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#233 O Triúnfo de Lorentz

October 28, 2014

Pergunta #1:

Dr. Craig,

Existem alguns médicos na Europa que acham que conseguiram medir alguns neutrinos viajando mais rápido que a velocidade da luz. De acordo com este artigo:

http://www.ibtimes.com/articles/218642/20110922/scientists-claim-neutrinos-breach-light-speed-time-travel-debate-to-return.htm

... Einstein pensava que, se fosse possível que algo viajasse mais rápido do que a luz, então seria possível viajar no tempo para o passado. Mas parece-me que só é possível viajar no tempo para o passado, se a teoria B do tempo fosse a correta, pois do contrário não há passado para onde viajar. Mas você sempre defendeu a teoria A do tempo. Então aqui está a minha pergunta: a teoria A do tempo é necessária para o argumento cosmológico Kalam ser sólido? Poderia o argumento cosmológico Kalam ser sólido se a teoria B de tempo fosse verdade? Se assim for, se os neutrinos realmente podem viajar mais rápido do que a luz, isto invalidaria o argumento cosmológico Kalam?

Obrigado!

Sam

Pergunta #2:

Eu não tenho certeza se você já recebeu muito esta pergunta, mas eu não consigo encontrar respostas para ela em nenhum lugar:

Recentemente, a Teoria da Relatividade de Einstein foi desafiada pela equipe de cientistas na Europa, alegando que as partículas subatômicas "neutrinos" viajam 60 nanossegundos mais rápido do que a velocidade da luz. Li em um artigo de jornal (não me lembro qual), que se os resultados fossem verificados, e fossem corroborados por experimentos adicionais, não só viajar no tempo faria sentido, mas tudo o que pensamos saber sobre a causa e o efeito seria falso. O artigo afirmava que, se algo pode realmente ir mais rápido do que a luz, A poderia criar B, e B também poderia criar B. Assim, a minha pergunta: Se esses resultados acabassem sendo verdade, isso significa que os teístas perderam fundamentação, tanto para o argumento cosmológico quanto para o argumento da contingência? Se duas coisas podem realmente criar uma a outra sem serem necessários, isso não eliminaria a necessidade de um Deus? Será que esta descoberta irá minar a cosmologia do Big Bang e tudo o que pensamos saber sobre causa e efeito? Ou será que essa descoberta de alguma forma irá ajudar o teísta de uma forma que eu não vejo?

Obrigado

Dan

United States

Dr. Craig responde

Eu não tinha planejado fazer duas perguntas seguidas sobre o tempo, mas tantas pessoas perguntaram sobre este desenvolvimento potencialmente importante que é irresistível. Na verdade, eu fiz uma áudio-blog sobre esta notícia emocionante, mas o nosso equipamento de som falhou e por isso, para melhor ou pior, eu vou abordá-lo aqui.

Este é um desenvolvimento muito bem-vindo de confirmação da posição que defendo a respeito da interpretação física adequada da Teoria da Relatividade Especial (TRS) em meus livros Time and the Metaphysics of Special Relativity [Tempo e a Metafísica da Relatividade Especial] (Kluwer, 2001) e Einstein, Relativity, and Absolute Simultaneity[Einstein, Relatividade e Simultaneidade Absoluta] (co-editado com Quentin Smith) (Routledge, 2007). É uma confirmação empírica dramática da interpretação física das equações matemáticas da TRS pelo grande físico holandês Hendrik Antoon Lorentz.

Você vê, uma teoria física compreende um núcleo matemático e uma interpretação física dessas equações fundamentais. O núcleo matemático da TRS são as equações de transformação de Lorentz, que informam sobre como calcular as coordenadas espaço-temporais de um objeto em relação a diferentes quadros de referência. Mas há, pelo menos, três diferentes interpretações físicas dessas equações:

1. A interpretação einsteiniana original que negou a existência de espaço e tempo absolutos e imaginou deformações físicas de objetos físicos duradouros através do tempo 3-dimensionais.

2. A interpretação Minkowskiana, que negou a existência de objetos físicos duradouros ao longo do tempo de três dimensões a favor de objetos 4-dimensionais existentes atemporalmente no espaço-tempo. Uma vez que Minkowski propôs sua interpretação do espaço-tempo em 1908, Einstein imediatamente abandonou sua interpretação original para a de Minkowski, que desde então se tornou a versão de manual padrão de TRS.

3. A interpretação de Lorentz, que assim como a interpretação einsteiniana original, afirmou a existência de objetos em 3 dimensões duradouros ao longo do tempo, mas que, ao contrário da visão einsteiniana, afirmou a existência de espaço absoluto e simultaneidade absoluta, mesmo se não podemos detectá-los empiricamente. Relógios e hastes de medição em movimento em relação ao referencial absoluto (o "éter") funcionam lentamente e encolhem-se como Einstein sugeriu.

Essas três interpretações têm sido, até recentemente, empiricamente equivalentes, de modo que tem sido impossível cientificamente escolher entre elas. Durante o auge do positivismo, as teorias que eram empiricamente equivalentes tendiam a ser consideradas a mesma teoria, apesar de visões muito diferentes de espaço e tempo que pudessem ter, porque não havia nenhuma maneira de verificar as interpretações divergentes. Com o colapso do verificacionismo, os filósofos da ciência são uma vez mais capazes de apreciar as enormes diferenças ontológicas entre as interpretações de Einstein, Minkowski e Lorentz, diferenças que não podem ser camufladas.

Em anos recentes, os resultados experimentais sobre as previsões de um teorema da mecânica quântica chamada Teorema de Bell fizeram a interpretação de Lorentz, tanto tempo ignorada pelos positivistas, uma vez mais uma opção séria. O próprio John Bell, que formulou o teorema, defendeu voltar para a visão de Lorentz, uma vez que os resultados experimentais pareciam indicar a realidade objetiva das relações de simultaneidade absoluta no universo.

Estes resultados mais recentes no CERN continuam esse padrão. Deixe-me explicar.

A TRS na verdade não proíbe a existência de partículas viajando a velocidades superluminais. O que ela proíbe é a aceleração de uma particular da velocidade subluminal para a velocidade superluminal. Mas não descarta partículas que sempre viajam a velocidades superluminais. De fato, tem havido muita discussão sobre essas partículas teóricas, que são chamados de "tachyons" (da palavra grega para rápido), embora nenhuma tenha ainda sido encontrada. Se estes novos resultados se realizarem, então esses neutrinos são, de fato, tachyons, e alguém provavelmente está na fila para o Prêmio Nobel!

Agora, se tachyons são compatíveis com a TRS, então você pode perguntar: qual é o alarido em tudo isso? Apenas isto: no vocabulário da interpretação einsteiniana da TRS, simultaneidade de acontecimentos distantes é relativo a quadros de referências, que são os referenciais inerciais de observadores em movimento relativo. Para determinar a simultaneidade de dois eventos separados espacialmente, você envia um sinal de luz para um observador distante, que reflete de volta para você. Supondo que a velocidade da luz é a mesma tanto indo quanto voltando, você descobre que o evento simultâneo com o evento de reflexão distante é o evento em sua localização que fica no meio caminho entre o momento em que você enviou o sinal e o momento em que você o recebeu de volta. Assim, você pode desenhar uma linha de simultaneidade, por assim dizer, entre esses dois eventos, e usar isso como base para descobrir que outros eventos nos dois locais são simultâneos. Isto soa bem; mas tem a consequência de que a simultaneidade torna-se relativa. Pois qual evento está no meio do caminho entre o momento em que você enviou o sinal e o momento em que o recebeu de volta depende do movimento relativo dos dois observadores. Observadores nesses mesmos locais, que têm diferentes quadros de referência, irão determinar diferentes eventos como simultâneos. Não há simultaneidade absoluta (ou seja, quadro independente).

Mas se existem tachyons, então você pode enviar sinais entre os dois observadores mais rápido do que a velocidade da luz. Mas, então, aqui está o problema: isso implica que em relação a alguns quadros de referência, os tachyons estarão voltando no tempo! Porque, se não há simultaneidade absoluta, alguns observadores irão desenhar a linha de simultaneidade entre os dois eventos distantes de tal forma que o tachyon é refletido de volta antes mesmo que ele seja enviado! Tal comportamento é patológico. Isto é o que se tem em mente quando é dito que partículas mais rápidas do que a luz violariam causalidade: um efeito poderia ocorrer (como a recepção de um sinal) antes de ser causado (o sinal é enviado).

A maneira mais fácil e natural para evitar esse tipo de comportamento patológico é dizer que a linha de simultaneidade feita pelos observadores relativamente móveis está simplesmente errada. O uso de sinais de luz para calcular simultaneidade funciona apenas no quadro de referência, mas não entre os quadros com movimento relativo. Em outras palavras, Lorentz estava certo o tempo todo! Se existem realmente relações de simultaneidade absoluta, então simplesmente não há problema com sinais mais rápidos do que a luz. De fato, se tivéssemos tachyons com velocidade infinita, poderíamos usá-los para medir a simultaneidade absoluta. A razão para o pânico que você sente em comunicados de imprensa sobre os resultados do CERN, é que os cientistas entrevistados assumem implicitamente ou uma interpretação Einsteiniana ou Minkowskiana da TRS. Mas Lorentz estaria regozijando.

Na verdade, o próprio Lorentz previu que algo como isso poderia acontecer. Em 1913, ele escreveu:

De acordo com Einstein, não tem sentido falar de movimento em relação ao éter. Ele, do mesmo modo, nega a existência de simultaneidade absoluta.

É sem dúvida notável que estes conceitos da relatividade, também os relativos ao tempo, têm encontrado uma aceitação tão rápida.

A aceitação destes conceitos pertence principalmente à epistemologia... É certo, todavia, que o mesmo depende, em grande medida, da forma como se está habituado a pensar, se alguém é atraído para uma ou outra interpretação. Na medida em que este professor está preocupado, ele encontra uma certa satisfação nas interpretações mais velhas, de acordo com o qual o éter possui pelo menos alguma substancialidade, o espaço e o tempo podem ser nitidamente separados, e pode-se falar de simultaneidade sem mais especificação. Em relação a este último ponto, talvez se possa apelar para a nossa capacidade de imaginar arbitrariamente grandes velocidades. Dessa forma, chega-se muito perto do conceito de simultaneidade absoluta.

Finalmente, deve notar-se que a afirmação arrojada de que nunca se poderá observar velocidades maiores do que a velocidade da luz, contenha uma restrição hipotética do que é acessível para nós, [uma restrição] que não pode ser aceita sem alguma reserva. [1]

Aqui Lorentz discerne claramente o papel crucial desempenhado pela teoria verificacionalista de significado de Einstein e rejeita-a. Em defesa da simultaneidade absoluta, ele apela para o uso de sinais arbitrariamente rápidos, mesmo que eles não fossem observáveis no momento. Ele expressa justamente cautela sobre nós nunca sermos capaz de detectar empiricamente as velocidades superluminais.

A interpretação de Lorentz, como a interpretação original de Einstein, pressupõe uma Teoria-A do tempo. Mas goza a vantagem sobre a interpretação de Einstein em fazer as deformações físicas sofridas por objetos em movimento, relativas ao quadro fundamental, inteligíveis.

Eu espero que você perdoe o triunfalismo do meu título para esta Pergunta da Semana. Lorentz é um dos meus heróis científicos. Os resultados obtidos no CERN podem não se realizar. Mas eu espero que sim.

- William Lane Craig

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