Qual é a velocidade da gravidade?

Depois de computar a órbita do único cometa visível a olho nu que poderia dançar através do céu noturno duas vezes na vida, Edmond Halley ficou extremamente intrigado com a força da gravidade. Quando, em 1684, conheceu Newton para discutir as provas das leis de Kepler sobre o movimento planetário, ele ficou surpreso ao descobrir que Newton já havia resolvido. De fato, Newton, o polêmico esterlino que ele estava, provou as leis 4 anos antes de Halley pedir sua ajuda. Aos 22 anos, ele havia inventado de forma independente cálculos na mesma proporção que aprendemos no ensino médio e na engenharia para determinar posteriormente por que os planetas giravam ao redor do sol em uma órbita elíptica.

Demastrado pelo fato de que Newton nem sequer tinha considerado publicar suas provas, Halley decidiu se tornar seu patrono. O Principia de Newton, que vai cair como uma das obras mais inovadoras da história da humanidade, foi publicado às custas da Halley. No entanto, críticos incrédulos sobre a misteriosa atração da gravidade questionaram Newton sobre por que suas provas funcionaram; Por que a gravidade funcionou do jeito que fez? A autêntica resposta de Newton às suas críticas ” Não enquadramento de hipóteses ” foi anexada à segunda edição de seu livro.

Séculos mais tarde, Einstein não só desmascarou o que causou a atração misteriosa da gravidade, mas também estabeleceu um limite superior ao alcance. Newton acreditava que a gravidade viajava à mesma velocidade que a luz que se acreditava ser durante os tempos arcaicos – infinito. Ele explicou que, se o Sol desaparecesse de repente do centro do Sistema Solar, todos os planetas seriam instantaneamente lançados no espaço, na direção de sua velocidade tangencial instantânea. Einstein, no entanto, discordou.

O problema com a gravidade newtoniana

O alcance infinito da gravidade newtoniana significava que cada partícula afetou todas as outras partículas, independentemente da distância entre elas, mesmo que estivessem estacionadas em cantos opostos do Universo. Einstein não foi a primeira pessoa a discordar. A primeira dessas críticas criticou quando, em 1859, Urbain Le Verrier descobriu uma anomalia na órbita de Mercúrio que não poderia ser explicada pela gravidade de Newton. Formalmente conhecida como The Perihelion Precession of Mercury , a órbita de Mercury movia-se e desviou-se sobre seu eixo.

Precessão de Mercúrio órbita sol

A Precessão do Periélgio de Mercúrio

A primeira tentativa de calcular a velocidade da gravidade foi feita por Laplace, que redefiniu a gravidade como um campo ou um líquido. Ele calculou a velocidade para ser pelo menos 7 milhões de vezes a velocidade da luz. No entanto, a finitude da velocidade da gravidade, independentemente da sua exorbitância, representou um problema. Uma órbita estável entre dois corpos só poderia ser alcançada se a força em um corpo, diga A, aponta diretamente para o outro corpo, digamos B. A força da gravidade entre esses dois corpos se influenciará instantaneamente se a gravidade for a uma velocidade infinita , mesmo que os corpos A e B estejam separados por uma distância astronômica. No entanto, a finitude causaria um atraso.

Pense nas forças da gravidade transmitidas por dois corpos como flechas disparadas por dois arqueiros. Se as flechas viajam a uma velocidade finita, as setas perderão seus alvos porque os alvos, que estão em constante revolução, avançarão. Isso desestabilizaria uma órbita, pois a força resultante desse sistema envolvendo a força centrífuga do corpo e a atração gravitacional se desviaria da trajetória, fazendo com que os corpos se expandissem gradualmente para fora, potencialmente destruindo todo o Sistema Solar.

O problema com uma velocidade finita da gravidade newtoniana

O problema com uma velocidade finita da gravidade newtoniana

Para atingir seu alvo, o arqueiro deve compensar o movimento disparando um pouco à frente. Se a gravidade não for considerada uma única seta, mas sim um nódulo de flechas dispersas em todas as direções, uma dessas flechas que se deslocam para a direita do corpo (assumindo que elas orbitam no sentido horário) atingirá seu alvo de frente. O mesmo pode ser dito para o outro corpo. Quando as duas setas opostas estão alinhadas e são perpendiculares às forças centrífugas correspondentes de ambos os corpos, uma órbita estável é realizada, apesar do atraso.

Ondas gravitacionais como setas dispersas

Ondas gravitacionais como setas dispersas

O argumento foi apresentado pelo prestigiado astrônomo Tom Van Flandern, que calculou a velocidade da flecha para ser 20 bilhões de vezes a velocidade da luz, o que é justo para ser percebido como instantâneo. No entanto, Einstein em sua Teoria Geral da Relatividade afirmou que a velocidade dessa onda de flechas é igual à velocidade da luz – aproximadamente 186,000 milhas por segundo.

Por que a velocidade da gravidade é igual à velocidade da luz?

Devemos primeiro reconhecer que a teoria de Einstein sobre a Relatividade Especial é gravemente incompreendida. A velocidade ‘c’ não é exclusiva da velocidade da luz, mas sim da transmissão de informações. A velocidade de 186.000 milhas por segundo refere-se a um limite superior para a transmissão de informações sobre qualquer interação na natureza. As velocidades da luz e da gravidade, portanto, viajam a essa velocidade máxima que as informações podem mover.

De acordo com a teoria de Einstein, a gravidade não é exatamente uma “força” que aponta firmemente para a sua fonte, mas sim uma ondulação, uma distorção no tecido do espaço-tempo – uma onda gravitacional que viaja à velocidade da luz. Como sua teoria afirma que o espaço e o tempo estão irremediavelmente enredados, Einstein usou ‘c’ como um fator de conversão para converter as unidades de tempo em unidades de espaço e vice-versa. Isso ocorre porque era a única característica que não dependia tanto do movimento de um observador como de uma fonte de energia, um comportamento ao qual as partículas de luz, gravidade e sem massa se conformavam obedientemente.

Observatório de ondas gravitacionais LEGO Interferômetro de laser

LIGO (Observatório de Onda Gravitacional de Interferômetro de Laser) (Photo Credit: ligo.caltech.edu)

Ao pesquisar para este artigo, encontrei um artigo acadêmico publicado em 1998 que começou com “a velocidade da gravidade não foi medida diretamente no laboratório – a interação gravitacional é muito fraca, e essa explicação está além das capacidades tecnológicas atuais”. Agora , quase 20 anos depois, pesquisadores da LIGO detectaram ondas gravitacionais resultantes de uma colisão estelar de núcleos mortos de duas estrelas a 130 milhões de anos-luz de distância em uma galaxia distante. A explosão foi tão devastadora que a luz cegante e os tremores da gravidade atravessaram o cosmos e podem ser detectados mesmo aqui.

Se a velocidade de gravidade for igual à velocidade da luz, ambos os sinais devem ser recebidos ao mesmo tempo. Esta seria a primeira confirmação experimental de se a velocidade da gravidade é realmente igual à velocidade da luz, como afirmou Einstein, algo em que os físicos têm pampado desde que ele fez sua reivindicação absurda. Isso implicaria que, se o Sol desaparecesse de repente do centro do Sistema Solar, a destruição da Terra começaria apenas após 8 minutos, a mesma quantidade de tempo que leva a luz do sol para alcançar a Terra.

No entanto, este não é o caso. Uma colisão tão tremenda também emana outras formas de radiação eletromagnética, como as raios gama, que interferem no experimento. De acordo com um artigo, o atraso entre a chegada da luz e a gravidade é de meros segundos, o que, quando consideramos a distância que eles viajaram, é virtualmente irrelevante. As experiências agora diminuíram a velocidade da gravidade para dentro de 1% da velocidade da luz! Isso também marcou a primeira vez que alguém não pronunciou as palavras “Bom trabalho, Einstein!”, Sardonicamente.

Referências:

  1. Universidade da Califórnia, Riverside
  2. AlternativePhysics
  3. Phys.org

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