A Natureza de Luz: Para Medir a Velocidade da Luz

A velocidade da luz no espaço livre é normalmente representada pela letra c. É entendido para ser uma quantidade invariável. Em outras palavras ela é uma con­stante natural, que é incorporada no tecido fundamental do universo. Por que a velocidade da luz deve ter este valor finito fixo? Por que não deveria a velocidade da luz ser o infinito?

A Visão Estabelecida

A visão estabelecida é que é porque a luz é uma perturbação eletromagnética, e que o espaço tem uma relutância natural em ser eletromagneticamente perturb­ado. Consequentemente, quando um campo elétrico é aplicado em um lugar espe­cífico, o espaço imediato ao redor dele leva tempo para polarizar. Possui uma espécie de inércia elétrica que impede o esforço do campo elétrico em polarizá-lo. O espaço circundante fica cada vez mais atrasado em adotar um estado polarizado quanto mais longe está do local onde o campo elétrico é aplicado. A adoção deste estado polarizado, portanto, "viaja" para fora esfericamente a partir do local onde o campo elétrico é aplicado. Devido ao valor quantitativo natural da relutância do espaço em polarizar, a velocidade dessa "viagem" (ou propagação) é c, a veloci­dade da luz.

Suponha que o campo elétrico aplicado começa com magnitude zero. Em outras palavras, ele não existe ainda. Então ele começa a crescer. Cresce lentamente no início. Então a sua tarifa do crescimento gradualmente aumenta a um máximo. A sua tarifa do crescimento então reduz, atingindo zero novamente como a força do campo atinge o seu máximo. Então o campo começa a decair (reduzem). A sua tarifa da decadência está lenta no início, acelera e logo decai ao zero de novo, como a força do campo elétrico atinge o zero novamente. Este processo forma um pulso de campo elétrico sinusoidal.

Uma propriedade complementar do espaço é que a taxa de mudança de um campo elétrico manifesta-se como a magnitude do que, geralmente, é conhecido como campo magnético. O espaço não polariza magneticamente como eletrica­mente. Um campo magnético não tem "extremidades" ou pólos como um campo elétrico. Em vez disso, ele atua em um sentido circular, adotando algo que talvez seja melhor conceituado como um tipo de inércia rotacional. Isto resulta em uma situação, em que, à medida que o campo elétrico está crescendo ou entrando em colapso, mais rapidamente, o campo magnético associado torna-se mais forte. Por outro lado, à medida que o campo magnético está mudando (crescendo ou colaps­ando), mais rapidamente o campo elétrico torna-se mais forte.

O resultado é que os campos elétricos e magnéticos trocam energia repetidam­ente, assim como o peso de um pêndulo, troca continuamente sua energia poten­cial (devido à sua altura) com sua energia cinética (devido à sua velocidade). O resultado é que esses dois tipos de "campos de força" afastam-se de sua fonte como uma esfera em constante expansão, fazendo um jogo de "jogar e pegar" com sua energia. Esta energia torna-se cada vez mais espalhada pela área de uma sup­erfície esférica cada vez maior. A frequência com que os campos elétricos e magn­éticos trocam energia é a freqüência do distúrbio eletromagnético.

O importante a notar nessa descrição bastante simplificada da propagação eletro­magnética no espaço livre é que a onda eletromagnética efetiva se propaga esfér­icamente a esta velocidade fundamental c longe de sua fonte.

Esta é uma visão centrada na fonte, que vincula a velocidade da luz ao quadro de referência da fonte.

A Nova Visão Æthereal

Em meus 9 ensaios sobre o universo [ver painel à esquerda], me esforcei para estabelecer o que chamo de visão etérica. Nesta visão, eu postulo que cada partícula primária de matéria é formada em torno do que chamo de um buraco de sumidouro, no qual flui um fluido de velocidade universal, ao qual me refiro como o éter. Na verdade, eu conceituo uma partícula de matéria como uma espécie de retrolavagem de onda estacionária criada pelo fluxo interno do éter. Talvez este éter seja mais bem conceitualizado como um tipo de campo ou fluxo de velocidade, que só pode existir enquanto converge [ou colapsa] esfericamente - na velocidade da luz - em cada poço. Uma vez que chega a um sumidouro, não tem para onde ir e tem que parar e, conseqüentemente, deixa de existir.

Nessa visão, uma fonte de luz emite luz escrevendo-a no fluxo etéreo de passagem de cada observador. A fonte de luz, portanto, grava seu sinal de luz no éter de pas­sagem de um observador como o que eu posso melhor descrever como um estr­esse inercial bipolar. Isso é então transmitido ao observador em seu fluxo etéreo de entrada. Quando atinge seus olhos, induz uma experiência visual.

Esta é uma visão centrada no observador, que vincula a velocidade da luz ao quadro de referência do observador.

Uma Viagem de Ida e Volta é Necessária

Qualquer que seja a vista considerada, o observador não tem como sentir a aproximação de um pulso de luz. Ele não tem como sentir quando deixou sua fonte. Ele não tem como sentir o quão longe ela viajou. Ele não tem como sentir quanto tempo demorou para chegar até ele. Ele, portanto, não tem como sentir o quão rápido ele viajou em sua direção. Ele só pode sentir isso quando eventualmente o "acerta". Mesmo assim, ele não tem como sentir a velocidade do impacto.

É fundamentalmente impossível observar um 'fóton' em voo. Por isso, a velocidade da luz entre dois pontos separados no espaço não pode ser medida porque não há meios de avisar instantaneamente um observador no ponto de origem da luz que a luz chegou ao seu destino.

Para adquirir alguma idéia de como a luz "rápida" viaja, um observador deve usar o princípio do radar. Ele deve criar uma fonte de luz que possa controlar. Ele deve ter um relógio para medir o tempo. O observador deve ter um objeto distante (ideal­mente um espelho) que possa refletir a luz emitida pela fonte. Ele deve ter um meio de detectar a luz refletida a partir do objeto distante. Ele pode usar seus olhos, é claro. No entanto, um detector eletrônico irá ajudá-lo a fazer uma medida mais precisa. Ele deve saber com precisão a distância x do objeto distante dele. A fonte de luz deve ser conectada para que ele inicie automaticamente o relógio quando ela emite um pulso de luz. O detector de luz deve ser conectado para que ele pare o relógio imediatamente ele detecta a chegada do pulso de luz refletido a partir do objeto distante.

O observador desencadeia sua fonte de luz para emitir um curto pulso de luz. Ao mesmo tempo, a fonte de luz inicia o relógio. O pulso de luz viaja para o objeto distante (espelho). O espelho reflete o pulso de luz de volta para o observador. O detector de luz do observador detecta a chegada do pulso de luz retornando e imediatamente pára o relógio. O relógio revela a montante de tempo que o pulso de luz levou para percorrer a distância 2x para o objeto distante e vice-versa. A vel­ocidade da luz é assim revelada como c = 2 × x ÷ t.

Isto é simplesmente uma experimentação ilustrativa. Hoje em dia, técnicas e apar­elhos muito mais refinados são usados para fornecer medidas mais precisas da vel­ocidade da luz.

Quadros de Referência

A geometria da visão estabelecida requer que o quadro de referência relativo ao qual a luz viaja em sua velocidade universal c seja exclusivamente o de sua fonte. Então o que acontece neste caso quando a luz é refletida de volta para a fonte original, como em um relógio de luz? Em qual quadro de referência a luz está viajando na velocidade universal c? Não é o do observador que foi a fonte original? Qual seria o caso se o objeto distante (o espelho) estivesse se afastando da fonte/observador a uma velocidade v que fosse uma fração significativa da velocidade da luz?

Deixe-me sugerir o seguinte. Quando a luz é refletida de um objeto como um espelho, o processo não é o mesmo de uma bola quicando em uma parede. A luz original não é refletida de volta. Em vez disso, a luz original é absorvida pelos átomos do material do qual o espelho é feito. Esses átomos então usam essa energia para gerar nova luz. Em outras palavras, um espelho é em si uma fonte de luz separada que é "alimentada" pela energia da luz incidente. Isso é consistente com a observação de que um objeto raramente reflete a mesma cor de luz que recebe. Ele irradia uma cor que é característica do material do qual é feito.

Se for esse o caso, então o pulso de luz de saída está viajando na velocidade c com relação ao quadro de referência do observador [a fonte de saída]. O pulso de luz de retorno está viajando, na velocidade c, com relação ao quadro de referência do espelho distante [a fonte de retorno ou de entrada]. Essa situação é ilustrada abaixo.

Quando o pulso de luz é emitido pela fonte, o espelho está a uma distância x. O pulso de luz viaja em direção ao espelho. Ele viaja a uma velocidade c em relação ao referencial da fonte. No momento em que o pulso de luz atinge o espelho, o espelho percorreu uma distância adicional de ½vt para longe da fonte. A distância total percorrida pela luz na viagem de saída é, portanto, x + ½vt. O espelho absorve a energia do pulso de luz. Ele usa essa energia para gerar outro pulso de luz. Este novo pulso de luz viaja na direção do observador. Ele faz isso a uma velocidade c em relação ao referencial do espelho. No momento em que o novo pulso de luz atinge o observador, o observador percorreu ainda uma distância adicional de ½vt para longe do espelho. O pulso de luz de retorno, portanto, per­corre uma distância x + vt. A distância total percorrida pelos pulsos de luz de saída e retorno é, portanto, 2x + 1½vt.

A distância x é, portanto, dada por x = ½(c − 1½v)t.

Quando o pulso de luz retornado alcança o observador, parecerá a ele ter se origin­ado de onde o espelho está naquele instante. O espelho parecerá estar a uma dist­ância d dada pela fórmula:

d = x + vt
   = {½(c − 1½v)t} + vt
   = {(½c − ½ × 1½v)t} + vt
   = {(½c − ¾v)t} + vt
   = (½c − ¾v + v)t
   = (½c + ¼v)t

onde t é a montante de tempo que decorridou desde que a fonte de luz do observ­ador emitiu o pulso de luz original e v é a velocidade relativa na qual o observador e o espelho estão recuando um do outro. Esse raciocínio exige que a "velocidade" com o qual o pulso de luz aproxima-se de um observador quem está recuando é necessaria­mente c − v e para um observador quem está se aproximando, c + v. No entanto, isto não significa que qualquer coisa viaje materialmente mais rápido do que a luz. Isto também não significa que a informação está viajando mais rápido do que a luz.

Novamente, embora esta visão centrada em fontes duplas funcione, não é - como mencionado no redação anterior - consistente com qualquer visão de fenômenos gravitacionais. Não obstante, se a Visão Etherial centrada no observador for aplic­ada ao experimento de pensamento acima, o raciocínio matemático é essencial­mente o mesmo. E é consistente com um meio de explicar a gravidade.

Corolário

Sob meu modelo etéreo proposto, manter as leis da física iguais do ponto de vista de todos os observadores não requer que a velocidade da luz, c, seja a mesma em todos os referenciais, mas apenas no referencial de cada observador . O que quer que seja dentro do quadro de referência de uma fonte é irrelevante.

Além disso, não há necessidade de que a velocidade da luz seja constante dentro do quadro de referência do observador. Pode diminuir de forma não linear com a distância do observador. Em outras palavras, o campo de velocidade etéreo de cada observador pode aumentar em velocidade à medida que se aproxima de seu 'ponto de destino' no observador. Isso seria necessariamente muito pequeno, mas ajudaria a explicar de maneira mais simples certos fenômenos vistos nas extremi­dades do universo observável.

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© 17 outubro 2006 Robert John Morton | ANTE | PROX