As interpretações da mecânica quântica
Artigo discute por que não há consenso entre os físicos quanto ao que diz essa teoria sobre a realidade.
A mecânica quântica é uma das colunas que sustentam a física contemporânea, ao lado da teoria da relatividade. Suas previsões têm sido comprovadas experimentalmente com precisão impressionante nos últimos 100 anos. É notável, no entanto, que a mecânica quântica tenha dezenas de interpretações diferentes. Ou seja, mesmo havendo concordância sobre o formalismo da teoria, não há consenso sobre o que ela diz em relação à realidade. Como isso é possível?
“Mas em 1952 eu vi o impossível ser feito”. Com essas palavras, o físico norte-irlandês John Stewart Bell (1928-1990) exprimiu sua surpresa ao tomar conhecimento da nova interpretação da física quântica proposta pelo norte-americano David Bohm (1917-1992), alguns meses antes de este se exilar no Brasil, em conseqüência da perseguição política em seu país depois da Segunda Guerra.
O que era considerado impossível, antes dessa data, era que o mundo da física atômica pudesse ser determinista, ou seja, que ele pudesse seguir uma causalidade estrita, como parece ocorrer com os fenômenos macroscópicos de nosso cotidiano, explicados pela chamada mecânica clássica, dita determinista (ou causal). Uma das características mais marcantes da teoria que lida com diminuto universo atômico e subatômico, a chamada mecânica quântica, é o fato de ela fornecer apenas a probabilidade de um fenômeno ocorrer.
Foi motivo de grande debate entre os físicos (e, de certo modo, ainda é) a seguinte questão: esse caráter probabilístico é uma característica inerente à própria natureza ou advém do fato de a mecânica quântica ser uma teoria incompleta?
Antes de prosseguirmos, vale apresentar aqui, de modo simples e conciso, alguns elementos da mecânica quântica. Quantum é o termo, em latim, para quantidade. Essa idéia foi lançada em 1900 pelo físico alemão Max Planck (1858-1947), ao propor que, na natureza, a energia é gerada e absorvida em diminutos pacotes, os quanta ( quantum , no singular).
Cinco anos depois, o físico de origem alemã Albert Einstein (1879-1955) aplicou o conceito de quantum à luz, indicando que essa radiação, bem como todo o restante do espectro eletromagnético (microondas, infravermelho, ultravioleta, raios X etc.), é constituída por esses pacotes de energia, mais tarde batizados de fótons.
Interpretações realistas versus positivistas
Que conseqüências esse resultado de Bohm teria para o trabalho dos físicos? Praticamente nenhuma. Isso porque as novidades introduzidas pelo norte-americano não podiam ser testadas experimentalmente: sua abordagem concordava com todas as previsões experimentais da mecânica quântica. Ou seja, ela era consistente com o formalismo mínimo da teoria, que é o nome dado ao conjunto de regras e leis básicas da teoria, com o qual todos os físicos concordam.
Nesse sentido, a teoria causal de Bohm é chamada uma ‘interpretação’ da teoria quântica. Uma interpretação é um conjunto de teses ou imagens que se agrega ao formalismo mínimo de uma teoria, sem afetar as previsões observacionais da teoria. Pode ser que, no futuro, haja um teste experimental que diferencie duas interpretações: nesse caso, a rigor, teríamos duas teorias diferentes. No entanto, enquanto esse teste não puder ser realizado, é costume chamar as duas versões de interpretações da mesma teoria quântica.
Cientistas costumam considerar irrelevante o problema da interpretação, pois geralmente as previsões observacionais não mudam de uma interpretação para outra. É por isso que o assunto faz parte da filosofia da ciência. Mesmo assim, uma interpretação pode desempenhar um papel importante na maneira como um cientista representa intuitivamente um problema e pode guiá-lo na formulação de novos problemas ou na recusa de tratar de uma classe de problemas.
Osvaldo Pessoa Jr.
Departamento de Filosofia,
Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas,
Universidade de São Paulo
Você leu apenas o início do artigo publicado. Clique aqui para baixar a versão integral do artigo, incluindo um quadro suplementar (1,8 MB).
Imprima este PostO Bug mais caro do mundo!
O Mars Climate Orbiter era uma sonda de 2,1m x 1,6m x 2m, 629Kg, que em 1998 deveria entrar em órbita de Marte em uma altitude entre 140Km e 150Km, após uma manobra de airbreaking, onde usaria a atmosfera marciana para desacelerar.
Deveria, se o software não fosse produzido de forma descentralizada, com desenvolvedores em várias empresas colaborando com o projeto.
Faltou um Linus pra botar o pinguim na mesa e organizar a bagunça, então o resultado só podia ser caca:
Uma das empresas responsáveis pelo software de controle dos propulsores auxiliares que faziam a rotação da nave escreveu suas rotinas recebendo valores em libras-força.
A NASA usou a rotina passando valores em Newtons. A relação Libra-Força / Newton é 4.45.
Com isso a nave não conseguiu corrigir a trajetória, entrou muito baixo na atmosfera marciana e se transformou em um lindo show de fogos para o Ajax, o Marvin e mais quem more por lá.
Custo da missão: US$327,6 milhões de dólares.
Fonte: Meio Bit
Imprima este PostAs digitais de Einstein em nosso cotidiano
| Inovações tecnológicas derivadas das teorias propostas pelo físico alemão |
| No último dia 20, apresentei uma palestra em Porto Alegre, no evento “Einstein e a Inovação”, organizado pela revista Amanhã para premiar as empresas mais inovadoras da região Sul. Na palestra, intitulada “Einstein: quebrando paradigmas, produzindo inovações”, apresentei aquilo que costumo denominar “as digitais de Einstein em nosso cotidiano”. Embora eu tenha apresentado muitas palestras durante o ano de 2005 em torno desse tema, ainda não tinha me dado ao trabalho de transformar o conteúdo em material impresso ou disponibilizá-lo na internet.
Pergunte a alguém que tenha algum conhecimento da biografia de Einstein qual é sua maior contribuição para a tecnologia e provavelmente vai ouvir como resposta: a explicação do efeito fotoelétrico. Este fenômeno, descoberto pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) em 1887, ocorre quando determinado tipo de radiação (luz visível, luz ultravioleta, raios X, entre outras) atinge a superfície de determinados materiais, provocando a ejeção de elétrons. A explicação do fenômeno desafiou a inteligência humana durante mais de dezessete anos, até o dia em que Einstein teve a idéia de imaginar o feixe da radiação como um conjunto de partículas, cada uma com energia igual à freqüência da radiação multiplicada pela constante de Planck. Foi uma idéia brilhante e audaciosa, uma vez que o próprio Max Planck (1858-1947) acreditava que sua constante não passava de um artifício matemático criado, em 1900, para explicar a radiação de corpo negro. Constante universal Esse resultado provocou duas reações opostas. De um lado inspirou o jovem Niels Bohr (1885-1962) no desenvolvimento do seu modelo atômico, que teve como conseqüência o surgimento da teoria quântica, que valeu ao dinamarquês o Nobel de 1922. Por outro lado, o resultado despertou a desconfiança do americano Robert Millikan (1868-1953), que passou 11 anos realizando experimentos para mostrar que Einstein estava errado. Em 1916, Millikan publicou um artigo mostrando que a teoria do efeito fotoelétrico estava correta. Esse trabalho foi consagrado pela história da ciência como a mais precisa determinação experimental da constante de Planck. Pela determinação da carga do elétron e pela verificação experimental da equação de Einstein para o efeito fotoelétrico, ele ganhou o Nobel de 1923.
Na verdade, vários dispositivos que utilizam o efeito fotoelétrico na sua concepção já haviam sido fabricados antes da teoria apresentada por Einstein. Um exemplo interessante é a célula fotovoltaica, muito utilizada atualmente para a fabricação de painéis solares. Embora esse dispositivo, como hoje o conhecemos, tenha sido desenvolvido nos anos 1940, vale registrar que em 1884 o norte-americano Charles Fritts construiu o que hoje é reconhecido como a primeira célula solar – três anos antes da descoberta de Hertz. Aplicações da relatividade Em 1925, os físicos mais importantes estavam procurando uma teoria para resolver problemas com átomos de muitos elétrons, uma vez que o modelo de Bohr só funcionava bem para o caso do hidrogênio, que possui um único elétron. Quase simultaneamente surgiram três soluções, todas premiadas com o Nobel de Física. Interessa-nos aqui considerar apenas a solução apresentada pelo inglês Paul A. M. Dirac (1902-1984) em 1928. Ele partiu da premissa de que a teoria da relatividade restrita era verdadeira para demonstrar a existência do spin do elétron (algo como uma rotação em torno do seu próprio eixo) a partir de fundamentos teóricos, e não de uma hipótese baseada em dados experimentais. Isso ficou conhecido como teoria relativística para o elétron.
Outra aplicação impressionante da relatividade restrita é a que resultou da famosa equação E=mc 2 , também conhecida como equivalência massa-energia. Essa equação apareceu em um pequeno artigo, com três páginas, publicado em setembro de 1905. Tinha um título curioso: “A inércia de um corpo depende do seu conteúdo energético?” Em linguagem coloquial, seria algo como: o que tem a massa de um corpo a ver com a sua energia? No final do artigo Einstein conclui: a massa de um corpo é uma medida do seu conteúdo energético. O curioso nessa história é que, no artigo, Einstein aventou a possibilidade de testar a teoria com materiais radioativos descobertos por Pierre e Marie Curie em 1898. Em 1934, no entanto, quatro anos antes da descoberta da fissão nuclear, ele declarou não acreditar ser possível extrair energia em grande escala de processos nucleares. Deu no que deu: depois da fissão em 1938, vieram as tragédias de Hiroshima e Nagasaki em 1945. Embora cercada de controvérsias, a aplicação pacífica da energia nuclear está aí, com uma forte marca do gênio criativo de Albert Einstein. “Padrinho” do laser Esses coeficientes medem as probabilidades de emissão e absorção de radiação, conceitos essenciais para a construção do laser . Ao lado do computador, o laser foi uma das primeiras aplicações tecnológicas resultantes daquilo que antigamente se chamava física do estado sólido, denominada hoje física da matéria condensada (não nos cabe aqui discutir a sutileza entre os dois nomes). O importante é chamar a atenção para o fato de que Einstein também fez grandes contribuições nessa área. A propósito, um dos seus últimos trabalhos relacionado com a mecânica quântica desperta atualmente grande interesse pelas possibilidades de aplicações tecnológicas. Essa história começou em 1924, quando o jovem e até então desconhecido físico indiano Satyendra Nath Bose (1894-1974) escreveu para Einstein pedindo ajuda para publicar um artigo que havia sido rejeitado pela revista inglesa Philosophical Magazine. Tratava-se de uma elegante dedução da lei de Planck, o que motivou Einstein a traduzir para o alemão e recomendar sua publicação na Zeitschrift für Physik. Em uma nota de tradutor, Einstein escreveu: “O método aqui utilizado também é útil à teoria quântica do gás ideal, como analisarei em outro lugar com mais detalhes”. No ano seguinte, ele cumpriu a promessa e ampliou a estatística quântica de Bose, dando origem ao que hoje conhecemos como estatística Bose-Einstein. No seu artigo, Einstein concluiu que, se a temperatura de um gás baixar suficientemente, parte das suas moléculas vão para um estado de energia nula (ou quase nula). Posteriormente esse estado físico passou a ser denominado condensado Bose-Einstein. A primeira conseqüência interessante é que, nesse estado, podemos observar fenômenos quânticos em escala macroscópica, um sonho de qualquer estudioso da física. Experimentalmente isso foi obtido em 1995 e, pela façanha, seus autores ganharam o Nobel de Física de 2001. Relatividade geral
Os satélites que fornecem os dados orbitam a uma altura de 20 mil quilômetros. Os dados enviados para os aparelhos de GPS baseiam-se essencialmente em distâncias e tempos. Os relógios atômicos presentes nos satélites sofrem efeitos devidos ao campo gravitacional (o tempo passa mais rápido) e à velocidade do satélite (o tempo fica mais lento). Se não houvesse essa correção, cujo cálculo depende das teorias da relatividade geral e restrita, o GPS poderia apresentar um erro de aproximadamente 11 quilômetros por dia. Depois de tudo isso, não deve causar qualquer surpresa o fato de Einstein ter sido eleito a personalidade do século 20 pela revista Time. Para os editores, o século passado será lembrado por sua ciência e tecnologia, e ninguém melhor que Einstein para simbolizar tudo o que foi feito nesse período. Também não impressiona o fato de mais de 20 cientistas terem levado o Nobel de Física por pesquisar temas abordados por Einstein, e tampouco a decisão da Assembléia Geral das Nações Unidas, que elegeu 2005 como o Ano Mundial da Física, para comemorar o centenário dos trabalhos de Einstein publicados em 1905. Incompreensível é que ainda haja atualmente quem tente demonstrar que Einstein plagiou esse ou aquele cientista. |
As contribuições do alemão Albert Einstein (1879-1955) nos diversos ramos da física e suas repercussões em aplicações tecnológicas são tão numerosas que dificultam a preparação de um texto como este. Se o critério de seleção for muito flexível, chegaremos virtualmente a todas as áreas do conhecimento. Não seria um exagero dizer que há digitais de Einstein em toda parte. Isso não quer dizer, porém, que seus trabalhos tenham sido fundamentais em todas as áreas. Significa apenas que, para onde quer que se olhe, veremos algum sinal de que Einstein passou por ali.
Portanto, ao contrário do que muitos imaginam, a mais relevante contribuição de Einstein com o efeito fotoelétrico não se refere às suas aplicações tecnológicas, mas à porta que ele abriu para a teoria quântica.
Uma conseqüência imediata da teoria de Dirac foi a previsão do pósitron, uma partícula positiva com massa igual à do elétron, experimentalmente observada em 1933 pelo norte-americano Carl Anderson (Nobel de Física de 1936). Na linguagem da física, o pósitron é a antipartícula do elétron. Atualmente ele é usado em uma técnica de tomografia conhecida como tomografia com emissão de pósitrons. A teoria relativística de Dirac impulsionou sobremaneira os estudos que resultaram no desenvolvimento da física de semicondutores que, por sua vez, originou a indústria eletrônica. Portanto, quando você olha para um equipamento eletrônico, vai ver as digitais de Einstein lá no início daquela tecnologia.
Pelo desafio intelectual que a teoria impõe, ela tem atraído legiões de jovens físicos e matemáticos em todo mundo, mas também tem ajudado engenheiros a resolver um problema de nossos dias: a correção dos dados fornecidos pelos equipamentos de GPS (sistema de posicionamento global, na sigla em inglês).A morte e a vida nos céus
A morte e o nascimento são os eventos principais de nossas vidas. Uma das certezas absolutas é que, após nascermos, um dia morreremos. Desde os mais remotos tempos, cada povo lida com esse dilema à sua maneira. A religiosidade é um dos meios comumente utilizados para explicar a morte. A grande maioria das religiões acredita que a morte não é o fim, mas o início de uma nova etapa na qual a individualidade é mantida. Muitas culturas ocidentais acreditam nessa hipótese. Outros povos acreditam que a essência humana volta para um todo maior, como é o caso de algumas culturas orientais.
Na natureza, observamos diariamente o processo de vida e morte. A criação e a destruição de formas de vida são mecanismos fundamentais para nossa sobrevivência. Dependemos da existência de outros organismos para nos mantermos vivos. Entretanto, algumas entidades parecem não obedecer ao ciclo de vida das plantas e animais.
Na Antigüidade, ao olhar para o céu, o homem tinha a sensação que apenas as estrelas eram eternas. Ano após ano elas estavam lá, imutáveis. Passavam-se várias estações, nasciam e morriam imperadores e reis, mas as estrelas continuavam da mesma forma. Como a maioria acreditava que a eternidade era um atributo divino, sem dúvida o céu deveria ser a morada dos deuses. Por esse motivo é que configurações de estrelas foram identificadas com os mitos e deuses. Olhar para céu era como contemplar o divino.
Atualmente sabemos que nem as estrelas são eternas. De maneira semelhante aos seres vivos, elas têm um ciclo de vida: nascem, atingem a maturidade e, depois, morrem. A diferença fundamental é que seu ciclo de vida tem uma escala de tempo muito superior à humana – ele dura bilhões de anos.
Na constelação de Órion, uma das maiores que podemos observar no céu, próximo ao cinturão, também conhecido com “as Três Marias”, há uma pequena nuvem que pode ser vista em noites sem Lua e em uma região sem poluição visual. Trata-se de uma nebulosa – uma gigantesca nuvem de gás e poeira que é um nascedouro de estrelas. Ela dista aproximadamente 1.270 anos-luz da Terra e tem uma extensão de 24 anos-luz (um ano luz equivale a cerca de 10 trilhões de quilômetros).
Nasce uma estrela
As estrelas nascem a partir da aglomeração de matéria no interior das nebulosas devido à ação da força da gravidade – a mesma que nos mantém presos à superfície da Terra. Uma nebulosa é constituída basicamente por hidrogênio e hélio. À medida que a matéria se aglomera na nebulosa, a densidade cresce em alguns locais e, conseqüentemente, essas regiões atraem mais matéria, começando a formar o que chamamos de proto-estrela.
Como a força da gravidade depende da quantidade de massa, quanto mais massa é acumulada, maior é a intensidade da força gravitacional nessa região da nebulosa. Dessa forma, as partículas são atraídas e se chocam umas com as outras em altas velocidades. Nesse processo, a energia de movimento das partículas se transforma em calor, aumentando a temperatura. Passados milhões de anos, a temperatura atinge alguns milhões de graus e favorece a ocorrência dos processos de fusão nuclear, transformando quatro núcleos do átomo de hidrogênio (que é constituído por apenas um próton) em um núcleo de hélio (que possui dois prótons e dois nêutrons).
Nesse processo, dois prótons se transformam em dois nêutrons, emitindo duas partículas de carga positiva e massa igual ao do elétron (o pósitron). Como a massa final de um núcleo de hélio é menor do que a massa inicial dos quatro prótons, essa diferença se transforma em energia, de acordo com a famosa equação deduzida por Einstein – E=mc 2 .
Com o início da fusão nuclear, nasce a estrela. Dependendo da massa inicial acumulada, ela viverá milhões ou bilhões de anos. Na maior parte da sua vida, a estrela permanece em equilíbrio, devido ao balanço entre a força gravitacional, que tende a fazer com que ela se contraia, e a pressão gerada pela alta temperatura, que tende a fazê-la expandir. É como se fosse um cabo de guerra, na qual duas forças competem uma contra a outra.
O início do fim
Estrelas com massa semelhante ao Sol ficam em equilíbrio por aproximadamente 10 bilhões de anos. Quanto maior a massa da estrela, mais rapidamente é queimado o combustível nuclear. Quando não há mais hidrogênio para manter a fusão nuclear, a temperatura diminui e a estrela se contrai. Esse processo de contração aumenta a pressão e a temperatura, levando agora à fusão de núcleos de hélio, que cria novos elementos, como o carbono, o nitrogênio e o oxigênio.
Ao ocorrer a queima do hélio, a estrela expande e se transforma em uma “gigante vermelha”. Podemos observar no céu estrelas que estão neste estágio de evolução como Betelguese (uma das mais brilhantes da constelação de Órion). Nessa fase, a estrela está atingindo a senilidade. Após algum tempo, a parte mais externa da estrela acaba expulsa pela chamada “pressão de radiação”, mandando para o meio interestelar essa matéria, que formará uma “nebulosa planetária”, que leva esse nome apenas porque lembra um planeta, quando observada ao telescópio.Nessa nova etapa, a estrela volta a se contrair e se transforma em um objeto muito compacto que chamamos de anã-branca – uma estrela de pouco brilho, muito quente e praticamente composta apenas de carbono. Finalmente, ela esfria e se torna um corpo opaco conhecido como “anã-marrom”, pois não emite mais luz visível.As estrelas muito maiores que o Sol são as gigantes azuis, como Rigel, da constelação de Órion, que tem 17 vezes a massa do Sol. Essas estrelas costumam ter um destino um pouco diferente. Em vez de permanecerem estáveis por bilhões de anos, seu ciclo de vida está na escala da centena de milhões de anos.
Quando ocorre o processo final de contração, a força gravitacional é tão intensa que leva a um gigantesco colapso. A matéria fica tão comprimida que os elétrons são empurrados para os núcleos atômicos de forma que eles reagem com os prótons e se transformam em nêutrons. Nessa situação, ocorre um dos eventos mais violentos do universo: a estrela explode e libera em poucos meses uma quantidade enorme de energia equivalente à que ela própria levaria alguns milhões de anos para produzir em circunstâncias normais. Nessa situação, uma estrela é capaz de brilhar mais que uma galáxia inteira. Chamamos tal acontecimento de supernova.
No ano de 1054 os chineses registraram a presença de uma “estrela visitante”, que ficou visível durante alguns meses e depois não foi mais observada. Hoje, na posição em que eles registraram a “estrela visitante”, observamos a nebulosa do Caranguejo. No seu interior, existe uma estrela composta apenas de nêutrons – o resto da supernova.
O escuro fim de uma estrela
Por outro lado, o resultado desse processo também pode levar à formação de um dos mais misteriosos objetos do universo: o buraco negro. Um buraco negro é uma estrela com massa muito compacta e, como conseqüência, sua gravidade é tão intensa que seria preciso viajar a uma velocidade superior à da luz para escapar dela.
Como nada no universo pode viajar mais rápido que a luz, segundo a teoria da relatividade, nada, em princípio, pode escapar de um buraco negro. Algumas teorias, como a proposta pelo físico inglês Stephen Hawking, postulam que, em situações especiais, algum tipo de radiação poderia sair de um buraco negro. Entretanto, tal radiação nunca foi observada. Por outro lado, existem evidências muito fortes da existência dos buracos negros, principalmente nos núcleos de algumas galáxias.
O interior do buraco negro ainda é um dos maiores mistérios da física, pois as condições peculiares dessa singularidade necessitam de uma teoria que compatibilize a teoria da relatividade geral (o modelo que melhor explica a gravitação) com a mecânica quântica (o que descreve com mais precisão os eventos na escala atômica). Este é um passo que ainda precisa ser dado.
O que ocorre após a morte desse tipo de estrela ainda é um mistério que precisa ser desvendado, da mesma maneira que precisamos compreender o que de fato pode ocorrer após a nossa morte. A evolução estelar nos mostra que nem no céu a vida é eterna.
Eclipse Lunar Total
Hoje temos Eclipse Lunar Total. E ele será visível em todo o território nacional a partir das 21h35min (horário de Brasília). Na verdade, ele começa na quarta-feira e acaba na madrugada de quinta-feira. A totalidade, a parte mais interessante do fenômeno astronômico, ocorre entre aproximadamente meia-noite e uma hora da madrugada.
O fenômeno pode ser facilmente acompanhado sem a ajuda de nenhum instrumento especial e sem nenhum risco para os olhos. Um bom binóculo pode ajudar, mas não é necessário. A diversão é garantida! Junte amigos, parentes, vizinhos, e faça a festa!
O Fenômeno e as Suas Fases
O Sol consegue iluminar apenas a parte da Terra voltada para ele. No outro lado da esfera planetária, na sombra (ou umbra), fica escuro e é noite. A sombra não fica restrita à superfície do planeta e projeta-se no espaço na forma de um cone. Como o Sol não é uma fonte de luz puntiforme, existe ainda uma segunda região que se forma, do mesmo lado do cone de sombra, e que também projeta-se no espaço. Nesta segunda região, chamada de penumbra, chega um pouco de luz solar. Nela não há escuridão total, como na sombra, mas uma “meia luz”. A figura abaixo (fora de escala) nos ajuda e entender a idéia da umbra e da penumbra.
Um eclipse lunar acontece quando a Lua Cheia, com o disco iluminado voltado para a Terra, passa através dos cones de penumbra e de umbra (ou sombra) da Terra, como mostrado na próxima ilustração (também propositalmente fora de escala).
Na medida em que a Lua vai passando através da penumbra e depois da umbra, vai ficando cada vez menos iluminada. Existem momentos importantes durante um eclipse lunar, marcados na figura acima como P1, U1, U2, U3, U4 e P4 e que determinam as fases do fenômeno e que estão ligadas ao grau de iluminação do disco lunar. Veja abaixo o significado de cada etapa e os horários em que vão ocorrer:
- P1 - Entrada da Lua no cone de penumbra da Terra: 21h35min (Brasília)
- U1 - Entrada da Lua no cone de umbra da Terra: 22h43min (Brasília)
- U2 - Início do eclipse total (Lua inteira dentro do cone de umbra da Terra): 00h01min (Brasília)
- U3 - Fim do eclipse total (Lua começa a sair de cone de umbra da Terra): 00h26min (Brasília)
- U4 - Saída da Lua do cone de umbra da Terra: 02h09min (Brasília)
- P4 - Saída da Lua do cone de penumbra da Terra: 03h17min (Brasília)
É divertido acompanhar o eclipse e ir percebendo as mudanças visuais no disco lunar na medida em que o evento evoluicomo descrito acima. Anote os horários numa folha de papel e tente observar a evolução temporal do fenômeno. É bacana!
A Totalidade e a Linda Lua Alaranjada
Durante a fase de totalidade, a Lua estará inteiramente imersa no cone de umbra e, portanto, deveria desaparecer por completo. Só que neste momento a atmosfera terrestre tem uma participação especial no fenômeno pois espalha a luz solar de tal forma que as baixas freqüências, próximas ao vermelho e ao alaranjando, sofrem desvio e mergulham no cone de umbra do planeta. Assim, a Lua Cheia, inicialmente prateada e bem iluminada, vai perdendo brilho ao longo do eclipse e, na fase de totalidade, adquire um tom alaranjado escuro. Este momento é o ápice do eclipse e imperdível!
Eclipses solares é são perigosos para os olhos pois a luz do Sol é muito forte. Eclipses lunares não trazem nenhum risco para o observador.Imprima este Post
Física para o Brasil
A física no mundo contemporâneo
O universo originou-se há cerca de 14 bilhões de anos em uma explosão, o chamado Big Bang, e, desde então, está se expandindo. A atração gravitacional mútua dessa massa deveria estar provocando uma diminuição de sua velocidade de expansão. No entanto, ele está se expandindo de forma acelerada, alimentado por uma fonte de energia misteriosa, a chamada energia escura. Dados atuais indicam que na composição do universo só cerca de um terço está na forma de matéria; o resto encontra-se como energia escura.
Na parte material, apenas cerca de 5% estão na forma de estrelas, planetas, gases interestelares, poeira, partículas elementares (neutrinos), corpos celestes (buracos negros, por exemplo), ou seja, na forma de matéria que podemos identificar. O restante encontra-se na forma de matéria escura, cuja natureza ainda desconhecemos. Energia e matéria escuras não interagem com a luz, isto é, com a radiação eletromagnética. Conseqüentemente, a presença dela só pode ser inferida por seu efeito gravitacional sobre os constituintes do chamado universo visível. Desvendar a natureza de ambas é um dos grandes desafios da física atual. Aceleradores com dimensões ciclópicas geram colisões de partículas a altíssimas energias, entreabrindo uma janela para a estrutura microscópica do espaço-tempo, que pode ser entendido como a união inseparável das três dimensões espaciais (altura, largura e comprimento) e da quarta dimensão, o tempo. Esse conhecimento nos permite decifrar as leis fundamentais que regem o comportamento da matéria e nos ajuda a compreender o próprio universo. Entre o cosmo e o infinitesimal, está a matéria, na escala terrestre, domada, hoje, átomo a átomo, molécula a molécula, com conseqüências que permeiam todo o nosso cotidiano.
Os avanços recentes da física são fruto de um balanço dinâmico entre teoria e experimento. Previsões teóricas motivam novos experimentos, que, por sua vez, iluminam novas abordagens para explicar os fenômenos naturais. O motor desses avanços são as ferramentas inventadas para explorar novas regiões do espaço-tempo, para manipular a matéria ou, então, para desvendar fenômenos físicos até então inacessíveis. Essas ferramentas alimentam e são alimentadas pelo progresso tecnológico, sendo parte intrínseca dele.
Não há medalhas de prata para as descobertas científicas. A primazia da descoberta é a força-motriz para a invenção de novos instrumentos científicos. Com freqüência, as ferramentas que movem os avanços científicos têm aplicações muito diferentes daquelas para as quais foram desenhadas. A conexão entre essas ferramentas e suas aplicações no cotidiano nem sempre são diretas ou óbvias.
A física no dia-a-dia
A física é parte fundamental da base científica na qual se apóia a tecnologia contemporânea. As invenções derivadas das descobertas de fenômenos físicos tiveram um impacto tão abrangente e complexo no desenvolvimento tecnológico que, com freqüência, perde-se a visão das interconexões. Toda a eletrônica contemporânea – presente em praticamente todos os aspectos das atividades humanas – é derivada da descoberta do transistor. As telecomunicações por fibras ópticas estão associadas à descoberta do laser. Hoje, uma fração significativa do Produto Interno Bruto (PIB) dos países avançados está associada a tecnologias baseadas na física quântica. Segundo o físico norte-americano Leon Lederman, prêmio Nobel de física de 1988, um terço do PIB norte-americano em 2001 era proveniente dessas tecnologias.
Os equipamentos de diagnóstico por imagem empregados atualmente pela medicina são derivados de instrumentos desenvolvidos em experimentos de física. Tomógrafos, que equipam hoje um grande número de hospitais no Brasil, têm sua origem em detectores de partículas. Os equipamentos de imagem por ressonância magnética nuclear (NMR na sigla inglesa), capazes de identificar lesões cancerosas com dimensões de fração de milímetro, são derivados da pesquisa em física atômica e da invenção do radar. Aceleradores de partículas, eficientes no tratamento de alguns tipos de tumores sem induzir os contratempos de tradicionais tratamentos por radiação, vêm do estudo das propriedades microscópicas da matéria. Além de diagnóstico médico, tomógrafos, equipamentos de NMR e aceleradores de partículas têm muitas aplicações no setor industrial.
Uma família de instrumentos desenvolvidos por físicos nas últimas décadas permite a visualização e manipulação de materiais átomo por átomo. Isso deu origem a uma recente revolução na ciência e na engenharia dos materiais, resultando nas chamadas nanociência e nanotecnologia (N&N). Antevê-se que esta última terá enormes implicações na sociedade e que resultarão tanto em materiais mais avançados quanto em fármacos mais eficientes e com menos efeitos colaterais. Acredita-se que a nanotecnologia será a plataforma de partida de uma revolução cujo impacto social será superior ao de outras por quais a humanidade passou, como a da agricultura, da indústria e da microeletrônica.
O armazenamento de informação digital tem crescido de forma explosiva. Para se ter uma idéia, em 2002, cerca de cinco exabytes de informação digital foram criados e armazenados no mundo, cerca de 800 megabytes por habitante da Terra, o que é equivalente a um livro com cerca de 25 mil páginas de texto por pessoa. Cerca de 92% estão armazenadas em meios magnéticos, essencialmente discos rígidos. Guardar essa explosiva quantidade de informação só foi possível pelo grande avanço na compreensão das propriedades magnéticas da matéria.
O processo de produzir chips cada vez mais densos e com maior número de componentes continua seguindo a lei de Moore, que prevê a duplicação da capacidade desses componentes a cada 18 meses. Esse avanço constante está lastreado no desenvolvimento de materiais mais puros e em processos industriais baseados em novos métodos desenvolvidos por físicos e engenheiros. No entanto, esses processos de fabricação estão cada vez mais próximos do que é possível manufaturar, pois, em poucos anos, os transistores dos chips estarão atingindo dimensões atômicas, domínio regido pelas leis da chamada mecânica quântica. Em resposta a esses desafios, já há um movimento da pesquisa em direção a uma mudança nos paradigmas de computação, na qual o processamento binário, que caracteriza o sistema atual, será expandido para abarcar a riqueza dos fenômenos quânticos. Assim, a computação quântica, como essa nova área é conhecida, traz consigo um amplo leque de possibilidades e aplicações. No entanto, materializar esse potencial através da construção de computadores quânticos que operem qubits – o equivalente quântico ao bit dos computadores convencionais - ainda é um desafio a engenhosidade dos físicos.
Física avançada está presente em grande parte dos objetos de uso cotidiano. Para citar apenas um de muitos exemplos, efeitos da relatividade geral – teoria da gravitação idealizada pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955) em 1915 – estão presentes nos equipamentos de GPS (sigla inglesa para Sistema de Posicionamento Global), usados por frotas de caminhões, montanhistas, naves espaciais, aviões, barcos e navios para determinar posições, no solo e no espaço, com erro que chega a ser inferior a um metro. No entanto, as pesquisa em física não estão direcionadas apenas à criação de objetos. Analistas de grandes centros financeiros usam cotidianamente métodos de simulação que envolvem conhecimentos de física e estatística para prever a evolução dos preços de ações e outros ativos financeiros.
Texto original: FÍSICA PARA O BRASIL PENSANDO O FUTURO
O desenvolvimento da física e sua inserção na vida social e econômica do país Autores: Alaor Chaves / Ronald Cintra Shellard Publicação: Sociedade Brasileira de Física - Comissão da Física para o Brasil Download do livro Completo
Imprima este Post
Conheça melhor o Sol
Muito se diz a respeito do Sol, mas poucos conhecem realmente a estrutura deste astro tão importante para nossa vida. Este físico que vos escreve tentará com uma linguagem simples apresentar esta maravilha divina.
TIPO DE ESTRELA:
O Sol é uma anã amarela, tipo característico da maioria das estrelas da Via Láctea.
IDADE:
Aproximadamente 4,6 bilhões de anos, se tudo correr bem brilhará por mais 5 bilhões de anos antes de se tornar uma gigante vermelha que devido à sua característica de temperatura elevada inviabilizará a vida na Terra.
TEMPERATURA:
Na coroa: 1 milhão de graus Celsius.
Na superfície: aproximadamente 5500ºC
No núcleo: 15 milhões de graus Celsius.
TAMANHO:
O Sol possui raio de 700 mil quilômetros, aproximadamente 110 vezes o tamanho da Terra, a efeito de comparação se nosso planeta tivesse o tamanho de uma cabeça de alfinete o Sol teria o tamanho de uma bola de vôlei.
MASSA:
O Sol tem massa 333 000 vezes maior que a da Terra, por essa razão a força da gravidade é bem maior, você teria no sol um peso 28 vezes maior do que na Terra.
COMPOSIÇÂO:
É composto basicamente de Hidrogênio (92,1%) e Hélio (7,8%).
DISTÂNCIA DA TERRA:
Cerca de 150 milhões de quilômetros, a luz solar percorre essa distância em 8 minutinhos. Isso quer dizer que a luz que estamos recebendo agora foi emitida oito minutos antes e que se o sol acabar demoraremos este mesmo tempo para tomar conhecimento.
LOCALIZAÇÃO:
Se colocarmos um referencial no centro da nossa galáxia, a Via Láctea, o Sistema Solar estaria a 26 000 anos-luz.
Imprima este Post
O que é a 4ª. dimensão
As três primeiras dimensões comprimento, largura e altura representam o espaço. A quarta representa o tempo.
Se estabelecermos um sistema de referência, com três eixos perpendiculares entre si, qualquer ponto do espaço pode ser definido por três números, que representam as coordenadas do ponto em relação aos eixos.
Tudo o que acontece, porém, acontece no tempo. Portanto, para descrever um acontecimento, é preciso mais um número, que represente uma medida de tempo, isto é, uma coordenada temporal. A novidade foi anunciada no início do século passado por Einstein. É que espaço e tempo, ao contrário do que se pensava, são grandezas intimamente relacionadas.
Para escrever as equações de sua Teoria da Relatividade, ele utilizou então sistemas de referência de quatro dimensões (de impossível representação gráfica) e passou a tratar o espaço e o tempo como uma entidade única, o espaço-tempo.
Einstein na verdade “matematizou” algo que fazia parte do nosso cotidiano e posteriormente foi premiado com a aceitação da sua teoria da relatividade, o espaço-tempo é uma verdadeira revolução na maneira de entender a natureza.
Imprima este Post
Satélite desenvolvido por Brasil e China começa a operar
O CBERS-2B é o terceiro de uma série de cinco projetada pelos dois países. Objetivo é monitorar recursos terrestres com imagens feitas do espaço.
O mais novo satélite desenvolvido em parceria por Brasil e China, que tem a função de obter fotografias da Terra, foi colocado nesta sexta-feira (25) em funcionamento, informou a agência estatal Xinhua.
“O início das operações do satélite romperá o monopólio da fotografia em alta definição pelas empresas estrangeiras”, comentou Sun Laiyan, chefe da Administração Nacional Espacial da China (CNSA).
O satélite, chamado CBERS-2B, será utilizado em campos tão diversos como a busca por matérias-primas, o planejamento urbano, e o acompanhamento e prevenção de desastres naturais.
O CBERS-2B foi lançado no dia 19 de setembro a uma órbita a 778 quilômetros da Terra para substituir ao CBERS-2, em atividade desde 2003.
Sun assegurou que Brasil e China continuarão criando e desenvolvendo conjuntamente uma segunda geração de satélites, com o objetivo de lançar o CBERS-3 em 2010.
