A velocidade da luz é uma das constantes mais importantes da física. O astrônomo dinamarquês Olaf Roemer estimou pela primeira vez a velocidade da luz em 1676. No entanto, o cientista que estabeleceu que é a luz que define o limite superior da velocidade atingível em nosso Universo, igual a quase 300.000 quilômetros por segundo, foi precisamente Albert Einstein. E ainda, de acordo com a mesma teoria de Einstein, tudo neste universo é relativo, incluindo o movimento. Isso, por sua vez, nos obriga a fazer uma pergunta completamente lógica: qual é a velocidade do oposto completo da luz - as trevas?
Estamos longe de ser os primeiros a fazer essa pergunta, mas o portal do Gizmodo decidiu se aprofundar nela e nesta ocasião se dirigiu a um dos mais respeitados e famosos cientistas, pesquisadores, teóricos, especialistas em buracos negros e física quântica. Curiosamente, todos eles não têm consenso sobre este assunto. Alguns acreditam que a escuridão pode ter a mesma velocidade da luz. Outros acreditam que pode ser infinitamente mais lento. Outros, ainda, estão certos de que tudo dependerá do ponto de vista de onde você olha para esta questão.
George Masser
Editor das revistas Scientific American e Nautilus, autor de Creepy Action at Distance: A Phenomenon Redefining Space and Time. Significado do fenômeno na teoria do buraco negro, a teoria do big bang e a teoria de tudo, bem como o guia completo da teoria das cordas para idiotas
“A velocidade da escuridão? A resposta mais simples é que a velocidade da escuridão é igual à velocidade da luz. Desligue o Sol e nosso céu ficará escuro oito minutos após este ponto. Mas essa é uma resposta chata! Não mesmo! Em primeiro lugar, o que costumávamos chamar de "velocidade da luz" é a velocidade de propagação, e nem sempre esse é o fator decisivo. Uma sombra que incide sobre uma paisagem é projetada por objetos. E a peculiaridade desses objetos, bem como a distância deles, vai determinar a rapidez com que cairá.
Por exemplo, um holofote de farol rotativo ilumina seus arredores em intervalos regulares. No entanto, a velocidade relativa de obscurecimento do ambiente aumenta com o aumento da distância ao próprio farol. Se você se mover para longe o suficiente do farol, a sombra irá alcançá-lo mais rápido do que a velocidade da luz. O mesmo acontece, por exemplo, com estrelas de nêutrons no espaço. Em outras palavras, neste caso, a velocidade da luz significará apenas um atraso. Mesmo se o farol estiver apontado diretamente para você, você não verá a luz imediatamente, mas com algum atraso. No entanto, isso não afetará de forma alguma o curso dos eventos que você verá, estando em seu lugar.
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Mas existe algo como escuridão? Mais precisamente, existe um conceito, mas existe um fenômeno em si? Mesmo se você "desligar" o Sol, a Terra não mergulhará em uma escuridão totalmente impenetrável. A luz das estrelas, nebulosas e até mesmo do próprio Big Bang iluminará seu céu neste caso. O próprio planeta e tudo nele, incluindo nossos corpos, também emitem luz. E será visível no infravermelho. Mesmo que você de alguma forma encontre uma maneira de “desligar” o Sol, mesmo assim ele emitirá um certo nível de brilho quase para sempre. Para o seu século e por muitos séculos, haverá o suficiente com certeza. Ou seja, enquanto tivermos oportunidade de ver, veremos. Nenhum sensor óptico é capaz de detectar escuridão total, porque mesmo que não haja fontes de luz por perto,as flutuações quânticas disponíveis também produzirão flashes de luz muito leves. Ou veja os buracos negros - o mais escuro dos supostos objetos. Mesmo eles são capazes de emitir uma certa porcentagem de luz, de acordo com algumas teorias. Na física, ao contrário da esfera das relações interpessoais, a luz sempre "vence" as trevas.
A escuridão não é uma categoria física, mas sim um estado relativo. Nem mesmo isso. Esta é uma percepção subjetiva do estado. Os fótons podem ou não ser refletidos, as células da retina podem desencadear processos de memória, mas não podem explicar a sensação subjetiva de escuridão, assim como as ondas não podem ser representadas por nada mais do que nossa experiência de observar cores ou sons. Nossa experiência subjetiva muda de tempos em tempos, mas partes individuais dessa experiência estão fora do tempo. E, nesse sentido, podemos dizer que a própria escuridão não tem velocidade.
O que é velocidade no sentido geral? E existe mesmo? Ele pressupõe a presença de um determinado espaço no qual pode ser medido. No entanto, muitos cientistas que trabalham com física quântica - um mundo onde os conceitos usuais da física comum muitas vezes se tornam inúteis - acreditam que o próprio espaço é um dos derivados de um nível mais fundamental de realidade, onde não existem conceitos como posição, distância ou o mesmo Rapidez.
Avi Loeb
Professor de Astrofísica na Universidade de Harvard, fundador da Black Hole Initiative (BHI)
“A matéria atraída para o centro do buraco negro atinge uma velocidade próxima à velocidade da luz. Qualquer coisa que caia no chamado horizonte de eventos do buraco negro não tem como escapar. Até mesmo a luz está selada para sempre no horizonte de eventos. Com isso em mente, os buracos negros podem ser vistos como uma espécie de prisão de escuridão eterna. Mas este não é o caso.
Uma estrela como o Sol pode ser espaguetizada em um fluxo de gás se passar ao lado de um enorme buraco negro, como aquele no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, cuja massa é de 6 bilhões de massas solares.
No entanto, ao cair em um buraco negro, a matéria pode criar atrito e esquentar. O resultado final desse atrito é a radiação. Se a taxa de acreção (o processo de incremento de massa) for alta o suficiente, então a pressão da radiação que sai será potencialmente capaz de evitar que matéria circundante adicional caia. Muitos dos buracos negros mais massivos do Universo, com a massa de bilhões de sóis, têm as maiores taxas de acreção possíveis."
Neil DeGrasse Tyson
Astrofísico, Ph. D. em física, escritor, divulgador da ciência, diretor do Planetário Hayden do Museu Americano de História Natural em Manhattan. Apresentador da popular série científica "Space: Space and Time"
“A velocidade das trevas significa … Considerando que as próprias trevas são o resultado da cessação da luz? Se a velocidade da luz for representada por uma constante, a velocidade da escuridão será a constante exatamente oposta da velocidade da luz. Se a luz é um vetor, tem magnitude e direção, então … falando de seu valor negativo, vamos falar sobre sua direção oposta. A escuridão, neste caso, é a direção oposta, não direta. Eu diria que a escuridão tem o valor negativo oposto para a velocidade da luz."
Sara Caudill
PhD do Centro Leonard E. Parker para o Estudo da Gravidade, Cosmologia e Astrofísica, University of Wisconsin-Milwaukee
“A força gravitacional dos buracos negros é tão grande que nem mesmo a luz consegue escapar, uma vez que entra no raio de seu horizonte de eventos - limites invisíveis que criam um ponto sem retorno. Como os buracos negros têm uma gravidade tão forte, as observações feitas fora desse campo gravitacional forte serão influenciadas pelo efeito da dilatação do tempo.
Suponha que longe do buraco negro haja um observador externo que vê um objeto luminoso caindo no buraco negro. Do ponto de vista do observador, este objeto luminoso primeiro diminuirá sua velocidade e depois "sairá", tornando-se tão escuro que será impossível vê-lo. O observador nem mesmo será capaz de ver como o objeto cruza a fronteira do horizonte de eventos.
Se olharmos para a situação do ponto de vista da matéria caindo neste buraco negro. Imagine agora um buraco negro rodeado por uma nuvem de gás brilhante. Esta nuvem foi formada por uma estrela despedaçada, passando muito perto deste buraco negro. Esta nuvem de gás aparecerá como um disco achatado, também chamado de disco de acreção. Portanto, o gás deste disco acabará sendo completamente absorvido pelo buraco negro, mas isso não acontecerá imediatamente.
O fato é que existe um limite de velocidade que depende da força da pressão de radiação do gás aquecido, que resistirá à ação da força interna da gravidade do próprio buraco negro. Em última análise, assim que todo o gás for absorvido pelo buraco negro, seu tamanho aumentará. Por exemplo, se pegarmos um buraco negro, cuja massa inicial será 10 vezes a massa do nosso Sol, e a taxa de sua acumulação de massa atingirá seu limite máximo (o chamado limite de Eddington), então em cerca de um bilhão de anos a massa deste buraco negro atingirá uma massa de 100 milhões vezes excedendo a massa do nosso Sol”.
David Reice
Supervisor Científico do Observatório de Ondas Gravitacionais Interferométricas a Laser (LIGO)
“Basicamente, tudo vai depender se você é a matéria que está sendo absorvida pelo abismo sem fim do buraco negro, ou se está longe o suficiente da cena e é um observador impassível do evento de alguém ou outra coisa caindo neste mesmo abismo. Se você não tiver sorte e estiver em primeiro lugar, a velocidade será muito alta. Muito provavelmente, falaremos sobre indicadores próximos à velocidade da luz.
Se você se encontrar no lugar do segundo e estiver longe o suficiente do buraco negro, então a velocidade com que a matéria será absorvida pelo buraco negro parecerá a você visivelmente reduzida devido ao efeito da dilatação do tempo gravitacional. Segundo ele, o “relógio” sob a influência do campo gravitacional anda mais lento, e sob a influência de um campo gravitacional muito forte - ainda mais lento, o que será verdade apenas com a aproximação do horizonte de eventos do buraco negro.
Por longe, quero dizer que em seu sistema de coordenadas local você permanecerá estacionário em relação ao buraco negro (isto é, você não será atraído por ele) e seu sistema de tempo local não será influenciado pelo campo gravitacional desse buraco negro. Nesse caso, para uma pessoa fora da influência do buraco negro, parecerá que o objeto ou matéria se moverá em direção ao horizonte de eventos do buraco negro por um tempo infinitamente longo.
Nyayesh Afshordi
Astrofísico do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Waterloo e Chefe do Departamento de Cosmologia e Gravidade do Perimeter Institute for Theoretical Physics in Canada
“Eu acredito que a velocidade da 'escuridão' é infinita! Na física clássica, sob o conceito geral de escuridão do espaço, apenas um vácuo vazio pode ser considerado. No entanto, graças à mecânica quântica, sabemos que na verdade não existe escuridão e espaço vazio. Mesmo que pareça a você que não há fontes de luz que possamos ver, essa fonte pode ser flutuações de campos eletromagnéticos. Mesmo dentro das ondas gravitacionais que cortam o espaço-tempo e descobertas pelo laboratório LIGO apenas recentemente, essas flutuações quânticas devem estar presentes.
O problema é que o nível de gravidade nessa ondulação quântica é infinito. Em outras palavras, atualmente não existe uma teoria convincente da gravidade quântica com a qual a maioria dos cientistas concordaria. A resposta necessária à pergunta pode estar escondida na própria possibilidade da velocidade da "escuridão", ou seja, as ondulações quânticas atingem um valor infinito (ou tornam-se arbitrariamente grandes), principalmente em escalas pequenas e por um curto período de tempo. Claro, isso é apenas uma suposição, mas me parece que esta é uma maneira eficaz de entender o princípio e a essência do Big Bang, buracos negros, energia escura e gravidade quântica."
NIKOLAY KHIZHNYAK
