Resolva suas dúvidas sobre espaços e subespaços: Leis da Física versus Matemática

O que são espaços e subespaços matemáticos?

Os espaços/subespaços da matemática são 100% conceituais/abstratos/subjetivos, são invenções cognitivas humanas (porque é nosso cérebro que faz matemática via simulação cerebral e todos os seres que possuem cérebros, ex: aranhas, também realizam procedimentos equivalentes, assim como as abelhas, observe a simetria de suas projeções geométricas) para que a ciência matemática possa existir e possa ser usada em nossas vidas. Experimentos e ferramentas com precisão extrema como as novas fábricas que utilizam EUV (UVE – Ultra Violeta Extrema) para fabricação de chips da TSMC de chips de silício de 3 (nm) nanômetros (previstos para 2022) (1 nm = 1 \times 10^{-9} metro ou 0,000.000.001 metro – um milionésimo de milímetro ou um bilionésimo de metro). O Brasil também está na vanguarda tecnológica com a nossa mais nova fábrica de luz síncroton Sirius (leia abaixo sobre nosso acelerador de luz de 4ª geração.). Também podemos atribuir possibilidades existenciais aos espaços/subespaços matemáticos.

O que são espaços e subespaços físicos?

Os espaços/subespaços da física são a infraestrutura (tecido) do próprio universo (nossos corpos e todas as coisas físicas ocupam espaços físicos), correspondem à realidade objetiva que independe de nossa concepção/abstração, também podemos atribuir possibilidades existenciais a eles.

Exemplo de espaço sem subespaço e espaço com subespaço. Créditos imagem: Wikipédia, Planosdeaula

Podemos ver na foto acima que ambos os tabletes (o Sumério de 6000 anos atrás e os tabletes atuais), ocupam lugares no espaço; entretanto, os tabletes atuais possuem subespaços compactados em seu interior contendo bilhões de componentes nanométricos (chips de silício).

Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser

O Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (em inglês: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO). Em 11 de fevereiro de 2016, o projeto LIGO anunciou a detecção de ondas gravitacionais a partir do sinal encontrado às 09h51 UTC de 14 de setembro de 2015, de dois buracos negros com cerca de 30 massas solares em processo de fusão, a 1,2 bilhão de anos-luz da Terra. Isso confirmou a existência de espaços físicos que podem ser dobrados (contraídos pelas ondas gravitacionais). Em 3 de outubro de 2017, o Prêmio Nobel de Física foi atribuído a Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne por contribuições decisivas para o detector LIGO e a observação de ondas gravitacionais.

Numerical Simulation: S. Ossokine, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project; Scientific Visualisation: T. Dietrich (Max Planck Institute for Gravitational Physics), R. Haas (NCSA).

A animação acima mostra a coalescência (junção) de dois buracos negros em órbita, detectados pelos observatórios Ligo e Virgo avançado em 14 de agosto de 2017. A força da onda gravitacional é indicada tanto pela elevação quanto pela cor, com verde escuro indicando fracos campos e violeta brilhante indicando campos fortes. A amplitude da onda gravitacional é redimensionada no tempo, o que permite mostrar o sinal durante toda a coalescência e não apenas perto da fusão, onde é mais forte. Os tamanhos dos buracos negros foram aumentados por um fator de dois para melhorar a visibilidade.

Simulação da fusão de dois buracos negros – Max Planck Institute for Gravitational Physics.

Obs: não é a natureza que faz matemática – nosso universo não é matemático, somos nós por meio de nossa capacidade cognitiva (nosso cérebro) realizamos tal conquista. A natureza/física já nasceu com suas próprias leis que independem de nossa limitação em sua percepção ou compreensão.

{RC}.

A diferença entre espaços/subespaços físicos e matemáticos

Espaços/subespaços físicos são diferentes de espaços/subespaços matemáticos. É por esse motivo que a medida do metro (símbolo: m, unidade de medida de comprimento do Sistema Internacional de Unidades, definido como: o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo), mudou para refletir a precisão em nossas medições no universo físico.

A precisão matemática entre esses elementos é a interseção entre eles: PM = EF ∩ EM

Significado de PM = EF ∩ EM

  • PM = Precisão Matemática
  • EF = Espaços ou/e subespaços da Física
  • EM = Espaços ou/e subespaços da Matemática

A interseção entre espaços/subespaços da física com a matemática, significa que alguns espaços/subespaços (conceitos/soluções/modelagem) matemáticos são válidos para a física, mas não todos.

Quando vemos um paradoxo na física, é realmente uma pista que aponta para uma lacuna em nosso entendimento, resolver o paradoxo pode nos levar a novos conhecimentos.

{Matt O’Dowd}

Leis da física

São as descobertas mais importantes, por meio delas conseguimos aproximar nossos modelos matemáticos para conseguir cada vez mais precisão em nossos experimentos, desenvolver novas ferramentas e instrumentos.

Espelho M4 com óptica adaptativa do ELT

Esta imagem é uma renderização do M4, o espelho adaptativo principal do Extremely Large Telescope (ELT). O termo “espelho adaptativo” significa que a superfície do espelho pode ser deformada para corrigir a turbulência atmosférica, bem como a vibração rápida da estrutura do telescópio induzida por seu movimento e pelo vento. O ELT, o maior olho no céu do mundo, terá um sistema óptico de cinco espelhos que permitirá desvendar o Universo com detalhes sem precedentes. Clique na imagem para ampliá-la. Créditos ESO.

O maior espelho adaptável já construído, o espelho M4 do futuro Extremely Large Telescope (ELT) (Telescópio Extremamente Grande), do ESO, atingiu um marco importante no seu desenvolvimento: os seis segmentos em forma de pétala que compõem o espelho estão terminados.

O M4, o quarto espelho no caminho da luz do telescópio, pode mudar de forma rapidamente de maneira muito precisa e constitui uma parte crucial do sistema de óptica adaptativa do ELT. A radiação emitida por objetos cósmicos é distorcida pela atmosfera do nosso planeta, dando origem a imagens borradas. Para corrigir estas distorções, o ELT utilizará hardware e software de óptica adaptativa avançada, alguns dos quais foram desenvolvidos especialmente para este telescópio. Estes sistemas incluem lasers potentes que criam estrelas artificiais de referência no espaço – necessárias quando não existem estrelas suficientemente brilhantes perto do objeto em estudo que permitam medições das distorções atmosféricas – e câmeras de detecção rápida e precisa que medem essas distorções. Estas medições são então encaminhadas em tempo real para computadores extremamente rápidos, que calculam as correções de forma necessária para serem aplicadas ao M4. Além da conclusão da construção das pétalas do M4, esses sistemas também atingiram recentemente importantes marcos na sua construção.

Graças ao seu sistema de óptica adaptativa, o ELT do ESO será capaz de fornecer imagens mais nítidas que as que são obtidas atualmente, ou no futuro – no espaço  – com telescópios tais como o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e o Telescópio Espacial James Webb com lançamento previsto para dezembro/2021.

Ilustração de como será o novo ELT. Créditos ESO.

Extreme Light Infrastructure (infraestrutura de luz extrema) (ELI)

Extreme Light Infrastructure – ELI.

ELI-Beamlines Facility

Em Dolni Brezany, perto de Praga, República Tcheca, a instalação ELI-Beamlines se concentrará principalmente no desenvolvimento de fontes secundárias de radiação e partículas de pulso curto e em suas aplicações multidisciplinares em ciências moleculares, biomédicas e materiais, física de plasmas densos, matéria densa quente, astrofísica de laboratório. Além disso, o pilar utilizará seus lasers de alta potência e alta taxa de repetição para experimentos de física de alto campo com intensidades focadas de cerca de 1 \times 10^{23} W/\mathrm{cm}^{2}, investigando física de plasma exótico e efeitos QED não lineares.

ELI-Attosecond Facility

A ELI Attosecond Light Pulse Source (Fonte de pulso de luz de attosegundo) (ELI-ALPS) em Szeged, Hungria está estabelecendo uma instalação única, que fornece fontes de luz entre THz (1 \times 10^{12} Hz) e faixa de frequência de raios-X (1 \times 10^{18}1 \times 10^{19} Hz) na forma de pulsos ultracurtos com alta taxa de repetição. O ELI-ALPS será dedicado a dinâmicas extremamente rápidas tirando fotos instantâneas na escala de attossegundos (um bilionésimo de um bilionésimo de segundo) da dinâmica do elétron em átomos, moléculas, plasmas e sólidos. Ele também fará pesquisas com lasers de intensidade ultra-alta. http://www.eli-alps.hu.

ELI-Nuclear Physics Facility

Em Magurele, Romênia, as instalações do ELI Nuclear Physics (ELI-NP) se concentram na física nuclear baseada em laser. Ele hospedará duas máquinas, um laser de altíssima intensidade, onde os feixes de dois lasers de 10 PW (Peta Watt) são somados de forma coerente para obter intensidades da ordem de 1 \times 10^{23}1 \times 10^{24} W/\mathrm{cm}^{2}, e um feixe gama brilhante muito intenso, obtido por incoerentes Espalhamento Compton de uma luz laser a partir de um feixe de elétrons brilhante de um acelerador linear convencional. As aplicações incluem experimentos de física nuclear para caracterizar a interação laser-alvo, reações fotonucleares e física nuclear exótica e astrofísica. http://www.eli-np.ro.

Buraco negro encontrado escondido em aglomerado estelar fora da nossa galáxia

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), os astrônomos descobriram um pequeno buraco negro fora da Via Láctea ao observar a maneira como este objeto influencia o movimento de uma estrela na sua vizinhança. Trata-se da primeira vez que este método de detecção é utilizado para revelar a presença de um buraco negro fora da nossa Galáxia. Este método pode ser crucial para descobrir buracos negros escondidos na nossa Via Láctea e em galáxias próximas e nos dar pistas sobre como é que estes objetos misteriosos se formam e evoluem. Clique na imagem acima e leia a matemática completa 11/11/2021. Créditos: ESO.

Sirius – Acelerador de Luz Síncrotron de 4ª Geração Brasileiro

Acelerador brasileiro de Luz Síncrotron Sirus de 4ª geração. Clique na imagem para acessar a página completa com informações. Créditos: Projeto Sirius Brasil.

Sirius Acelerando o Futuro da Ciência Brasileira. A nova fonte de luz síncrotron brasileira, é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País. Este equipamento de grande porte usa aceleradores de partículas para produzir um tipo especial de luz, chamada, luz síncrotron. Essa luz é utilizada para investigar a composição e a estrutura da matéria em suas mais variadas formas, com aplicações em praticamente todas as áreas do conhecimento.

Sirius é uma infraestrutura aberta, à disposição da comunidade científica brasileira e internacional, desenvolvida no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) – Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI). Sirius é financiado com recursos do MCTI e projetado por pesquisadores e engenheiros do CNPEM, em parceria com a indústria nacional.

Sirius permitirá que centenas de pesquisas acadêmicas e industriais sejam realizadas anualmente, por milhares de pesquisadores, contribuindo para a solução de grandes desafios científicos e tecnológicos, como novos medicamentos e tratamentos para doenças, novos fertilizantes, espécies vegetais mais resistentes e adaptáveis e novas tecnologias para agricultura, fontes renováveis de energia, entre muitas outras potenciais aplicações, com fortes impactos econômicos e sociais.

Abaixo, apresentamos um pouco dos desafios envolvidos no desenvolvimento desta infraestrutura que promete inaugurar um novo capítulo da história da ciência brasileira, trazendo benefícios para toda a sociedade.

A Excelência Científica
no Brasil a Serviço
da Humanidade

Ao final de 2019, já era evidente a qualidade da pesquisa científica realizada no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma organização social vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI). Isso ficou ainda mais claro no cenário de pandemia do Coronavírus causador da doença Covid-19 deste ano, que mostrou mais uma vez que os recursos aplicados na ciência não são gastos, e sim, investimentos. Com o surgimento do novo coronavírus e sua disseminação por todo o planeta, vimos a importância de ter infraestrutura de pesquisa de qualidade, com cientistas e colaboradores capacitados e prontos para atender ao chamado da humanidade.

Clique na foto ao lado para leitura do livro em pdf.

A tecnologia do Sirius 4ª geração em números

Energia dos elétrons: 3 GeV
Circunferência do anel: 518,4 m
Diâmetro do anel: 165 metros
Número de linhas de luz
comportadas: 40
Emitância: 0,28 nm.rad
Área do prédio: 68000 m2
Mais de 1350 magnetos
Radiofrequência: cavidades
supercondutoras, mais de
500 kW em 500 MHz
Vácuo: mais de 1 km de
câmaras de vácuo e mais de
1300 componentes
Sistema de controle: 8000
pontos de controle e mais de
400 computadores
Túnel: mais de 500 metros com
temperatura controlada em +/- 0,1oC
Linac: quatro estruturas
aceleradoras, 90 MW
pulsados em 3 GHz
Sincronismo: Cerca de 800
sinais distribuídos
Diagnóstico: Mais de 250
monitores de posição
Proteção radiológica: 1 km de
blindagem de concreto com
0,8 a 1,5 m de espessura e
3 m de altura
Intertravamento: 4000 pontos
de monitoração
Fontes de corrente: cerca de 900
fontes e mais de 40 km de cabos
de alimentação
Infraestrutura: 700 km de
cabos elétricos
Terraplanagem: Movimentados
220 mil m3 de terra
com compactação minima
de 98%

Laboratório Nacional de Luz Síncrotron

O LNLS faz parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma Organização Social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI).

Referências Bibliográficas

20 Anos de Exoplanetas – Space Today TV Nº 97

Há vinte e cinco anos nenhum planeta fora do Sistema Solar (Exoplaneta) tinha sido detectado. Mas, curiosamente, agora sabemos de milhares e temos estudado muitos com detalhes surpreendentes. Observatórios do ESO no Chile têm estado na vanguarda desta expansão enorme no conhecimento. E seus avançados instrumentos continuam a descobrir e estudar a extraordinária diversidade de exoplanetas.

Olhando para o céu à noite, as pessoas ao longo da história se perguntam se há planetas – E, especialmente, os planetas que ostentam vida – além do Sistema Solar. Os astrônomos também têm feito estas perguntas e muitas mais. São planetas comuns? Ou muito raros? Será que eles se assemelham a planetas do Sistema Solar, ou são totalmente diferentes?
Frustrantemente, até muito recentemente, técnicas de observação não foram avançadas o suficiente para serem capazes de responder a qualquer uma destas perguntas. Mas em 1995, isso mudou totalmente.

O primeiro exoplaneta orbitando uma estrela semelhante ao Sol foi detectado. A descoberta monumental foi feita pelos astrônomos baseados em Genebra Michel Mayor e Didier Queloz em torno da estrela 51 Pegasi. O exoplaneta, chamado 51 Pegasi b, tem cerca de metade da massa de Júpiter e viaja em torno da sua estrela-mãe em pouco mais de quatro dias terrestres. Mas isso foi só o começo.

O gotejamento inicial de descobertas tornou-se uma inundação. Milhares de exoplanetas já foram detectados dentro de uma enorme variedade de tamanhos e órbitas. Muitas dessas descobertas têm sido feitas por observatórios do ESO, no Chile. Mas a busca por exoplanetas é um desafio. Esses mundos alienígenas escondem se nas sombras, apresentando pouca ou nenhuma luz própria. Qualquer luz que eles emitam é ofuscada pelo brilho esmagador de sua estrela-mãe.

No entanto, métodos observacionais avançados podem ser usados para detectar esses exoplanetas indescritíveis. A atração gravitacional fraca de um exoplaneta em órbita faz com que a sua estrela-mãe balance para frente e para trás.

Este minúsculo movimento faz com que ocorrá uma pequena mudança no espectro da estrela, a qual espectrógrafos extremamente sensíveis, como o HARPS do ESO possa detectar através de rastreamento da velocidade radial. o HARPS, está instalado no telescópio de 3,6 metros da ESO no Observatório de La Silla, é caçador de exoplanetas mais importante do mundo. É o descobridor de exoplanetas de pouca massa mais bem sucedido até agora. Em 2010, o instrumento já descobriu o mais rico sistema planetário.

O sistema, está localizado a mais de 120 anos-luz de distância em torno da estrela HD 10180 semelhante ao Sol, contém pelo menos cinco exoplanetas. Também há evidência tentadora de que mais dois planetas podem estar presentes neste sistema, um dos quais teria a menor massa jamais encontrado.

Trânsitos planetários também podem ser utilizados pelos astrônomos para detectar indiretamente mundos distantes. Quando um exoplaneta passa em frente da sua estrela-mãe – como visto a partir da Terra – ele bloqueia uma pequena fração da luz da estrela do nosso ponto de vista. Isto cria uma diminuição no brilho da estrela que pode ser medido.

Além de determinar o tamanho de um exoplaneta, trânsitos planetários podem revelar a composição da atmosfera de um exoplaneta. A atmosfera em torno de um exoplaneta super-Terra foi analisada pela primeira vez por astrônomos usando o Very Large Telescope. O planeta, que é conhecido como GJ 1214b, foi estudado quando ele passou na frente de sua estrela-mãe, a luz da estrela passou através da atmosfera do planeta.

Essa luz estelar revelou que a atmosfera do planeta é principalmente água na forma de vapor, ou é denominada por nuvens espessas ou névoas. Observar diretamente um exoplaneta é um feito monumental, mas o primeiro foi feito pela ESO. O Very Large Telescope obteve a primeira imagem de um planeta fora do Sistema Solar. O 2M1207b é cinco vezes mais massivo do que Júpiter. Ele orbita uma estrela fracassada – uma anã marrom – a uma distância 55 vezes maior que a da Terra ao Sol
Telescópios do ESO estão equipados com instrumentos avançados, mas para manter-se na vanguarda da pesquisa de exoplaneta, ESO recentemente encomendou dois novos instrumentos para o VLT. SPHERE é capaz de encontrar e estudar planetas fracos mascarados pelo brilho de suas estrelas hospedeiras.

Ao longo dos últimos 20 anos, o nosso conhecimento de exoplanets tem avançado de forma dramática. Mas a busca por planetas como a Terra e os que abrigam vida continua a ser uma das grandes fronteiras da astronomia. Estamos sozinhos? Nós não sabemos, mas a resposta está quase ao nosso alcance.

Créditos: Sérgio Sacani

BLOG: http://www.spacetoday.com.br

FACEBOOK: http://www.facebook.com/spacetoday

TWITTER: http://twitter.com/spacetoday1

YOUTUBE: http://www.youtube.com/spacetodaytv

Observando o cosmos com super telescópios – BBC HD

 

Observar o cosmos hoje é um prazer cada vez maior, em razão de contarmos com sofisticados aparelhos para ver mais longe e com uma precisão que aumenta proporcionalmente ao avanço acelerado da tecnologia.

Neste documentário da BBC podemos ver como esses aparelhos são contruídos e colocados em operação. Começando com o VLT do Chile localizado a 2600 metros de altitude numa montanha do deserto do Atacama, passando pelo telescópio voador SOFIA e conhecer o projeto dos próximos e mais espetaculares telescópios: detectores de fontes de Raios Cósmicos, Neutrinos, ALMA e James Web.

Fonte: Docspt