Livro de Urantia

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Parte 3
Aspectos físicos, matemáticos e computacionais da aprendizagem


Capítulo 5
Física


Teoria da Aprendizagem
Aprendizagem no ser humano
Aprendizagem na mente viva
Aspectos físicos, matemáticos e computacionais da aprendizagem

Um enfoque multidisciplinar
III   Aspectos físicos, matemáticos e computacionais da aprendizagem
Física
    5.1  Eletroquímica dos neurônios
    5.2  As ondas eletromgnéticas fazem parte de nosso consciência?
    5.3  Os neurônios, guias de onda e fibras ópticas
    5.4  Da eletricidade e magnetismo até a luz e a relatividade
    5.5  Ondas eletromagnéticas
    5.6  Correntes de íons nas membranas nos neurônios
    5.7  Ondas eletromagnéticos na superfície dos neurônios
    5.8  Teoria da relatividade do espaço e do tempo
    5.9  Dilatação do tempo
    5.10  Contração do espaço
    5.11  Observadores luminosos na velocidade da luz
    5.12  Transformando a energia material em energia luminosa
    5.13  "Inteligência" da luz
    5.14  Teoria da relatividade geral

     As considerações filosóficas anteriores abrem duas frentes de pesquisa. Se a mente humana fosse apenas uma esfera de símbolos e informações da realidade exterior, então o computador poderia simulá-la. Contudo se nossa própria consciência for um contato direto com a realidade, a natureza física de nosso organismo é importante para explicá-la. Neste capítulo analisaremos a possibilidade dos campos de força eletromagnéticos, na velocidade da luz, fazerem parte de nossa própria consciência.

     A maior parte deste texto foi escrita antes do conhecimento da revelação no Livro de Urantia. A partir deste conhecimento iluminador, elaboramos um informativo a respeito da ciência revelada e evolucionária sobre a mente humana. Concluímos que, nos universos do tempo e do espaço, a mente é mediadora entre o espírito e a matéria. É revelado que a consciência humana repousa gentilmente sobre o mecanismo eletroquímico abaixo; e delicadamente toca o sistema de energia espiritual-moroncial acima.

5.1  Eletroquímica dos neurônios

     Eletro-quimicamente os neurônios são células com uma parte chamada axônio semelhante a um fio capaz de conduzir impulsos eletroquímicos. A natureza destes impulsos é diferente da forma como as cargas elétricas se deslocam nos fios metálicos produzidos pelo ser humano. Nestes últimos os elétrons se deslocam na direção da corrente ao longo do fio. Os neurônios são diferentes, a chamada "bomba de sódio e potássio" como que bombeia diferentes íons através da membrana celular. O resultado final é que o meio extra-celular se mantêm com uma maior concentração de sódio e o meio intracelular é rico em íons proteicos e de potássio. Esta diferença na concentração iônica mantêm uma diferença de potencial elétrico de cerca de -70 mili-Volts entre a face interior e a exterior da membrana celular dos neurônios, sendo o interior mais negativo.

     A atividade neurológica consiste na passagem de pulsos eletroquímicos ao longo da membrana. Se em algum ponto da membrana a diferença de potencial cruza um certo limiar alguns canais sensíveis a voltagem se abrem. Com a abertura destes canais os íons se difundem homogenizando a diferença de concentração de cargas elétricas. Por fim esta variação na concentração iônica cria novamente uma diferença de potencial que inicializa o mesmo processo na parte vizinha da membrana. O resultado final é que estes pulsos de correntes iônicas perpendiculares à membrana, se propagam ao longo da superfície do neurônio a partir do seu corpo celular, passando pelo "fio" axonal e culminando nas conexões sinápticas.

5.2  As ondas eletromgnéticas fazem parte de nosso consciência?

     Para saber se os campos eletromagnéticos fazem parte de nossa consciência, é importante fazer uma análise destes campos no neurônio, utilizando a teoria física. Existem métodos numéricos que utilizam análise de elementos finitos para modelar os campos elétricos neuronais [5]. Estas análises eletromagnéticas podem ser utilizadas para o interior do neurônio. Lembramos aqui que os axônios dos neurônios possuem a geometria de uma guia de onda de infra-vermelho e a natureza de uma fibra óptica com a membrana exterior refletindo as ondas eletromagnéticas na velocidade da luz no interior do axônio. Considerando os axônios dos neurônios, as guias de onda e as fibras ópticas, inferimos a possibilidade dos campos eletromagnéticos ondulatórios, na velocidade da luz, ressoarem no interior dos axônios promovendo uma amplificação da luz por uma emissão estimulada de radiação (light amplification by stimulated emission of radiation - laser). Assim talvez possa ser demonstrado que os campos eletromagnéticos possam ser amplificados no interior do neurônio a ponto de influenciar a atividade bioquímica dos íons e neurotransmissores intra-neuronais.

     É importante o estudo da natureza das ondas e partículas, dos campos de força e da matéria que participam da consciência humana. Tanto as ondas eletromagnéticas na velocidade da luz quanto as ondas de probabilidade da física quântica, apresentam uma natureza mais holística e transcendente do que as partículas materiais. De acordo com a teoria da relatividade restrita existem singularidades tempo-espaciais na velocidade da luz.

     Pode parecer pouco prático estudar a teoria da relatividade e a física quântica para determinar precisamente os campos eletromagnéticos que influenciam as cargas iônicas nos neurônios. Contudo, este estudo é auto-conhecimento caso as ondas eletromagnéticas na velocidade da luz participem de nossa consciência. Perceba as consequências de se confirmar a hipótese de que a luz pode ser emitida e absorvidas pelo sol da alma humana no foco do coração, e na antena da espinha dorsal, de um praticante de meditação sentado com a coluna ereta como ensina seu mestre.

     Primeiramente uma consequência da teoria da relatividade é que um observador na velocidade da luz, em relação à um objeto material observado, percebe o fluir do tempo parar e o espaço se contrair em um ponto. Ora se as ondas eletromagnéticas, que são luz em baixa frequência, fazem parte de nossa consciência e ser, então a parte de nosso ser que é "luz" de algumas dezenas de Hertz, é também um observador na velocidade da luz! Segundo a teoria da relatividade um intervalo de tempo e um enorme espaço se torna zero para este observador. Além disso a possibilidade de "fótons" de luz em baixa frequência serem emitidos por nosso corpo, pode ser uma explicação para fenômenos de telepatia e mais surpreendente ainda, pode ser uma possibilidade do organismo vivo transformar a energia material "limitada" no tempo e espaço em energia ondulatória eletromagnética na velocidade da luz!

5.3  Os neurônios, guias de onda e fibras ópticas

     É oportuno mencionarmos alguns fatos que motivarão ao leitor seguir por esta linha de pesquisa. Primeiramente ressaltamos o fato de que o comprimento de onda da luz infravermelha, 10−6=1 micro metro, é da ordem do diâmetro dos axônios. Ele é dado pela equação:

    

comprimento de onda (λ) =
velocidade da luz (c)

frequência da onda (f)
⇒ λ =
3 ·108

3 ·1014
⇒ λ =
10−6 = 1 micro metro
(5.1)

     Esta coincidência é importante primeiramente porque o corpo humano quente é sabidamente um emissor de luz infravermelha e segundo porque o axônio pode funcionar como uma guia de onda, um filtro ou fibra óptica desta luz infravermelha. A guia de onda eletromagnética e o filtro possuem a propriedade fundamental de ter sua geometria de dimensões iguais ao do comprimento da onda que deseja guiar e filtrar respectivamente.

     A fibra óptica possui as dimensões bem maiores do que o comprimento de onda da luz que ele transmite. Por isso ela usa uma outra técnica para manter a luz se propagando no seu interior. A velocidade da luz e consequentemente o ângulo de refração, é maior na capa do que no núcleo da fibra óptica. Isto provoca um fenômeno chamado reflexão interna total, a partir de um certo ângulo de incidência limite. Com isso a luz não refrata para fora do núcleo da fibra óptica, ela permanece refletindo no seu interior de um extremo à outro.

     Os neurônios, além de possuirem axônios com a geometria das guias de onda [waveguide] de infravermelho, possuem uma natureza eletromagnética como a das fibras ópticas [optical fiber]. A membrana celular dos neurônios é ionizada e talvez funcione como um espelho56. É muito provável então que cálculos mais precisos confirmem o fato de que as ondas eletromagnéticas de luz, dentro de certa faixa de frequência, permanecerão dentro das fibras axonais de um extremo a outro dos neurônios.

5.4  Da eletricidade e magnetismo até a luz e a relatividade

     Concluímos então que os neurônios possuem propriedades ópticas de dispositivos transmissores de luz infravermelha. Os axônios dos neurônios possuem a geometria de uma guia de ondas de luz infravermelha e a natureza refletora da membrana celular como a da capa de uma fibra óptica. O leitor poderia perguntar para que serve tudo isso e onde a luz é aproveitada? Talvez, os campos eletromagnéticos, gerados pelas ondas que passam, possam servir para deslocar íons em sentidos opostos de acordo com sua polaridade, podem participar da despolarização de um neurônio e gerar novos pulsos, podem influenciar os movimentos extremos das terminações sinápticas e sua modificação. Além disso este estudo pode revelar que embora a existência de um pulso eletroquímico no neurônio seja um fenômeno aparentemente binário como nos computadores, a geração deste pulso é influenciada a curto e longo prazo por campos de força eletromagnéticos característicos de ondas de luz!

     A luz é um fato ao mesmo tempo simples e singular, na ciência e na iluminação interior. É interessante a história e o desenvolvimento das teorias físicas sobre a luz. No início conhecia-se apenas as pedras magnéticas e alguns fenômenos elétricos. O magnetismo e a eletricidade eram duas ciências separadas até que percebeu-se que uma corrente elétrica em um fio próximo as pontas magnéticas de uma bússula deslocava a agulha desta última. Começou-se a estudar a relação entre os imãs e a eletricidade e descobriu-se que uma bobina de fios elétricos com corrente se comporta como um imã e inferiu-se que os elétrons nos átomos de um imã estão girando circularmente como a corrente no fio de uma bobina. Estes experimentos uniram em uma mesma ciência os fenômenos elétricos e magnéticos.

     Então estas observações experimentais foram sintetizadas nas equações matemáticas de Maxwell. Ele olhou para dois termos dependentes do tempo em suas equações. Um campo magnético variante gera um campo elétrico. Um campo elétrico gerado é um campo elétrico variante. Mas uma das quatro equações afirma também que um campo elétrico variante gera um campo magnético. Um gerando o outro matematicamente implicava na formação de uma onda. Maxwell foi calcular a velocidade desta onda e descobriu que era a mesma que a velocidade da luz medida experimentalmente. Deduziu-se então que a luz é uma onda eletromagnética e neste ponto a óptica foi incorporada a teoria eletromagnética dos campos ondulatórios. Finalmente Albert Einstein, diante do fato experimental da constância da velocidade da luz, mostrou a relatividade do tempo e do espaço, explicou a gravidade de uma forma geométrica e fundamentou princípios mais gerais do que os da teoria clássica do eletromagnetismo e da mecânica.

5.5  Ondas eletromagnéticas

     Vamos agora, para o ponto crucial desta análise das ondas eletromagnéticas no axônio de um neurônio. Sem considerar os detalhes geométricos, podemos dizer que uma onda eletromagnética existe, porque uma variação do campo elétrico produz um campo magnético variável. Por sua vez, uma variação do campo magnético produz um campo elétrico variável. Isso faz com que uma onda eletromagnética seja propagada cada vez que de alguma forma o campo elétrico ou magnético varie abruptamente.

     Quando ocorre a despolarização nas membranas do neurônio, o campo elétrico varia abruptamente, esta variação produz um campo magnético variável, que por sua vez produz um campo elétrico variável e assim sucessivamente. Isto induz uma onda eletromagnética se propagando ao longo da membrana celular do axônio dos neurônios. Esta onda induzida se propaga de acordo com as equações de Maxwell do eletromagnetismo clássico. Na formulação convencional com as equações integrais, utilizando unidades gaussianas, a equação Maxwell-Faraday expressa-se na seguinte forma:

    


()



C 
E dl =



S 
1

c
∂B

∂t
ds
(5.2)

onde:

     (∫)C E dl é a integral circular de linha ((∫)C) do campo elétrico (E) ao longo das diferenciais de linha (dl) de um circuito fechado.

     ∫∫S − [1/c] [(∂B)/(∂t)] ds é a integral de superfície (∫∫S) da derivada parcial (∂) do campo magnético (B) em relação ao tempo ([(∂)/(∂t)]) dividido pela velocidade da luz ([1/c]). Esta integral é calculada integrando-se os valores diferenciais (ds) sobre uma superfície delimitada pelo circuito fechado utilizado para o cálculo da integral de linha anterior.

     Na forma integral, com unidades gaussianas, a lei de Ampère, com a correção de Maxwell, expressa-se na seguinte equação:

    


()



C 
B dl =



S 

1

c
∂E

∂t
+

c
J
ds
(5.3)

onde:

     (∫)C B dl é a integral circular de linha ((∫)C) do campo magnético (B) ao longo das diferenciais de linha (dl) de um circuito fechado.

     ∫∫S ( [1/c] [(∂E)/(∂t)] + [(4π)/c] J ) ds é a integral de superfície (∫∫S) da soma da derivada parcial (∂) do campo elétrico (E) em relação ao tempo ([(∂)/(∂t)]) mais (+) a intensidade da corrente elétrica (J) vezes 4 pi (4π) dividido pela velocidade da luz ([1/c]). Esta integral é calculada integrando-se os valores diferenciais (ds) sobre uma superfície delimitada pelo circuito fechada utilizado para o cálculo da integral de linha anterior.

5.6  Correntes de íons nas membranas nos neurônios

     Em um meio com cargas elétricas, a equação acima possui um termo proporcional a corrente elétrica (J) que cruza a superfície contornada aonde se calcula as integrais. O modelamento do fenômeno eletroquímico dos neurônios, segundo um enfoque da teoria dos circuitos, considera este termo que é proporcional a corrente elétrica. O pulso eletroquímico que ocorre nas membranas dos neurônios em atividade, consiste na abertura dos canais iônicos desta membrana, o que possibilita, por difusão passiva, que as concentrações iônicas dentro e fora da célula neuronal, diminuam este gradiente de íons.

     Analisando este fenômeno percebemos que ele é caracterizado eletricamente, não apenas pelas correntes iônicas que fluem através da membrana, mas também pela abrupta variação do campo elétrico na normal da superfície do neurônio que está transmitindo um impulso. A corrente iônica é considerada pelo modelamento dos neurônios de acordo com a teoria dos circuitos, com elementos discretos passivos lineares (resistores), integrativos (capacitores) e derivativos (indutores). Porém, se quisermos fazer uma análise mais completa do fenômeno, precisaremos utilizar um modelo que considere os campos elétricos ([(∂E)/(∂t)]) e magnéticos ([(∂B)/(∂t)]) variantes com o tempo ([1/(∂t)]), que geram as ondas eletromagnéticas na velocidade da luz quando ocorrem os pulsos eletroquímicos de despolarização da membrana dos neurônios.

5.7  Ondas eletromagnéticos na superfície dos neurônios

     Consideremos a teoria eletromagnética clássica, formalizada pelas equaçãoes de Maxwell, dentre elas as equações 5.2 e 5.3. Vamos agora, de acordo com estas equações, verificar o que ocorre com os campos eletromagnéticos ao longo do axônio de um neurônio. Geometricamente, um axônio de um neurônio é como um cilindro com o diâmetro da ordem do "comprimento de onda" (λ) da luz infravermelha (equação 5.1).

     Os pulsos de despolarização da membrana dos axônios dos neurônios em atividade, correspondem à uma mudança abrupta do campo elétrico na normal à superfície do cilindro axonal, ao longo de um contorno circular ao redor de uma secção de um neurônio. A fonte da onda eletromagnética gerada, é a variação abrupta do campo elétrico na espessura da membrana celular do axônio de um neurônio. De acordo a segunda parcela ([(4π)/c] J) do segundo membro da equação 5.3, a corrente elétrica (J) correspondente aos íons que cruzam a membrana do axônio neuronal, também contribui para gerações de ondas eletromagnéticas de luz. Porém, na presente edição deste trabalho, não consideraremos estas influências, das correntes iônicas, nos campos magnéticos da membrana dos neurônios.

     De acordo com a referência [43] a diferença de potencial entre o interior e o exterior da célula neuronal é cerca de -70 miliVolts (−7 ·10−2 V) sendo o interior mais negativo. Na passagem do pulso eletroquímico, esta diferença de potencial pode aumentar até mais de 30 miliVolts (3 ·10−2 V) em um tempo menor que 10−3 = 1 mili segundo57. Considerando que a espessura da membrana celular do neurônio, é cerca de 70 Angstrons (7 ·10−9 metros), a variação do campo elétrico na normal paralela à espessura da membrana do axônio de um neurônio, no primeiro ciclo de um pulso eletroquímico é dado pela seguinte equação:

    

variação do campo elétrico =
diferença de potencial elétrico (ddp)

espessura da membrana celular

tempo de variação da ddp
variação do campo elétrico =
∂E

∂t
∆E

∆t
=
3 ·10−2 − (−7 ·10−2) V

7 ·10−9 m

10−3 s
∆E

∆t
=
(3 + 7) ·10−2 V

10−3 s ·7 ·10−9 m
∆E

∆t
=
10 ·10−2 V

7 ·10−12 s ·m
= 10−1 V

7 ·10−12 s ·m
∆E

∆t
=
1 V

7 s ·m
·10−1+12 = 1011

7
> 1010 Volts

segundo ·metro
∆E

∆t
>
10  bilhões de Volts por segundo por metro
(5.4)

     Ressaltamos aqui que [(∆E)/(∆t)] foi calculado na espessura da finíssima membrana dos axônios dos neurônios. Que foram feitas inúmeras aproximações. Que foi suposto aproximadamente a maior frequência de pulsos eletroquímicos nos axônios dos neurônios. E que todos os cálculos foram feitas utilizando o eletromagnetismo clássico sem considerar as correções quânticas. Certamente estes valores calculados não são exatos, mas uma análise qualitativa nos permite concluir a importância de aprofundarmos os estudos teóricos e experimentais dos campos eletromagnéticos ondulatórios na velocidade da luz em interação com a bio-eletro-química dos neurônios do sistema nervoso na base material da mente.

     Podemos verificar que este valor é extremamente alto. Um pulso eletroquímico em um neurônio, caminha ao longo do axônio com uma velocidade entre 1 e 100 metros por segundo. Considerando que a frequência de pulsos na membrana do neurônio pode ser de até 1000 Hertz (ciclos por segundo), ou ainda, que o impulso do potencial de repouso ao pico, e a "volta", dura cerca de um milisegundo, teremos nos neurônios nos quais o impulso eletroquímico possui velocidade de 20 metros por segundo que:

    

v = velocidade =
frequência ×comprimento de onda = f ×λ
⇒ v =
f ×λ⇒ λ = v

f
⇒ λ =
20 m

s

1000 1

s
= 2

100
· metro ·segundo

segundo
⇒ λ =
2 metro

100
λ

2
= 1  centímetro
(5.5)

     Isto significa que a metade do comprimento, da "onda neural" expressa na equação 5.5 acima, é igual a 1 centímetro. Visualize um "cilindro" com diâmetro igual ao do axônio, e comprimento de 1 centímetro. Nossos cálculos indicam que neste "cilindro axonal", em dado instante, o campo elétrico ("E") varia de acordo com a equação 5.4, a uma taxa maior que 1010 Volts por metro em um segundo. Se considerarmos a equação de Maxwell 5.3 numa superfície cilíndrica de 1 centímetro de comprimento ao longo membrana do axônio, no qual o campo elétrico ("E") varia conforme 5.4, e considerarmos o contorno que circunscreve este cilindro58, teremos um campo magnético na circunferência do axônio, no ponto de pico do pulso eletroquímico, dado por:

    


()



C 
B dl =




S 

1

c
∂E

∂t
+

c
J
ds
desconsiderando a corrente, fazendo J =
0

()



C 
B dl =




S 

1

c
· ∂E

∂t

ds
⇒ B ·(circunferência do axônio) >

1

c
·1010
·superfície cilíndrica do axônio
⇒ B ·(2πR) >

1

c
·1010
·10−2 ·(2πR)
⇒ B >
1

c
·108
(5.6)

     Este campo magnético anelar gerado, induz um campo elétrico perpendicular no interior do axônio do neurônio, na direção longitudinal deste. Normalmente a análise de um campo eletromagnético variante é feita só com o campo elétrico combinando as duas equações de Maxwell, 5.2 e 5.3, para gerar a equação da onda. Não aprofundaremos a análise deste ponto em diante. Mas é importante calcular exatamente o campo, no eixo longitudinal do axônio, porque ele pode ser uma força elétrica vetorial significativa que contribui para o transporte de íons, e talvez neurotransmissores, através do axônio entre o corpo e as terminações sinápticas dos neurônios.

5.8  Teoria da relatividade do espaço e do tempo

     Independentemente da geometria e intensidade exata dos campos eletromagnéticos variantes gerados em um neurônio, podemos afirmar que ondas eletromagnéticas na velocidade da luz são emitidas por estas células nervosas, e talvez recebidas também. Uma questão intrigante: será que estes campos ondulatórios luminosos fazem parte de nossa consciência e ser? Se somos parcialmente feitos de "luz", poderemos dizer que em certo sentido somos um observador na velocidade da luz? Talvez isso signifique que podemos estar conscientes das singularidades do tempo e do espaço de nosso "corpo de luz", previstas pela teoria da relatividade especial [special relativity] elaborada por Albert Einstein.

     No início do século passado verificou-se experimentalmente que a velocidade da luz [speed of light] era a mesma para todos os observadores inerciais59 com velocidade constante. Einstein enfatizou este fato experimental e baseou a teoria da relatividade especial [theory of relativity] nos dois postulados seguintes:

[The postulates of special relativity, Wikipedia (2013)]
Os postulados da relatividade especial
  1. Primeiro postulado - Princípio da relatividade - As leis da física são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais. Em outras palavras, não existe sistema inercial de referência privilegiado.
  2. Segundo postulado - Invariância de c - A velocidade da luz (c) no vácuo é a mesma para todos os observadores. Ela não depende do movimento relativo do observador ou do movimento da fonte de luz.

     A constância da velocidade da luz pode ser expressa na linguagem matemática da seguinte forma:

    

constante  =  velocidade da luz (c) =
intervalo espacial (∆xluz)

intervalo temporal (∆tluz)
⇒ constante  =  c =
∆xluz

∆tluz
⇒ c ·∆tluz =
∆xluz
⇒ c2 ·∆tluz2 =
∆xluz2
(5.7)

     Elaborando este conceito, chega-se a expressão do invariante relativístico das coordenadas tempo-espaciais de eventos mensurados por todos os observadores inerciais com velocidade constante. O invariante relativístico é dado por:

    

∆x2 − c2 ·∆t2 = constante
(5.8)

onde:

     ∆x é um interevalo espacial entre as posições de dois eventos sucessivos medidos em relação à um sistema de referência inercial.

     ∆t é um intervalo temporal entre os instantes dos mesmos eventos sucessivos mencionados acima.

     c é a velocidade da luz.

     Em outras palavras, suponhamos que um observador O' e outro observador O sejam inerciais e estejam se movendo um em relação ao outro com velocidade v conforme representado na figura à seguir:

    

Figura 5.1: Sistemas de referência inerciais com velocidade relativa v.

     De acordo com a teoria da relatividade, as medidas dos intervalos de espaço e de tempo entre eventos sucessivos, feita pelos observadores O e O', resultará no cálculo do invariante relativístico constante. Matematicamente o invariante relativístico é dado por:

    

∆x2 − c2 ·∆t2 = ∆x′2 − c2 ·∆t′2 = constante
(5.9)

onde:

     ∆x′ e ∆t′ são os intervalos de espaço e tempo respectivamente, entre dois eventos sucessivos, medidos pelo observador O'.

     ∆x e ∆t são os intervalos de espaço e tempo respectivamente, entre os mesmos dois eventos sucessivos acima mencionado, medidos por outro observador O indicado na figura anterior.

5.9  Dilatação do tempo

     Podemos dizer, em uma linguagem mais elaborada, que a equação 5.9 expressa a invariância dos intervalos no espaço-tempo de Minkowski [Minkowski spacetime] medidos por um observador do sistema de referência inercial nos quais as posições de espaço e os instantes de tempo de eventos sucessivos são observados. Um evento é um fato com coordenadas no espaço e no tempo.

     Exemplificando, imagine o evento de um relógio parado na origem do sistema de referência inercial do observador O representado na figura anterior. Do ponto de vista de outro observador O' se deslocando com velocidade v em relação ao relógio, os intervalos de espaço ∆x′ e de tempo ∆t′ são diferentes de zero. Do ponto de vista do observador O, parado em relação ao relógio, o intervalo de espaço ∆x é zero. Considerando agora o invariante relativístico expresso na equação 5.9, aplicada neste exemplo específico, teremos:

    

∆x2 − c2 ·∆t2 =
∆x′2 − c2 ·∆t′2
∆x2 =
0
⇒ − c2 ·∆t2 =
∆x′2 − c2 ·∆t′2
⇒ ∆t2 =
∆t′2 ∆x′2

c2
(5.10)

     Sabendo que a velocidade v, do observador O' em relação ao relógio, é expressa por:

    

v =
∆x′

∆t′
⇒ ∆x′ =
v ·∆t′
⇒ ∆x′2 =
v2 ·∆t′2
(5.11)

     Subistituindo esta equação 5.11 na equação 5.10 antecedente, obtemos:

    

∆t2 = ∆t′2 v2 ∆t′2

c2
∆t2 = ∆t′2 ·
1− v2

c2

∆t = ∆t′·   


1− v2

c2
 
∆t′ = ∆t




1−[(v2)/(c2)]
(5.12)

     Repare que a medida que a velocidade v, do observador O' em relação ao relógio observado, se aproxima da velocidade da luz (c), o resultado, dentro da raiz no denominador da última equação, tende à zero. Quando o denominador de uma fração tende à zero, a fração em si tende à infinito. O significado físico, desta singularidade matemática, é que na medida que cresce a velocidade v, relativa ao relógio, o observador O' percebe os intervalos de tempo ∆t′ cada vez maiores em relação aos respectivos intervalos de tempo ∆t entre os mesmos eventos sucessivos medidos pelo observador O parado em relação ao relógio.

     Este efeito é chamado pelos físicos de dilatação do tempo [time dilation]. No limite, quando a velocidade relativa v, entre o observador O' e o relógio observado, se igualar a velocidade da luz c, este observador perceberá a "parada" do relógio e do tempo relativo observado!

     De acordo com o segundo postulado da teoria da relatividade, um observador na velocidade da luz, em relação à um sistema de referência inercial, está na velocidade da luz em relação a todos os sistemas de referência inerciais. Isto significa que tal "observador luminoso" percebe a "parada" do tempo relativo dos eventos materiais!

     Considere a possibilidade das ondas eletromagnéticas na velocidade da luz, que são produzidas em nossos neurônios, participarem de nossa consciência. Considere a possibilidade de estarmos conscientes deste nosso "corpo de luz" que emana da atividade eletroquímica de nossas células nervosas. Considere a possibilidade de que com esta "consciência iluminada" observemos os eventos como um observador na velocidade da luz. Será que isto explicaria a consciência do eterno agora?

     Estamos considerando a possibilidade da luz física, que emana da atividade eletroquímica de nossos neurônios, participar de nossa consciência e mente. Estamos também explicando como, de acordo com a teoria da relatividade, ocorrem singularidades no espaço-tempo quando um observador se aproxima da velocidade da luz. Estas considerações metafísicas são transcendidas pela revelação no "Livro de Urantia", parágrafos 0.6_8-9:

     Mente é um fenômeno que denota a presença-atividade do ministério vivo e também de sistemas variados de energia; e isso é verdadeiro para todos os níveis de inteligência. Na personalidade, a mente intervém continuamente, entre o espírito e a matéria; e desse modo, o universo é iluminado por três espécies de luz: a luz material, a luz do discernimento intuitivo-intelectual e a luminosidade do espírito.

     Luz - a luminosidade do espírito - é um símbolo verbal, uma figura de discurso que conota a manifestação da personalidade característica dos seres espirituais de várias ordens. Essa emanação luminosa não está relacionada, sob nenhum ponto de vista, à luz do discernimento intuitivo-intelectual nem às manifestações da luz física.

     E ainda mais importante, que o entendimento do fenômeno da mente e da luz física, é a revelação de que a personalidade unifica o espírito, a alma, a mente e o corpo. Liberdadora é a revelação de que a personalidade funciona como um fator na situação total da vida. Transcendente é a revelação de que a personalidade humana é a única realidade, do mundo físico, que pode transcender à sequência material dos eventos temporais. Nas palavras de Jesus, como revelado no "Livro de Urantia", parágrafo 130.7_4:

     O tempo é a corrente, que flui, dos eventos temporais percebidos pela consciência da criatura. Tempo é um nome dado ao arranjo-sucessão por meio do qual os eventos são reconhecidos e diferenciados. O universo do espaço é um fenômeno relacionado ao tempo, como é visto de qualquer posição interior, fora da morada fixa do Paraíso. O movimento do tempo é revelado apenas em relação a algo que, como um fenômeno no tempo, não se move no espaço. No universo dos universos, o Paraíso e as suas Deidades transcendem a ambos, ao tempo e ao espaço. Nos mundos habitados, a personalidade humana (residida e orientada pelo espírito do Pai do Paraíso) é a única realidade, do mundo físico, que pode transcender à sequência material dos eventos temporais.

5.10  Contração do espaço

     Algo intrigante e singular ocorre também com os intervalos de espaço, quando o observador está em uma velocidade próxima à da luz em relação ao evento observado. Para verificar isto, vamos adicionar uma régua parada em relação ao observador O representado na figura anterior dos sistemas inerciais. Suponhamos que esta régua tenha um comprimento ∆x quando medida no sistema de referência deste observador O.

     Agora imagine que o observador O' passe com velocidade v próximo ao relógio e a régua parados na origem do observador O descrito anteriormente. Os intervalos de tempo, ∆t e ∆t′, observados por O e O', entre a passagem pelos extremos da régua, parada em relação ao relógio e a O, são dados respectivamente por:

    

∆t =
∆x

v
∆t′ =
∆x′

v
⇒∆x =
v ·∆t
⇒∆x′ =
v ·∆t′
⇒ v =
∆x

∆t
= ∆x′

∆t′
(5.13)

onde:

     ∆t é o intervalo de tempo, medido pelo observador O com velocidade v em relação ao observador O', durante o qual este último passa pelas extremidades da régua de comprimento ∆x.

     ∆t′ é este mesmo intervalo de tempo medido pelo observador O' com velocidade relativa v, pelo qual ele passa pelos dois extremos da régua com comprimento ∆x′ parada em relação ao relógio e o observador O.

     Lembrando que de acordo com a equação 5.12 verificamos que:

∆t′ = [(∆t)/(√{1−[(v2)/(c2)]})]

     Substituindo este resultado na equação 5.13 concluímos que:

    

∆x

∆t
=
∆x′

∆t′
∆x

∆t
=
∆x′

∆t



 
[(1−[(v2)/(c2)])]
∆x

∆t
·∆t =
∆x′·   


1− v2

c2
 
⇒ ∆x =
∆x′·   


1− v2

c2
 
(5.14)

     Em outras palavras, a régua parada em relação ao observador O, que para ele tem o comprimento de ∆x, aparenta estar contraída por um fator igual à √{1−[(v2)/(c2)]} para o observador O', que mede o comprimento ∆x′ desta régua pela qual ele passa com velocidade relativa v.

     Este último resultado é chamado pelos físicos de contração do espaço [length contraction]. Ele significa que na medida que aumenta a velocidade relativa v de um observador inercial em relação à um evento observado, cada vez mais ele percebe suas medidas espaciais contraírem na direção desta velocidade. Até que no limite, quando a velocidade relativa v for igual à velocidade da luz c, o segundo termo do segundo membro da equação 5.14 se torna zero e um enorme comprimento espacial é percebido contraído em um único ponto ... teoricamente.

     Concluímos que de acordo com a teoria da relatividade restrita um observador na velocidade da luz transcende o espaço e o tempo relativo dos corpos materiais. Podemos considerar a possibilidade de que esta transcendência possa ser uma etapa no caminho que leva do tempo para eternidade e do espaço limitado para o infinito. Finalmente lembremos que Jesus havia dito que a idéia que temos de Deus não importa muito, desde que nós sejamos sabedores do ideal da natureza infinita e eterna Dele.

5.11  Observadores luminosos na velocidade da luz

     Repare no último termo, da equação 5.14, que na medida que a velocidade v se aproxima da velocidade da luz c, o resultado dentro do radical (√{1−[(v2)/(c2)]}), se aproxima de zero (√{1−[(c2)/(c2)]}=√{1−1}=0). Fisicamente isto significa que na medida aumenta a velocidade relativa v, de uma régua em relação à um observador, este que observa perceberá esta régua se contrair na direção do movimento até que, no limite, quando a velocidade v for igual a velocidade da luz c, o comprimento relativo da régua será zero. Em resumo um observador que estivesse na velocidade da luz veria o tempo parar e o espaço se contrair até um único ponto. Mas se as ondas eletromagnéticas na velocidade da luz fazem parte do nosso ser, poderemos dizer que somos, em parte, um observador na velocidade da luz!

     O que significaria perceber o tempo e consequentemente o movimento dos corpos materiais parar? Seria talvez, como dizem os que experimentaram uma unidade com o espírito, viver no eterno agora, transcendendo o tempo. E o que significaria, para o ser na velocidade da luz, consciente do eu espiritual transcendente, perceber uma dimensão infinita do espaço se contrair em um ponto? Seria talvez, uma consciência de estar unido ao criador divino do tempo e do espaço, presente na essência causal de todo universo! Mas a omnipresença é um atributo apenas de Deus. Ele é espírito infinito e eterno.

     Observe estimulado leitor, que as ondas eletromagnéticas de luz são um campo de força e não um objeto material. A matéria se caracteriza pela presença de massa, e embora seja também uma forma de energia, um corpo material jamais poderá chegar a velocidade da luz. A luz física é uma singularidade tempo-espacial na ciência humana evolucionária. A luminosidade do espírito é uma manifestação da personalidade característica dos seres espirituais de várias ordens, de acordo com a revelação supra-humana no Livro de Urantia. E se o espírito divino é a verdadeira luz que ilumina todo humano que vem ao mundo, a religião e a ciência estão concordando sobre a mesma causa primordial.

     A teoria da relatividade, do espaço e do tempo, é também a teoria da relação, da razão, entre a variação de espaço e de tempo, igual a velocidade da luz no vácuo. Foi provado, no início do século XX60, que a velocidade da luz é constante no vácuo e que ela é a velocidade limite dos corpos materiais. Também foi provado teoricamente, que para um observador movendo-se nesta velocidade limite, o tempo e o movimento dos corpos materiais parece parar, e um enorme espaço parece se contrair em um ponto. Cerca de cem anos depois estamos afirmado que quando os íons se movem no sistema nervoso de nosso organismo, nosso corpo orgânico emite ondas eletromagnéticas na velocidade da luz. Se estas ondas na velocidade da luz fazem parte de nossa consciência e ser, significa que em parte somos um observador na velocidade da luz.

     Nossa esperança, ao escrever estas idéias, é que muitos cientistas voltem sua atenção para luz divina em seu interior. Será bom para todos, se cada personalidade humana for mais unificada, ou seja, que o espírito, alma, mente e corpo de cada um esteja unido na pessoa integral de cada um. Trabalhamos para que as escolas de educação integral possam estimular este conhecimento unificado da ciência da energia-matéria, da filosofia da mente e da religião do espírito.

5.12  Transformando a energia material em energia luminosa

     A famosa equação de Albert Einstein expressa o fato de que a massa é uma forma de energia:

    

Energia (E) =
massa (m) ·(velocidade da luz (c))2
E =
m ·c2
(5.15)

     Esta equação está coerente com a revelação no "Livro de Urantia", parágrafos 42.4_10-11:

     Em toda essa metamorfose, que nunca acaba, entre energia e matéria ...

     O acréscimo de massa à matéria é igual ao acréscimo de energia, dividido pelo quadrado da velocidade da luz. ...

     Expressando isso na linguagem matemática:

    

massa (m) =
Energia (E)

(velocidade da luz (c))2
m =
E

c2
(5.16)

     A energia pode se manifestar de muitas formas. Basicamente temos a energia material na massa dos corpos materiais. A energia potencial que determina a geometria do espaço de acordo com a teoria da relatividade geral [General relativity]. A energia cinética, manifestada no movimento dos corpos materiais, que ao se moverem determinam o passar do tempo. E a energia luminosa, nas ondas eletromagnéticas na velocidade da luz, dada por:

    

Energia (E) =
constante de Planck (h) ·frequência da luz (f)
E =
h ·f
(5.17)

     A energia é um dos conceitos físicos mais centrais da ciência contemporânea. Conforme podemos constatar na tabela a seguir:

    

Tabela 5.1: Diferentes formas da energia

Tipo de Grandeza Expressão Matemática
Energia Relacionada
Atômica Massa Energia = m ·c2
Potencial Espaço Energia potencial (TRG)
Cinética Tempo Energia = [(m ·v2)/2]
Luminosa Luz Energia = h · f

onde:

5.13  "Inteligência" da luz

     O fato é que a atividade eletroquímica no nosso cérebro, e o calor de nosso corpo, emite ondas eletromagnéticas na velocidade da luz. Neste fenômeno estamos transformando a energia química dos alimentos metabolizados em energia luminosa. Estamos transformando matéria em "luz" infravermelho. Mas a luz é uma forma muito mais organizada de energia, assim como a vida. Fisicamente é possível transformar a matéria de nosso corpo em luz. A forma e estado da energia e de um sistema depende da entropia deste sistema. A entropia por sua vez se relaciona com o grau de organização dos estados de um sistema no espaço e a quantidade de informação de seus movimentos no tempo. Estas grandezas dependem da probabilidade de um evento no espaço-tempo.

     A luz é uma forma de energia das mais organizadas, por isso é uma forma da energia com baixa entropia e grande quantidade de informação. Este elevado grau de organização é característico dos organismos vivos. A energia é uma grandeza física universal. A teoria da relatividade demonstrou que a massa é uma forma de energia condensada, e que a energia potencial, do campo gravitacional dos corpos materiais, é que determina a geometria do espaço. A energia cinética nos movimentos das massas, átomos e elétrons, é respectivamente conhecida como energia mecânica, térmica e elétrica. Estes movimentos "marcam o compasso" do passar do tempo. A energia luminosa é proporcional a frequência dos fótons de luz. Em outras palavras, a massa, o espaço, o tempo, e todas as grandezas físicas corretamente combinadas, relacionam-se com a energia. Podemos afirmar com Lavousier depois de Einstein61, que: "na natureza a energia não se perde e não se cria, ela se transforma".

5.14  Teoria da relatividade geral

     Podemos pesquisar na Internet que:

General relativity, Wikipedia (2013)
Teoria da Relatividade Geral

     A relatividade geral, ou a teoria da relatividade geral, é uma teoria geométrica da gravitação publicada por Albert Einstein em 1916 [23] e também é a descrição atual da gravitação na física moderna. A teoria da relatividade geral generaliza a relatividade restrita e a lei da gravitação universal de Newton, provendo uma descrição unificada da gravidade como uma propriedade geométrica do espaço e tempo, ou espaço-tempo. Em particular, a curvatura do espaço-tempo está diretamente relacionada com a energia e o momento da matéria e radiação presente. A relação é especificada pelas equaçãoes de campo de Einstein, um sistema de equações diferenciais parciais.

     A teoria da relatividade restrita equacionou como as nossas medidas relativas de tempo e espaço se modificam quando mudamos a velocidade. Na teoria da relatividade geral estendeu-se este conceito para incluir os campos gravitacionais. A seguir faremos algumas simplificações para obtermos uma noção qualitativa das sigularidades espaço-temporais que transparessem na solução das equações de Einstein obtidas por Schwarzschild.

     Em um sistema mecânico a energia total se conserva. Imaginemos um planeta de massa (m) que a partir de uma enorme distância, e com uma energia cinética inicial nula, cai livremente até se aproximar de um corpo solar de massa (M) e se estabilizar em uma órbita circular com velocidade final (v) à uma distância (r) do sol. Sabemos que:

     Energia Total = Constante

     Energia Total = Energia Cinética + Energia Potencial

Neste caso:

     Energia Cinética Final = [(m ·v2)/2]

     Energia Cinética Inicial (v=0) = [(m ·02)/2]  =  0

     Energia Potencial Final = −[(GMm)/(r)]

     Energia Potencial Inicial (r=∞) = −[(GMm)/(∞)]  =  0

Logo:

     Energia Total Inicial = 0 + 0 = 0 = Energia Total Final

     Energia Total Final = [(m ·v2)/2] − [(GMm)/(r)] = 0

Concluímos que:

m ·v2

2
  =   GMm

r
(5.18)
logo,

    

v2 = 2GM

r
(5.19)

onde:

     G é a constante gravitacional

     M é a massa da fonte central de campo gravitacional como o sol

     m é a massa do corpo em queda livre como a terra

     r é o raio ou distância final entre os dois corpos de massa M e m

     v é a velocidade final do corpo como a terra

     Novamente lembramos da equação 5.12 da dilatação do tempo, que:

    

 
∆t′ = ∆t




1−[(v2)/(c2)]
∆t = ∆t′·   


1 − v2

c2
 
(5.20)

     Substituindo 5.19 na equação anterior 5.20, obtemos:

    

∆t = ∆t′·   


1 − 2GM

r ·c2
 
(5.21)

     Nesta última equação ∆t′ é o tempo medido pelo observador' em queda livre em um campo gravitacional gerado por um corpo de massa M à uma distância r. Se o corpo atrator for muito denso será possível ultrapassar o limite de Schwarzschild dado por:

    

2GM

r ·c2
= 1
(5.22)

então:

    

∆t = ∆t′·

 


1 − 1
 
= ∆t′·0
(5.23)

     Esta última equação só é satisfeita no limite quando ∆t′ tende a infinito. Concluimos e provamos que de acordo com a teoria da relatividade do tempo e do espaço existem dois pontos críticos no qual o tempo relativo para e um enorme espaço aparenta se contrair à um ponto. Um deles revelado pela teoria da relatividade restrita é a velocidade da luz. O outro revelado pela teoria da relatividade geral é a densidade material acima de um limiar quando se formam os buracos negros.

Referências Bibliográficas

[5]
Pavol Bauer, Sanja Mikulovic, Stefan Engblom, Katarina E. LEÃO, Frank Rattay, Richardson N. Leão. "Finite element analysis of neuronal electric fields: the effect of heterogeneous resistivity [Análise de elementos finitos dos campos elétricos neurais: o efeito da resistividade heterogênea]". 21 de janeiro de 2013.
[23]
Einstein, Albert. "Nobel Prize Biography" [biografia de Einstein, Prêmio Nobel de 1921]. Acessado 25 Fevereiro de 2011.
[43]
Kandel, Eric R.; Schwartz, James H. (James Harris); Jessell, Thomas M. (2000). "Principles of Neural Science" [Princípios da Neuro Ciência]. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-8385-7701-1. OCLC 42073108.

Notas de Rodapé:

56 Um espelho é feito com uma película de metal na superfície de um vidro. A luz incidente reflete na superfície do metal do espelho devido aos elétrons livres da nuvem eletrônica característica das ligações químicas dos metais. Os elétrons livres da ligação metálica, os íons da ionosfera e os íons da membrana celular dos neurônios refletem as ondas eletromagnéticas de luz.
57 Os neurônios podem pulsar com uma frequência de até 1000 Hertz (ciclos por segundo). Isto significa que em um período menor que 1 milisegundo pode ocorrer meio ciclo de um pulso de despolarização na membrana do axônio de um neurônio. Em outras palavras a diferença de potencial elétrico na espessura da membrana celular pode variar de -70 até 30 miliVolts em um tempo menor que 1 milisegundo.
58 Este contorno consiste na circunferência do axônio 2πR (2pi vezes o raio R).
59 Um observador inercial é aquele que tem velocidade constante, em relação à um sistema de referências inercial de espaço e tempo, no qual as leis da física se aplicam na sua forma mais simples.
60 No início do século XX, no ano de 1905, Albert Einstein publicou seu artigo sobre o que é hoje conhecido como a teoria da relatividade especial.
61 Lavousier, ao pesquisar a conservação da molaridade dos elementos nas reações químicas, afirmou que: "na natureza nada se cria nada se perde, tudo se transforma". Einstein mostrou que esta lei da conservação da molaridade dos elementos químicos não é exata, pois a massa dos núcleos atômicos pode se transformar em energia. Porém, embora a massa e a quantidade de átomos de um elemento químico possa não se conservar em uma reação nuclear, podemos ainda afirmar que a energia se conserva, já que a massa é uma forma de energia segundo a famosa equação E=mc2.