A farsa do Efeito Doppler J.R. Silva Bittencourt
A farsa do Efeito Doppler J.R. Silva Bittencourt* A radiação eletromagnética (que inclui a faixa de luz visível) é a única fonte de informações disponível sobre as estrelas distantes, e sobre as galáxias que elas formam. Por isso, os astrônomos depositam toda a sua confiança no Efeito Doppler, especialmente quando se trata de avaliar as distâncias em que as estrelas estariam supostamente colocadas. Imagine a extensão do estrago se alguém, de alguma forma, pudesse mostrar ao mundo que o efeito Doppler nada mais seria do que uma ilusão de ótica, relacionada apenas com a memória de quem observa? Seria como puxar o tapete debaixo dos pés de muita gente. Você acha que eu sei como fazê-lo? É claro que não. Nem é preciso, pois muitos já o fizeram. Este é o caso de Einstein com o seu trabalho sobre o Efeito Fotoelétrico (1905), mostrando que a radiação eletromagnética é quantizada ou, em outras palavras, é descontínua. Planck, apesar de ter fornecido o subsídio e o ineditismo da quantização da energia dos osciladores, continuou tratando a radiação como se fosse uma onda eletromagnética. Ou seja, embora aceitasse que a luz emitida pela fonte (por exemplo, uma estrela) fosse descontínua, Planck acreditava que ela se propagaria no espaço como uma onda eletromagnética. “A hipótese de
Einstein sugere que a luz, ao atravessar o espaço, comporta-se não como uma onda, mas sim como uma partícula”. (Física 4, Halliday/Resnick p.281). Os físicos e os astrônomos dos nossos dias, imitando Planck, agarram-se firmemente aos postulados da teoria ondulatória clássica, porque não poderiam admitir a hipótese de não mais poderem contar com o efeito Doppler, como sendo uma ferramenta confiável. Só não enxerga a verdade quem não quer. Neste artigo procurei coletar alguns indícios já existentes e elaborar, por conta própria, alguns raciocínios que estão ao alcance de todos. O primeiro problema com o efeito Doppler é que ele foi tomado emprestado do comportamento das ondas sonoras. O raciocínio é que, se o som se propaga na forma de ondas e o mesmo acontece com a luz, nada mais justo do que aproveitar as propriedades de contração e de expansão das ondas sonoras. Um som fica mais agudo quando a fonte se aproxima, e mais grave quando ela se afasta. No caso das estrelas, a luz tende, respectivamente, ao azul ou ao vermelho. Para mim, fica difícil compreender tal semelhança emprestada, especialmente quando se sabe que a luz se propaga no vácuo sem dificuldade, o que não acontece com o som. Não adianta você gritar no vácuo que ninguém irá ouvi-lo. O som precisa da matéria para se deslocar no espaço, o que não se estende à luz. Por ser uma onda transversal ou que oscila em planos perpendiculares à direção de propagação, a luz
permite a sua polarização. Isso não se aplica às ondas sonoras, que são longitudinais. A quantização da energia trouxe alguns subsídios neste campo, que poderiam explicar algumas incongruências. O primeiro deles é que a quantização da energia luminosa, que não se estende às ondas sonoras, estaria diretamente relacionada com o princípio da Incerteza: “Vemos que o estado de coisas descrito pelo princípio da incerteza é um resultado direto da quantização. A quantização da radiação eletromagnética requer que pelo menos uma ‘unidade’ de luz (um quantum, de momento p=h/λ) seja espalhada pela partícula ou, então, que nenhuma luz seja espalhada”. (Fundamentos da Física Moderna, Eisberg, p.141).
Para ilustrar o princípio da incerteza Bohr teria citado, em 1928, o exemplo de um microscopista analisando uma amostra: “Considere uma medida feita para se determinar a localização instantânea de uma partícula, usando-se um microscópio. Em tal medida a partícula precisa ser iluminada, pois, afinal, são os quanta de luz espalhados pela partícula que o microscopista vê”.
Essa é uma das características da nossa memória: as partículas jamais poderão ser observadas diretamente. O que vemos seria o resultado da tradução de informações disponibilizadas pela luz espalhada pela partícula, e cujo tempo destinado à sua decodificação não existe
na prática. Ou seja, o quantum espalhado nos é entregue pronto pela natureza, sendo a quantização da energia um processo atemporal. Quando não se pode medir um intervalo de tempo qualquer que nos separa de uma partícula, por mínimo que seja, o mesmo acontece com o movimento dessa partícula. Isto é, não existe movimento na ausência do tempo, donde se conclui que as partículas, no espaçotempo, precisam estar em movimento contínuo (e relativo) ou deixarão de existir, por não poderem ser lembradas. Isso nos coloca em contato direto e continuado com o nosso passado, invertendo de forma aparente o sentido da seta do tempo: embora ela continue apontando na direção do futuro, é apenas do nosso passado que podemos lembrar. Concluímos que, no caso, a luz e a radiação cósmica emitida pelas estrelas só poderiam estar chegando do nosso passado. Daí, a denominação “radiação cósmica de fundo”. A atemporalidade da fase de quantização da energia justificaria o pensamento de Einstein de que a luz utilizaria o seu aspecto de corpúsculo para se deslocar no vácuo, e não o de onda. Isso se deve à conclusão, já citada, de que não existe movimento na ausência do tempo, o que seria fundamental para a sobrevivência das ondas eletromagnéticas. Do mesmo modo, o Doppler e o seu “red shifting” (desvio para o vermelho) poderia ser justamente questionado, por não poder ser medido diretamente ‘antes’ do espalhamento dos fótons. O Doppler
poderia ser considerado uma ilusão de ótica se tivesse sido concebido no futuro (dentro do cone de luz de um evento qualquer) ganhando sentido apenas “dentro” do espaço-tempo, quando já nos descobrimos olhando de forma contínua para o nosso próprio passado, uma dimensão do tempo que não mais existe. Outra característica interessante da quantização da energia seria que, uma vez que ela não dependeria da existência de um tempo mensurável, o processo iria ‘nivelar’ os extremos energéticos do espectro de luz das galáxias, pelo menos até o espalhamento dos fótons. Isso significa que a abóbada celeste ficaria ‘cristalizada’ para o nosso ponto de vista, sendo avaliada na forma de instantâneos isolados do nosso próprio passado (snapshots). No caso da faixa de luz visível não seria mais possível saber, por exemplo, se o ultravioleta estaria chegando à frente do infravermelho ou vice-versa, uma vez que o marco zero do tempo teria se fixado, para sempre, na posição de cada observador isolado. Devido à inexistência de tempo mensurável destinado à fase de quantização da energia, ainda, ficaríamos com a sensação de que a luz teria ficado retida no nosso futuro, assumindo a sua velocidade limitada e constante apenas no passado, quando o tempo se tornasse mensurável. Isso iria blindar o acesso direto ao espaço, já que são os quanta de luz, espalhados pelas partículas, que nos permitem vê-
las de forma indireta. Por isso, deveríamos dar maior importância para o comportamento da luz e para o seu movimento harmônico simples, visando desvinculá-la do espaço. Essa atitude iria desmistificar a ideia de que a luz e o espaço formariam um todo, uma coisa só. Este pensamento estaria por trás da utilização equivocada do Efeito Doppler visando a avaliação de distâncias e velocidades, seja dos astros distantes ou das partículas subatômicas. É fácil concluir que se a luz e o espaço formassem um todo, não haveria uma incerteza na posição das fontes de luz, como no caso das estrelas. O nosso comportamento atual fere esse princípio, pois costumamos tratar o futuro como se fosse uma imagem inversa do nosso próprio passado. Por exemplo, se um laser precisa de 1,2 segundos para alcançar a Lua, torna-se lógico concluir que precisará do mesmo tempo para fazer o percurso no sentido contrário. Isso realmente acontece na prática, mas ainda está na dependência da existência do observador isolado. Este, por sua vez, continuará na dependência da mensurabilidade do tempo, sem o qual a sua memória perderia o sentido. Santa Maria, RS, 21/11/2017
*Apesar de ser bioquímico, J.R. Silva Bittencourt é leitor assíduo de autores conhecidos no campo da Cosmologia e, desde cedo, percebeu que o papel do observador, na tradução das informações oriundas da nossa realidade física, parecia estar sendo colocado num plano secundário. Se, por um breve instante, deixássemos de lado a nossa preocupação obsessiva em medir diretamente os fenômenos físicos do lado “de fora”, iríamos perceber a existência de um vasto campo a ser explorado no sentido contrário. Por que uma partícula qualquer não pode ser jamais observada de forma direta, esteja ela na micro ou na macroestrutura do Universo? Por que, para nós, somente existe o que pode ser lembrado? Questões como estas encontram discussão no livro do autor “Imagens do Universo-Coletando Indícios da Bidimensionalidade” da Editora Habilis. Para quem gosta de quadrinhos, os temas também são abordados na série “As Aventuras de Ben-Hur e Padilha no Espaço Sideral”, publicadas no site Issu.com/home. Na janela oferecida pelo site, coloque “As aventuras de...” e divirta-se.