Princípio antrópico

Traduzido de: rationalwiki.org - Anthropic principle

“Imagine uma poça d'água acordando uma manhã e pensando: "Que mundo interessante em que me encontro, que buraco interessante em que me encontro, me serve perfeitamente, não é? Na verdade, me serve surpreendentemente bem, deve ter sido feito para me conter!" Essa é uma ideia tão poderosa que, enquanto o sol nasce no céu e o ar esquenta, e enquanto, gradualmente, a poça diminui de tamanho, ela ainda se agarra freneticamente à noção de que tudo ficará bem, porque este mundo foi feito para ela, foi construído para ela; então, o momento em que ela desaparece a pega de surpresa. Acho que isso é algo com que devemos ter cuidado.” - Douglas Adams[1]

 

O princípio antrópico (PA) é uma proposição filosófica frequentemente mal compreendida[nota 1] que possui muitas variações. Duas variações comumente citadas são os princípios antrópicos fraco e forte de Carter. O PA fraco afirma que os humanos vivem em uma parte inerentemente única do universo, porque os humanos requerem condições únicas para viver e existir. O PA forte afirma essencialmente que nosso universo e suas constantes fundamentais devem existir, em algum ponto da história do universo, de tal forma que permitam a criação de observadores.[2] Em outras palavras, para que o universo seja observado, o universo deve existir em um estado que permita a existência de observadores.[nota 2]

Pode haver poucos ou nenhum número verdadeiramente antropogênico

Carr e Rees[3] argumentaram que, embora pareça haver inúmeras coincidências ou constantes ditas antrópicas (requisitos antrópicos que parecem ser "ajustados com precisão"), apenas quatro são especialmente críticas. São elas: me (massa do elétron), mu (massa do quark up), md (massa do quark down) e g, a constante de acoplamento da Grande Unificação que determina a intensidade das forças forte, eletromagnética e fraca. Levando essa linha de raciocínio um passo adiante, Kane e colegas[4] propuseram que,

“Nas teorias de cordas, todos os parâmetros da teoria — em particular todas as massas de quarks e léptons, e todas as intensidades de acoplamento — são calculáveis, portanto não restam parâmetros que permitam argumentos antrópicos…”

Segundo Stephen Hawking, existe uma probabilidade de 98% de que um universo semelhante ao nosso surja do Big Bang.[5]

Ilustração do Princípio Antrópico Fraco 

Será que o mundo está perfeitamente ajustado para a vida humana? Vamos ignorar todos os leões, ursos, tigres e crocodilos que nos devorariam. Vamos ignorar todas as bactérias e vírus que querem nos infectar. Vamos ignorar todas as cobras venenosas, águas-vivas, peixes, plantas e cogumelos que nos matariam. Vamos ignorar os incêndios florestais, nevascas, tornados, tsunamis, ciclones tropicais, avalanches, terremotos, deslizamentos de terra e vulcões que também podem nos matar. Vamos ignorar o fato de que uma queda de uma altura superior a 10 metros provavelmente nos mataria, ou que a submersão em água por mais de 10 minutos provavelmente seria fatal. Vamos ignorar que a radiação de uma usina nuclear descontrolada pode nos matar. Vamos ignorar também que muitas vezes somos nossos próprios piores inimigos em guerras, assassinatos e acidentes de trânsito.

Sim, vamos ignorar tudo isso e assumir que a Terra é um lugar perfeito para sustentar a vida. Vamos, por um momento, nos envolver em um manto de ignorância e arrogância e assumir que a Terra, e o universo, foram projetados claramente apenas para nós. Infelizmente, a maior parte da Terra é inabitável para os humanos. Se nos levarmos acima de 8.000 metros acima do nível do mar, morreremos lentamente por despressurização e falta de oxigênio. Abaixo de 2.000 metros abaixo do nível do mar, no subsolo, cozinharemos lentamente com o calor do interior da Terra. As profundezas do oceano nos congelariam, esmagariam e sufocariam. Acontece que menos de meio por cento (0,46%) do volume total da Terra é capaz de sustentar a vida humana — o que significa que, mesmo que consigamos imaginar que a Terra é o Éden, sabemos que não é. Mais de 99,54% dela nos mataria rapidamente.

Mas isso é apenas a Terra; talvez o sistema solar ao nosso redor fosse mais adequado para nós. Na verdade, a resposta é não. Saia da atmosfera terrestre e você morreria rapidamente no vácuo do espaço. E se a pressão zero não te matasse, o calor escaldante do Sol, o frio congelante na sombra ou a radiação cósmica te matariam rapidamente.

E quanto aos outros planetas? Bem, você queimaria ou congelaria em Mercúrio, congelaria em Plutão, sufocaria e depois congelaria em Marte. Não há onde ficar em pé em Saturno, Júpiter, Netuno ou Urano, e suas luas são letalmente frias. Em Vênus, você seria cozido e esmagado até a morte em pouco tempo. Tecnicamente, nossa Lua é um corpo semelhante a um planeta, mas não tem uma atmosfera significativa. Alguém sufocaria nela rapidamente; seus fluidos corporais evaporariam; e a radiação solar fritaria o que restasse, pelo menos no lado "diurno". No lado noturno, você congelaria e sufocaria antes que o cadáver girasse para o lado "diurno".

Portanto, o resto do sistema solar não parece muito bom para a vida humana. Mas piora. Vamos supor que cada estrela em cada galáxia tenha um planeta semelhante à Terra orbitando-a. Mesmo com essas suposições grosseiras, menos de 0,000000000000000000000000000000000000073% é habitável para a vida humana. Em outras palavras, 99,99999999999999999999999999999999999999927% do universo não é habitável para a vida. Isso praticamente anula o argumento do ajuste fino.

Se o universo fosse perfeitamente ajustado para nós, certamente uma parte maior dele seria habitável. Os números são tão absurdos que desafiam a compreensão. É o equivalente a uma pessoa, depois de explorar 1,6 bilhão de rochas como a nossa Lua e encontrar uma única partícula de vírus em apenas uma delas, afirmar coletivamente que todas são perfeitamente ajustadas para a vida. Ou ter seis milhões de piscinas olímpicas que, juntas, não conseguem conter mais do que uma única molécula de água, e ainda assim alegar que são perfeitamente ajustadas para o armazenamento de água. Ou afirmar que um disco rígido do tamanho da Terra, que só consegue armazenar um bit (1/0), ou um disco rígido do tamanho de Júpiter, que não consegue armazenar nem um único tweet, é perfeitamente ajustado para armazenar dados. Ou afirmar que 2 milhões de guindastes de 50 toneladas, que juntos não conseguem levantar mais do que um único próton, são perfeitamente ajustados para içar objetos. Ou afirmar que um avião em velocidade máxima que percorre menos de um décimo de 1% do diâmetro de um próton ao longo de 10 bilhões de anos está perfeitamente ajustado para a velocidade.

Se você acha esses exemplos ridículos, então concordará que o argumento de que o universo está perfeitamente ajustado para a vida também o é. Não é preciso ser um gênio para perceber o quão absurdo e falho esse argumento realmente é. Se este é o melhor cenário possível, se este é o melhor ambiente, considerando as leis naturais do universo, que poderia permitir a vida humana, então parece que o criador não é tão onipotente assim, afinal, ou talvez não seja tão benevolente conosco quanto se imagina. Existem outras formas de vida inteligente além da nossa, mas nenhuma delas (polvos, lulas, algumas aves, canídeos, porcos, castores, elefantes, focas e cetáceos) é capaz de estabelecer uma civilização tecnológica porque ou estão no ambiente errado, possuem as ferramentas físicas erradas ou não têm a capacidade cognitiva necessária (todos os grandes símios, com exceção dos hominídeos). Além disso, nós, humanos, somos uma consequência atípica de 750 milhões de anos de evolução, após o "Bilhão de Anos Plano", no qual a evolução praticamente estagnou. Também podemos reconhecer que nosso mundo, um ambiente propício à nossa existência como espécie, está fadado ao fracasso, à medida que o Sol irradia calor com maior intensidade, tornando a Terra quente demais primeiro para formas de vida complexas como a nossa e, logo em seguida, para qualquer forma de vida. A Terra está perfeitamente ajustada para nós, mas apenas por um curto período de sua existência, e sabemos que mesmo esse tempo é limitado.

A descoberta de exoplanetas em outros sistemas estelares pode ter sugerido planetas adequados à vida, de certa forma análogos ao nosso em temperatura, gravidade e pressão atmosférica. Todos esses planetas estão tão distantes da Terra que uma viagem até eles exigiria tanto tempo que nossos músculos e ossos atrofiariam a tal ponto que perderíamos nossa mobilidade, além de um investimento extremo em recursos, muito além da nossa capacidade tecnológica e econômica atual. A imobilidade nos torna vulneráveis ​​a qualquer predador. Alguns desses exoplanetas podem ter uma composição química altamente tóxica devido à presença de cianeto ou arsênico. As próprias formas de vida podem ser incompatíveis com a nossa sobrevivência (nunca teríamos conseguido coexistir com o Tiranossauro Rex, mesmo no nosso mundo); sobretudo, a bioquímica das formas de vida ali existentes.

Consideremos também o enorme desperdício de matéria. As cem bilhões de galáxias no Universo observável, cada uma com cerca de cem bilhões de estrelas, são compostas principalmente de “matéria atômica”, ou seja, elementos químicos. A porção luminosa, isto é, visível a olho nu e por telescópios ópticos, constitui apenas meio por cento de toda a massa do universo. Outros 3,5 por cento da matéria nas galáxias são da mesma natureza atômica, porém não luminosas. Apenas 2% da matéria atômica é composta de elementos mais pesados ​​que o hélio. Meio por cento disso é composto de carbono, o principal elemento da vida. Ou seja, 0,0007% da massa do universo é carbono. No entanto, devemos acreditar que Deus projetou o universo especificamente para que ele tivesse a capacidade de produzir, nas estrelas, o carbono necessário para a vida?

Espaço-tempo 

Pesquisas mostram que as 3 dimensões espaciais + 1 dimensão temporal do nosso Universo são a única configuração onde a vida como a conhecemos e capaz de desenvolver uma civilização tecnológica poderia plausivelmente existir. Alterar o número de dimensões espaciais impede o desenvolvimento de sistemas complexos, biológicos ou não, ou torna as órbitas, de planetárias para orbitais eletrônicos, instáveis. Alterar o número de dimensões temporais torna impossível prever como um sistema evoluirá com o tempo (ou seja, impossibilita o desenvolvimento de tecnologia e torna improvável que cérebros como os conhecemos evoluam), além da possibilidade de prótons e elétrons se tornarem instáveis.[6]

Isso não descarta definitivamente alguma física diferente, por exemplo, com 4 dimensões espaciais, que poderia potencialmente permitir alguma forma de vida desconhecida, embora levante muitas questões sobre como isso funcionaria. Aliás, também não descarta alguma forma de vida desconhecida em mais de uma dimensão temporal, que pode não ter cérebros e mentes como os conhecemos.[6] Da mesma forma, foi proposto que a vida complexa, incluindo redes neurais complexas (leia-se: cérebros), poderia existir em apenas duas dimensões.[7]

A Curva de Ligação da Energia e a Lei Periódica da Química 

A própria matéria segue leis previsíveis de estabilidade. As estrelas geram a radiação necessária para a vida ao redor de quaisquer planetas em órbita através da fusão nuclear. As leis que regem essa fusão implicam que a fusão de prótons em núcleos de hélio (geralmente ²He⁴) é relativamente fácil no núcleo estelar. A fusão de núcleos de hélio e outros processos de combustão nuclear que utilizam elementos mais pesados ​​como combustível são, em geral, menos eficientes na produção de níquel-56, que decai rapidamente em ferro-56, após o qual a geração adicional de energia por nucleossíntese torna-se impossível. Uma vez que uma estrela começa a produzir níquel-56, ela está fadada a uma explosão de supernova.

Uma peculiaridade é que a fusão mais óbvia entre núcleos de hélio para formar ⁴Be⁸ (berílio-8) cria um núcleo altamente instável que se desintegra rapidamente antes de poder se fundir em outra substância. Sob calor e pressão extremos no núcleo de uma estrela, onde o calor extremo confere velocidades relativísticas a qualquer núcleo,

4Be8 + 2He4 → 6C12

permite a formação de núcleos estáveis ​​de carbono-12. Estes não duram muito, pois outra fusão

6C12 + 2He4 → 8O16,

formando núcleos de oxigênio. Tal processo é eficiente o suficiente para permitir que uma estrela com massa semelhante à do Sol forme carbono e oxigênio até o fim catastrófico de sua vida, antes que seu núcleo interno imploda como uma anã branca e libere seu plasma e gases como uma nebulosa planetária, podendo semear o universo com muito carbono e oxigênio, além de uma quantidade significativa de nitrogênio necessária para a vida baseada em carbono. Estrelas semelhantes ao Sol, e especialmente as mais massivas, muitas vezes já haviam completado suas vidas antes do surgimento do nosso Sol e do nosso sistema solar, e se não o tivessem feito, nosso planeta não teria carbono suficiente para processos biológicos.

A nucleossíntese adicional em estrelas maiores e de vida mais curta que o Sol produz o sódio e o cloro do sal de cozinha; o magnésio da clorofila, que permite a fotossíntese; o alumínio, o silício e o titânio de muitas rochas, mas que têm pouca função na bioquímica; e alguns elementos essenciais à vida (fósforo, enxofre, potássio, cálcio e ferro). O lítio é tóxico e o berílio é muito tóxico, mas ambos são raros, assim como o boro. O boro é escasso e tem pouca função bioquímica. O flúor também é escasso, o que é uma sorte, devido à sua toxicidade, corrosividade e dificuldade de uso seguro, mesmo que forme alguns plásticos desejáveis, como o Teflon. É uma sorte que a curva de energia de ligação faça do ferro o ponto final da nucleossíntese nas estrelas, pois um ponto mais baixo na tabela periódica (digamos, o titânio) impediria o desenvolvimento de núcleos de ferro quentes em planetas, capazes de gerar campos magnéticos como os de um planeta semelhante à Terra, que podem repelir a radiação perigosa na zona habitável de temperaturas propícias à vida. Se a curva de energia de ligação tivesse seu ponto mais baixo no germânio, o arsênio seria um grande problema para os seres vivos devido à sua abundância, em vez de ser algo raro que envenenadores sofisticados usavam como "pó da herança". Cobre e zinco são comuns o suficiente para uso tecnológico atualmente. Se a curva de energia de ligação parasse no criptônio, a atmosfera planetária se encheria de um gás pesado, inerte e irrespirável que sufocaria a vida. Além disso, o elemento aparentemente inócuo (para nós) prata seria comum o suficiente para destruir bactérias e impedir um estágio da evolução que levaria à vida multicelular, incluindo uma que pudesse negociar moedas de prata de oito, táleres de Maria Teresa e dólares de prata americanos.[nota 3]

Hidrogênio e hélio são gases porque a camada eletrônica mais interna ("s") (e a única para hidrogênio e hélio) tem espaço apenas para dois elétrons, e não quatro. Sem a camada "s", o berílio, o carbono ou o oxigênio seriam gases inertes e o hélio teria uma química imprevisível. Se o carbono ou o oxigênio fossem gases inertes, a própria Terra se tornaria um gigante gasoso, no qual a vida seria impossível. Isso ainda permite a existência de gigantes gasosos como Júpiter, que protegem a Terra do intenso bombardeio de cometas como o Shoemaker-Levi 9, que devastou Júpiter e teria causado a extinção em massa da Terra.

O primeiro impacto ocorreu às 20h13 UTC de 16 de julho de 1994, quando o fragmento A do núcleo do cometa colidiu com o hemisfério sul de Júpiter a cerca de 60 km/s (35 mi/s). Os instrumentos da sonda Galileo detectaram uma bola de fogo que atingiu uma temperatura máxima de cerca de 24.000 K (23.700 °C; 42.700 °F), em comparação com a temperatura típica do topo das nuvens de Júpiter, de cerca de 130 K (−143 °C; −226 °F). Em seguida, expandiu-se e resfriou-se rapidamente para cerca de 1.500 K (1.230 °C; 2.240 °F). A pluma da bola de fogo atingiu rapidamente uma altura superior a 3.000 km (1.900 mi) e foi observada pelo Telescópio Espacial Hubble.[da Wikipedia]

Ainda bem para nós, na Terra, que esse cometa atingiu Júpiter e não a Terra.

A Vida, o Multiverso e Tudo Mais

O princípio antrópico tem sido frequentemente apresentado como prova (indireta) da existência de muitos universos. O argumento basicamente afirma que, se existem, como algumas versões da inflação propõem, por exemplo, uma infinidade de universos com diferentes constantes físicas, leis, número de dimensões, etc., é possível que, por mera sorte, um universo como esse surja mesmo que inúmeros outros sejam totalmente inóspitos à vida (incluindo a "vida" no sentido mais amplo), independentemente de as leis e constantes físicas deixarem pouca margem para variações a fim de se ter um universo adequado à vida.

No entanto, a hipótese do multiverso é infalsificável e as provas apresentadas de sua existência são, na melhor das hipóteses, indiretas. Observe também que, por exemplo, dentro do espaço de parâmetros definido pelas constantes que permitem a existência de estrelas, há alguma margem para variações dessas constantes (sem mencionar a possibilidade de estrelas exóticas).[8][9]

Notas

1. Chegou-se a haver rumores de que RW, em certo momento, acreditava que o AP era um "argumento teleológico" (na verdade, é um princípio, acredite ou não) para o design inteligente.

2. Isso não afirma explicitamente que os observadores precisam ser humanos — apenas que devem ser autoconscientes, conscientes, sapientes e sencientes — mas, dado que os humanos são as únicas criaturas conhecidas que atendem a esses critérios, a implicação fala por si só.

3. Tudo isso além, é claro, dos efeitos na evolução estelar do latão com a curva de ligação, bem como o fato de que quanto mais baixa ela fosse, mais raros seriam os elementos mais pesados. Observe também que, mesmo que, nesse caso, a prata ou o arsênio substituíssem o ferro, é discutível que a vida complexa teria se adaptado para lidar com tais elementos.

Referências

1. Speech at Digital Biota 2, Cambridge, UK, 1998, as quoted in Richard Dawkins' Eulogy for Douglas Adams

2. Carter, B. Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology

3. Carr, B. J. & Rees, M. J. The Anthropic principle and the structure of the physical world. Nature. 278 605, 1979

4. Kane, G. J., Perry, M. J. & Zytkow, A. N. The Beginning of the End of the Anthropic Principle. arXiv:astro-ph/0001197 2: 1-13, 2005

5. Hawking, S. Anthropic principle. 2004

6. On the dimensionality of spacetime, Max Tegmark, Published in Classical and Quantum Gravity, 14, L69-L75 (1997).

7. Existence of Life in 2 + 1 Dimensions

8. Stars In Other Universes: Stellar structure with different fundamental constants

9. Stellar Helium Burning in Other Universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem

Efeito Piezonuclear - 3

A linha de raciocínio que apresentamos na impossibilidade dos núcleos dos planetas telúricos produzirem fusões pela pressão é o que chamamos de argumento de redução ao absurdo: se a premissa fosse verdadeira, as consequências observáveis na natureza seriam tão drásticas que a realidade, tal como a conhecemos, não existiria.

Para garantir que essa série de textos esteja plenamente estrurada, aqui estão os três pilares que sustentam nossa argumentação sobre o núcleo da Terra:

1. A Estabilidade dos Isótopos

No núcleo terrestre, o Ferro-56 (56Fe) é o rei. Ele é um dos núcleos mais estáveis da tabela periódica (maior energia de ligação por núcleon). Para os "piezonuclesistas", ele sofreria fissão para elementos mais leves. No entanto, se isso ocorresse, o núcleo da Terra seria uma "sopa" de elementos leves e isótopos instáveis, o que alteraria completamente a densidade calculada do planeta e o seu comportamento magnético.

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2. O Fluxo de Nêutrons Inexistente

Qualquer reação nuclear de fissão ou fusão em larga escala no interior da Terra geraria um fluxo massivo de partículas, especialmente neutrinos e nêutrons.

• Nós temos detectores de neutrinos (como o Super-Kamiokande) que monitoram o interior da Terra (geo-neutrinos).

• Os dados mostram que o calor interno vem do decaimento radioativo natural de elementos pesados (Urânio, Tório e Potássio) e não de uma fissão mecânica do Ferro. Se a "pressão" fosse o motor, os números não bateriam.

3. A Diferenciação Química

Se a pressão transmutasse elementos, a própria geoquímica seria imprevisível. O Ferro é o elemento mais abundante da Terra em massa justamente porque ele é o "final da linha" da fusão estelar. Sugerir que a pressão mecânica planetária pode desfazer o que as estrelas levaram milhões de anos para criar, sem emitir radiação gama, é ignorar toda a termodinâmica nuclear.

Com tudo isso, temos um argumento de consistência geofísica. Enquanto eles se prendem a experimentos de laboratório com ruídos de sinal (falsos positivos de nêutrons), estamos olhando para o maior experimento de pressão do sistema solar: o próprio núcleo da Terra.

Moral da história: Defender o efeito piezonuclear ignorando a evidência planetária não é apenas um erro científico; é uma omissão intelectual. A responsabilidade do debatedor é com a totalidade dos fatos, não apenas com o recorte que convém à sua teoria.

Um impacto exemplar

Uma coisa interessante seria calcular a densidade média de energia em eV para as partículas de um asteroide de 10 km de diâmetro a 100 km/s,uma fonte de enorme pressão, ainda que momentânea. Percebamos os exageros e a associação com um fato, claro, do impacto Chicxulub, relacionado com a extinção dos dinossauros.

Vamos calcular a energia por átomo (em eV) nesse impacto para ver se ela sequer "arranha" o núcleo atômico.

O Cálculo do Impacto

1. Premissas (Os Exageros):

• Objeto: Esfera de ferro (densidade ρ≈7800 kg/m³) com 10 km de diâmetro.

• Massa (M): Aproximadamente 4×10^15 kg.

• Velocidade (v): 100.000 m/s (100 km/s — o dobro da velocidade de muitos asteroides rápidos).

2. Energia Cinética Total (K):

K=½×Mv^2=½.​(4×10^15)(100.000)^2 ≈ 2×10^25 Joules

(Isso é equivalente a bilhões de bombas de Hiroshima.)

3. Energia por Átomo (A "Densidade" de Energia): Para saber se isso afeta o núcleo, precisamos saber quanta energia cabe a cada átomo de ferro no impacto.

• Em 4×10^15 kg de ferro, temos aproximadamente 4,3×10^40 átomos.

• Dividindo a energia total pelo número de átomos:
  Energia por átomo ≈ 4,3×10^40 átomos 2×10^25 J ​ ≈ 4,6×10^−16 Joules por átomo

4. Conversão para eV: Como 1 eV ≈ 1,6×10^−19 J:

Energia ≈ 4,6×10^−16 / 1,6×10^-19​ ≈ 2.800 eV

A Conclusão Devastadora para o Debate

Mesmo em um impacto de proporções de extinção em massa, com velocidade exagerada, a energia média por átomo é de apenas 2,8 keV (quilo-elétron-volts).

• O que 2,8 keV faz? É energia suficiente para arrancar elétrons das camadas internas (processos químicos e de raios-X). É o que vaporiza o asteroide e cria um plasma térmico absurdo.

• O que 2,8 keV NÃO faz? Ele não chega nem perto dos MeV (Mega-elétron-volts) necessários para superar a repulsão nuclear e causar fissão ou transmutação do Ferro.

Resumindo

"Se um asteroide de 10 km a 100 km/s, que carrega energia para derreter uma crosta planetária, só consegue entregar cerca de 3 keV por átomo — o que é insuficiente para qualquer reação nuclear — como uma prensa de laboratório ou um transdutor de ultrassom, que entrega ordens de grandeza menos energia, conseguiria realizar o efeito piezonuclear? A física de impacto mostra que, antes de o núcleo 'sentir' a pressão para transmutar, o material já se tornou plasma e se dissipou."

Isso ‘mata’ o argumento de que a "pressão" ou o "choque" mecânico poderiam ser o gatilho, pois o limite de integridade da matéria eletrônica é atingido muito antes do limiar nuclear.

Efeito Piezonuclear - 2

Os defensores da “teoria do efeito piezonuclear” afirmam que com a pressão, a densidade de elétrons nos núcleos atômicos, em materiais sobre pressão, levaria aos prótons se ‘anularem’ com elétrons, produzindo nêutrons ( p+ + e- → n0 ), o que levaria núcleos a transmutarem em outros núcleos.

O conceito

O conceito de densidade de elétrons no núcleo atômico é um conceito da mecânica quântica que costuma ser mal interpretado fora do contexto acadêmico.

Na física clássica, imaginamos o átomo como um sistema solar onde o núcleo está no centro e os elétrons orbitam "longe" dele. Na física quântica, porém, o elétron não é uma “bolinha”, mas uma nuvem de probabilidade (função de onda).

Aqui estão os pontos principais para se entender a questão:

1. Orbitais do tipo s

Diferente dos orbitais p, d ou f (que têm formatos de halteres ou trevos e possuem um "nó" no centro), os orbitais s (esféricos) têm sua densidade máxima de probabilidade exatamente no centro do núcleo. Isso significa que existe uma probabilidade não nula de o elétron "passar" por dentro do núcleo.

2. Captura Eletrônica

A prova cabal de que essa densidade existe é um processo radioativo chamado Captura Eletrônica. Nele, um próton do núcleo "captura" um elétron da camada interna (geralmente a camada K) e se transforma em um nêutron. Isso só acontece porque o elétron "frequenta" o espaço nuclear.

3. O "Pulo do Gato" na Pseudociência

Onde isso se conecta com o Efeito Piezonuclear que estamos discutindo?

Muitas vezes, defensores de “teorias alternativas” usam esse conceito real (a densidade de elétrons no núcleo) para sugerir que pressões mecânicas poderiam "empurrar" ainda mais elétrons para dentro do núcleo e forçar reações nucleares.

O erro: Embora o elétron passe pelo núcleo, a energia necessária para forçar uma reação de transmutação via pressão mecânica é ordens de grandeza maior do que qualquer prensa humana consegue gerar.

Uma estratégia

Existir o conceito de densidade de elétrons no núcleo é um ponto crucial, pois é onde a ciência real é sequestrada pela pseudociência.

Os defensores do efeito piezonuclear costumam usar a "densidade de elétrons no núcleo" como um argumento de autoridade para dar um ar de legitimidade à teoria, e devemos desarmar esse argumento separando o fato físico da interpretação fantasiosa.

1. O Fato Físico (A "Isca")

É verdade que elétrons em orbitais s têm uma densidade de probabilidade não nula dentro do núcleo. Isso é física básica de graduação. Inclusive, o Deslocamento Isomérico de Mössbauer mede exatamente como mudanças químicas alteram essa densidade eletrônica no núcleo.

O Deslocamento Isomérico de Mössbauer é uma alteração na frequência de ressonância da radiação gama, refletindo a densidade eletrônica no núcleo do átomo, e fornece informações cruciais sobre o estado de oxidação, o ambiente químico e a estrutura eletrônica de um material, sendo uma ferramenta fundamental na espectroscopia Mössbauer, que estuda isótopos como o Ferro-57 (Fe-57) e Estanho-119 (Sn-119). Ele surge da interação entre a carga nuclear e os elétrons s, revelando mudanças na densidade de carga efetiva do núcleo. 

2. A Falácia (O "Pulo do Gato")

Os proponentes do efeito piezonuclear dizem: "Se o elétron já está lá, basta uma pressão mecânica (piezo) para 'esmagar' o átomo, aumentar essa densidade e forçar o elétron a se fundir com um próton ou desestabilizar o núcleo para gerar fissão."

3. O Contra-argumento (O "Xeque-mate")

Para um debate sobre o tema, devemos focar na Escala de Energia:

• Energia Química/Mecânica: Ocorre na escala de eV (Elétron-volts). É o que acontece quando apertamos uma rocha ou usamos ultrassom.

• Energia Nuclear: Ocorre na escala de MeV (Mega Elétron-volts) — ou seja, um milhão de vezes maior.

Mesmo que aumentemos a densidade de elétrons no núcleo via pressão, a energia disponível em uma prensa mecânica é ridícula perto da necessária para vencer a repulsão nuclear ou alterar estados de spin nucleares. É como tentar derrubar uma muralha de castelo atirando bolinhas de papel: não importa quantas bolinhas (densidade) joguemos, elas não têm a energia necessária para romper a estrutura.

Um argumento

Associamos essa impossibilidade com a pressão no núcleo da Terra, que pelas afirmações dos "piezonuclesistas", deveria estar transformando todo o ferro e níquel lá em manganês, cromo, vanádio e assim por diante até se chegar em elementos bem mais leves em seus isótopos com mais nêutrons.

Atingimos com isso um ponto central da Geofísica. Se o efeito piezonuclear fosse uma propriedade intrínseca da matéria sob pressão, o interior dos planetas seria um laboratório de alquimia espontânea.

Aqui estão três pontos fundamentais para reforçar essa analogia:

1. A Escala de Pressão e Tempo

O núcleo da Terra está sob uma pressão de aproximadamente 360 Gigapascais (Giga = bilhões) há cerca de 4,5 bilhões de anos. Observemos que núcleo terrestre, o ferro é submetido a essas pressões, que elevam sua densidade de 7,8 g/cm³ (na superfície) para cerca de 13 g/cm³.

• Se a pressão mecânica (ou piezo) causasse fissão do ferro, a composição química do núcleo já teria sido completamente alterada.

• O que observamos, pelo estudo de ondas sísmicas e densidade, é que o núcleo permanece majoritariamente uma liga de ferro e níquel. A natureza teve bilhões de anos de "experimento" contínuo e a transmutação não ocorreu.

2. O Paradoxo Geotérmico

Se o ferro no núcleo estivesse sofrendo fissão piezonuclear para se transformar em elementos mais leves (como manganês ou cromo), isso liberaria uma quantidade de energia e nêutrons tão colossal que:

• A Terra seria um "reator nuclear" ambulante, emitindo um fluxo de nêutrons que fritaria a biosfera.

• O calor interno do planeta seria ordens de grandeza maior, possivelmente impedindo a formação de uma crosta sólida.
  
  

Resumindo:

"Se a pressão mecânica de uma prensa de laboratório é capaz de produzir nêutrons e transmutar ferro, como explicamos a estabilidade química do núcleo da Terra, onde as pressões são bilhões de vezes maiores e constantes por eras? Se a teoria estivesse correta, o modelo de diferenciação química dos planetas telúricos não existiria, pois a geologia seria dominada por subprodutos de fissão nuclear mecânica."

Essa abordagem tira o debate da "física de laboratório de fundo de quintal" (onde os defensores dizem que seus aparelhos são sensíveis) e o coloca na física em escala planetária, onde os dados são sólidos e amplamente documentados.

3. A Evidência dos Meteoritos

Muitos meteoritos metálicos são fragmentos de núcleos de asteroides que sofreram pressões e impactos violentos (pressão de choque) no espaço. Neles, encontramos ferro e níquel em estados primordiais. Se o impacto ou a pressão gerassem transmutação, encontraríamos esses "isótopos leves" resultantes da fissão piezonuclear, o que não acontece.

Extra

Se a pressão fosse o gatilho para reações nucleares, a indústria de síntese de diamantes e de materiais superduros seria, na verdade, uma indústria de armamentos ou de energia nuclear.

A Escala de Pressão nas Prensas de Diamante

Para transformar grafite em diamante, usamos prensas de Bigorna de Diamante (DAC) ou prensas cúbicas que atingem pressões na casa dos 50 a 100 Gigapascais (GPa) — e, em laboratórios de pesquisa, até mais de 400 GPa (mais que no centro da Terra!).

• Se o efeito piezonuclear fosse real, os operadores dessas prensas estariam sendo bombardeados por nêutrons e radiação há décadas.

• Nunca houve um único registro de "contaminação nuclear" ou emissão de partículas em fábricas de diamantes sintéticos.

A "Sopa" de Elementos

Nas prensas de diamante, muitas vezes são usados catalisadores metálicos (como Ferro, Cobalto e Níquel) para facilitar a dissolução do carbono.Ou seja: temos ferro sob pressão extrema, calor intenso e longos períodos de tempo. É o cenário "perfeito" para os defensores do efeito piezo. No entanto, o ferro sai de lá exatamente como entrou: ferro. Não há alumínio, não há nêutrons, apenas diamantes.

O Problema da Densidade de Energia (Novamente)

O diamante é carbono puro comprimido. Se a pressão pudesse afetar o núcleo, o carbono (Z=6) deveria, por essa lógica maluca, sofrer fusão ou fissão. O que vemos é apenas uma reorganização dos elétrons de valência (ligações químicas).