A Física contemporânea, principalmente na sua vertente teórica, está mergulhada numa crise profunda. Para além do total desconhecimento de uma alta percentagem da matéria constituinte do Universo, das óbvias disparidades entre o comportamento das partículas e a harmonia dos corpos celestes (e da ausência de uma teoria unificadora), as teorias geralmente aceites como mais próximas do que a realidade poderá ser não batem certo com as observações, os modelos consagrados são constantemente revistos em função de contraditórias descobertas e as dificuldades impostas pelos limites ao conhecimento, seja no tecido do espaço-tempo ou na orgânica interna da Matemática, têm constantemente retirado à cosmologia a sua ambição determinista e exacta.

Como resultado, os físicos teóricos começam até a especular se suas teorias serão ou não válidas independentemente de poderem ser demonstradas pelo método científico, o que é, convenhamos, um exercício de livre arbítrio que arrastará a ciência para áreas que não são da ciência, como a filosofia… Ou a religião.

Este texto sobre a crise da cosmologia contemporânea, editado em duas partes, tem os contributos dos cientistas e professores Anton Petrov, Eric J. Lerner, James Tour, Pierre Marie Robitaille, Rebecca Smethurst e Sabine Hossenfelder.

 

Onde é que para a matéria?

Através de um recente artigo na Phys.Org, ficamos a saber que desconhecemos o paradeiro de um terço da matéria cósmica. Não, não é a Matéria Escura, de que desconhecemos tudo (menos o peso) e que deverá constituir cerca de 23% do Universo. E não, não é a Energia Negra, de que desconhecemos tudo (menos o peso) e que poderá preencher cerca de 73% do Universo. Portanto: dos 4% restantes de matéria que de facto conhecemos, desconhecemos o paradeiro de um terço dela. A grande característica da Física contemporânea parece ser a ignorância sobre a natureza, a mecânica e a localização da matéria, domínios que perfazem precisamente o seu principal objecto de estudo.

Neste artigo da Phys, publica-se o trabalho de uma equipa liderada por Orsolya Kovacs, que procura desesperadamente encontrar a morada desse terço da matéria conhecida que está desaparecido, com a ajuda das belas imagens captadas pelo Observatório de Raios X Chandra, que é propriedade da NASA. As conclusões são, porém e como sempre, bastante ambíguas.

Mas há mais: para além de não percebermos grande coisa sobre a matéria no seu estado manifesto, parece que afinal somos ignorantes também sobre a sua origem. Nos últimos dez anos temos assistido a um processo de discussão intensa, que tem sido bastante abafado, sobre a validade de uma teoria que é vendida às massas como uma verdade sagrada: a Teoria do Big Bang (e também do seu inevitável complemento, que é a Teoria da Inflação). Tudo indica que esta clássica e nem por isso imaginativa ideia de uma explosão – ou implosão – iniciática tem problemas conceptuais e metodológicos graves, o primeiro dos quais é fundamental, porque tem a ver com a detecção da radiação de micro-ondas, que é só a mais importante demonstração da validade da Teoria.

O Professor Pierre-Marie Robitaille, faz a crítica dessa “prova”, colocando até em dúvida a validade científica da famosa imagem da Radiação Cósmica de Fundo, neste pedagógico vídeo aqui:

 

 

Mas a discussão sobre a virtude do Big Bang (expressão inventada por Fred Hoyle, que por acaso nem concordava nada com a Teoria, em 1949) ultrapassa velozmente as questões da detecção da radiação cósmica apresentadas pelo professor Robitaille. Quem estiver interessado em verificar o rigor do que aqui se escreve, pode visitar alguns artigos interessantes sobre o tema aqui, aqui e aqui. As omissões e contradições – teóricas e matemáticas – relacionadas com o momento imediatamente anterior à implosão do ponto infinitesimal onde se concentrava toda a matéria cósmica, bem como a uniformidade térmica e a densidade estável do Universo actual são alguns dos factores que contribuem decisivamente para as enxaquecas dos teóricos ortodoxos.

 

Mas afinal o que é que está errado com a Física contemporânea?

“Physicists think that the foundations of physics are not pretty enough. They invent prettier theories and are then surprised if no evidence is found to support them. They are largely unaware that they are doing this because requirements of ‘beauty’ have become mathematical standards.”
Sabine Hossenfelder

Nas fundações da Física o que não faltam são lacunas e inconsistências: ninguém sabe o que é a matéria negra e toda a gente tem dúvidas sobre a essência da energia negra, as propriedades quânticas do tempo e do espaço ou como é que podemos mensurá-las. E assim sendo, a Teoria Geral da Relatividade e o Modelo Standard da Física de Partículas não conseguem encaixar de todo, num todo consistente.

Acresce que o corpo de conhecimento fundamental da Física está caduco e não tem progredido em nada de fundamental nos últimos 50 anos. A Teoria Geral da Relatividade tem mais de um século e o Modelo Standard da Mecânica Quântica data dos anos 70. Isto apesar de existirem hoje muito mais físicos (e muito melhor financiados) do que no princípio do Século XX (na verdade o número de físicos cresceu 100 vezes em 100 anos).

O problema central pode estar na metodologia, que é esquizofrénica. Os físicos teóricos contemporâneos dedicam-se a inventar teorias, a maior parte delas sem qualquer base em factos observáveis, e a pressionar posteriormente os seus colegas da Física Experimental para que estes procurarem data que confirme os delírios da sua imaginação. Ninguém encontra nada de substantivo que demonstre esses delírios, claro, mas o processo sai muito caro aos contribuintes.

Por exemplo: o túnel de colisão de partículas (LHC) do CERN custou a módica quantia de 13 biliões de dólares (ou 11 mil milhões de Euros). E a única descoberta realmente importante que fez foi a de provar que o bosão de Higgis existe. Sendo que a hipótese do bosão de Higgis existir foi levantada em 1964.

Depois disso, uma miríade de teóricos, de forma a sustentarem as suas múltiplas e mirabolantes teorias, levantaram a possibilidade de existirem muitas outras partículas desconhecidas. O LHC nunca as descobriu.

Um outro problema fulcral para a estagnação óbvia da física advém de uma espécie de fé que os cientistas alimentam: a de que as leis da natureza devem ser belas e elegantes. Esta crença não tem qualquer demonstração observável na realidade. O que demonstra sim, é que até os mais fanáticos ateus não escapam à sedução religiosa. Porque a física dos tempos que correm é um credo.

Se o curioso leitor perguntar a um Físico o que é uma Partícula, ele não lhe sabe responder, na verdade. Natalie Wolchover, numa reportagem para a Quanta, faz a muito básica pergunta a vários físicos e todos responderam de forma diferente, confusa, rebuscada e bastante evasiva. Uma partícula é o colapso de uma onda. É um campo electromagnético. É um padrão matemático. É um campo quântico excitado. É a irredutível representação de um grupo (!). É uma corda vibratória. É o que medimos nos detectores de partículas (?). É o que de repente lhes vem à cabeça.

E se lhes perguntarmos o que é a Gravidade, ou o que é a Energia, os resultados vão ser os mesmos. Uma coisa é mensurar um fenómeno, outra é defini-lo. E isto até é normal, se formos justos, porque ao contrário do que se ensina hoje a crianças e adultos, as ciências exactas não são disciplinas explicativas (isso cabe à Filosofia ou à Teologia), mas sim descritivas. A Física deve descrever a órbita de um planeta e não explicar porque é que ela foi desenhada.

A questão é que a arrogância das academias ultrapassou e olvidou os limites éticos e operacionais da sua acção. E agora encontram-se num beco sem saída.

Há até uma anedota a este propósito que se conta baixinho nos corredores das universidades:

Pergunta a um físico teórico que idade tem o universo e ele vai-te responder: “não sabemos bem, qualquer coisa entre os 12. e os 20 biliões de anos. Mas uma coisa é certa: Deus não existe.”

Este é o deplorável estado de coisas. Uma ciência que já foi gloriosa é agora vítima da sua própria ambição, está agora paralisada pelos limites ontológicos do conhecimento humano, fanática das certezas que não tem, epistemologicamente estagnada, sobre-financiada, delirante e decadente.

Sabine Hossenfelder, investigadora em gravidade quântica no Instituto de Frankfurt Para Estudos Avançados, aprofunda e enumera os motivos que estão por trás desta crise epistemológica.

 

 

Tudo o que sabemos está errado. E tudo o que não sabemos também.

Albert, stop telling God what to do!
Niehls Bohr to Abert Einstein – Solvay, 1927

Desde a célebre Conferência de Solvay de 1927 que a física vive um pesadelo bipolar entre as certezas newtonianas e as incertezas da Mecânica Quântica. Apesar dos esforços da Teoria das Cordas, o universo parece apresentar leis diferentes para os astros e para as partículas que os constituem.

Eis senão quando, o que pensávamos que sabíamos e o que pensávamos que não sabíamos sobre a matéria volta a sofrer uma convulsão epistemológica. É que uma experiência iniciada em 2006 por Yves Couder da Universidade Diderot, em Paris, e depois confirmada por outras autoridades da comunidade científica (MIT incluído), observou que o comportamento de gotas de óleo que “saltam” e “andam” sobre um fluído e das respectivas ondas piloto, é, em muitas variáveis, parecido com o comportamento das partículas elementares.

Recuperando a estigmatizada Teoria de Broglie-Bohm, que tentava eliminar o carácter fantasmático da Mecânica Quântica através de uma Interpretação que relevava a interacção entre a onda e a partícula (ao contrário da clássica Interpretação de Copenhaga, fundada por Niehls Bohr, em que a partícula é apenas definida pela onda e não interage com ela), esta experiência permite colocar a seguinte questão: se a gota e a onda são mutuamente influenciadas, observando-se no processo fenómenos de ordem quântica, é possível que esta interacção seja também verdadeira ao nível das partículas elementares, encontrando-se aí a dificuldade na leitura dos seus comportamentos. Não é a partícula que é esquizofrénica, nós é que somos enganados pela interacção que esta mantém com a onda, quando a observamos num dado momento. Assim, a natureza probabilística e indeterminada dos elementos subatómicos deve-se apenas à relativa escassez de informação que temos sobre as dinâmicas que se criam entre a partícula e a onda. Por exemplo, se conseguirmos determinar o ponto de origem de uma partícula, poderemos, respeitando o modelo Broglie-Bohm e integrando o de Schrodinger, calcular a sua trajectória e a sua posição num determinado momento futuro. E isto já está bem dentro de um esquema cósmico que faz um mínimo de sentido, postulado por Newton e Einstein, e que tinha sido destruído em Solvay. Se calhar, Deus não gosta mesmo nada de jogar aos dados.

É claro que as conclusões desta descoberta estão por amadurecer e esta linha de raciocínio teorético tem muitos detractores (a Física instituída aceita geralmente a interpretação de Bohr e os físicos, na sua maioria, são um pouco paternalistas com a Teoria Broglie-Bohm). Mas, quer se queira quer não, este é talvez o mais importante avanço laboratorial na demanda de uma lei que unifique os dois universos desavindos.

 

Fontes:
“Have We Been Interpreting Quantum Mechanics Wrong This Whole Time?” – Wired
“Single Particle Diffraction and Interference at a Macroscopic Scale” – Aps Physics
Bohamian Mechanics – Standford Encyclopedia of Philosophy

 

Entretanto, a incerteza chegou à termo-dinâmica.

“What we find is that because the thermometer no longer has a well-defined energy and is actually in a combination of different states at once, that this actually contributes to the uncertainty in the temperature that we can measure.”
H. J. D. Miller

Em 1927, Heisenberg postulou, no seu célebre Princípio da Incerteza, que quanto mais procuras a verdadeira posição de uma partícula, pior é para o conhecimento que podes ter sobre a sua posição num dado momento.

Em Junho de 2018, H. J. D. Miller e J. Anders publicaram um paper na Nature Communications que acrescenta à incerteza topográfica, a incerteza termo-dinâmica: estipular a temperatura de uma partícula sub-atómica é um exercício de loucos. A partícula pode ter duas temperaturas em simultâneo (ou nenhuma, na verdade) como o gato de Schrödinger podia estar morto ou vivo, em função do decaimento do isótopo radioactivo. Sempre que tentamos saber, sempre que tentamos medir, o termómetro ensandece. E a realidade quântica também.

Se o leitor preferir à densidade do paper mencionado, a amigabilidade da notícia sobre o mesmo, está aqui uma menos má.

O legado de Heisenberg, de Bohr e de Schrödinger permanecem assim como uma espécie de maldição. É quase trágico verificar que nos últimos cem anos a física tem caminhado muito mais para o abismo da incerteza do que para o cume do absoluto.

 

Astrofísicos: não sabem o que fazer à vida.

Nos tempos que correm, às vezes dá vontade de acender uma velinha pelas dores dos astrofísicos, dos físicos teóricos, dos matemáticos e dos falsos profetas que infestam os meios de comunicação com as “glórias” da ciência contemporânea.

A 22 de Fevereiro de 2020, a notícia em destaque na QuantaMagazine era esta: depois da observação, pelo LIGO – Gravitational Wave Observatory, da colisão de duas estrelas de neutrões (apenas a segunda observação deste fenómeno alguma vez realizada), a comunidade científica chegou por unanimidade à deprimente conclusão que o modelo canónico de sabedoria sobre super novas e estrelas de neutrões pode ser diligentemente enviado para o caixote do lixo das teorias que duram bastante tempo só para percebermos que não percebemos nada do assunto. É preciso voltar ao ponto zero, refazer radicalmente a matemática e inventar uma nova teoria, que há-de ter o mesmo destino da velha, claro.

A física contemporânea está constantemente a ser confrontada com os limites, os paradoxos e os erros do beco sem saída onde convicta e irresponsavelmente se colocou entre o fim do século XIX e o princípio do Século XX: a escola positivista/materialista já deu o que tinha a dar há muito tempo e agora é só somar frustrações e assumir ignorâncias e voltar aos respectivos pontos de partida.

Os dados do LIGO são dramáticos se pensarmos que há muitos desgraçados nas universidades de todo o mundo que dedicaram a sua vida aos falsos pressupostos que agora caíram do pedestal da pretensão académica.

 

A Matéria Negra já não é o que era.

Durante algumas décadas, o conceito de Matéria Negra serviu bem para explicar alguns fenómenos observáveis no universo que eram dificilmente compreensíveis sem ela. Se nos limitarmos à matéria observável e cuja constituição dominamos, rapidamente percebemos que o universo é mais pesado do que seria expectável, os clusters galácticos movimentam-se demasiado depressa em relação ao seu centro, a luz das galáxias é mais distorcida do que seria de supor, o espectro energético da radiação cósmica de fundo é mais intenso do que devia ser e a matéria cósmica é mais densa do que seria plausível. Se incluirmos porém a Matéria Negra na grande equação de tudo, essas excentricidades tornam-se afinal triviais, isto embora ninguém saiba na verdade o que ela é e de que é constituída. Os físicos contentaram-se porém com a incerta certeza de que a matéria negra existe, e está lá para tornar o cosmos um pouco mais domesticado.

O problema é que nos últimos anos os astrónomos detectaram novos comportamentos siderais que contrariam as previsões implícitas na Matéria Negra: ausência de picos de densidade nos núcleos de pequenas galáxias, escasso número de galáxias satélites (sendo que as que existem respeitam alinhamentos que a Matéria Negra também não explica), colisões a altas velocidades entre clusters de galáxias, e outras dissonâncias deste género que têm descredibilizado a Matéria Negra como uma solução simples, embora enigmática, para o muito que não sabemos sobre o cosmos.

Curiosamente, a Gravidade Modificada, uma teoria que parte do princípio que a Lei de Newton está mal formulada, resolve muitas das anomalias que a Matéria Negra não soluciona. Isto embora seja imprestável para justificar os fenómenos a que a Matéria Negra dá boa resposta.

Acontece porém que enquanto a Matéria Negra indexa, talvez, à física das partículas, a Gravidade Modificada refere-se à física ondulatória. E como é sabido, em Mecânica Quântica aquilo que agora é uma partícula pode rapidamente ser uma onda e vice-versa. Neste contexto, é apenas natural desconfiar que, se calhar, a Matéria Negra e a Gravidade Modificada são duas faces da mesma moeda. Em certas situações ou em certas localidades do universo, a matéria comporta-se como se fosse constituída por partículas. Noutras geografias e noutros contextos, comporta-se como uma onda. Poderá assim existir a possibilidade desse comportamento dual funcionar sob uma mesma equação ou obedecer a uma lei apenas.

Tudo isto em teoria, claro. Na verdade, tanto a Matéria Negra como a Gravidade Modificada são axiomas altamente especulativos, que se adaptam a algumas observações e a outras não. Que servem a alguns cálculos e a outros não. Sabine Hossenfelder, que não é conhecida por dar livre rédea à especulação, considera porém que a questão merece investimento. E propõe uma abordagem multidisciplinar, de forma a explorar o seu potencial.

Boa sorte.

 

 

A crise da Cosmologia é um facto inegável.

De tal forma é evidente o actual problema epistemológico da Física, que a comunidade académica e científica já não o tenta esconder e é muito fácil encontrar na web professores reputados e cientistas proeminentes sem medo de abordar a questão.

Logo à entrada deste primeiro vídeo de um série sobre o assunto, o Professor Eric J. Lerner, Cientista-Chefe da LPPFusion, faz um resumo das últimas notícias sobre a ruína do Modelo Standard vigente, das quais se destacam: que afinal o Universo está a expandir-se a uma velocidade muito maior do que era previsível (Scientific American, Março 2019), que continuamos sem saber se o universo é plano ou curvo (New Scientist, Novembro de 2019), e que não sabemos na verdade qual é o melhor método para medir o Universo (Wired, Novembro 2018). O mais espantoso nestas notícias é que implicam todas elas, necessariamente, um reboot do conhecimento científico sobre os cosmos.

O problema, como muito bem explica o Eric J. Lerner, não é, porém, novo. É até velho de quase um século. E tem a ver com dogmas fundamentais do modelo materialista newton-einsteiniano que estarão, muito provavelmente, errados. Um desses dogmas é o do Big Bang, que é cientificamente deficiente, conforme o bom do Professor explica. Quem gosta de ciência a sério, ou quem gosta a sério de ciência, deve prestar atenção a este vídeo.