Capítulo XV

 

TEORIA QUÂNTICA DA GRAVIDADE

 

1. REDEFINIÇÃO DE MASSA E DE GRAVIDADE

 

“ A experiência mais bela é o encontro com o desconhecido.”

- Albert Einstein -

 

 

     Massa!!

      Nem mesmo os físicos das partículas medem a massa de um electrão … digamos … com balanças, isto é, em quilogramas, ou em Newtons, ou em qualquer uma das unidades de massa ou de peso. Dizem, por exemplo, que a massa em repouso do electrão é 0,511 MeV, isto é,  milhões de electrão-volt, que é uma medida de quantidade de energia!

     As massas das partículas subatómicas são assim expressas em unidades de MeV / c2, habitualmente encurtado para MeV. E diz-se, por exemplo, que a massa de um protão é de 939 MeV.

     Esta quantidade de energia é a que seria produzida e libertada se eventualmente a massa do protão fosse destruída e aniquilada na totalidade.

     De acordo com a equação de Einstein, a energia libertada por uma ínfima quantidade de massa seria gigantesca: E = m.c2

     Olhando para esta equação vê-se que é suficiente multiplicarmos uma quantidade mínima de massa por c2 para se obter uma enorme quantidade de energia.

     Mas a matéria ainda guarda muitos segredos para os cientistas que, insistentemente, tentam desvendar o mecanismo pela qual as mais ínfimas partículas dos átomos são dotadas de Massa. Continuam a sondar e a tentar descobrir qual é a unidade mínima de matéria, ou qual o mecanismo que atribui a propriedade de massa; pois sempre se considerou a massa como uma propriedade intrínseca da matéria. Muito interessante … mas o que é a Massa?

     De facto, os átomos e a matéria consistem em partículas carregadas electricamente, como tal, deveriam ser considerados como, pelo menos, uma parte do próprio campo electromagnético.

     Atrevo-me mesmo a dizer que seria desejável, e até antes, dar como preferência uma teoria que fizesse aparecer o Campo de Gravitação e o Campo Electromagnético como sendo da mesma natureza! Manifestações diferentes de um mesmo fenómeno subjacente!

     Uma vez assumida que a Força da Gravidade é uma força de radiação, talvez esse processo seja agora mais fácil visto que nos libertámos de um grande preconceito!

     Poderíamos começar a nossa investigação com a seguinte pergunta:

     O que é que têm em comum todas as partículas com massa?

     Que partículas estáveis com massa é que conhecemos?

     Passemos à sua identificação: Protões, Neutrões, Electrões … Quarks… alguns bosões …

     Qual é a variável comum em todas estas partículas?!               

     Olhando atentamente, por mais estranho que possa parecer, todas estas partículas têm uma variável comum que é … carga!

     Todas as partículas dotadas de massa têm de ter carga na sua constituição?!

     Curioso … Esta poderia ser a nossa 1ª evidência …

     Os protões têm carga positiva; os electrões têm carga negativa; os neutrões têm carga resultante neutra, uma vez que são constituídos por quarks de carga fraccionária. E o átomo em si, também é constituído por cargas, cuja soma total está nas contribuições de todas estas partículas que se traduz numa carga resultante neutra. Os átomos têm carga eléctrica neutra. E os átomos têm massa.

     Podemos considerar que os fotões e os neutrinos não têm carga na sua constituição, logo, não têm massa. 

     Parece que a massa não consegue existir sem a presença de carga … que estranho! Será esta a variável correcta? … ou talvez não! … mas é uma boa pista.

     Haverá aqui alguma hipótese de relação e unificação entre Campo Electromagnético e Campo Gravítico?! Sendo a Gravidade uma força de radiação, de que forma é que isto confere atracção gravitacional entre os corpos, e em que medida é que isto atribui massa à matéria? E que relação tem a carga com a massa no meio disto tudo?! … muito confuso…

     Bom, talvez fosse melhor começarmos com um assunto de cada vez mas … se reflectirmos bem no que tem estado a acontecer nas últimas três décadas, a  unificação  da teoria da Gravidade com o  Electromagnetismo tem-

-se manifestado bastante incompatível, por isso, é provável que alguma destas teorias não esteja assim tão correcta como se pensa!

     Mais uma vez, comecemos pelo início: 

     Eu paro nesta equação, a Lei de Newton ou da Força Gravitacional entre duas massas:

 

Fg  = G. m.m / r2

 

     E depois nesta, Lei de Coulomb ou da Força Eléctrica entre duas cargas:

 

Fe  = K. Q.Q / r2 

    

     Como podem verificar, até aqui não há qualquer segredo!

      Ambas estas teorias descrevem, com sucesso, fenómenos aparentemente independentes.

     Optando por uma das equações, poderíamos começar por verificar a veracidade da Lei de Newton.

     Comecemos então com a nossa análise rigorosa.

     Esta parte da equação da lei da Gravidade: m.m./r2 , já vimos anteriormente que está incorrecta, uma vez que nos conduz a uma indeterminação … ao problema dos infinitos, pois quando r = 0  → Fg = ∞.

     E a outra parte? A constante Gravitacional G … o que é G? É uma constante, pois … mas constante de quê?! … Constante  que relaciona as massas?! Mas o quê, propriamente, entre as massas?

     Teoricamente, a descrição desta constante é definida do seguinte modo: 

     A constante de proporcionalidade G, é uma constante Universal da Natureza que descreve a intensidade e proporção da Força com que duas massas se atraem mutuamente; e que esta toma o mesmo valor para todos os corpos, seja qual for a composição destes, isto é, é independente dos elementos químicos constituintes, da densidade, do peso … da própria constituição da massa ou da matéria!

     Uma constante que descreve a interacção entre duas massas é independente da própria massa?! … Curioso …

     Mas também podemos abordá-la de outra forma, dizendo que é uma constante entre as forças de atracção …

     Ah! Assim sim, isso já é diferente.

     Com base nas observações de Galileu, este verificou que a aceleração dos corpos em queda livre não depende da sua massa. Quer isto dizer que, desprezando a força de atrito, os corpos podem possuir massas diferentes e pesos diferentes, no entanto, ambos os corpos caem à mesma velocidade, porque a aceleração é a única constante … muito interessante.

     O valor desta constante gravitacional é G = 6,6742 x 10-11 N.m2/Kg2 ou, ainda na sua notação oficial G = 6,6726 x 10-11 m3/Kg.s2 ( cujas unidades se referem ao cubo da distância, dividida pela massa multiplicada pelo quadrado do tempo ) e foi adquirida experimentalmente por um aparelho concebido por Sir. Henry Cavendish em 1798, a balança de torção.

     O processo foi o seguinte: coloque-se dois objectos, ou duas massas esféricas, suspensas por um fio mas unidas como um haltere feito de uma haste muito leve. Depois, coloque-se por baixo e perpendicularmente outro haltere fixo constituído por esferas mais pesadas e de maior volume.

     Após isso, tenta-se verificar qual é a atracção gravitacional que surge quando se aproxima as esferas. O fio que suspende as esferas pequenas é obrigado a torcer devido à atracção gravitacional causada pelas esferas maiores, fazendo um ângulo em relação ao eixo de origem. A amplitude desse pequeno ângulo de rotação é medida e relacionada com a força de atracção.

     A experiência, na prática, requer mais alguns artifícios, no entanto, a ideia base é esta e a conclusão é a seguinte:

     Que a força de atracção gravitacional é relativamente fraca e que, por exemplo, na prática tem-se que duas massas de uma quilo cada uma, colocadas à distância de um metro em relação aos seus centros de gravidade, sentem uma força de atracção de 6,67 x 10-11Newtons.

     Basta substituir m = 1 e r = 1 na equação da Gravidade para se obter o valor da força medida. Daí postular-se um valor mínimo para a atracção gravitacional e introduz-se G na equação … que é um valor de Força!

     Uma força mínima, muito pequena, mas ainda assim é o valor resultante da força de atracção entre duas massas de um quilo separadas por uma distância de um metro. Não me parece que se possa considerar isso como uma constante universal …

     Mas deu-se um jeitinho e introduziu-se G na equação que, grosso modo, funciona … muito conveniente!

     Mas a verdade é que não funciona assim tão bem. O que se constata na prática, é que a constante gravitacional G permanece bastante difícil de determinar.

     A mais antiga constante da Física, a constante universal da Gravidade, tem demonstrado ser, de longe, a constante mais difícil de determinar com boa precisão.

     Normalmente, todas as outras constantes físicas universais conseguem ser medidas com uma precisão que vai até às oito casas decimais, ou mais; para G, as diferenças surgem logo após a terceira casa decimal, às vezes até antes!

     O erro na medição de G é tão grande que é demasiado alto para ser usado em estudos sobre Gravidade e em explorações espaciais. Por isso, usa-se como referência um outro corpo celeste de massa ‘m’ elevada e assim obtém-se, na prática, um novo G!

     Os resultados experimentais não coincidem e por isso pensa-se e deduz-se que o problema está nos aparelhos de medição. Depois surgem novos pesquisadores, com novos aparelhos de medição mais modernos e mais sofisticados, aventuram-se na medição de G e … mais uma vez, obtêm valores diferentes.

     Esta situação faz-me lembrar a história inversa de ‘c’, em que repetidamente se pretendia obter valores diferentes para a velocidade da luz mas, insistentemente, esta permanecia sempre constante. Agora está-se a assistir ao contrário, em que insistentemente se procura o mesmo valor para G e são encontrados sempre valores distintos!

     Este valor insiste em ser impreciso e inconstante e a verdade é que até hoje não se sabe com precisão o seu valor!

     Pensa-se que o problema está nos aparelhos de medição que não conseguem medir esta constante com a precisão devida.

     Por outro lado, poderíamos tentar uma outra abordagem e tentar aceitar e assumir as evidências. E quais são as evidências?!

     Deixo-vos a reflectir.   

     Entretanto vejamos como, com umas pequenas experiências e uns cálculos simples, podemos esclarecer e clarificar um pouco mais as anomalias da Constante Gravitacional.

     Um trabalho intitulado “ Geophysical evidence for non-newtonian gravity” publicado em 1981 por F.D. Stacey e G.J.Tuck, desenvolveu medições de G abaixo do nível do mar, no fundo de minas.

     O que se constatou nestas medições foi que espantosamente a constante gravitacional G apresentava valores até 1% superiores aos oficiais, ou seja, superior às medições que são realizadas em laboratório à superfície da Terra. Sendo que, quanto maior a profundidade, maior era o valor encontrado para G!

     O que significa que a força de atracção entre as duas esferas já não é a mesma, é diferente. Isto é, a força de Newton será maior à medida que se aumenta a profundidade … para as mesmas esferas … à mesma distância!

     Se a massa é uma medida do número de átomos da esfera e se a quantidade de massa permanece igual, tanto das esferas como no planeta Terra, porquê que a atracção gravitacional é diferente?

     A mesma experiência de Cavendish conduz a resultados diferentes! Qual é a variável na experiência? Não é a massa com certeza.

     Continuamos ainda com tanta certeza de que a atracção gravitacional é uma função das massas?!

     Outro trabalho publicado em 1924 por Charles F. Brush, denominado: “Some new experiments in gravitation”, mostra-nos fotograficamente que corpos metálicos com átomos mais pesados e densos tendem a ter maior força de atracção gravitacional e a cair mais rapidamente, do que corpos com a mesma massa, porém, menos densos ou de menor número atómico. Esta diferença é mínima mas mensurável.

     Mais uma anomalia de G?!

     Esta nova anomalia leva-nos a introduzir novamente a seguinte observação: que a quantidade de carga, número de electrões constituintes do átomo, tem influência na quantidade de massa existente ou na quantidade de campo gravitacional produzido. Mas como?!

     Finalmente, a experiência mais enigmática de todas, que desafia por completo a consagrada validade da Lei da Gravidade.

     Em 1798, Henry Cavendish teve a curiosidade de realizar a experiência da balança de torção mas de um modo ligeiramente diferente. Enquanto media a constante da gravidade resolveu aquecer, com fogo, ambas as esferas.

     Espantosamente, verificou que a força de atracção entre as duas esferas aumentava consideravelmente, isto é, determinou um valor para G bastante superior!

     Esta experiência vem desafiando a Física Clássica há mais de 200 anos! E os esforços para explicar este fenómeno têm sido em vão ou muito pouco convincentes.

     Afinal, o que é que está a gerar mais Gravidade? Mais uma vez, vou repetir … Não é a massa, com certeza!

     Os avanços em ciência nem sempre se fazem para a frente, muitas vezes parece que estamos a andar para trás …

     Agora, repito a pergunta: quais são as evidências?

     A evidência é, obviamente … que G não é uma Constante Universal!

     Esta é a 2ª evidência: A Força da Gravidade que tanto se apoia na constante gravitacional G, a Constante Universal da fórmula de Newton, esta nem sequer é uma constante, mas sim uma variável, um parâmetro de local, que pode tomar valores e resultados sempre distintos, consoante o local e as condições externas em que está a decorrer a medição.

     Devo relembrar-vos que as Constantes Universais são as referências do Cosmos. Como tal, uma constante universal não se altera, não varia, é universal porque é válida para todo o Universo. E é, seguramente, independente das condições externas e do local de medição.

     A evidência experimental de que G varia, é porque esta não é uma propriedade inata ou fundamental da massa, e é a prova de que a constante gravitacional G não é, certamente, uma Constante Universal!

     Sem pretender complicar, temos de aceitar os factos! Por muito que estes nos pareçam contraditórios …

     No entanto, assumindo que não existe uma constante gravitacional universal, ainda assim existe uma constante aparente do local.

     Provavelmente este valor aproximado de G surge-nos como um efeito, uma consequência, uma relação entre outras propriedades inerentes às massas. Resta-nos indagar, quais poderão ser essas outras propriedades.

     Antes de prosseguirmos, gostaria de deixar-vos uma outra observação acerca da Lei da Gravidade, que é a seguinte:

     Imaginemos um astronauta, por exemplo. Sabemos que um astronauta na Lua não tem o mesmo peso que na Terra, nem tem o mesmo peso que em Júpiter. Isto porque, em Júpiter as extremas forças gravitacionais tendem a compactar a matéria e um astronauta aí colocado sentiria o seu corpo a pesar cada vez mais até querer colapsar sobre si próprio, e o seu peso teria um valor quase três vezes superior ao da Terra, um peso impossível para o organismo humano conseguir suportar.

     Ainda bem que temos consciência de que não podemos enviar expedições tripuladas a Júpiter. No entanto, já enviámos astronautas à Lua. E por esta ordem de ideias, poderíamos supor o inverso. Sabemos que um astronauta na Lua pesa, sensivelmente, menos um sexto que na Terra, e por isso diz-se que está exposto a menos influências gravitacionais, que é a razão pela qual o seu peso é menor nesse local. No entanto, apesar de estar sujeito a menos influências gravitacionais, o seu corpo não de expande, não dilata, não muda de forma! A geometria do corpo mantém-se.

     A geometria do corpo mantem-se …

     O que acabei de dizer pode parecer uma ideia irracional, até porque sabemos que os átomos são minimamente estáveis, independentemente da intensidade da Gravidade. Isto implica que as forças internas dos átomos tendem a adequar-se a cada local, de modo a que o micro sistema atómico se mantenha estável. A estabilidade de um átomo depende directamente do equilíbrio dessas forças internas.

     Não obstante a influência que existe nas ligações inter-atómicas e energias de ligação moleculares e covalentes, que provavelmente entrarão em maior esforço para manter a estabilidade atómica e o equilíbrio do organismo, uma vez que tolerar a ausência de Gravidade deve requer um esforço muito grande por parte do organismo do astronauta; não podemos deixar de considerar que há realmente um factor que foi alterado: a atracção gravitacional.

     Na prática, o que se observa é o seguinte:

     1º A Quantidade de Massa = Mantém-se  =>  Porque a massa é uma medida do número de átomos, e mantém-se o mesmo número de átomos;

     2º O Peso = Altera-se =>  O peso altera-se consideravelmente, porque a massa está exposta a um menor fluxo ‘gravitacional’;   

     3º A Forma = Mantém-se =>  Porque verifica-se que a atracção gravitacional do corpo não se altera consideravelmente.

      Novamente:  a atracção gravitacional não se altera consideravelmente mas o peso altera-se bastante … curioso … subtil mas curioso!

     O que leva a supor que a atracção gravitacional é bastante independente do peso, uma vez que o peso altera-se substancialmente mas a forma não. Afinal podemos voltar a colocar a questão: o que é a Gravidade?

     Pensamos que esta força é o que transmite peso e obrigatoriamente forma. Mas como podemos constatar, estas duas propriedades das massas não parecem estar directamente relacionadas …

     Não estou a querer confundir conceitos, mas parece-me que há aqui qualquer coisa que se pretende disfarçar muito bem!

     Estamos assim tão seguros de que peso e atracção gravitacional são uma e a mesma coisa?!

     Esta Lei da Gravidade está a ficar cada vez mais complicada!

     Em breve veremos uma luz ao fundo do túnel …

     Se a Gravidade é uma força sobre massas, então deve ser uma força muito especial, porque não permite muitas analogias. Por exemplo, quando um gás está sujeito a enormes forças de pressão, tem tendência a compactar; analogamente, se esse gás for exposto a uma pressão menor, tem tendência a dilatar. As forças que estão a actuar sobre o gás variam, logo, o gás muda de forma. Certo?!

     Mas, no nosso caso, a Gravidade não muda a forma, nem mesmo quando as forças que estão a actuar sobre as massas são suprimidas ou têm diferenças consideráveis! Podem não estar de acordo, mas eu acho isto um pouco estranho! Estranhíssimo! Que tipo de força é esta?

     Muito embora se considere a Gravidade como uma Força de Campo, há que realçar, inevitavelmente, uma 3ª evidência: que a Gravidade não é, inquestionavelmente, uma Força Mecânica ou de contacto.

     Aquilo a que habitualmente designamos por Força da Gravidade não pode ser uma propriedade universal da massa. Esta força associada à atracção não é proporcional à quantidade de massa de cada corpo, mas sim a uma outra propriedade da matéria!!

     Sem querer causar indiscrição, e com todo o respeito e admiração que presto ao Sir. Isaac Newton, eu diria que a Teoria da Gravidade está a perder pontos … muitos pontos. Por isso, seria preferível mantermos como referência a Teoria do Electromagnetismo.

     Agora é que parece que vou mesmo ter de dizer algo completamente absurdo. Oiçam bem: Se a Gravidade não é uma força mecânica, que tipo de força é que poderá ser? Mais uma vez, não sobram muitas hipóteses … só pode ser uma força de campo … uma força de radiação … electromagnética!

     Tentem acompanhar o meu raciocínio e mais uma vez, sem preconceitos.

     Se a Gravidade não é sinónimo de massa e nem sequer é sinónimo de peso, então, a única coisa que podemos dizer com alguma certeza é que a Gravidade é uma força de atracção entre átomos.

     Estão todos de acordo?!

     Pois bem, sendo a Gravidade uma força de atracção, que outras forças de atracção é que conhecemos na Natureza?

     Olhemos para o Magnetismo. Este fenómeno conhecido há séculos mostra--nos como dois ímanes se podem atrair tão rapidamente em função de uma força misteriosa que os une. Haverá alguma força mais atractiva do que esta?! Em que consiste este magnetismo?

     Os campos magnéticos estão por toda a parte, produzidos naturalmente, bem como produzidos artificialmente. O maior campo magnético natural que nos envolve é aquele que é criado pelo próprio planeta Terra, o campo magnético terrestre. Outras manifestações desta atracção magnética estão presentes em pequeno ímanes.

     Os campos magnéticos também podem ser produzidos artificialmente, sempre que aparelhos eléctricos estão em funcionamento. Mas o Homem não consegue sentir directamente esse magnetismo, é uma força invisível que actua discretamente através do espaço vazio e sem se fazer notar …

     Os efeitos magnéticos são um subproduto, uma manifestação de uma força fundamental, que resulta do comportamento eléctrico entre partículas com carga.

     Todas as partículas que contenham cargas em movimento criam campos electromagnéticos. Não existem cargas magnéticas isoladas. O magnetismo é uma consequência do movimento de cargas eléctricas. Sejam estas partículas electrões, protões, átomos ou planetas, todos estes criam campos magnéticos.

     Todas as partículas têm o seu próprio campo magnético, resultante do seu movimento de rotação, contudo, também poderá surgir um outro campo adicional, caso a partícula possua também uma velocidade de translação.

     Sempre que há movimento, há campo magnético.

Até os próprios neutrões possuem campo magnético. Mesmo sendo estas partículas electricamente neutras, estas não deixam de ser constituídas por quarks com carga fraccionária, como tal, também estas criam campos magnéticos.

     Podemos concluir que todos os átomos têm o seu próprio campo magnético e que a intensidade deste campo também diminui de acordo com o inverso do quadrado da distância, conforme estabelece a teoria do electromagnetismo.

     Uma das propriedades dos objectos em rotação designa-se por momento angular, que é uma medida da quantidade de movimento de rotação. Uma particularidade do momento angular é que essa força pode ser transferida.

     Por exemplo, se estivermos sentados e parados num banco giratório e ao mesmo tempo seguramos numa roda de bicicleta na horizontal, de modo que o seu eixo permaneça na vertical; se pusermos esta roda a girar e começarmos a inverter o seu eixo de inclinação, surpreendentemente, nós também começaremos a rodar na nossa banqueta giratória. Isto porque o momento angular pode ser transferido … interessante!

     De volta ao átomo. Neste caso temos partículas que estão constantemente em rotação e por isso geram também um momento angular intrínseco, no entanto, uma vez que todas estas partículas possuem carga na sua constituição interna, para além de gerarem um momento angular geram também um momento magnético. Uma vez que o momento magnético é uma grandeza vectorial, e supondo que estes vectores magnéticos estão sempre alinhados, podemos especular que o momento magnético de um átomo é a soma vectorial de todas essas pequenas contribuições, de forma que o momento ou campo magnético produzido por um átomo é uma constante.

     São os momentos magnéticos intrínsecos das partículas que dão lugar a efeitos macroscópicos de magnetismo. O momento magnético de um sistema é uma medida da intensidade dessa fonte magnética. É uma quantificação do magnetismo interno do sistema. Essa fonte magnética é gerada pelas partículas constituintes do átomo, que existem em igual número de protões neutrões e electrões, cuja razão é sempre proporcional e constante, salvo excepções.

     Cada átomo cria um campo magnético, cada conjunto de átomos cria um campo magnético um pouco maior, e aglomerados cada vez maiores de átomos criam campos magnéticos ainda maiores.

     A existência deste campo magnético ínfimo e subtil que cada átomo produz, traduz-se simplesmente numa atracção magnética, como um pequeníssimo íman. Mas infelizmente, o campo magnético gerado por um átomo é bastante fraco. De acordo com a teoria do electromagnetismo a sua magnitude e alcance enfraquecem com a distância e desta forma podemos considerar que o campo magnético produzido por um átomo é praticamente negligenciável e como tal não podemos considerar que esta força seja responsável por uma atracção universal da matéria.

      É certo que este campo é extremamente fraco para conseguir contactar com outro átomo mais distante e atraí-lo … mas talvez nos falte enquadrar neste modelo mais uma variável que faz toda a diferença …

     É agora que passamos a considerar o fenómeno electromagnético do macrocosmos. A interacção electrão-fotão produz o Electromagnetismo. Esta radiação electromagnética é produzida para o exterior do átomo, para o macrocosmos. A emissão desta radiação é então difundida por todo o espaço à velocidade da luz.

     A teoria que pretendo demonstrar é a seguinte: A emissão do campo Electromagnético não vai sozinha. Juntamente com esta associa-se um outro campo, o campo magnético do próprio átomo. Penso que, de alguma forma, o momento magnético do pequeno átomo é transferido através do electromagnetismo para o macrocosmos, e esta força de atracção, apesar de ínfima, consegue atingir distâncias infinitas.

     Se em Física Clássica o momento angular cinético é transferido, o momento magnético também pode sê-lo.

     E este seria o fenómeno responsável por causar a Gravidade!

     Uma experiência muito simples mostra-nos que o desdobramento do espectro químico do Hidrogénio tem duas linhas muito finas, em vez de uma risca única. O que são estas duas riscas? A resposta dos físicos é ainda um pouco inconclusiva, contudo, podemos considerar que esta falha no espectro está relacionada com o momento magnético do electrão ou do próprio átomo. Suponho que estas duas linhas mostram que existe a absorção de duas fontes de radiação, a radiação electromagnética e a radiação gravitacional.

     Estas duas riscas podem demonstrar o resultado evidente da existência de absorção e emissão de uma dupla radiação: de um campo magnético interno (fonte gravitacional) e de um campo electromagnético externo (fonte electromagnetismo clássico), trocados e difundidos continuamente por todo o espaço à velocidade da luz.

     A emissão deste novo campo gravitacional obedece sempre a um valor  constante, uma vez que em cada átomo a proporção das partículas constituintes fundamentais e a quantidade de carga é, de um modo geral, sempre constante e equivalente. A razão do momento magnético é, portanto, uma constante … muito interessante …

    A vantagem desta nova Teoria da Gravidade é que esta constante de atracção não tem de ter necessariamente um valor fixo, pode ser variável. Vejamos como: a fabricação de pequenos ímanes artificiais pode ser feita expondo um material diamagnético a um campo electromagnético externo e intenso. Conforme a intensidade do campo externo, obtém-se um íman com mais ou menos magnetização. Isto é, se pretendemos um íman mais forte, mais magnetizado, basta sujeitar o material a um campo electromagnético mais forte. E sabemos que um campo electromagnético é mais intenso quanto mais rápida for a sua variação.

     Agora, de volta ao macrocosmos. Se considerarmos um planeta ou uma estrela em que a sua velocidade de rotação é mais elevada, isto traduz-se na produção de campo electromagnético externo mais forte.

     A subtileza da Gravidade consiste no seguinte:

     Se o astro se expõe a ele próprio a um campo electromagnético mais forte, mais intenso, acontece a mesma analogia dos nossos pequenos ímanes artificiais, ou seja, intensifica o próprio campo magnético interno do sistema, o que na prática traduz-se num aumento da constante gravitacional!

     O mesmo se aplica à experiência de Cavendish. Ao aquecermos as esferas estamos a transferir energia cinética aos electrões, e como consequência estes agitam-se mais rapidamente e intensificam o valor do campo electromagnético externo e, consequentemente, o campo magnético interno, ou seja, a ‘constante’ G aumenta inevitavelmente!!

     Para além disto há que acrescentar que a magnetização é um fenómeno que só é possível porque produz o alinhamento dos domínios.

     No nosso caso, quais serão esses domínios das partículas da Natureza?

     Há uma propriedade curiosa na matéria que tem passado um tanto ou quanto despercebida, porque de facto, ninguém sabe muito bem para quê que serve: a propriedade consiste no enigmático e misterioso Spin.

     Porquê que a Natureza precisaria de criar esta propriedade? Todas as partículas têm um spin definido, e é uma característica que a matéria possui que não se consegue alterar. O spin, relaciona-se com o sentido do eixo do movimento de rotação, ou momento angular intrínseco de uma partícula, e é uma das propriedades quânticas mais intrigantes da Física. Até ao presente momento ainda não há uma interpretação física convincente que explique esta função.

     Curiosamente, toda a família dos fermiões, que inclui a matéria estável e instável, possui o mesmo spin. Interessa-nos, particularmente a parte estável desta família, a matéria comum que nos rodeia.

     Muito espantosamente, ainda ninguém reparou que todas as partículas com massa estáveis têm todas uma propriedade idêntica: Spin ½.

     Os electrões têm spin ½; Os quarks também têm spin ½ , que são os constituintes do núcleo; Por consequência, também os protões e neutrões têm spin ½ ; Logo, todos os átomos possuem spin ½ .

     Este spin idêntico para estas partículas implica que todas elas giram com a mesma direcção em torno do mesmo eixo virtual universal. Todas as partículas de matéria efectuam um movimento de rotação da mesma forma, de modo que o spin associado a este movimento corresponde sempre ao módulo de ½ …  E assim tem-se o alinhamento dos domínios.

     Perfeito! Os campos magnéticos de todas estas partículas distintas relacionam-se com um alinhamento universal de acordo com o seu spin, que é sempre igual ao módulo de ½ , e comportam-se como pequenos ímanes com dois pólos, a única variação que podem ter é um spin de +1/2 ou -1/2 para poder permitir a combinação dos dois pólos, digamos, juntar um pólo Norte com um pólo Sul.

     O momento magnético resultante, é a soma total de todas essas contribuições individuais de cada partícula, que é sempre uma razão relativamente constante do momento magnético por unidade de volume. De tal forma que o momento magnético final é sempre constante e sempre proporcional à quantidade de massa que produz esse magnetismo A constante G surge então como uma constante de atracção magnética.

      O Spin é o segredo da Gravidade!!   

 

     Esta revelação está longe de ser gloriosa uma vez que continua incompleta, porque a Força da Gravidade tem ainda muitos mais mistérios para desvendar.

     Se a Força Gravitacional é uma Força Magnética, responsável por atribuir forma aos objectos, sendo assim, então, o que é o Peso?!

     O Peso como veremos, já é outra história …

     A Força da Gravidade é a responsável pela geometria dos corpos, por atrair e aglomerar a matéria, mas não está directamente relacionada com a massa ou com o peso. Na verdade, estes três conceitos, massa; peso; atracção gravitacional, são conceitos absolutamente distintos e independentes!

   Considero estes três conceitos como sendo absolutamente independentes, e passo a explicar porquê:

     Em primeiro lugar, a atracção de um corpo é, portanto, função das atracções dos seus átomos. No entanto, esta atracção universal não é uma propriedade essencial do corpo, ou das suas partículas, ou das suas massas. De facto, ele nem sequer é uma propriedade concreta, mas sim uma consequência. Tudo indica que, sem electrosfera não teríamos a geração da Gravidade, uma vez que é devido à interacção electrão-fotão que se produz o fenómeno do electromagnetismo para o exterior do átomo e, consequentemente, a difusão da Gravidade … e esta particularidade é muito interessante!

     Como podemos constatar na Natureza, raramente se encontram átomos solitários. A Natureza tem tendência para adquirir formas mais complexas. Contudo, aquilo que permite a primeira aproximação desses átomos, é uma força de atracção … magnética … aquela que habitualmente designamos por Força da Gravidade.

     O Campo Magnético Gravitacional, surge como uma pequena interferência, um ligeiro desequilíbrio na posição das partículas, obrigando a que a matéria deixe de estar em equilíbrio estático, para passar para um estado de equilíbrio dinâmico. A matéria tem tendência a aglomerar-se, mas não se desintegra, não colapsa sobre si própria, não há forças gravitacionais infinitas no centro do núcleo, no centro da massa, porque a Gravidade não advém do centro … esta é a acção da Nova Força da Gravidade!

    Posteriormente é que se verifica a união de átomos. Sem pretender entrar no domínio da Química, a união destes átomos traduz-se através de ligações moleculares, iónicas e covalentes muito mais resistentes.

     As ligações electrónicas dos electrões de valência, electrões mais distantes das orbitais, são bastante fortes e isso assegura a construção de elementos químicos em estruturas mais complexas e estáveis como as moléculas. Posteriormente essa estrutura toma uma forma rigorosa e definida, obtendo-se a classificação da substância como um sólido, um líquido ou um gás. 

     Contudo, a existência de átomos e moléculas não estabelece que exista um peso pré-determinado, o peso é uma variável.

     A próxima grande questão é tentar esclarecer o que é que confere peso e massa à matéria.

     Numa analogia muito breve, sucinta e sem rodeios, eu diria que, se os fotões transferem a carga; os nossos neutrinos ou gravitões transferem a massa.

     Não podemos esquecer que estas são as propriedades fundamentais do Cosmos: Carga e Massa, duas propriedades bastante exóticas!

     Os neutrinos seriam as partículas responsáveis por fabricarem toda a massa de que somos feitos!

     Até agora, os nossos neutrinos têm afectado muito pouco a vida dos físicos das partículas. Seria bom que se desse um pouco mais de atenção a estas partículas e se desenvolvessem estudos mais aprofundados.

     A existência do neutrino foi postulada inicialmente pelo físico teórico Wolfgang Pauli, em 1931. Pauli baseou esta hipótese na aparente não conservação da energia e momento em certos declínios radioactivos, especificamente, a desintegração Beta. Este tipo de desintegração do neutrão resultava no aparecimento de duas novas partículas, o protão e o electrão, mas aparentemente havia uma certa quantidade ínfima de energia em falta. Pauli postulou que a energia em falta seria transportada por uma partícula neutra e invisível. Mais tarde, Enrico Fermi baptizou o nome desta partícula de neutrino. Em 1959 foi finalmente descoberta uma nova partícula que correspondia exactamente às características do neutrino.

     Os neutrinos são partículas elementares neutras que interagem com a matéria apenas através da Força Nuclear Fraca. No entanto, porém, o processo de produção destes neutrinos pode se apresentar numa forma bastante diversificada.  

     A grande taxa de produção de neutrinos tem origem no nosso Sol. Estas pequenas partículas são geradas continuamente em reacções nucleares dentro do Sol e de outras estrelas. Os neutrinos são as componentes mais importantes de toda a radiação cósmica que constantemente chega ao nosso pequeno planeta Terra.

     A característica mais fascinante desta pequena partícula é a seguinte: os neutrinos praticamente não interagem com a matéria, uma vez que não possuem carga eléctrica e provavelmente não possuem massa. Esta partícula fantasma consegue atravessar o nosso planeta muito facilmente, sem reagir com a matéria, pois para estes neutrinos toda a matéria é praticamente transparente, e atravessam-na sem qualquer dificuldade.

     Os neutrinos solares chegam de todas as direcções a todo o momento, atravessando o planeta Terra e todo o espaço, espalhando-se até aos confins do Universo.

     Estes neutrinos podem ter diferentes distribuições de energias, consoante a reacção nuclear que os produziu.

     Tendo em conta a luminosidade do Sol, é possível calcular o número de neutrinos gerados a cada segundo. Se são libertados dois neutrinos por cada 28 milhões de eV, como estes se expandem em todas as direcções por toda a área da superfície solar, estima-se que o número de neutrinos que atinge a superfície do planeta Terra seja, aproximadamente, de 60 biliões de neutrinos por cm2 por segundo!

     E quanto maior for a massa da estrela, maior a quantidade de neutrinos que são gerados. Calcula-se que haja actualmente 10 biliões de neutrinos por cada protão. Estes são praticamente indetectáveis e praticamente tão ou mais abundantes quanto os fotões, e tal como estes, deverão propagar-se à velocidade da luz.

     Ainda assim, a produção destas partículas não se limita às reacções nucleares das estrelas. Os neutrinos são também produzidos no interior do planeta Terra através da radioactividade de alguns elementos químicos; em centrais nucleares instaladas na superfície do nosso planeta; e pelo próprio ser humano, como resultado de reacções específicas com átomos de potássio que compõem o nosso organismo.   

     A verdade é que, o interior do corpo humano produz 20 milhões de neutrinos por hora; é atravessado por 100 biliões de neutrinos vindos das centrais nucleares; e mais 50 triliões vindos do Sol!

     Não é absurdo, portanto, dizer que somos atravessados por triliões de neutrinos num curto espaço de tempo!

     Estas partículas tão subtis e omnipresentes, foram criadas praticamente desde o início do Universo, toda a evolução da Natureza teve de se basear nestas estruturas, por isso, estas partículas devem ter uma função fundamental…

     É uma ideia um pouco difícil de provar, a materialização da massa através dos neutrinos, mas só assim é que faz algum sentido, senão … para quê tantos neutrinos?! … Retire-se os neutrinos do Universo e tudo se desfaz … literalmente! 

Os neutrinos seriam os portadores da energia material, a propriedade que confere massa à matéria; tal como os fotões são os portadores da energia electromagnética, a propriedade que confere carga à matéria. Estas seriam as propriedades essenciais dos elementos atómicos, mediadas por estas duas partículas: neutrinos e fotões.

     Assim sendo, de acordo com esta análise, parece que teríamos de reconsiderar e dividir a estrutura da nossa antiga Força da Gravidade em duas componentes:

     1ª Componente - A Força da Gravidade Magnética, responsável pela forma geométrica do corpo;

     2ª Componente - A Força da Gravidade Material, responsável por atribuir Massa ao corpo.

     Estas duas forças relacionadas e combinadas transmitem-nos a ilusão da existência de uma única força, pois encaixam-se quase na perfeição de modo a compor uma Força Secundária a que normalmente designamos por Gravidade!

     A triste conclusão é de que, não existe uma Força da Gravidade original e endémica do Cosmos, esta força exótica ilude-nos com a sua beleza como um magnífico híbrido!

     Com esta informação, somos obrigados a reajustar as Forças Estruturais do Universo, reenquadrando-as num novo modelo, numa nova Equação do Cosmos:

 

Ffr = Ff + Femg + Fmt  

 

  Força Fraca  =  Força Forte + Força Electro-Magnética-Gravitacional + Força Material

    

 

     Não obstante porém, seria necessário postularmos uma Teoria para Neutrinos e qual a sua verdadeira interacção com a matéria.

     Experiências recentes nesta área, que pretendem contabilizar o número de neutrinos que atravessa constantemente o planeta Terra têm verificado que o número de neutrinos que sai não é exactamente igual ao número de neutrinos que entra. Há, portanto, um défice de neutrinos.

     Existem algumas sugestões que têm sido feitas de modo a poder dar uma explicação para este fenómeno. Alguns cientistas acreditam que o equipamento e a forma como a experiência é feita não permite contabilizar certas espécies de neutrinos; outros pensam que ocorre uma transformação desta partícula numa outra … mas também podemos arriscar uma outra hipótese que é a seguinte: os neutrinos que atravessam o nosso planeta são absorvidos pelos átomos e misturam-se com a matéria.

     Seria importante indagar se estes neutrinos realmente se misturam com a matéria confirmando assim se serão eles os responsáveis por atribuir esta qualidade de Massa de que somos feitos.

     Uma propriedade interessante desta partícula é novamente o Spin. Os neutrinos possuem Spin ½. Curiosamente esta partícula mediadora da interacção material não possui spin inteiro como os outros mediadores das restantes forças da Natureza. O fotão, por exemplo, mediador da força electromagnética possui spin inteiro 1.

     A razão de ser deste spin poderia estar relacionada com uma característica fundamental da própria matéria, dos fermiões, ou seja, todas as partículas com massa possuem spin ½.  A capacidade que os neutrinos têm de ultrapassar a electrosfera do átomo, uma vez que esta partícula não possui carga na sua constituição por isso não interfere com os electrões, permite-lhe atingir o núcleo sem quaisquer dificuldades. O facto de possuir spin ½ é a sua senha de entrada. Os neutrinos seriam as partículas responsáveis por transmitir por todo o espaço o mesmo momento e energia material!

     Relacionar esta propriedade com a variação do peso constitui outro desafio. Sabemos que a mesma massa pode apresentar diferentes pesos. Mas de onde vem esta força do Peso?

     Se o peso não é uma característica inata das massas e também não está directamente relacionada com a força magnética gravitacional, então, de onde vem este ‘Peso’, que já começa a pesar no nosso raciocínio?

     Para compreendermos claramente este fenómeno eu diria que o Peso está intimamente ligado com duas propriedades singulares despertadas pelo Princípio de Equivalência de Einstein e já anteriormente estudadas e apresentadas por Galileu. As características abstractas às quais me refiro são a Inércia e a Aceleração. Estas características estão profundamente ligadas com o conceito de Peso.

     Para recapitular e resumir postulemos o seguinte:

    

     1º Atracção Gravitacional => É uma Força Magnética;

   

      2º Massa => É uma forma de energia, é uma Força Material;

    

     3º Peso => É uma Força de Aceleração causada pela deformação do espaço-tempo em consequência da presença de uma grande quantidade de energia: a Massa, ou seja, a energia material presente causa a deformação do tecido do espaço e consoante o valor de energia presente, maior ou menor é a curvatura apresentada. Nestas condições, qualquer massa é obrigada a adquirir uma aceleração e a vencer um estado de inércia, de onde advém o estatuto de Peso.

     E é por isso que se estabelece um princípio de equivalência entre:

 

 

Massa Inercial = Massa Gravitacional

 

Gravidade = Aceleração

 

 

     Estas três forças combinadas sobrepõem-se em simultâneo, fazendo-nos pensar que estamos perante uma única força, que erroneamente designamos por Força da Gravidade. Mas como podem constatar não é somente uma única força que devemos considerar mas sim três!

     Sendo estas três forças consequências consecutivas uma da outra, na prática torna-se quase impossível separá-las e distingui-las, de onde, de certa forma, não decorre qualquer inconveniente em mantermos a nossa homenagem a Newton e continuarmos a designá-la por Força da Gravidade. Sem, no entanto, nunca esquecermos que Atracção Gravitacional; Massa e Peso são conceitos absolutamente distintos.

     Vamos agora rever o ponto de situação do nosso astronauta.

     Perdoem desde já o fluxo das minhas palavras porque esta descrição realmente requer um grau mais elevado de abstracção.   

     A ‘Gravidade’ resultante no astronauta funciona por intermédio de três componentes:

     Primeiro, se a atracção gravitacional é praticamente uma constante, a sua forma geométrica praticamente não se altera, o astronauta não muda de forma, porque a atracção gravitacional é uma força de campo magnética e de radiação, portanto, não é uma força mecânica ou de contacto;

     Segundo, mesmo possuindo uma reserva interna de produção própria de neutrinos que lhe confere e garante uma estrutura material, este astronauta expõe-se a ele próprio a um fluxo inferior destas partículas porque se encontra mais distante da Terra e a produção de neutrinos gerada pelo satélite lunar será consideravelmente inferior, uma vez que esse astro já cessou praticamente toda a sua actividade geológica interna.

     Terceiro, como resultado destas condições surge que a energia material presente e envolvente deste astronauta é manifestamente reduzida. E se a energia material que está a afectar a estrutura do espaço-tempo é inferior, logo, a curvatura do mesmo é menos acentuada, isto é, se o declive não é tão acentuado a aceleração do astronauta é menor, logo, o astronauta apresenta menos peso!

    E o Peso representa-se simplesmente pela mesma fórmula clássica:

 

P = m.a

 

     Porque o peso é uma força que surge como consequência da aceleração da energia material, devido à deturpação do tecido do espaço-tempo em que está envolvido.

     Esta é a primeira teoria que explica e justifica o facto de existir uma relação directa entre estes conceitos: Gravidade; Aceleração e Inércia.

     Explica aquilo que acontece e porquê que acontece, sem ser necessário recorrer a confrontos entre a teoria da Gravidade de Newton ou de Einstein, porque ambas as teorias apresentam características correctas.

     A Gravidade não é somente a deformação do espaço-tempo. Na Gravidade há matéria-energia presente e há igualmente deformação do espaço-tempo.

     Posto isto, talvez não seja necessário recorrer  a novos conceitos, novos campos, novas partículas … nomeadamente o Bosão de Higgs.

     E, por falar em Higgs, aquela partícula … a razão pela qual se está a construir o LHC em Genebra … entre o enigmático Gravitão e o grandioso Bosão de Higgs, outra questão se levanta de imediato na minha mente: a Quantização da Matéria.