Ainda a velocidade das ondas eletromagnéticas
15 de novembro, 2014 às 10:08 | Postado em Eletromagnetismo, Filosofia da Ciência, Radiação, Relatividade
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Obrigado pela resposta Prof. Fernando Lang da Silveira em Velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo. Alguns questionamentos:
Pela sua resposta os experimentos/observações são muitos vagos para confirmar essa Teoria.
Por exemplo o uso do lazer (ou seja foi testado somente a radiação visível nos espelhos de 1969), nada a respeito as ondas de radio ou ultravioleta, infravermelho, micro-ondas. e não foi usado aparelhos que pudesse ter a sensibilidade para analisar pequenas variações da velocidade. Houve uma generalização sem comprovação da teoria e que outros tipos de ondas nem tenha sido testados. Nunca fizeram testes em vácuo (se existe risos) aqui na terra?. Para comprovar se todas as velocidades das ondas tem a mesma velocidade?
Concordo com a tecnologia do GPS, mas se a velocidade das varias frequências (vermelho,verde,azul) de ondas fossem de diferenças mínimas? Estes aparelhos não são sensíveis o bastante para captar tal diferença. O que não valida a teoria da mesma velocidade?
Quanto a Teoria Eletromagnética de Maxwell PREDIZ a existência de Eter luminoso, mas a teoria atual diz que ele não existe.
Será que a velocidade da luz ou de todas as ondas eletromagnéticas é uma constante no Universo? Se não for qual o impacto para as teorias que admite essa constante?
Meu interesse Professor é de analisar todos esses aspectos dessa teoria da mesma velocidade, propor experiencias como acima descrita. Porque percebo que a física atual esta sentada em uma linha muito fina.
Caro Freud B. X.
Farei alguns comentários.
1 – Todas as teorias científicas são provisórias e possivelmente no futuro serão substituídas. Não existe comprovação científica no sentido de prova definitiva. O que existe é a corroboração de teorias, isto é, uma teoria está corroborada quando passa por alguns testes.
2 – A aceitação de uma teoria, a exemplo da Teoria Eletromagnática (TEM), depende também das relações que ela guarda com outras partes do conhecimento científico, de quão importantes e interessantes são os problemas que ela resolve e que dela decorrem, além de todas as aplicações tecnológicas derivadas dela.
3 – A TEM de Maxwell não tem e não teve qualquer compromisso com éter. Tanto que ela sobreviveu apesar do éter ter sido descartado. Maxwell acreditou no éter e isto é muito diferente de dizer que a TEM predisse o éter.
4 – É uma ingenuidade epistemológica imaginar que o descarte de uma teoria decorra de um suposto problema para ela. A superação de uma teoria POR OUTRA é um processo não instantâneo no qual uma nova teoria compete com a antiga e finalmente supera a antiga. Esta superação passa também por demonstrar que a nova teoria resolve com sucesso os problemas que a velha já resolvia. Para maiores detalhes vide por exemplo A Metodologia dos Programas de Pesquisa: a epistemologia de Imre Lakatos, disponível em https://www.researchgate.net/publication.
5 – Nunca poderemos saber com certeza se a velocidade da luz é uma constante universal. Esta é uma ousada suposição, conjetura, consequente dos postulados da Teoria da Relatividade Restrita, que leva a interessantes resultados teóricos, experimentais, com aplicações tecnológicas inclusive. O descarte desta suposição não decorrerá de meras dúvidas como aquelas que apresentas.
6 – Existem MUITAS evidências de que a velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo seja uma constante universal (tratei de alguma na postagem anterior: Velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo). Por exemplo, se estudares o efeito Doppler aprenderás que ele DEPENDE de qual seja a velocidade da luz. Quando observamos um espectro de emissão produzido em sistemas distantes, em movimento em relação a nós, TODAS as linhas espectrais (diferentes frequências) chegam a nós, depois de viajar por longas distâncias no espaço sideral, deslocadas por efeito Doppler consistentemente com a hipótese de que a velocidade das ondas eletromagnéticas de diferentes frequências viajam com a mesma rapidez.
Vide também NÃO é verdade que os experimentos de Michelson-Morley derrubaram a “teoria do éter luminífero”!
“Docendo discimus.” (Sêneca)
_________________________________
Comentários no Facebook
Magno Machado (UFRGS) – Excelente resposta didática, Lang. Estava lembrando do experimento de Weber e Kolhlrausch (1856) que mediram as razões das unidades eletromagnéticas usando uma jarra de Leiden e mostraram que o valor era próximo da velocidade da luz, ANTES da publicação do trabalho Maxwell (1873). A notação “c” para velocidade da luz apareceu, aparentemente, nos artigos de 1856 daqueles 2 senhores. Att. MM
Fernando Lang da Silveira Grato Magno Machado! Sobre os experimentos de Weber e Kolhrausch encontras uma- citação de Maxwell em Leis de Maxwell e ondas eletromagnéticas.
_________________________________
Comentários na comunidade do Facebook MPEF – UFRJ
Alexandre C Tort (UFRJ) – A velocidade da luz (módulo) é sensível a campos gravitacionais e o GPS para fins militares leva isto em conta. Mas tenho a impressão de que quem formulou a pergunta não ficará contente com as respostas. Há tantas evidências experimentais sobre o assunto todo…
Alexandre C Tort (UFRJ) – Medindo a distância entre a Lua e a Terra por meios geométricos (como os gregos o fizeram) e medindo o tempo de trânsito de um pulso de laser, e ainda corrigindo para os efeitos da atmosfera, acredito que é possível mostrar que a rapidez da luz no vácuo coincide com a predição da teoria eletromagnética. Na verdade, isto já foi feito, pois os astronautas deixaram um espelho na superfície da lua!
Fernando Lang da Silveira Sim!! Tratei especificamente disto em http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=947
Henrique Fleming (USP) – Excelente, Fernando Lang da Silveira!
Carlos E. Aguiar – Raios gama produzidos em explosões que ocorreram a distâncias de gigaparsecs da Terra (os famosos ‘gamma ray bursts’) chegam aqui praticamente no mesmo instante. Isso apesar de terem energias (ou seja, comprimentos de onda) muito diferentes. Observações desses raios gama colocam limites da ordem de uma parte em 10^20 para variações da velocidade da luz a energias de GeV. Dá menos que 10^(-12) metros/segundo. Nada mal para experimentos “muito vagos”.
Mais detalhes em http://arxiv.org/abs/1109.5191
Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 1635.
Ondas eletromagnéticas não se propagam com a mesma velocidade! Então, porque não detectamos tais diferenças? É simples: essas diferenças, no extremo direito do espectro eletromagnético, são menores do que 7,94 x 10^{-12} angstroms/segundo, ou seja, para que seja possível detectar essas diferenças, seria preciso melhorar nossas medidas experimentais atuais em 377 quintilhões de vezes. No entanto, à medida que as frequências diminuem (e, portanto, os comprimentos de onda, aumentam) as diferenças de velocidades passam a serem significativas. Por exemplo, na faixa de 10^4 Hz, temos uma diferença em relação ao pico (luz vízivel) de aproximadamente 1,5 m/s. Em outras frequências, essas diferenças se tornam cada vez mais significativas. Devo publicar no ArXiv em breve um artigo em que explico melhor essa questão, mas, podem acessar “The General Science Journal”, list of authors, barreto, manoel eneas, “Mecânica Relativística Quântica Simétrica aplicada ao fóton”, tabela 1, coluna G para verificar as diferenças de velocidade previstas para alguns comprimentos de onda escolhidos de forma arbitrária, a maioria, na faixa de ondas de rádio.
Estás te referindo à velocidade das ondas no vácuo? Existe alguma evidência experimental?
Olá Professor Fernando Lang. Somente hoje percebi que o comentário que fiz foi publicado. Mas vamos lá… sim, a afirmação diz respeito à velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo, ou seja, existe uma dependência entre comprimentos de onda (lambda), frequência (nu) e velocidade. Assim, dados dois comprimentos de onda \lambda_1 diferente de \lambda_2, e, portanto, duas frequências \nu_1 diferente de \nu_2, teremos, OBRIGATORIAMENTE, duas velocidades correspondentes v_1 diferente de v_2.
Na verdade, o fóton é emitido, na origem, com velocidades diferentes, ou seja, o fóton de “luz” vermelha é emitido com uma velocidade diferente de um fóton de “luz” azul. E, após a emissão, sua velocidade, no vácuo, permanece constante, embora diferente uma da outra. Se sujeito a campo gravitacional, por exemplo, haverá, nesse caso, também alteração de velocidade (desvio para o vermelho ou para o azul, conforme o caso), mas, nesse caso, veja que, embora seja mantida a velocidade tangencial, surgirá, por efeito do campo uma velocidade transversal (de queda) e, evidente, por composição dos vetores velocidades, a velocidade resultante será diminuída ou aumentada.
Há que se dizer, como afirmei no primeiro comentário que fiz aqui nesse site, essas diferenças, para ondas no extremo direito do espectro eletromagnético são baixíssimas (abaixo de 7,94 x 10^(-12) angstroms/segundo, razão porque não são detectáveis no momento.
No entanto, na faixa de ondas de rádio essas diferenças crescem na medida que a frequência diminui. Aliás, creio que o DELAW observado na chegada de ondas de rádio do tipo FRBs (na faixa de milissegundos) tem como principal razão o fato de terem sido emitidas com velocidades diferentes na origem. Sobre esse assunto publiquei recentemente artigo no The General Science Journal em que, utilizando dados de outros pesquisadores, mostro que o delaw observado, provavelmente, deve-se, principalmente, porque as ondas de rádio foram emitidas com velocidades diferentes na origem (uma galáxia situada a aproximadamente 3 bilhões de anos luz). O trabalho publicado tem o título de “Mecânica Relativística Quântica Simétrica aplicada à FRB 121102 (sub-pulso AO 05)”. Se precisar de mais alguma informação a respeito do assunto pode me escrever diretamente. Terei a maior prazer em explicar melhor eventuais dúvidas que o Sr. ou outro leitor tiver.
Bom, quanto à evidência experimental, como afirmei, as diferenças no extremo direito são baixíssimas (como afirmei no primeiro comentário que fiz precisaríamos melhorar nossas medidas em 377 quintilhões de vezes, ou que creio não será possível em um curto espaço de tempo. Mas, tendo em vista que as diferenças de velocidade aumentam de forma significativa na medida em que as frequências diminuem, então, é possível medir tais diferenças nessa faixa. A dificuldade experimental, no entanto, nesse caso é grande porque nessa faixa os comprimentos de onda são grandes (para 10 mil Hz, teríamos um comprimento de onda da ordem de 29 Km) e uma diferença de velocidade na faixa de 1,5 m/s a cada segundo em relação ao pico (luz visível, ultra-violeta, raios X, raios gama). Veja que não há como medir diferença de velocidade para o pico pois tais diferenças, se existirem, são baixíssimas (menores que 10^(-12) amgstroms/segundo. Ou seja, do nosso ponto de vista experimental, devido à limitação tecnológica concluímos que a diferença de velocidade é “zero”. Mas, como afirmei, me parece promissor as detecções de rajadas rápidas de rádio onde já estão detectando delaws na passagem de duas ondas cujas frequências são diferentes e que se supõem que essas ondas tiveram emissões simultâneas. No momento, os pesquisadores atribuem esse atraso a uma possível existência de uma coluna de elétrons em regiões do espaço e que a inteiração das ondas eletromagnéticas e a referida coluna de elétrons provoca a dispersão. Evidente, talvez a coluna de elétron (se, de fato, existir) contribua para o atraso observado, mas, a maior parte do efeito observado (delaw) deve-se ao fato de que, na origem, tais ondas de rádio foram emitidas com velocidades diferentes e que, portanto, é natural que se distanciem uma da outra durante o percurso (nas faixas de ondas de rádio observadas, as diferenças, embora ainda pequenas, sendo, porém cumulativas (segundo a segundo), tornam-se mensuráveis após um intervalo longo, como é o caso da FRB 121102 que situa-se a aproximadamente 3 bilhões de anos luz do ponto de observação). Ou seja, no meu entender, já está acontecendo situações físicas que já não são explicáveis pela Teoria da Relatividade Especial como publicada por Albert Einstein (embora o que fiz tenha sido simplesmente corrigir essa teoria o que não tira de Einstein sua extrema importância dentro da física caso as correções implementadas por mim e Cláudio Nassif sejam corretas).