Category Archives: ciência

Matemática além de Einstein descarta buracos negros.

Singularidade dos buracos negros

Quando estrelas grandes colapsam, no fim de suas vidas, elas podem criar buracos negros, que estariam assim por toda parte no Universo.

Esta é a teoria mais difundida, que você lê nos livros-texto e vê nos filmes e programas de divulgação científica na TV. Acontece é que esta é uma teoria que um número cada vez maior de físicos afirma que não deve ser levada tão a sério.

Vários físicos teóricos têm questionado se as singularidades dos buracos negros realmente existem. Para isso eles têm usado equações matemáticas complexas, mas têm tido pouco sucesso até agora em convencer a maioria dos seus colegas.

Um trio da Universidade da Louisiana, nos EUA, apresentou agora novas equações matemáticas que vão além da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, superando sua principal limitação – a singularidade central dos buracos negros.

Além da singularidade

Uma teoria chamada Teoria da Gravidade Quântica em Circuito Fechado, ou modelo LQG, do inglês Loop Quantum Gravity, foi desenvolvida na década de 1990 combinando as leis da física microscópica, ou mecânica quântica, com a gravidade, na tentativa de explicar a dinâmica do espaço e do tempo.

As novas equações publicadas agora descrevem os buracos negros dentro do arcabouço da gravidade quântica em loop e mostra que a singularidade dos buracos negros simplesmente não existe. Para isso, o trio se fundamenta na menor unidade possível de espaço.

“Na teoria de Einstein, o espaço-tempo é um tecido que pode ser dividido tão pequeno quanto queiramos. Essa é essencialmente a causa da singularidade, onde o campo gravitacional se torna infinito. Na gravidade quântica em loop, o tecido do espaço-tempo tem uma estrutura parecida com azulejos, que não pode ser dividida além do menor azulejo. Meus colegas e eu mostramos que este é o caso dentro dos buracos negros e, portanto, não há singularidade,” disse o professor Parampreet Singh.

Em vez da singularidade, a gravidade quântica em loop prevê um funil para outra ramificação do espaço-tempo – outra dimensão, ou outro universo, como queira – por onde escoa tudo o que a gigantesca gravidade do buraco negro suga. O problema é testar as teorias. Assim como ninguém conseguiu detectar diretamente um buraco negro até agora, é difícil trabalhar com as dimensões envolvidas nos cálculos.

Essas unidades de geometria parecidas com ladrilhos – chamadas ‘excitações quânticas’ -, que resolvem o problema da singularidade, são ordens de magnitude menores do que podemos detectar com a tecnologia de hoje, mas temos equações matemáticas precisas que predizem seu comportamento,” disse Abhay Ashtekar, que é um dos fundadores da teoria da gravidade quântica em circuito fechado.

Testar as teorias

A teoria de Einstein falha não apenas no centro dos buracos negros, mas também para explicar como o Universo foi criado a partir da singularidade do Big Bang.

A equipe já havia lidado com esse problema, substituindo o Big Bang por um Big Bounce (Grande Salto).

“Nós temos desenvolvido técnicas computacionais de última geração para extrair as consequências físicas dessas equações físicas usando supercomputadores, ficando cada vez mais perto de testar de forma confiável a gravidade quântica,” disse Singh.

Bibliografia:

Quantum Transfiguration of Kruskal Black Holes
Abhay Ashtekar, Javier Olmedo, Parampreet Singh
Physical Review Letters
Vol.: 121, 241301
DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.241301

Texto publicado em Inovação Tecnológica, em 25/01

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Novo Ensino Médio… Velhos problemas!(Parte 1)

Resultado de imagem para EAD

Nesta última terça (20), o Ministério da Educação homologou o texto com as novas diretrizes para o Ensino Médio, sendo possível que 20% da carga horária do curso diurno seja cumprida na modalidade a distância; 30 % da carga horária para o curso noturno e até 80% para o EJA poderão ser feitos por EAD.

Há muito o que se refletir sobre isso (o que pretendo fazer em próximos textos), mas primeiramente queria fazer um brainstorm sobre essa notícia, de modo a tentar expandir alguns impactos sobre a nossa amada (ou talvez não) profissão.

Desemprego

Uma das ideias que surgiu foi o impacto direto sobre as vagas de emprego para professores. Enquanto que, num espaço físico, eu tenho limitações para quantidade de alunos por sala, se quero mais alunos, preciso de mais salas; com mais salas, mais professores. Certo? Bom, com uma educação à distância, esse limite físico some, o que  certamente trará impacto sobre as vagas de emprego.

Autonomia

Alguns anos atrás, durante a graduação, fui bombardeado por debates e artigos que defendiam um ensino que promovesse autonomia dos alunos. Alguns defendem que o Ensino à Distância (EAD) é uma eficiente ferramenta para promover essa autonomia. Pode ser que sim, pode ser que não… só a experiência dirá.

Volta do Tecnicismo

Durante a ditadura militar, as educação tecnicista foi amplamente incentivada e implementada pelo governo. Tal modelo de de educação desvaloriza a reflexão, o debate e a crítica, em termos gerais. Por muito tempo, educadores têm trabalhado para transpor esse modelo por um mais completo, que promova um desenvolvimento mais amplo e rico, e nisso, o papel do professor como mediador se faz crucial. Talvez, num ensino EAD, essa mediação fique mecânica, frouxa e ineficaz, prevalecendo o “Ctrl+C/Ctrl+V”

Reinvenção da Profissão.

Talvez estejamos vendo o início de uma mudança de paradigma profissional. As tecnologia estão cada vez mais imersas na sociedade, e a sociedade imersa nas tecnologias. Smartphones cada vez mais poderosos, aplicativos cada vez mais imersivos, realidade virtual e aumentada alcançando nossos lares… e ainda temos escolas com quadro negro e giz. Não me entenda mal, eu sei o grande valor de um quadro negro e giz, mas cada vez mais essa é uma realidade distante da criança que chega na escola.

O ambiente, os métodos, o professor… tudo isso precisará se reinventar, ou seremos os Nokia 3320 (que todo mundo lembra que era bom), mas que ninguém quer ter de volta!

Até a próxima guerreiros!

Astrônomos descobrem sistema com 7 exoplanetas, e eles podem ter água

Sete exoplanetas foram descobertos orbitando uma estrela próxima, a cerca de 39 anos-luz de distância, de acordo com comunicado feito pela Nasa (Agência Espacial Norte-Americana) nesta quarta-feira (22). E as condições de alguns deles podem ser favoráveis para água em estado líquido.

A estrela anã que fica no centro desse sistema estelar, como se fosse o nosso Sol, é chamada de TRAPPIST-1, e é um pouco maior que Júpiter (o planeta é cerca de 12 vezes maior que a Terra). Um dos autores da pesquisa, Michael Gilion, explica que se o nosso Sol fosse do tamanho de uma bola de basquete, a TRAPPIST-1 seria uma bola de golfe.

Estimativas iniciais sugerem que os novos planetas têm massas semelhantes à da Terra e composições rochosas. Para você ter uma ideia, os maiores exoplanetas, o primeiro (por ordem de proximidade da estrela) e o sexto, são 10% maiores que a Terra. Já os menores, o terceiro e o sétimo (o mais distante da estrela), são 25% menores que nosso planeta. A descoberta foi feita em parceria entre astrônomos de todo o mundo, usando telescópios da Nasa e do ESO.

Este é o sistema com o maior número de planetas tão grandes quanto a Terra já descoberto, bem como aquele que tem o maior número de mundos que podem ter água líquida. Antes disso, o sistema com mais exoplanetas já descoberto tinha apenas três planetas.

Fonte: Notícias Uol

Ar-condicionado que não gasta energia pronto para o mercado

Ar-condicionado sem gasto de energia

O conceito de refrigeração passiva, em que o o calor é mandado direto para o espaço, ficou ainda melhor e muito próximo do uso real.

Engenheiros da Universidade do Colorado, nos EUA, criaram um irradiador de calor na forma de um metamaterial fino e flexível, que pode ser fabricado em larga escala com as tecnologias disponíveis.

O material funciona como uma espécie de sistema de ar condicionado, resfriando objetos, casas e outras estruturas de forma contínua, dia e noite, com consumo zero de energia ou água.

Quando aplicado sobre uma superfície, o filme de metamaterial esfria o objeto embaixo refletindo a energia solar incidente de volta para o espaço, ao mesmo tempo em que permite que o objeto libere seu próprio calor na forma de radiação térmica infravermelha.

Ar-condicionado que não gasta energia pronto para o mercado

O material tem a forma de uma folha flexível, que se amolda a superfícies curvas, como o telhado de uma casa. [Imagem: CU Boulder]

Resfriamento radiativo passivo

O metamaterial é um híbrido de polímero e vidro com apenas 50 micrômetros de espessura – pouco mais do que uma folha de papel alumínio usada na cozinha – e pode ser fabricado a custo baixo em rolos, o que o torna uma tecnologia viável em grande escala tanto para aplicações residenciais quanto comerciais.

O material tira proveito do resfriamento radiativo passivo, o processo pelo qual os objetos perdem calor naturalmente na forma de radiação infravermelha, sem consumir energia. A radiação térmica proporciona algum resfriamento noturno natural e é usada para o resfriamento residencial em algumas áreas. Contudo, o resfriamento durante o dia, sob luz solar direta, vinha sendo historicamente um desafio a vencer – para uma estrutura exposta à luz solar, mesmo uma pequena quantidade de energia solar diretamente absorvida é suficiente para anular a radiação passiva.

Yao Zhai e seus colegas venceram o desafio sintetizando um material de dupla ação: ele reflete quaisquer raios solares incidentes de volta para o espaço, ao mesmo tempo fornecendo um meio de escape para a radiação infravermelha. Para isso, sobre um substrato de polímero foram depositadas microesferas de vidro que dispersam a luz visível e irradiam luz infravermelha. Em seguida, uma película de prata garante a máxima reflectância espectral.

“Tanto a formação do metamaterial de polímero e vidro, quanto o revestimento de prata, são fabricados em escala industrial em processos de rolo a rolo,” disse Ronggui Yang, membro da equipe.

Como construir uma máquina do tempo?SCIAM – BRASIL

Resultado de imagem para back to the futureViagens no tempo são um tema popular da ficção científica desde que H.G. Wells escreveu A Máquina do Tempo, em 1895. Mas esses deslocamentos são possíveis? Está dentro das possibilidades do homem a construção de uma máquina capaz de transportá-lo para o passado e o futuro?

Começamos a entender melhor o tempo depois que Einstein formulou suas teorias da relatividade. Antes do aparecimento dessas teorias, considerava-se o tempo como absoluto e universal. Era igual para todos, mesmo se as circunstâncias físicas fossem diferentes. Na teoria da relatividade especial, Einstein propôs que o intervalo entre duas etapas depende da maneira como o observador se desloca. Isso é crucial.

Quando dois observadores se movem de maneiras diferentes, experimentam durações diferentes.

Descreve-se este efeito freqüentemente com o chamado “paradoxo dos gêmeos”. Vamos dizer que João e Maria sejam irmãos gêmeos. Maria viaja numa nave em velocidades altíssimas até uma estrela e regressa à Terra. João continua em casa. Para Maria, a viagem durou um ano. Mas, quando ela retorna, descobre que se passaram dez anos na Terra. O seu irmão está nove anos mais velho que ela. João e Maria não têm mais a mesma idade, apesar de nascidos no mesmo dia. Este exemplo, de certa maneira, mostra uma viagem no tempo, mesmo limitada. Maria deu um salto de nove anos no futuro da Terra.

JET LAG

Este efeito, conhecido como dilatação do tempo, ocorre sempre que dois observadores se movimentam um em relação ao outro. No dia-a-dia não observamos grandes variações, porque o efeito só é perceptível quando o movimento ocorre em velocidades próximas à da luz. Nas velocidades dos aviões comerciais, a dilatação do tempo, numa viagem normal, corresponde a alguns poucos nanossegundos, o que não é suficiente para inspirar romances de ficção científica. De qualquer maneira, os relógios atômicos têm precisão suficiente para registrar a mudança e confirmam que o movimento realmente afeta o tempo. Assim, a viagem ao futuro é um fato comprovado, embora ainda não em grandes proporções.

SOLUÇÃO DE GÖDEL

Até agora venho discutindo a viagem no tempo para a frente, para o futuro. E para trás, para o passado? Isso é muito mais problemático. Em 1948, Kurt Gödel, do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, apresentou uma solução para as equações dos campos gravitacionais de Einstein que descrevia um universo em rotação. Num universo desse tipo, um astronauta poderia chegar ao seu passado atravessando o espaço. Isso ocorreria devido à maneira como a gravidade afeta a luz. A rotação do universo puxaria a luz (e assim as relações causais entre os objetos) consigo, em seu movimento. Um objeto material viajaria no espaço num círculo fechado, que seria também um círculo fechado no tempo. A solução de Gödel foi considerada apenas uma curiosidade matemática, pois, em nenhum momento, as observações levaram à conclusão de que o universo gira em torno de si. Mas seu resultado serviu para mostrar que voltar atrás no tempo não é algo proibido pela teoria da relatividade.

VIAGEM PELO BURACO DE MINHOCA

Uma Máquina do Tempo de Buraco de Minhoca em Três Etapas, Nenhuma das Quais Muito Fácil

1 – Encontre ou monte um buraco de minhoca, um túnel que liga dois pontos no espaço. Pode ser que buracos de minhoca de grande porte existam no espaço profundo, herança do Big-Bang. Se não encontrar nenhum, vamos ter que nos contentar com buracos de minhoca subatômicos, ou naturais (de acordo com algumas teorias, eles aparecem e desaparecem rapidamente em nosso redor) ou artificiais (produzidos por aceleradores de partículas). Esses buracos de minhoca pequeninos teriam de ser aumentados até atingir proporções úteis, talvez pelo uso de campos de energia como o que fez o espaço inflar logo depois do Big-Bang.

2 – Estabilize o buraco de minhoca. Uma infusão de energia negativa, produzida por meios quânticos como o chamado efeito Casimir, permitiria a passagem segura de um sinal ou um objeto através do buraco de minhoca. A energia negativa controla a tendência do buraco de minhoca de chegar a um ponto de densidade infinita ou quase infinita. Em resumo, impede que o buraco de minhoca se transforme em buraco negro.

3 – Transporte o buraco de minhoca. Uma espaçonave, com tecnologia muito avançada, separaria as aberturas do buraco de minhoca. Uma abertura seria colocada junto à superfície de uma estrela de nêutrons, uma estrela de altíssima densidade, com campo gravitacional muito forte. A gravidade intensa faz com que o tempo corra mais devagar. Como o tempo corre mais depressa na outra abertura, os dois extremos do buraco de minhoca ficam separados não só no espaço, mas também no tempo.

TRANSFORMANDO O PASSADO

O paradoxo da mãe, formulado às vezes usando outras relações familiares, surge quando uma pessoa ou objeto pode voltar atrás no tempo e alterar o passado. Uma versão mais simples é apresentada com bolas de bilhar. Uma bola de bilhar passa através de uma máquina do tempo de buraco de minhoca. Ao sair da abertura, atinge ela mesma, como era no passado, impedindo, assim, sua entrada no buraco de minhoca.

A Mãe de Todos os Paradoxos

A solução do paradoxo vem de um fato simples: a bola de bilhar não pode fazer nada que não esteja de acordo com a lógica ou com as leis da física. Não pode passar pelo buraco de minhoca de uma maneira capaz de impedir a própria passagem pelo buraco de minhoca. Nada impede, porém, que passe pelo buraco de minhoca numa infinidade de outras maneiras.

O buraco de minhoca foi usado como recurso de ficção por Carl Sagan em seu romance Contato, publicado em 1985. Incentivados por Sagan, Kip Thorne e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Califórnia se dedicaram ao trabalho de verificar se os buracos de minhoca seriam possíveis pelas leis da física. Partiram da idéia de que o buraco de minhoca lembraria o buraco negro, por ser um objeto com imensa gravidade. Mas, ao contrário do buraco negro, que oferece apenas uma viagem só de ida para o nada, o buraco de minhoca teria saída, além de entrada.

Artigo de Paul Davies, para a Scientific American Brasil. Para o artigo completo, clique aqui

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