A velocidade da luz e o Big-Bang.

A energia é uma quantidade invariante no universo, ou seja, ela não pode ser criada, nem destruída, apenas muda de forma. Podemos dizer que o universo possui uma certa quantidade de energia distribuída. Vamos supor teoricamente e de maneira simplista que possamos dividir o espaço do universo em pequenas caixas de igual tamanho (figura 1 abaixo) Figura 1 Dentro de cada caixa vamos supor que exista uma certa quantidade definida de energia E. Vamos limitar nossa análise a apenas uma dimensão, considerando uma reta infinita (figura 2 abaixo) Figura 2 Essa reta é dividida em segmentos iguais Si (onde i pode ser um número inteiro), e dentro de cada segmento, temos uma quantidade de energia Ei (o índice i indica de que segmento de reta esse pacote de energia pertence). O princípio de conservação de energia nos diz que; caso um segmento de reta Si perca uma certa quantidade de energia, isso necessariamente significa que essa energia deve ter migrado para algum outro (ou alguns outros) segmentos de reta, pois a energia não pode simplesmente ser destruída. O mesmo princípio de conservação de energia nos diz que; caso um segmento de reta Si ganhe uma certa quantidade de energia, necessariamente significa que essa energia veio de algum outro (ou alguns outros) segmentos de reta no nosso espaço unidimensional, pois a energia não pode ser criada do nada (Figura 3). Figura 3 Analisando as possíveis transferências de energia em nosso espaço unidimensional de reta infinita, podemos dizer que; caso o pacote de energia viaje de segmento único em segmento único, sem se dispersar, ele mantêm uma coesão semelhante a uma partícula ou corpo. Caso a energia saia de um segmento e se divida para vários segmentos, teremos uma dispersão ou espalhamento de energia. Podemos ter ainda o caso em que diversos pacotes de energia migram de vários segmentos para um só, sendo um sorvedouro ou concentrador de energia. Em todos esses casos, se estabelece uma relação de causa (segmento do espaço de onde partiu o pacote de energia) e efeito (com o segmento de espaço que recebe o pacote) espacial. Vamos imaginar ainda, que um pacote de energia pode viajar de qualquer segmento de espaço original para qualquer outro segmento de espaço de destino. Assim, nosso pacote de energia poderia sair, por exemplo, do segmento S1 e ir direto para o segmento S1000, sem necessariamente passar pelos segmentos intermediários. Caso isso acontecesse, nosso espaço unidimensional, representado pela reta infinita, estaria com todos os seus pontos (preste atenção, eu disse TODOS os seus infinitos pontos) instantaneamente conectados, não importando o quão longe estariam uns dos outros. Ou seja, se tivermos transmissão de energia (e por conseguinte informação) instantânea entre todos os pontos do espaço (ou seja transmissão de energia e informação à velocidades infinitas), teríamos na prática que nosso espaço feito de infinitos segmentos de reta se comportaria como se fosse apenas um único segmento ou ponto! Quem sabe não foi isso que aconteceu com nosso próprio universo? Sabe-se hoje, desde Einstein e sua relatividade especial, que a velocidade máxima de transmissão de energia e informação no universo é a velocidade da luz, que é aproximadamente 300000 Km/s ( trezentos mil quilômetros por segundo). Mas, se nem sempre foi assim? E se a velocidade da luz pudesse não ser fixa, mas ela fosse muito mais rápida no início do universo, no momento do big bang? Se ela fosse infinita? Teríamos um universo infinito se comportando como se fosse um só ponto! A partir do momento que a luz fosse sendo “freada” para a “velocidadezinha” que ela tem hoje, poderíamos ter o padrão do big-bang ? É uma possibilidade interessante!

O que a matemática tem a ver com a vida?

A VIDA, A MATEMÁTICA, E A FÍSICA

A matemática e a física tem muito a nos ensinar quanto à definição de vida. A vida como a conhecemos é matéria de estudo da biologia. Esta ciência, por sua vez, nada mais é que a aplicação da química. Mas a química pode ser entendida como um ramo específico da física. A química estuda como as substâncias se associam. Mas essas substâncias se associam através das forças da física! Sendo assim, a física é no fundo uma das principais ciências do mundo material como o conhecemos. Entretanto, mesmo a física se utiliza de uma ciência ainda mais básica e primordial; A MATEMÁTICA!

As leis físicas se utilizam e se guiam pelas leis mais básicas da matemática. Paradoxalmente, tudo o que conhecemos de mais concreto na natureza, inclusive a própria vida, se guia pela mais abstrata de todas as ciências! Muitos filósofos se perguntam, como Platão e sua teoria das idéias, terá o mundo da matemática, ou das idéias, uma existência própria e independente? Platão defendia isso. Ou seja, nós, seres humanos, inventamos a matemática, ou apenas a descobrimos? Para Platão, nós apenas descobrimos a matemática, ela tem uma pré-existência, e independente da criatividade humana. Mas as próprias leis da matemática possuem ainda uma propriedade ainda mais estranha. Toda teoria formal da matemática é formada de lemas, corolários, teoremas e axiomas. Lemas e corolários apenas aprofundam as descobertas dos teoremas. Um teorema, por sua vez, utiliza-se de manipulações e combinações dos axiomas para serem demonstrados e aceitos pela comunidade matemática. E os axiomas..., bem, os axiomas são tidos como verdades auto-evidentes! Se a matemática fosse um edifício, os teoremas, os corolários e os lemas seriam respectivamente as colunas, vigas e pavimentos, enquanto os axiomas seriam os alicerces e fundamentos. Sim, todo o maravilhoso edifício formal da matemática está assentado em alicerces que não podem ser demonstrados por nenhum método, apenas são! Isso me faz lembrar a definição de Deus na Bíblia, por Ele mesmo; “ Eu sou o grande Eu sou!”(Êxodo 3.14).

Se um axioma puder ser demonstrado por outros axiomas, então na verdade ele nunca foi um axioma, apenas era um teorema que estava classificado erroneamente. Logo, em última análise, tudo que existe no mundo, inclusive nossa vida, está baseada na abstração das leis da matemática, que está baseada em axiomas, que por sua vez, simplesmente existem!

O que é espaço?

O que é espaço? Uma pergunta interessante, de resposta difícil. Pretendo demonstrar que o conceito de espaço está intimamente relacionado com o conceito de energia, e de como dois corpos ou sistemas interagem e reagem entre si, daí resulta a complexidade do conceito de espaço. O conceito de espaço só pode ser entendido se desmenbrarmos em dois: espaço externo ou relativo e espaço corporal ou próprio, como será visto posteriormente. Além disso, precisaremos entender o conceito de espaço físico e espaço idealizado.

Espaço idealizado representa o espaço matemático tradicional, que conhecemos intuitivamente. Ele remete ao conceito de espaço absoluto newtoniano.
Espaço físico representa o espaço “real”, o como o espaço é percebido pelos nossos sentidos.

Espaço corporal ou espaço próprio: Toda a partícula ou corpo possui uma energia própria ou intrínseca, de valor absoluto, que a caracteriza, como uma massa (estacionária, pois um corpo em movimento apresentará uma massa maior devido à teoria da relatividade) m e uma carga q, como um elétron, ou próton. Essa energia geralmente não está estritamente confinada num ponto, mas se distribui no espaço. O espaço corporal ou espaço próprio é a região (geralmente fechada) do espaço no qual conseguimos interagir simultaneamente com o corpo ou partícula ou sistema vindo de todas as direções possíveis do espaço. Por “simultaneamente” queremos dizer que um corpo ou sistema terá a sua fronteira dependente do relógio do observador, exatamente como Einstein prediz em sua teoria da relatividade, pois o conceito de simultaneidade é dependente do estado de movimento do observador. Esse conceito de espaço corporal ou próprio mostra que a medição do espaço ocupado por um corpo vai depender de como o olhamos. Ou seja, o espaço ocupado por um corpo vai depender se o observamos usando a luz visível comum, ou ondas de rádio, ou raios-X. Dependendo de que elemento utilizamos para interagir com o corpo, ele ocupará um espaço próprio diferente, pois ele absorverá ou não, refletirá ou não energia. Pode-se dizer que o espaço próprio ocupado por uma partícula ou corpo se situa numa determinada faixa de freqüência ou nível de energia. O espaço próprio de um corpo se caracteriza pela densidade de energia do corpo. D=E/S onde D=densidade, E=energia, S=espaço. Quanto maior a densidade, menor o espaço ocupado, e vice-versa.

Espaço externo ou relativo: Seriam os espaços disponíveis em que o corpo ou partícula poderia ocupar, ou se deslocar sem impedimentos. O espaço externo é medido em termos do espaço e densidade próprios do corpo. Por exemplo, se colocarmos uma bola de ping-pong numa gaveta, o espaço externo da bola de ping-pong seria todo espaço interno da gaveta, limitada pelas suas paredes. Já uma bola de gude teria um espaço externo muito maior dentro da mesma gaveta. O espaço relativo deve ser medido em termos do espaço próprio de um sistema ou corpo padrão. O espaço relativo é uma medida de quantos sistemas ou corpos padrão (ou réguas) cabem no referido espaço disponível. Espaço próprio é uma medida do espaço ocupado pela energia de um corpo (densidade). Espaço relativo é uma medida do espaço disponível para que o corpo padrão se desloque, ou quantas replicas do corpo padrão encheriam o espaço. O espaço relativo é como a antítese do espaço próprio. É como o princípio filosófico chinês do Ying e Yang. Para que haja o claro, é necessário haver o escuro. Para que haja o espaço próprio, é necessário que haja o espaço relativo. Não pode haver espaço sem os dois!


Na imagem acima temos um exemplo de energia uniformemente distribuída no espaço de uma dimensão linear. Não existe espaço próprio ou espaço relativo.


Na figura acima vemos que quando há uma concentração de energia, teremos um corpo propriamente dito, que é uma região de energia mais concentrada, possui uma densidade de energia diferente do meio. No corpo teremos o espaço próprio, e no meio onde o corpo pode deslocar-se, o espaço relativo. O espaço próprio pode ser maior ou menor, conforme a densidade do corpo seja menor ou maior.

Suponhamos temos um sistema universo indivisível em subsistemas. Ele é inteiro. Possui energia, mas essa energia não está subdividida em sistemas menores. Como medir o espaço ocupado por esse universo? NÃO É POSSÍVEL! Não se pode realizar nenhuma medição sem um padrão, uma régua. Como por definição não existe nada fora do universo, e o universo é indivisível, a única coisa com que podemos medir o universo é ... com ele mesmo! Não podemos dizer qual o espaço ocupado por um universo indivisível! Logo, o conceito de espaço só nasce e se cria quando o universo se subdivide na explosão do Big-Bang! Não tem sentido perguntarmos onde se localiza o universo, pois por definição não há nada fora do universo que sirva de referência de localização! Porém quando o universo se subdivide em sistemas menores, aí sim temos uma referência com que podemos medir o universo! Surge possíveis réguas! Quantos átomos o universo tem? Quantas “réguas” de 1 Km cabem da Terra à Lua? Aí sim, podemos responder essas perguntas. O próprio espaço e tempo foram criados no momento da divisão do universo, ou Big-Bang. Como contar o tempo sem um relógio, se tudo o que existe antes é um universo indivisível? Logo não há sentido em se perguntar onde estava e o que fazia Deus antes de criar o universo. Alguns religiosos poderiam dizer que estava preparando o inferno para quem fizesse essa pergunta... Mas na verdade é que NÃO EXISTIA ESPAÇO NEM TEMPO ANTES DO BIG-BANG!

O que é um relógio? Tempo Obserável e Tempo Intrinseco.

Tempo Observável e tempo intrinseco

Podemos assim definir dois tipos de tempo;
Tempo Obserável ou Subjetivo (ou relativo a cada observador, que é composto apenas das transições de estados que estão sendo observadas de um dado sistema, envolve a comparação entre duas taxas de transição, a observada pelo sistema e a padrão do observador);Formado por transições de estados observáveis.

Tempo Intrinseco ou Próprio (composto de todas as transições de estados fisicamente existentes de um sistema, estejam elas sendo observadas ou não, como no exemplo do copo de água em repouso). Formado por transições de estados físicos que não estão sendo observados.

Deve-se frisar aqui que o termo tempo próprio empregado não se refere a existência de um tempo nos termos da física newtoniana, como um tempo fixo para qualquer referencial em qualquer tipo de movimento relativo. Tempo próprio aqui, significa um tempo que é composto de transições de estados em um sistema, estejam esses estados sendo observados ou não. A transição de estados do sistema (seu tempo) ocorre quer esteja sob observação ou não. São estados fisicamente existentes, ou seja, como no exemplo do copo de água, muitos estados podem não se revelar prontamente para um observador externo ao sistema, porém com um aparato correto, se revelam e podem ser medidos, como na utilização de um microscópio, para observar o movimento browniano, ou molecular, no copo d’água, por exemplo. Esse conceito é totalmente compatível com a relatividade de Einstein.

Definição 1: o tempo só existe em função da alteração de estados de um sistema.

Definição 2: só podemos dizer o quão rápido é a taxa de variação de estados de um sistema (seu tempo) se comparados com a taxa de variação de estados de outro sistema padrão de referência (como um relógio, por exemplo).

A definição 2 pode ser percebida, pois só podemos medir a rapidez que um sistema evolui, comparando-o com a taxa de variação de outro sistema. Geralmente o sistema utilizado para comparação de rapidez é um sistema de ciclo periódico (repetitivo) conhecido e controlado, como um relógio, porém muito frequentemente comparamos velocidades de outros sistemas com a velocidade de nosso próprio relógio biológico (cujo ciclo não é tão exato, podendo variar conforme as experiências do dia nos afetem psicológica ou organicamente), ou seja, nossos próprios ciclos internos, quer sejam orgânicos ou mentais. Descartes disse "Cogito ergo sumo", que do latin quer dizer;"Penso, logo existo". Poderíamos ainda adicionar; "Penso, logo existo, logo o tempo existe!" Isso porque nossa taxa de transição de estados mentais também serve como nosso relógio interno para percepção do tempo, embora não seja exato.

Consideremos dois sistemas distintos. Um carro em movimento e um caracol em movimento. O estado observável que varia em cada sistema é claramente a posição. Sabemos que um carro se desloca mais rápido que um caracol porque podemos observar que a taxa de variação da posição (velocidade) de um carro em movimento é muitas ordens de grandeza maior que a taxa de variação da posição de um caracol.

Porém mesmo que não pudéssemos observá-los no mesmo instante, poderíamos compará-los ( e frequentemente o fazemos ) com a taxa de variação de nossos estados orgânicos ou mentais internos. Assim, sabemos que enquanto um caracol se desloca numa determinada distância, podemos sentir ou pensar muito mais coisas do que durante o deslocamento do carro na mesma distância.

Resumo

O conceito de tempo nasce da comparação da variação de estados observáveis entre dois ou mais sistemas. Se tivermos dois sistemas, um sistema A0 e outro A1, podemos observar o estado atual de cada um, e comparar quando mudam de estado. Se temos a percepção de que o sistema A0 muda de estado mais vezes enquanto que A1 completa apenas uma transição, dizemos que A0 é mais rápido que A1. Logo temos alguns conceitos relacionados;
1-Para medir o tempo de um sistema, temos que observá-lo. Isso implica em que devemos ser capazes de obter uma informação sobre a transição de estados de tal sistema, em relação à transição de estados de um sistema padrão, que podemos chamar de relógio;
2-Devemos escolher um sistema padrão (relógio) apropriado. Esse sistema deve obedecer a um principal requisito, que é possuir uma taxa de transição de estados mais rápida que a do sistema a ser medido o tempo. Exemplo; para se medir uma corrida de 100 metros rasos numa olimpíada, não se pode usar um relógio que marca o tempo com precisão apenas de minutos, pois a corrida dura menos de 10 segundos!
3-Nosso sistema padrão de medição de tempo (relógio) deve ter uma taxa de transição de estados constante, sem atrasos ou adiantamentos.

O que é tempo?

O tempo é um conceito abstrato, e a única maneira que podemos medir o tempo é em relação a comparação entre eventos simultâneos ao observador. Por exemplo: você sabe que é meio-dia porque o sol está a pino, e não há sombra (isso, é claro, só é válido para quem mora próximo há linha do Equador, para um europeu, mesmo ao meio-dia haverá sombra devido à inclinação da Terra), ou que o ponteiro grande e pequeno estão apontando para 12 horas, ou o relógio digital está marcando 12:00 h.

Só podemos saber quão rápido um evento é, comparando sua velocidade de acontecimento com outro. Os relógios atômicos, por exemplo, medem o tempo comparando aos ciclos de oscilação entre estados diferentes de um elemento químico. Mesmo os relógios de pulso funcionam dessa maneira, sejam ciclos mecânicos de oscilações ou voltas de engrenagem, sejam pulsos elétricos digitais. Para que o período destes ciclos não se altere devido ao amortecimento, ou forças de atrito resistivo elétrico ou mecânico, deve ser fornecida energia continuamente numa taxa que compense o decaimento pelo amortecimento. Por isso os relógios utilizam bateria, ou são dados corda, nos antigos relógios.

O tempo pode ser definido para um sistema como uma taxa de variação de estados desse sistema em relação á outro. Se um sistema possui um estado fixo, para um observador, o tempo não parece passar. Um exemplo. Se nos colocarmos numa sala fechada, sem contato com o mundo exterior, à prova de som, sem janelas e com iluminação fixa no mesmo nível, com vários objetos, e ficarmos nessa sala indefinidamente, sem nenhum relógio. Em breve nossa noção de tempo será alterada, e não saberemos mais se é dia ou noite. Ainda teremos alguma noção de tempo porque possuímos estados internos que se alteram no nosso organismo através de nosso metabolismo, nosso relógio biológico, como nosso pulso e batimentos cardíacos, o ritmo de nossa respiração. Mais ainda, nossa consciência possui estados internos, constituídos por nossos sentimentos e pensamentos. Essas alterações de estados internos estão também entre as coisas que nos proporcionam a sensação de passagem do tempo. No entanto, sem contatos externos para “acertarmos” nosso relógio biológico, ele se defasa do ciclo dia/noite padrão, como demonstram várias experiências feitas com espeleólogos em cavernas.

Para que possamos ter a noção de tempo, necessariamente essa transição de estados de um sistema deve ser observável, ou seja, deve poder ser medida e comparada. Se o sistema possuir transição de estados não observáveis, o tempo não poderá ser medido. Veja o exemplo de um copo de água em repouso. Observando-o a olho nu, não poderemos ter noção de transição de estados ou passagem de tempo. Porém sabemos que as moléculas do líquido estão em constante agitação, ou mudanças de posição e velocidades, ou seja, possuem transição de estados internos. Para observar tais transições e podermos medir o tempo desse sistema (copo d’água), teremos de usar instrumentos ou artifícios, como espalhar um soluto visível na água e observar seus movimentos aleatórios (movimentos brownianos) através do microscópio. Assim um copo d’água possuirá tempo próprio, tendo agitação de suas moléculas, pois tem uma temperatura diferente de zero. Sendo assim, existe uma conexão entre temperatura e tempo próprio.

Sistemas com temperaturas diferentes, possuirão tempos próprios diferentes. Se um sistema A possui maior temperatura que o sistema B, ele possuirá um tempo próprio mais rápdido que o tempo próprio do sistema B. Dada a tendência observada do calor fluir de corpos quentes para os frios, chegando a uma média, pode-se dizer que dois corpos com tempos próprios (temperaturas) diferentes tenderão a sintonizar seus tempos num tempo próprio intermediário.

O que liga energia potencial e cinética?

Todo tipo de energia, pelo que se tem conhecimento, pode ser decomposta em energia cinética e energia potencial. Isso porque toda força gera um potencial, um campo. O efeito que a força gera é o movimento, seja de uma massa, de uma carga, ou qualquer elemento objeto dessa força. O elemento por sua vez, proporciona uma resistência ou oposição ao movimento, dependendo da quantidade de massa, ou carga, ou o que for. Temos então a seguinte equação; Efeito=Causa/Oposição. Exemplo; a causa pode ser o campo ou força gravitacional, o efeito pode ser o deslocamento da massa, a oposição é a inércia da massa. Ou ainda; causa, a tensão, efeito, a corrente, oposição, impedância ou resistência.

Resumindo; causa é tudo que gera força, ou campo, ou potencial sobre o elemento objeto. O elemento objeto é o que causa a conversão da energia potencial em energia cinética. O efeito é o movimento do elemento objeto. Cada tipo de energia age sobre um tipo de elemento, de onde é convertida de potencial em cinética e vice-versa. A energia potencial age sobre a massa, a energia eletromagnética sobre a carga, etc. A energia potencial depende da distribuição espacial do elemento sobre o qual age. (Ou seja, da posição e distribuição espacial das massas para o caso gravitacional). A energia cinética depende da variação temporal da energia entre regiões espaciais separadas. (Ou seja, das velocidades relativas entre as massas distribuídas, para o caso da energia gravitacional).

A massa de um corpo pode ser considerada como um tipo de energia concentrada, pois da relatividade de Einstein se sabe que massa é equivalente a energia, pela fórmula de Einstein,
E=mc2. Sendo a velocidade da luz constante, no vácuo ela vale aproximadamente 300.000.000m/s. Sendo assim, a energia concentrada em 1Kg de matéria, equivale a:

E = (1 kg) × (299,792,458 m/s)2 = 89,875,517,873,681,764 J (≈90 × 1015 Joules)
Seguindo o raciocínio, um grama de massa - a massa de uma nota de um dólar- é equivalente a seguinte quantidade de energia:
≡ 89,875,517,873,681.764 J (≈90 terajoules), precisamente pela definição
≡ 24,965,421.631 578 267 777… kilowatt-hora(≈25 GW-horas)

Para se ter uma idéia do grau de concentração de energia que isso representa, uma lâmpada de 100W, acesa durante 10 horas, consome 1Kwh. Ou seja, com a energia de 1 grama de matéria, seria suficiente para manter 1.000.000 (1 milhão) de lâmpadas de 100W acesas durante 10 horas! Baseado nesse princípio que se constroem usinas nucleares, e infelizmente, também bombas nucleares.

O que é energia potencial? O que é energia cinética?

Para um corpo ou sistema existir de maneira concreta em nosso universo, ele deve possuir uma energia intrínseca, ou própria, ou absoluta, que lhe é característica, pois tudo no universo é feito de energia. Apesar de parecer, eu não estou sendo místico. Isso é um fato das leis da física. Então, se tivermos dois corpos, ou sistemas, A e B, cada um terá uma energia intrínseca própria, que terá um valor absoluto, independente do referencial adotado para medi-la. Esses dois sistemas A e B podem interagir basicamente de duas formas gerais; CONSERVATIVA (os sistemas preservam sua identidade própria) e CRIATIVA-ABSORTIVA (um dos sistemas absorve e incorpora o outro entrando num novo estado de energia, ou então ambos se tornam um terceiro sistema com propriedades diferentes dos originais, ou podem ainda ser criados através do desmembramento de sistemas originais, onde um pode originar vários.). A interação CONSERVATIVA pode se subdividir ainda em;1- interação nula (os sistemas não interagem entre si), 2-interação atrativa, 3-interação repulsiva. O modo como eles vão interagir vai depender da natureza da energia intrínseca de cada um.

Formas Gerais de Interação de Sistemas
CONSERVATIVA : Os sistemas preservam sua identidade.	CRIATIVA-ABSORTIVA : Os sistemas são absorvidos uns pelos outros, podendo criar sistemas com propriedades diferentes dos originais, e são criados através do desmembramento de sistemas originais, onde um pode originar vários.

Subdivisão da interação CONSERVATIVA
Interação Nula	Interação Atrativa	Interação Repulsiva

Vamos detalhar um pouco a seguir a subdivisão da interação CONSERVATIVA.

Supondo-se que eles interajam de modo atrativo ou repulsivo, então, conforme a distância entre os dois sistemas, haverá uma força atrativa ou repulsiva que dependerá de dois fatores; 1-Da quantidade de energia intrínseca de cada corpo, 2-Da distância relativa entre os corpos. Então quanto maior a energia intrínseca, maior a força de atração ou repulsão. E quanto maior a distância, menor a força. Assim, a cada posição relativa do espaço entre os corpos, estará associada uma força, que corresponderá a uma energia de atração ou repulsão. Sendo assim, agora, além da energia intrínseca ou absoluta dos corpos, cada corpo terá uma energia potencial em relação a outro. Essa energia será uma energia relativa, pois dependerá da distância relativa entre os corpos.

Energia potencial é a energia que varia em função da distância de dois corpos. Ela está estreitamente ligada ao conceito de espaço livre.

No entanto, dados esses mesmos dois sistemas ou corpos A e B, conforme eles mudam suas posições relativas entre si, há uma troca de energia potencial que muda com o tempo. Se a interação é atrativa, conforme eles se aproximam, a energia potencial muda de valor e decresce. A força de interação aumenta com a proximidade, e o movimento tende a se acelerar, mudando a velocidade relativa entre os sistemas. Pode-se dizer agora que a energia potencial está diminuindo porque está se transformando em energia cinética. A energia cinética também é uma energia relativa, pois depende da velocidade relativa entre os sistemas.

Energia cinética é a energia que varia em função da velocidade relativa entre os corpos, ou da derivada da distância relativa entre os corpos em relação ao tempo.

Para mostrar a natureza relativa dessas energias, vejamos um exemplo. Uma pessoa viajando de avião, possui uma energia potencial gravitacional em relação à Terra, mas nenhuma em relação ao chão do avião. Ela também possui energia cinética em relação à Terra, mas nenhuma em relação ao avião.

Podemos ver que há uma troca entre energia potencial e cinética, mas que seu total permanece constante. A energia relativa entre corpos que interagem permanece constante, assim como a energia absoluta ou intrínseca. Quando dois sistemas interagem desse modo, havendo apenas uma troca na energia relativa, diz-se que houve uma interação fraca ou superficial. Neste caso os sistemas reagentes serão iguais aos sistemas produto. Assim como há uma troca entre energia cinética e energia potencial dentro da energia relativa, pode haver uma troca entre energia relativa e energia absoluta para o sistema de corpos A e B. Neste caso diz-se que os sistemas sofreram uma interação forte, ou uma mudança qualitativa, e os sistemas originais não são iguais aos sistemas produto, após a interação. Veja minha postagem anterior sobre como os sistemas interagem.

Pode-se ainda notar o potencial para uma cascata ad-infinitum, pois o próprio corpo A, pode ser formado internamente por outros corpos ou sistemas menores , que interagem entre si, possuindo uma energia intrínseca, e uma energia relativa. Assim, a energia intrínseca do corpo A é formada pela soma da energia intrínseca dos sistemas menores a1, a2,...an; mais o somatório da energia relativa entre eles. Esses mini-sistemas, por sua vez, podem ser formados por sistemas ainda menores interagindo, e assim sucessivamente, como foi comentado em tijolos fundamentais. Assim como uma molécula de água, é formada na verdade por interações entre átomos de hidrogênio e oxigênio, que por sua vez são formados por elétrons, nêutrons e prótons, e assim pode ir sucessivamente.

Como dois ou mais sistemas reagem entre si?

É preciso definir a diferença entre interação e reação entre sistemas. Como dois sistemas quaisquer reagem um ao outro, vai depender de como eles interagem entre si, ou do tipo de seu relacionamento. Defineremos interação entre sistemas como o relacionamento entre eles, ou as maneiras possíveis de como um pode afetar o outro.

Definição de interação de sistemas; é o relacionamento entre eles, ou as maneiras possíveis de como um pode afetar o outro.

Exemplo; a interação entre um elétron e um próton é atrativa, pois na presença do próton, o elétron é atraído.

Temos cinco interações básicas possíveis entre sistemas, numa primeira aproximação. Elas são; nula, atração, repulsão, criação-emissão, destruição-absorção.

5 interações básicas entre sistemas.
Nula	Atração	Repulsão	Criação-emissão	Destruição-absorção

Nula: Os sistemas não interagem de modo nenhum. Exemplo; Dois fótons não interagem entre si.

Atração: Os sistemas tendem a ocupar o mesmo estado, ou estados muito próximos entre si.. Exemplo; Um elétron e um próton.

Repulsão: Os sistemas tendem a ocupar estados os mais distantes entre si. Exemplo; Dois elétrons livres.

Criação-emissão; Quando um sistema-pai, emite um ou mais sistemas-filho, perdendo parte de sua energia original, e podendo mudar ainda suas propriedades e identidade. Exemplo; Desintegração de um núcleo atômico numa fissão nuclear.

Destruição-absorção;Quando um ou vários sistemas, unem-se a outros, unificando-se em apenas um sistema. Exemplo; Fusão nuclear.

De todas as 5 interações, tem-se duas que podem ser consideradas fundamentais, que são a atração e a repulsão. Sem esses dois tipos de interação, não pode haver emissão ou absorção.

Interações Fundamentais.
Atração	Repulsão

É necessário diferir entre reação e interação. Interação diz como dois sistemas se relacionam, ou seja, de qual sistema-pai o sistema em estudo se originou, quem ele atrai, quem ele repele, e quem o absorve. Interação resume as maneiras possíveis em que um sistema pode afetar o outro. Reação diz como um ou mais sistemas em estudo alteram seus estados no tempo, e como se dá a evolução de estados na seqüência da reação, ou seja, seu histórico de estados. Interação descreve seu potencial de alteração de estado, reação descreve de que modo se dá a alteração em si.
Exemplo; Dizer que um próton atrai um elétron, está se falando apenas na interação ou relacionamento entre os dois. A reação será o estudo da seqüência de estados no tempo do relacionamento entre os dois, como se dá a alteração de sua posição relativa, sua energia cinética, etc.

Reação entre sistemas; descreve a seqüência temporal de alteração de estados de um ou mais sistemas devido à interação mútua, ou seja, seu histórico de estados.

Para entendermos o que é vida, é necessário conhecermos e generalizarmos um pouco mais como dois sistemas reagem, formando elos que podem crescer em complexidade, em diversos níveis, metabólico, celular, orgânico.

Existem basicamente duas formas de reação entre sistemas; a reação fraca ou superficial, e a reação forte ou profunda.

Na reação fraca ou superficial, dois sistemas reagem apenas através de seu conjunto aparência, sem alterar seu conjunto essência. Sendo assim, numa reação superficial entre sistemas, os sistemas permanecem os mesmos antes e depois da reação, mudando apenas suas aparências. Numa reação fraca, os reagentes-sistemas se conservam numericamente em relação aos produtos-sistemas. Geralmente envolvem baixas energias.

O tipo de reação fraca entre sistemas pode ser de dois tipos;
1-Suave ou contínua; quando os sistemas reagentes alteram seu conjunto aparência de maneira contínua. Exemplo; Quando um corpo, como uma bola, cai, ele perde energia potencial gravitacional e ganha energia cinética de maneira contínua. Quando um elétron é arremessado em direção a outro elétron, ele perde energia cinética de maneira contínua.
2-Discreta; quando os sistemas reagentes alteram seu conjunto aparência de maneira descontínua. Exemplo; Quando a bola que cai chega ao chão ela quica, mudando repentinamente a direção da velocidade e da quantidade de movimento. Assim como um elétron muda ao “chocar-se” com outro elétron. Quando duas bolas de bilhar de massas iguais se chocam numa colisão elástica ou conservativa, uma bola A em movimento, outra bola B parada, após o choque, a bola B entra em movimento com a mesma velocidade de A, enquanto A fica parada.

Já na reação forte ou profunda, quando dois sistemas reagem, eles alteram seu conjunto essência. Logo os sistemas reagentes, antes da interação, são diferentes dos sistemas produtos, após a reação. Essa mudança além de ser qualitativa pode também ser quantitativa (pois além de mudarem sua essência, podem mudar de quantidade de sistemas). Numa reação forte, os reagentes sempre são diferentes dos produtos qualitativamente, podendo ou não também diferir quantitativamente. Geralmente envolvem grandes energias.

Quanto ao tipo, a reação forte sempre será descontínua, pois envolve a mudança de sistemas. A reação fraca poderá ou não ser descontínua.

A reação forte pode ser classificada quanto à quantidade de sistemas reagentes e produtos, como de três tipos;
1-Conservativa: quando a quantidade de sistemas se conserva, antes e depois da reação. Embora a quantidade se conserve, os reagentes continuam diferindo qualitativamente dos produtos, que é a característica principal da reação forte.
Exemplos;
Reações químicas de simples troca;



Reações químicas de dupla troca;



Reação nuclear;
4He2 + 14N7 ---> [ 18F9 ] ---> 17O8 + 1H1
Um átomo de hélio reage com um átomos de nitrogênio, gerando um núcleo de ferro instável, que se decompõe em um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio.

2-Multiplicativa ou de decomposição: quando a quantidade de sistemas produtos é maior que a quantidade de sistemas reagentes.
Exemplo;
Reação química de decomposição;




Reação nuclear;
107Ag47 + n ---> [ 108Ag47 ] ---> 108Cd48 + e- + n*
Um átomo de prata é bombardeado por um nêutron, gerando um núcleo composto de um nêutron a mais, que se decompõe posteriormente emitindo um elétron e um antineutrino, resultando num núcleo de Cádmio.

3-Redutiva ou de síntese: a quantidade de sistemas produtos é menor que a quantidade de sistemas reagentes.
Exemplo;
Reação química de síntese;

Reação Fraca ou Superficial	Reação Forte ou Profunda
Ocorre quando dois ou mais sistemas reagem mudando apenas suas aparências, sem mudar suas essências. Mantém o mesmo número de reagentes.	Ocorre quando dois ou mais sistemas reagem mudando suas essências. Os reagentes são diferentes dos produtos qualitativamente, podendo diferir ou não também quantitativamente.
Envolve energias menores, ou diluídas.	Envolve grande energia, ou energia mais concentrada.
Apresenta mudanças contínuas e/ou discretas.	Apresenta apenas mudanças discretas ou quânticas.
Quanto à quantidade de sistemas produto, é sempre conservativa.	Quanto à quantidade de sistemas produto, pode ser; conservativa, multiplicativa, ou redutiva.

Uma reação forte, pode estar ligada numa reação fraca num nível ou escala abaixo. Uma reação fraca discreta pode estar associada a uma reação forte num nível ou escala acima. Numa reação entre sistemas, ambos os tipos de reações, fraca e forte, podem ocorrer simultaneamente, porém em níveis diferentes. A reação forte ocorre num alto nível do sistema considerado, e a reação fraca no subnível imediatamente abaixo. Exemplo;
2H + O = H2O

No nível molecular dessa reação, houve uma reação forte, pois houve mudança dos reagentes e produto. Houve uma reação profunda. No nível atômico, que é um subnível abaixo, houve uma reação superficial, pois os átomos permaneceram os mesmos, em essência e quantidade, mudando apenas sua associação.

Para entendermos como surge a vida, devemos entender como os sistemas podem reagir formando associações, num grau crescente de complexidade. Voltarei a abordar esse tema em postagens posteriores.

O que é ESSÊNCIA? O que é APARÊNCIA?

Para aprofundar nosso estudo sobre sistemas vivos, precisamos aprofundar antes um pouco mais o conceito de sistema em si mesmo.

Todo sistema, independente de sua classificação quanto ao número de componentes, possui uma essência que o define e constitui. A essência de um sistema é formada por um conjunto mínimo de suas características que se mantém estáveis (são fixas), e o definem em toda e qualquer situação de maneira absoluta. Esse conjunto mínimo também é dito canônico, pois os elementos que fazem parte desse conjunto são únicos (não podem se repetir) e são independentes entre si. Não existe sistema sem essência que o defina. A essência de um sistema possui um tipo (que define um conjunto de valores), que é fixo, e um valor, que também é fixo.

1-Exemplo de essência; considerando um elétron, sua essência é formada pela sua quantidade de massa e quantidade e sinal (negativo) de sua carga elétrica. Independente de sua posição e sua velocidade, um elétron será reconhecido por essas características. Sua essência ou conjunto canônico de características é formado por sua massa e sua carga e sinal de sua carga.
2-Exemplo de essência; uma bicicleta é formada por várias partes, que podem variar em tamanho e cor. No entanto, se um veículo for caracterizado por ser movido por tração humana na forma de pedal, e tiver duas rodas, pode ser definido como bicicleta. Logo a essência simplificada para o sistema bicicleta, ou seu conjunto canônico, é formada pelo uso do pedal, e de duas rodas.

Aparência, é o conjunto de características do sistema que são intrínsecas ao mesmo, e o diferencia de outros sistemas que possuem mesma essência. Elas podem ou não variar de diversas formas, sem mudar a essência do mesmo, apenas o identificando. A aparência é o que estabelece um relacionamento entre sistemas. Por exemplo, quando dois elétrons se chocam, eles alteram suas velocidades e posições, alterando sua aparência recíproca. O estado de um sistema está ligado à sua aparência. A aparência de um sistema possui um tipo (que define um conjunto de valores), que é fixo, e um valor, que pode ou não ser fixo.

1-Exemplo; um elétron pode ter várias posições e velocidades, sem deixar de ser um elétron (mantendo sua essência, sua massa, carga e sinal da carga.). Suas posições e velocidades vão depender das posições e velocidades do observador (Aparência).
2-Exemplo; uma bicicleta pode ter várias cores, tamanhos e modelos, mas será sempre uma bicicleta se manter a sua essência (tração por pedal e duas rodas). A cor, tamanho e modelo não definem o sistema bicicleta, apenas ajudam a identificar uma determinada bicicleta no meio de outras.

Algumas vezes, pode ser extremamente difícil definir se determinada característica de um dado sistema faz parte de sua essência, ou de sua aparência.

Todo sistema, para ser definido, precisa ter uma essência, mas não necessariamente uma aparência. Um sistema que não possui nenhuma aparência, somente sua essência, pode ser dito sistema absoluto, ou sistema platônico, sistema ideal, ou idealizado. Um sistema assim praticamente só existe teoricamente.
Geralmente, todo sistema possui uma essência, e uma aparência (conjunto mínimo de propriedades que fazem parte do sistema, o identificam, mas não o definem, e podem variar, enquanto sua essência não muda). Exemplo; o sistema bicicleta, possui essência[(tração por pedal, duas rodas)] fixa, e aparência[(cor, espessura do pneu, tipo de material, posição espacial)] que pode assumir diversos valores. A propriedade cor, do conjunto aparência, por exemplo, pode assumir vários valores; azul, preto, branco, rosa, vermelho, etc. No entanto, o sistema bicicleta continuará a ser o sistema bicicleta, não importa a cor.

Essência	Aparência
Características que definem o sistema.	Características que fazem parte do sistema, mas não o define, apenas o identifica.
Imutável. Se a essência do sistema 1 mudar, ele se transforma no sistema 2.	Pode ser fixa, ou variar numa certa faixa, limitada ou não, de valores, de forma contínua ou não. Pode ser acrescentada ou perdida, sem afetar a essência.
Pode existir um sistema apenas possuindo essência, sem aparência.	Não pode haver sistema só com aparência, sem essência.
Define a fronteira do sistema.	Define quais as formas que a fronteira pode ter, sem alterar sua substância.

O conjunto aparência de um sistema pode possuir características mutáveis. No entanto, algumas características são mais facilmente mutáveis, ou voláteis e instáveis, que outras, que são mais estáveis.

Exemplo; um carro possui um conjunto aparência[(cor, modelo, fabricante, velocidade)]. A característica mais volátil ou mais facilmente mutável, é a velocidade do carro. A segunda mais volátil, mas pendendo mais para a estabilidade, é a cor, que pode ser mudada mas demanda esforço e dinheiro. As outras características, mesmo sendo características essencialmente fixas, fazem parte do conjunto aparência pois não definem o sistema carro, não faz parte de sua essência[(tração motorizada, quatro rodas)].

Quanto à essência e aparência, os sistemas podem ser classificados como; semelhantes, idênticos, e diferentes.

Sistemas semelhantes são sistemas que possuem a mesma essência (conjunto canônico de propriedades que o definem), porém diferentes aparências (características adicionais que não o definem, apenas o identificam). Exemplo; duas bicicletas, sendo uma preta, de moutain bike, e outra vermelha, comum. Elas são semelhantes, pois pertencem à mesma classe geral de sistemas, chamada bicicleta (tem a mesma essência). Sistemas semelhantes também são conhecidos como sistemas de mesmo tipo, pois possuem a mesma essência.

Sistemas idênticos são sistemas que possuem a mesma essência e a mesma aparência. Exemplo, duas bicicletas da mesma cor, preta, do mesmo modelo, etc. Deve-se ressaltar aqui a diferença entre sistemas idênticos e sistemas absolutamente idênticos. Por exemplo, eu posso ter duas bicicletas iguais, mas ainda assim elas terão uma característica que não as deixa absolutamente idênticas: elas não ocupam a mesma posição no espaço simultaneamente, ou seja, não ocupam o mesmo ponto no espaço-tempo! Logo temos que Sistemas Absolutamente Idênticos são sistemas que possuem a mesma essência, a mesma aparência e ocupam o mesmo ponto no espaço-tempo! Um exemplo de um sistema assim é um grupo de bósons, como dois ou mais fótons, por exemplo, ocupando o mesmo espaço simultaneamente. Eles não perdem sua individualidade pois cada um permanece com seu pacote de energia, apesar de estarem na mesma posição. Talvez, no início do universo, no Big-Bang, todos os sistemas eram do tipo absolutamente idêntico, ocupando o mesmo e único ponto do espaço-tempo, e depois foram se diferenciando.

Sistemas diferentes são sistemas que possuem essências diferentes, embora possam ter a mesma aparência. Exemplo; uma bicicleta e uma motocicleta (não possui tração humana).

Logo, a aparência serve para identificar um determinado sistema entre seus sistemas semelhantes.

Classificação de Sistemas quanto à essência e aparência
Semelhantes (mesma essência, aparência diversa)	Idênticos (mesma essência e aparência)	Diferentes (essência diversa, embora possa coincidir a aparência)

O que é energia? Um Elemento Divino?

Existe um elemento que é um dos mais misteriosos do universo. Ele é indestrutível. Além disso, não pode ser criado. Só pode ser transformado de diversas maneiras. Existe desde sempre. Tudo que existe é formado por ele. Até o tempo e o espaço. Até mesmo você e eu. São qualidades divinas, já que Deus não pode ter sido criado, nem pode ser destruído, e de Deus são formadas todas as coisas. Porém esse elemento do qual estou falando não é Deus, embora tenha algumas semelhanças. Estou falando da energia.

Energia é definida como a capacidade de realizar trabalho, o que não deixa de ser uma definição um tanto insatisfatória, eu diria. Na verdade temos que admitir que ainda não compreendemos profundamente o que a energia realmente é, mas podemos já listar algumas de suas características. Eis um resumo básico do que se sabe sobre energia.

Energia é uma entidade que conhecemos apenas algumas de suas propriedades. Pelo que se sabe até agora, seu total é constante, não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de um tipo em outro. Talvez o universo já tenha nascido com uma quantidade constante de energia. Pelo que se sabe até agora, essa quantidade não aumenta nem diminui com o tempo. Essa quantidade inicial de energia foi sofrendo sucessivas divisões, formando todos os elementos conhecidos, e até os ainda desconhecidos pela humanidade. Assim, cada átomo, cada partícula, representa uma fração dessa quantidade de energia fixa inicial do universo.

Eu devo voltar a abordar essa questão em detalhe posteriormente, mas o que posso adiantar é que o tempo e o espaço estão intimamente relacionados ao conceito de energia. O espaço é criado pela distribuição da energia, e o tempo, pela variação relativa dessa distribuição. Como falei, abordarei mais detalhadamente esse tema em postagens futuras. Uma questão que permanece em aberto é: de onde vem a energia? O que ou quem a criou? Estou inclinado a dizer que ela, a energia, vem de Deus, e que por isso compartilha algumas de suas características.

Entre as formas de energia, temos o calor, a gravitacional, a eletromagnética, etc. A massa de um corpo pode ser considerada como um tipo de energia concentrada, pois da relatividade de Einstein se sabe que massa é equivalente a energia, pela fórmula abaixo;



Logo a energia possui uma variedade de tipos, tantos quantos são os tipos de força. O conceito de força está intimamente ligado ao de energia. Pode-se definir força como uma taxa de transferência de energia entre os corpos.

Eu devo insistir que, até onde eu sei, de todas as teorias sobre a origem do universo, absolutamente NENHUMA explica a origem da energia! Por favor, corrijam-me se eu estiver errado! O Big Bang explica como o espaço e o tempo e tudo o mais foi criado a partir de uma energia altamente concentrada, mas não explica a origem dessa energia em si mesma!

Um ponto crucial que se sobressai é que a energia parece ser o elo de ligação entre os mais variados tipos de sistemas, e como não poderia deixar de ser, também é fundamental para a vida.