luz, ou seja, o peão voa a 259.800 km/s arredondados.
Aplicando-se a fórmula Lorentz abaixo vamos encontrar o fator de Lorentz.
y = 1 / raiz
quadrada de 1 - 259.800 . 259.800 / 300.000 .
300.000
y = 1 / raiz quadrada de 1 - 67496040000 / 90000000000
y = 1 / raiz quadrada de 1 - 0,749956
y = 1 / raiz quadrada de 0,250044
y = 1 / 0,5000 ou 0,5000439980641
y = 2, arredondado ( ou 1,99982 )
Você vai fazer o exercício mas já mostrei o resultado. Calcule e veja se está correto.
O que significa y = 2 ou fator de Lorentz ser igual a 2?
Indica que enquanto o relógio do cavalinho efetuar um número "xis" de giros, o relógio do peão em voo nesta velocidade só efetuará a metade dos giros, isto é, se o relógio do cavalo completar giros de uma hora, o do peão girará só meia hora. Isto é, os giros do relógio terrestre terão que ser divididos por 2 para se descobrir os giros mais lentos do relógio do cavaleiro.
Se não entendeu ainda leia todo o tema novamente. É um assunto fácil, sinceramente.
Use-o sempre pois, a INÉRCIA não perdoa!
O
crédito desta ilustração ou desta imagem é de "Google Images"
nillo.gallindo@bol.com.br
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