II.c.3. Conceito de massa, massa inercial e energia

O conceito de massa e a sua relação com o éter global –estrutura reticular da matéria com suporte da gravidade ou energia potencial, a energia cinética e a massa– na teoria de todo da Física Global expõe-se no livro da Mecânica Global.

Da mesma forma, a definição de energia, como propriedade do éter global, expõe-se no livro Física e Dinâmica Global, também dentro da teoria do todo mencionada.

Nesta página comenta-se e critica-se a definição de massa inercial da Mecânica Clássica, a definição de massa relativista e diversos conceitos relacionados.

  • Definição de massa inercial.

    De acordo com a mecânica clássica, pela segunda lei de Newton se uma força atua sobre um corpo, este adquiriria uma aceleração diretamente proporcional à força aplicada, onde a constante de proporcionalidade seria a sua massa inercial. Consequentemente, uma força constante poderia elevar a velocidade de um objeto de forma indefinida.

    Este aspecto chocaria com a impossibilidade de superar a velocidade da luz na mecânica relativista.

    Da mesma forma, a física relativista mantém o princípio de igualdade entre massa inercial e massa gravitacional de Isaac Newton.

    A manutenção deste princípio é um tanto artificial, pois a precessão da órbita de Mercúrio e do resto dos planetas e estrelas mostra o contrário, salvo que estique o espaço para conseguir a quadratura do círculo orbital.

    Este pequeno desvio da massa gravitacional em relação à massa inercial é explicado pelo efeito Merlin no livro Física e Dinâmica Global.

    Além disso, a nova perspectiva da definição de massa do livro da Mecânica Global torna desnecessários, redundantes e imprecisos tanto o conceito de massa gravitacional como o de massa inercial, porque o novo conceito refere-se ao que é feito a massa, em vez de como ele se comporta. No entanto, os dois conceitos são complementares para uma melhor compreensão da realidade.

  • Definição de massa relativista.

    A consequência mais notória dos postulados da Relatividade Especial de Albert Einstein foi a equivalência ou conversão entre massa e energia.

    A relação da equivalência deduz-se na física relativista ao aplicar as fórmulas da energia cinética com o princípio de conservação da quantidade de movimento às associadas com mudanças na velocidade relativista. Em concreto, a equivalência resultante é:

    m = m0 /(1 - v²/c²)½
    m = γ m0

    Em que m é a massa ou massa relativista do corpo, m0 é a massa em repouso ou massa própria e v a velocidade.

    O que querem dizer estas fórmulas matemáticas é que a massa de um corpo é maior quando está em movimento relativo em relação a um observador do que quando se encontra em repouso em relação a esse observador.

    E com o desenvolvimento em série da constante γ deduz-se de forma simples que a energia cinética relativista é:

    Ec = ½ m0 v² = (m - m0) c²

    E, logicamente, a energia total:

    E = mc²

    A primeira experiência que confirmava a massa relativista foi a descoberta por Bücherer em 1908 de que a relação da carga do elétron e a sua massa (e / m) era menos para elétrons rápidos do que para os lentos. Posteriormente, numerosas experiências confirmam os resultados e fórmulas físicas anteriores.

    A massa e a energia convertem-se assim em duas manifestações da mesma coisa. Os princípios de conservação da massa e da energia da mecânica clássica passam a configurar o princípio de conservação da energia-massa relativista mais geral.

  • A massa é invariante.

    Apesar do que foi dito anteriormente, na Relatividade a massa é invariante e, por certo, a sua definição no Sistema Internacional de Unidades é de caráter absoluto.

    O truque é medir sempre a massa em repouso e se o objeto se move dentro de um sistema, integra-se um sistema físico, calculando a massa para todo o sistema em repouso.

    Também se poderia definir o segundo com o átomo de césio em repouso e uma gravidade determinada, então toda a Relatividade seria incorreta formalmente.

    Se a massa não se pode medir em movimento, não sei muito bem em que é que fica o conceito de massa inercial ou onde se encontra a massa equivalente à energia cinética.

Até aqui temos a apresentação mais ou menos ortodoxa da massa relativista. A mim parecer-me-ia mais lógico fazer as deduções ao contrário, partir da equivalência massa-energia confirmada experimentalmente e deduzir a velocidade máxima da luz em vez de postulá-la como axioma matemático. Em seguida, deveria ter procurado uma explicação física dos fenômenos; em vez de subordinar a teoria física à matemática. Por exemplo, impõe-se o axioma matemático de velocidade da luz constante e a Física Global afirma que nem é máxima nem constante.

Contudo, é justo reconhecer que algumas previsões quantitativas da relatividade são impressionantes, como a precessão do periélio de Mercúrio; no entanto, deve notar-se que em 1898, Paul Gerber explicou a precessão com exatamente a mesma fórmula. Não obstante, também a Física Global a explica sob um paradigma alternativo da realidade física.

Algumas das casualidades despistantes, os Paradoxos de primos e dos pontos descritos no apartado de Física relativista e matemática estão relacionados com a definição de massa relativista.

  • Predições quantitativas e as suas medições nas experiências de física.

    Cometem-se erros de conceito ao realizar predições e voltam a cometer-se ao interpretar os resultados em numerosas experiências de física. Neste caso, estariam vulnerando-se as bases elementares do método científico.

    Todos os aparatos que utilizem a tecnologia moderna podem considerar-se como aparatos de Lucífer, normalmente contém os seus mecanismos mentais e utilizará a eletricidade. Fazendo uso de uma certa licença prosaica, podemos dizer aparatos de ferro e luz ou, com licença libertina, aparatos de luz-e-fer.

    Da mesma forma, a precisão dos aparatos de medição nesta matéria está muito condicionada pela natureza das experiências de física, visto que pode ser afetadas a própria massa e energia destes aparatos e confundir-se como mudanças no tempo e espaço.

    É o que acontece com os relógios nas naves especiais, sobretudo se são atômicos, os seus mecanismos são afetados pela velocidade e pela gravidade devido aos efeitos sobre a ressonância de massa, e acabam por perder a sincronização que tinham, mas não tem nada que ver com a relatividade do tempo.

    Outro exemplo já repetido, a velocidade da luz será máxima por aplicação das fórmulas de Lorentz, não porque ao medi-la se verifique que é certo. Caso contrário, não faria falta fazer essa transformação.

    Não obstante, nem sempre se cometem erros, a Astronomia está constantemente contribuindo com dados novos ou contraditórios.

    Outro problema é a existência de muitíssimos dados que se obtiveram por derivação de outros e da aplicação de leis aceites. As massas dos planetas, as distâncias entre os mesmos são exemplos óbvios desses casos. Também é justo dizer que os cálculos são complexos e têm em conta possíveis inter-relações entre os dados.

    Vejamos um exemplo de como as medições de muitas propriedades não são tão perfeitas como seria de esperar. Não quero dizer que deveriam ser melhores, muito pelo contrário, o meu desejo é manifestar que as limitações reais são muito maiores do que o que o público em geral imagina.

    Talvez uma das maiores causas de certas confusões seja que os programas de divulgação científica sempre tentam mostrar o mais avançado e impressionante da ciência, minimizando as pequenas contrariedades ainda que, às vezes, sejam insuperáveis.

    g = G massa / espaço²

    Em que, segundo fontes fidedignas:
    g = 9,80665
    G = 6,67266 * 10-11
    Massa = 5,97370 * 1024
    Raio terrestre = 6,378140 * 106

    Como sabemos, a gravidade terrestre é:

    Agora, tanto a massa como o rádio da Terra são dados que se obtêm indiretamente. Além disso, há que ter em conta a dificuldade de determinar o raio com exatidão milimétrico visto que não existe uma linha desenhada aonde chegue o globo terráqueo.

    De facto, a gravidade muda desde o Equador aos Polos porque a Terra está algo achatada. Também muda pelo efeito da força centrífuga como nos mostram as experiências Vinil Disc, Onda Petrus e Peonza. Além disso, é muito provável Terra é achatada, porque o efeito das forças centrífugas no longo prazo.

    Com a massa acontece a mesma coisa, não temos uma balança tão grande para poder pesar a Terra como se fosse uma bola; inclusivamente teríamos que ter em conta as variações da sua energia cinética. É claro, seria bom saber o quadro de referência preferencial de energia cinética. A Física Global afirma que é o éter global.

Por outro lado, existem distintos tipos de massa. Por exemplo, a massa correspondente à energia cinética tem características distintas à massa em repouso, visto que altera a sua configuração espacial.

A conclusão a que pretendo chegar é que não é necessária a Teoria da Relatividade para deduzir que a massa aumenta com a velocidade e que a relação matemática seja a inversa do seno. Esta relação matemática é típica, em teoria física, para o caso de magnitudes que são afetadas duas vezes pela mesma variável. Paradoxalmente, dizer que a velocidade aumenta com a energia cinética poderia ser mais correto de um ponto de vista causa-efeito.

Situando-nos no início do século XX, a velocidade máxima conhecida era a da luz e a massa dos elétrons aumentavam com a sua velocidade. Se das observações se depreende que a relação não é linear, mas sim exponencial, não acredito que fosse muito difícil que alguém tivesse conseguido encontrar as relações matemáticas existentes entre massa em repouso e massa total [2a] e [2b] seguintes; e mais provavelmente se estas relações só são observáveis a velocidades próximas à da luz.

Do significado conceptual e matemático das equações [1] [2b] e [3] chega-se à famosa equação [0] sem utilizar nunca a relatividade. De facto, parece que foi Olinto de Pretto, um industrial e matemático de Veneza, quem publicou pela primeira vez a fórmula E = m c² numa revista científica chamada Atte em 1903.

Por outras palavras, a massa ou alguns tipos de massa aumentam com a velocidade, ou melhor, ao contrário; mas não é necessária nenhuma hipótese de relatividade, não deixa de ser um fenómeno físico como a mudança de estado sólido-líquido-gasoso da água.

 

  • Massa própria e energia cinética relativista.

    A transformação ou equivalência massa-energia:

    [0]   E = m c²

    Esta famosa fórmula –original do Olinto de Pretto– é a contribuição mais chamativa na Teoria da Relatividade porque é a base teórica da bomba atómica.

    Por definição da Física Geral temos:

    E = força * distância = N * m
    E = massa * aceleração * distância = kg * m² / s²
    [1]   E = massa * velocidade²

    O que torna algo menos espetacular a equação de Einstein anterior [0].

    Sabemos que Einstein disse que chegou a esta equação como consequência da sua Teoria da Relatividade e que como passo prévio deduziu a fórmula da massa relativista:

    [2a]   m = m0 /(1 - v²/c²)½
    γ = 1 /(1 - v²/c²)½   ≈   1 + ½ v²/c²

    Na qual m é a massa ou massa relativista do corpo, m0é a massa em repouso ou massa própria e v a velocidade.

    Ainda que pareça uma fórmula muito complicada, na realidade é bastante simples, a massa relativista é função do produto da massa em repouso e do inverso do seno do ângulo que formariam a velocidade e a velocidade da luz se fossem um cateto e a hipotenusa de um triângulo retângulo.

    Agora pode dizer-se que a fórmula da massa relativista [2a] é também menos espetacular do que aparenta. Além disso, continua a poder fazer-se a simplificação depois de realizar o desenvolvimento em série de Taylor da constante γ  que daria por aproximação.

    massa cinética = m - m0
    massa cinética   ≈   m0 (1 + ½ v²/c² )- m0
    [2b]   massa cinética   ≈  m0½ v²/c²

    De outra perspectiva, a massa obtém velocidade quando se aplica uma força. A energia adicional da massa denomina-se energia cinética e também estava quantificada pela Física Geral. Ou seja, que temos que quando aumenta a energia cinética aumenta a massa e parece óbvio que o processo inverso também existe.

    [3]   Ec = ½ m0

  • Sistemas de referência do espaço e tempo e massa relativista.

    Por outro lado, eu diria que a física relativista afirma que a massa depende de cada observador ou, melhor dito, de qual seja o sistema de referência do espaço e do tempo em que se meça o seu estado de repouso ou movimento relativo. Não deixa de ser estranho, ou a massa não é algo físico ou a única coisa que muda com o sistema de referência é o conjunto de unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI). Ainda que eu acho que a unidade de massa ou quilograma ainda não o relativizaram.

    Centrando-nos nos corolários ou deduções dos postulados da Teoria da Relatividade Especial, podemos observar os erros que comete e tentar compreender ou averiguar as verdadeiras leis da física com certa abstração ou distância da matemática.

    Dependendo dos observadores que sirvam como origem do sistema de referência no espaço, os corpos terão massas diferentes não só para a sua mesma velocidade física como para o seu mesmo tempo. Perdão, mesmo tempo não, pela definição de tempo relativista, também o tempo depende do sistema de referência e, consequentemente, o princípio de simultaneidade perdeu o seu significado autônomo. Por este caminho de relativizar a linguagem não se pode ir a nenhum sítio!

    Se tomarmos como sistema de referência do espaço um que não seja o natural ou que não seja o mais simples, então o nosso cérebro terá mais problemas para interpretar a realidade física, na medida em que o novo sistema de referência se afaste do primeiro. Um caso exemplificador será pensar que é toda a Terra a que está acelerada descendo uma pêra que se encontra mais baixa em relação a ela. De certeza que Newton diria: Isto é a pêra!

    Este é o grande problema que eu vejo em tanta relatividade, há coisas relativas e coisas que não o são. Filosoficamente, sempre se pode argumentar o contrário, mas também podemos dizer que a realidade física não existe; mas não acho que continuássemos no mundo da ciência. No máximo, poderíamos estar a jogar o jogo da oca com navalhas em vez de dados. A realidade existe e trata-se de entendê-la e explica-la da forma mais simples!

Para a Física Global, a massa depende da velocidade, mas o aumento da massa cinética deve-se à velocidade medida em relação ao sistema de referência natural, que é a estrutura reticular da gravidade ou éter global.

Convém assinalar que o sistema de referência natural da energia eletromagnética não é o éter global, mas sim o éter luminífero o campo de gravidade. Não obstante, estamos entrando em temas um pouco especulativos, se fosse assim a constante de gravidade G seria afetada pela utilização de sistemas de referência distintos que impliquem distinta proporção entre massa própria e massa cinética, devido à dupla força de gravidade que opera sobre a energia cinética –tal como sobre a energia eletromagnética.

Haverá que ter especial cuidado na interpretação de experiências como a dos giroscópios da nave da NASA Gravity Probe-B.

A definição de movimento e das suas características particulares em função do objeto material que se move é expressa no livro da Física e Dinâmica Global.

No livro da Mecânica Global, expõe-se uma proposta inovadora sobre a criação da massa, que implica não só uma Teoria de Grande Unificação por explicar a interação eletrofraca e a nuclear forte, mas também uma Teoria do Todo (TOE) por unificar também essas interações com a interação gravitacional.

Dito de outra forma, simplificando um pouco o modelo físico da nova teoria do todo, a massa global depende da massa em repouso e da massa cinética que a modula e produz o mecanismo reticular da energia cinética.

Éter cinético e massa Mecânica reticular da energia cinética
Desenho éter cinética e deformação da massa física pela energia cinética

Para ir facilitando a tarefa de identificar os diferentes conceitos de realidades físicas e inclusivamente a diferente perspectiva de uma mesma coisa, fui mencionando alguns nomes dos utilizados nos livros da Física Global.

Ao conceito da massa total em movimento chamar-lhe-ei massa global. A massa global seria composta pela massa em repouso mais o aumento de massa devido ao aumento da velocidade. Ao aumento de massa podemos chamar-lhe massa cinética e é equivalente à energia cinética dividida por c².

Escolhi o termo massa cinética para evitar confusões terminológicas com massa relativista e massa inercial, já que ambas se utilizam umas vezes como massa total e outras como massa cinética.

Por seu lado, o conceito de massa em repouso é confuso, não é uma boa denominação pelos múltiplos sistemas de referência que se utilizam na física relativista. Por isso ficaremos com o conceito de massa própria, definido como repouso real sobre o seu sistema de referência natural.

massa global = massa própria + massa cinética

Estes conceitos de massa são muito importantes visto que a sua origem, o seu destino e as suas relações físicas são diferentes na Física Global.

A equação [2a] é agora a equação da massa global. Agora, é patente a coincidência da relação de aumento da massa com a velocidade com a equação deduzida por Einstein a partir da sua mecânica relativista.

A meu ver, esta é uma das grandes coincidências que confundiram a comunidade científica.

Por outras palavras, se de cada vez que nos aparece um fenômeno físico que segue uma transformação devida às formas derivadas do teorema de Pitágoras ou, o que é a mesma coisa, relações entre variáveis que seguem a proporção do seno, do cosseno ou dos seus inversos, se decidissem relativizar o tempo, não poderíamos saber em que ano nos encontramos agora mesmo.

Mas isso não é o que aconteceu historicamente, desta vez houve mais casualidades e não encontraram a pedra filosofal, como já se comentou noutros apartados.