Respostas A QUÂNTICA DE MAX.PLANCK, E A FÍSICA PANTICA DE EDSON EXS.
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Trabalho 'completo' sobre Relatividade, Eisntein, gravidade , Newton, física quântica , Planck, buracos Negros, neurociência, e etc
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Este experimento simples pode derrubar a interpretação padrão da mecânica quântica
Medir o tempo que leva para partículas viajarem entre dois pontos pode oferecer o melhor teste até o momento para a mecânica bohmiana.
Interpretação padrão da mecânica quântica pode ser abalada por proposta de novo experimento. Crédito Tim Paulawitz Getty Images
Um experimento aparentemente simples que envolve realizar medições precisas do tempo que leva para uma partícula viajar entre um ponto A e um ponto B pode desencadear um grande avanço na física quântica. As descobertas podem direcionar a atenção para uma alternativa à interpretação padrão da mecânica quântica chamada mecânica bohmiana. Ela postula que existe um submundo de ondas indetectáveis que guiam partículas entre lugares.
Um novo estudo, feito por uma equipe da Universidade Luís Maximiliano de Munique (LMU, na sigla em inglês), na Alemanha, faz previsões precisas para um experimento deste tipo usando a mecânica bohmiana, uma teoria formulada pelo físico teórico David Bohm nos anos 1950 e melhorada por físicos teóricos dos dias de hoje. A interpretação padrão da mecânica quântica fracassa neste quesito, e físicos tiveram que recorrer a suposições e aproximações para calcular os tempos de trânsito de partículas.
Se as pessoas sabem que uma teoria que elas amam tanto — a mecânica quântica padrão — não pode fazer previsões [precisas] em um caso tão simples, isso deveria fazê-las ponderar,” disse Serj Aristarhov, físico teórico e membro da equipe da LMU.
Interpretação padrão da mecânica quântica pode ser abalada por proposta de novo experimento. Crédito Tim Paulawitz Getty Images
Um experimento aparentemente simples que envolve realizar medições precisas do tempo que leva para uma partícula viajar entre um ponto A e um ponto B pode desencadear um grande avanço na física quântica. As descobertas podem direcionar a atenção para uma alternativa à interpretação padrão da mecânica quântica chamada mecânica bohmiana. Ela postula que existe um submundo de ondas indetectáveis que guiam partículas entre lugares.
Um novo estudo, feito por uma equipe da Universidade Luís Maximiliano de Munique (LMU, na sigla em inglês), na Alemanha, faz previsões precisas para um experimento deste tipo usando a mecânica bohmiana, uma teoria formulada pelo físico teórico David Bohm nos anos 1950 e melhorada por físicos teóricos dos dias de hoje. A interpretação padrão da mecânica quântica fracassa neste quesito, e físicos tiveram que recorrer a suposições e aproximações para calcular os tempos de trânsito de partículas.
Se as pessoas sabem que uma teoria que elas amam tanto — a mecânica quântica padrão — não pode fazer previsões [precisas] em um caso tão simples, isso deveria fazê-las ponderar,” disse Serj Aristarhov, físico teórico e membro da equipe da LMU.
Já chegamos lá?
Não é nenhum segredo que o mundo quântico é estranho. Considere um arranjo experimental que atire elétrons em uma tela. Não é possível prever exatamente onde nenhum elétron vai chegar para formar, digamos, um ponto fluorescente. Mas podemos prever com precisão a distribuição especial, ou padrão, de pontos que se formam ao longo do tempo, conforme os elétrons chegam um por um. Alguns locais terão mais elétrons; outros terão menos. Mas essa peculiaridade esconde algo ainda mais estranho. Se todo o resto for igual, cada elétron vai alcançar o detector em um impulso ligeiramente diferente — seu “tempo de chegada”, como é chamado. Assim como as posições, os tempos de chegada terão uma distribuição: alguns serão mais comuns, e outros menos.
Mas a física quântica clássica não possui nenhum mecanismo para prever com precisão essa distribuição temporal. “A teoria quântica normal só está preocupada com ‘onde’; ela ignora o ‘quando,’” disse Siddhant Das, membro da equipe e físico teórico. “Essa é uma maneira de perceber que algo não está certo.”
Existe uma razão importante para essa insuficiência curiosa. Na interpretação padrão da mecânica quântica, uma propriedade física que pode ser mensurada é chamada de uma “observável.” A posição da partícula, por exemplo, é uma observável. Cada uma das observáveis está associada com um ente matemático correspondente, chamado de “operador”. Mas a interpretação padrão não tem um operador para observar o tempo. Em 1933, Wolfgang Pauli, um físico teórico austríaco, mostrou que a teoria quântica não poderia acomodar um operador de tempo, pelo menos não na maneira padrão de interpretá-la. “Portanto, nós podemos concluir que a introdução de um operador de tempo […] deve ser fundamentalmente abandonada,” escreveu ele.
Não é nenhum segredo que o mundo quântico é estranho. Considere um arranjo experimental que atire elétrons em uma tela. Não é possível prever exatamente onde nenhum elétron vai chegar para formar, digamos, um ponto fluorescente. Mas podemos prever com precisão a distribuição especial, ou padrão, de pontos que se formam ao longo do tempo, conforme os elétrons chegam um por um. Alguns locais terão mais elétrons; outros terão menos. Mas essa peculiaridade esconde algo ainda mais estranho. Se todo o resto for igual, cada elétron vai alcançar o detector em um impulso ligeiramente diferente — seu “tempo de chegada”, como é chamado. Assim como as posições, os tempos de chegada terão uma distribuição: alguns serão mais comuns, e outros menos.
Mas a física quântica clássica não possui nenhum mecanismo para prever com precisão essa distribuição temporal. “A teoria quântica normal só está preocupada com ‘onde’; ela ignora o ‘quando,’” disse Siddhant Das, membro da equipe e físico teórico. “Essa é uma maneira de perceber que algo não está certo.”
Existe uma razão importante para essa insuficiência curiosa. Na interpretação padrão da mecânica quântica, uma propriedade física que pode ser mensurada é chamada de uma “observável.” A posição da partícula, por exemplo, é uma observável. Cada uma das observáveis está associada com um ente matemático correspondente, chamado de “operador”. Mas a interpretação padrão não tem um operador para observar o tempo. Em 1933, Wolfgang Pauli, um físico teórico austríaco, mostrou que a teoria quântica não poderia acomodar um operador de tempo, pelo menos não na maneira padrão de interpretá-la. “Portanto, nós podemos concluir que a introdução de um operador de tempo […] deve ser fundamentalmente abandonada,” escreveu ele.
Misturando clássico com quântico
Mas medir tempos de chegada de partículas e seus “tempos de voo” é um aspecto importante da física experimental. Por exemplo, essas medições são feitas com detectores no LHC (Large Hadron Collider) ou instrumentos chamados de espectrômetros de massa, que usam essas informações para calcular a massa e impulso de partículas, íons e moléculas.
Ainda que esses cálculos envolvam sistemas quânticos, físicos não podem usar mecânica quântica inadulterada até o fim. “Você não teria nenhuma maneira de encontrar uma previsão [não ambígua],” disse Das.
Ao invés disso, eles recorrem a suposições para chegar nas respostas. Por exemplo, em um método, experimentos assumem que uma vez que as partículas deixam a fonte, ela se comporta classicamente. Ou seja, segue as equações de Newton para o movimento.
Isso resulta em uma abordagem híbrida — parcialmente quântica e particularmente clássica. Começa com a perspectiva quântica, na qual cada partícula é representada por uma abstração matemática chamada de função de onda. Partículas preparadas de forma idêntica terão funções de onda idênticas quando são emitidas por sua fonte. Mas medir o impulso de cada partícula (ou sua posição) no instante que são liberadas resultará em valores diferentes cada vez. Ao considerá-los juntos, esses valores seguem uma distribuição que é precisamente prevista pela função de onda inicial. Ao começar com essa coleção de valores para partículas preparadas de forma idêntica, e assumir que a partícula segue uma trajetória clássica no momento que é emitida, o resultado é uma distribuição de tempos de chegada ao detector que depende do impulso inicial de distribuição.
interpretação padrão também é frequentemente usada para outro método da mecânica quântica para calcular os tempos de chegada. Conforme uma partícula vai em direção ao detector, sua função de onda evolui de acordo com a equação de Schrödinger, que descreve as mudanças que uma partícula sofre ao longo do tempo. Ao considerar a caso unidimensional de um detector que está a uma certa distância horizontal de uma fonte emissora. A equação de Schrödinger determina a função de onda da partícula e, dessa forma, a probabilidade de detectá-la em um determinado local, assumindo que só passa pelo local uma vez (claro, não há nenhuma forma clara de provar essa suposição na interpretação padrão). Usando essas suposições, físicos podem calcular a probabilidade que a partícula vai chegar no detector em um determinado momento (t) ou mais cedo.
“Da perspectiva da interpretação padrão da mecânica quântica, isso parece perfeitamente razoável,” disse Aristarhov. “E você espera ter uma boa resposta a partir disso.”
Porém, há um problema. Para passar da probabilidade do tempo de chegada de uma partícula é menor ou igual a t para a probabilidade que esse tempo é exatamente igual a t envolve calcular uma quantidade que físicos chamam de fluxo quântico, ou corrente de probabilidade quântica — uma medição de como a probabilidade de encontrar a partícula no local do detector muda com o tempo. Isso funcionou bem, exceto que, às vezes, o fluxo quântico pode ser negativo, mesmo que seja difícil encontrar funções de onda para os quais a quantidade se torna apreciavelmente negativa. Mas nada “proíbe essa quantidade de ser negativa,” afirma Aristarhov. “E isso é um desastre.” Um fluxo quântico negativo leva a probabilidade negativas, e probabilidades nunca podem ser menores que zero.
Usar a evolução de Schrödinger para calcular a distribuição de tempos de chegada só funciona quando o fluxo quântico é positivo — um caso que, no mundo real, só existe definitivamente quando o detector está consideravelmente distante da fonte, e a partícula está se movendo livremente, na ausência de potenciais. Quando pesquisadores medem esses tempos de chegada distantes, tanto abordagens híbridas como o fluxo quântico fazem previsões similares que se encaixam bem com evidências experimentais. Mas eles não fazem previsões claras para casos nos quais o detector está bem próximo da fonte.
Mas medir tempos de chegada de partículas e seus “tempos de voo” é um aspecto importante da física experimental. Por exemplo, essas medições são feitas com detectores no LHC (Large Hadron Collider) ou instrumentos chamados de espectrômetros de massa, que usam essas informações para calcular a massa e impulso de partículas, íons e moléculas.
Ainda que esses cálculos envolvam sistemas quânticos, físicos não podem usar mecânica quântica inadulterada até o fim. “Você não teria nenhuma maneira de encontrar uma previsão [não ambígua],” disse Das.
Ao invés disso, eles recorrem a suposições para chegar nas respostas. Por exemplo, em um método, experimentos assumem que uma vez que as partículas deixam a fonte, ela se comporta classicamente. Ou seja, segue as equações de Newton para o movimento.
Isso resulta em uma abordagem híbrida — parcialmente quântica e particularmente clássica. Começa com a perspectiva quântica, na qual cada partícula é representada por uma abstração matemática chamada de função de onda. Partículas preparadas de forma idêntica terão funções de onda idênticas quando são emitidas por sua fonte. Mas medir o impulso de cada partícula (ou sua posição) no instante que são liberadas resultará em valores diferentes cada vez. Ao considerá-los juntos, esses valores seguem uma distribuição que é precisamente prevista pela função de onda inicial. Ao começar com essa coleção de valores para partículas preparadas de forma idêntica, e assumir que a partícula segue uma trajetória clássica no momento que é emitida, o resultado é uma distribuição de tempos de chegada ao detector que depende do impulso inicial de distribuição.
interpretação padrão também é frequentemente usada para outro método da mecânica quântica para calcular os tempos de chegada. Conforme uma partícula vai em direção ao detector, sua função de onda evolui de acordo com a equação de Schrödinger, que descreve as mudanças que uma partícula sofre ao longo do tempo. Ao considerar a caso unidimensional de um detector que está a uma certa distância horizontal de uma fonte emissora. A equação de Schrödinger determina a função de onda da partícula e, dessa forma, a probabilidade de detectá-la em um determinado local, assumindo que só passa pelo local uma vez (claro, não há nenhuma forma clara de provar essa suposição na interpretação padrão). Usando essas suposições, físicos podem calcular a probabilidade que a partícula vai chegar no detector em um determinado momento (t) ou mais cedo.
“Da perspectiva da interpretação padrão da mecânica quântica, isso parece perfeitamente razoável,” disse Aristarhov. “E você espera ter uma boa resposta a partir disso.”
Porém, há um problema. Para passar da probabilidade do tempo de chegada de uma partícula é menor ou igual a t para a probabilidade que esse tempo é exatamente igual a t envolve calcular uma quantidade que físicos chamam de fluxo quântico, ou corrente de probabilidade quântica — uma medição de como a probabilidade de encontrar a partícula no local do detector muda com o tempo. Isso funcionou bem, exceto que, às vezes, o fluxo quântico pode ser negativo, mesmo que seja difícil encontrar funções de onda para os quais a quantidade se torna apreciavelmente negativa. Mas nada “proíbe essa quantidade de ser negativa,” afirma Aristarhov. “E isso é um desastre.” Um fluxo quântico negativo leva a probabilidade negativas, e probabilidades nunca podem ser menores que zero.
Usar a evolução de Schrödinger para calcular a distribuição de tempos de chegada só funciona quando o fluxo quântico é positivo — um caso que, no mundo real, só existe definitivamente quando o detector está consideravelmente distante da fonte, e a partícula está se movendo livremente, na ausência de potenciais. Quando pesquisadores medem esses tempos de chegada distantes, tanto abordagens híbridas como o fluxo quântico fazem previsões similares que se encaixam bem com evidências experimentais. Mas eles não fazem previsões claras para casos nos quais o detector está bem próximo da fonte.
Previsões bohmianas
Insatisfeito com esse status quo imperfeito, em 2018 Das e Aristarhov e seus colegas — junto com seu então conselheiro de pós-doutorado Detlef Dürr, especialista em mecânica bohmianas na LMU que faleceu mais cedo neste ano — começaram a trabalhar em previsões de tempos de chegada baseadas em Bohm. A sua teoria acredita que cada partícula é guiada por sua função de onda Diferente da interpretação padrão, na qual é considerado que uma partícula não possui posição ou impulso precisos antes de uma medição — e, dessa forma, nenhuma trajetória — partículas na mecânica bohmiana são reais e possuem trajetórias onduladas. Essas trajetórias podem ser descritas por equações precisas de movimento (ainda que essas sejam diferentes das equações de Newton para o movimento).
Entre as primeiras descobertas dos pesquisadores estava o fato de que medições distantes falhariam em distinguir entre previsões da mecânica bohmiana e aquelas feitas com métodos híbridos ou com o fluxo quântico. Isso acontece porque, ao longo de grandes distâncias, trajetórias bohmianas tornam-se linhas retas, então a aproximação semi-clássica híbrida se mantém. Além disso, para trajetórias retas de longas distâncias, o fluxo quântico é sempre positivo, então o seu valor é previsto com exatidão pela mecânica bohmiana. “Se você colocar um detector longe [o bastante], e você realizar uma análise bohmiana, verá que ela coincide com a abordagem híbrida e com a abordagem do fluxo quântico,” disse Aristarhov.
Portanto, a chave está em fazer medições de distâncias curtas, mas estas têm de ser consideradas como impossíveis. “O regime das medições de distâncias curtas é muito volátil. É muito sensível em relação à função de onda inicial que foi criada,” disse Das. Além disso, “se você se aproximar muito da região da preparação inicial, a partícula será detectada instantaneamente. Não é possível resolver [os tempos de chegada] e observar as diferenças entre essa uma ou outra previsão.”
Para evitar este problema, Das e Dürr propuseram um arranjo experimental que permitiria com que as partículas sejam detectadas distantes da fonte, mas ainda gerando resultados únicos que podem distinguir entre as previsões da mecânica bohmiana daqueles métodos mais comuns.
Insatisfeito com esse status quo imperfeito, em 2018 Das e Aristarhov e seus colegas — junto com seu então conselheiro de pós-doutorado Detlef Dürr, especialista em mecânica bohmianas na LMU que faleceu mais cedo neste ano — começaram a trabalhar em previsões de tempos de chegada baseadas em Bohm. A sua teoria acredita que cada partícula é guiada por sua função de onda Diferente da interpretação padrão, na qual é considerado que uma partícula não possui posição ou impulso precisos antes de uma medição — e, dessa forma, nenhuma trajetória — partículas na mecânica bohmiana são reais e possuem trajetórias onduladas. Essas trajetórias podem ser descritas por equações precisas de movimento (ainda que essas sejam diferentes das equações de Newton para o movimento).
Entre as primeiras descobertas dos pesquisadores estava o fato de que medições distantes falhariam em distinguir entre previsões da mecânica bohmiana e aquelas feitas com métodos híbridos ou com o fluxo quântico. Isso acontece porque, ao longo de grandes distâncias, trajetórias bohmianas tornam-se linhas retas, então a aproximação semi-clássica híbrida se mantém. Além disso, para trajetórias retas de longas distâncias, o fluxo quântico é sempre positivo, então o seu valor é previsto com exatidão pela mecânica bohmiana. “Se você colocar um detector longe [o bastante], e você realizar uma análise bohmiana, verá que ela coincide com a abordagem híbrida e com a abordagem do fluxo quântico,” disse Aristarhov.
Portanto, a chave está em fazer medições de distâncias curtas, mas estas têm de ser consideradas como impossíveis. “O regime das medições de distâncias curtas é muito volátil. É muito sensível em relação à função de onda inicial que foi criada,” disse Das. Além disso, “se você se aproximar muito da região da preparação inicial, a partícula será detectada instantaneamente. Não é possível resolver [os tempos de chegada] e observar as diferenças entre essa uma ou outra previsão.”
Para evitar este problema, Das e Dürr propuseram um arranjo experimental que permitiria com que as partículas sejam detectadas distantes da fonte, mas ainda gerando resultados únicos que podem distinguir entre as previsões da mecânica bohmiana daqueles métodos mais comuns.
Dando um giro nisso
Conceptualmente, o arranjo proposto pela equipe é bastante simples. Imagine um guia de ondas — um caminho cilíndrico que confina o movimento da partícula (uma fibra óptica é um desses guias, mas para fótons de luz, por exemplo). Em uma das pontas desse guia de ondas prepare uma partícula — idealmente um elétron ou um partícula de matéria — em sua forma aterrada ou de menor energia, e prenda-a em um poço de potencial elétrico em forma de tigela. Esse poço é composto por duas barreiras adjacentes que coletivamente criam um formato de parábola. Se uma dessas barreiras está desligada, a partícula ainda será bloqueada pela outra, mas ela está livre para escapar do poço no guia de ondas.
Das realizou a meticulosa tarefa de ajustar os parâmetros do experimento, fazendo cálculos e simulações para determinar qual distribuição teórica de tempos de chegada no detector colocado distante da fonte ao longo do eixo do guia de ondas. Depois de alguns anos de trabalho, ele obteve resultados claros para dois tipos diferentes de funções de ondas iniciais. Elas eram, associadas com partículas como elétrons. Cada função de onda pode ser caracterizada por sua matriz de rotação, como é chamada. Imagine uma flecha, que pode estar apontando para qualquer direção, associada com a função de onda. A equipe analisou dois casos: em um deles a flecha apontava ao longo do eixo do guia de ondas. No outro, ela era perpendicular a este eixo.
A equipe mostrou que quando a matriz de rotação da função de onda está alinhada ao longo do eixo do guia de ondas, a distribuição de tempos de chegada previstos pelo fluxo quântico e pela mecânica bohmiana são idênticos. Mas ela difere significativamente da abordagem híbrida.
No entanto, quando a matriz de rotação é perpendicular, as diferenças se tornam mais nítidas. Com ajuda de Markus Nöth, colega da LMU, os pesquisadores mostraram que todas as trajetórias bohmianas irão atingir o detector antes ou no momento desse limite. “Isso foi bastante inesperado,” disse Das.
Novamente, as previsões bohmianas diferem significativamente das previsões da teoria semi-clássica híbrida, que não exibe nenhum limite preciso para os tempos de chegada. E, de forma crucial, neste cenário, o fluxo quântico é negativo, o que significa que calcular tempos de chegada usando a evolução de Schrödinger torna-se impossível. Os teóricos da interpretação padrão “colocam suas mãos para cima quando [o fluxo quântico] se torna negativo,” disse Das.
Mas a mecânica bohmiana continua a realizar preivisões. “Há uma clara distinção entre [ela] e todo o resto,” afirma Aristarhov.
Conceptualmente, o arranjo proposto pela equipe é bastante simples. Imagine um guia de ondas — um caminho cilíndrico que confina o movimento da partícula (uma fibra óptica é um desses guias, mas para fótons de luz, por exemplo). Em uma das pontas desse guia de ondas prepare uma partícula — idealmente um elétron ou um partícula de matéria — em sua forma aterrada ou de menor energia, e prenda-a em um poço de potencial elétrico em forma de tigela. Esse poço é composto por duas barreiras adjacentes que coletivamente criam um formato de parábola. Se uma dessas barreiras está desligada, a partícula ainda será bloqueada pela outra, mas ela está livre para escapar do poço no guia de ondas.
Das realizou a meticulosa tarefa de ajustar os parâmetros do experimento, fazendo cálculos e simulações para determinar qual distribuição teórica de tempos de chegada no detector colocado distante da fonte ao longo do eixo do guia de ondas. Depois de alguns anos de trabalho, ele obteve resultados claros para dois tipos diferentes de funções de ondas iniciais. Elas eram, associadas com partículas como elétrons. Cada função de onda pode ser caracterizada por sua matriz de rotação, como é chamada. Imagine uma flecha, que pode estar apontando para qualquer direção, associada com a função de onda. A equipe analisou dois casos: em um deles a flecha apontava ao longo do eixo do guia de ondas. No outro, ela era perpendicular a este eixo.
A equipe mostrou que quando a matriz de rotação da função de onda está alinhada ao longo do eixo do guia de ondas, a distribuição de tempos de chegada previstos pelo fluxo quântico e pela mecânica bohmiana são idênticos. Mas ela difere significativamente da abordagem híbrida.
No entanto, quando a matriz de rotação é perpendicular, as diferenças se tornam mais nítidas. Com ajuda de Markus Nöth, colega da LMU, os pesquisadores mostraram que todas as trajetórias bohmianas irão atingir o detector antes ou no momento desse limite. “Isso foi bastante inesperado,” disse Das.
Novamente, as previsões bohmianas diferem significativamente das previsões da teoria semi-clássica híbrida, que não exibe nenhum limite preciso para os tempos de chegada. E, de forma crucial, neste cenário, o fluxo quântico é negativo, o que significa que calcular tempos de chegada usando a evolução de Schrödinger torna-se impossível. Os teóricos da interpretação padrão “colocam suas mãos para cima quando [o fluxo quântico] se torna negativo,” disse Das.
Mas a mecânica bohmiana continua a realizar preivisões. “Há uma clara distinção entre [ela] e todo o resto,” afirma Aristarhov.
Experimentalistas entram no embate
Charis Anastopoulos, físico quântico teórico da Universidade de Patras, na Grécia, e especialista em tempos de chegada — que não esteve envolvido com o trabalho — ficou ao mesmo tempo impressionado e circunspecto. “O arranjo que eles estão propondo parece plausível,” afirma ele. E porque cada abordagem para calcular a distribuição de tempos de chegada envolve uma forma diferente de pensar sobre a realidade quântica, um achado experimental claro poderia sacudir as fundações da mecânica quântica. “Isso vai legitimar algumas maneiras de se pensar. Então, dessa maneira, terá algum impacto,” disse Anastopoulos. “Se [corresponde com] a mecânica bohmiana, que é uma previsão bastante particular, isso teria um grande impacto, é claro.”
Pelo menos um experimentalista está se preparando para transformar a proposta da equipe em realidade. Antes da morte de Dürr, Ferdinand Schmidt-Kaler, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, discutiu com ele sobre o teste de tempos de chegada. Schmidt-Kaler é especialista em um tipo de armadilha de íons na qual campos elétricos são usados para confinar um único íon de cálcio. Um leque de lasers é usado para esfriar o íon para seu estado quântico aterrado, no qual as incertezas sobre o impulso e posição do íon estão no seu mínimo.
A armadilha é uma região tridimensional em formato de tigela criada pela combinação de dois potenciais elétricos; o íon fica no fundo do seu potencial “harmônico”. Desligando um dos potenciais cria condições similares a o que é preciso para a proposta teórica: uma barreira em um lado e um potencial elétrico inclinado no outro lado. O íon desliza ao longo deste potencial inclinado, acelera e ganha velocidade. “Podemos ter um detector fora da armadilha e medir o tempo de chegada,” afirma Schmidt-Kaler. “É isso que o torna tão cativante.”
Por enquanto, seu grupo fez experimentos nos quais os pesquisadores ejetam o íon para fora da armadilha e o detectam no lado de fora. Eles mostraram que o tempo de voo depende da função de onda inicial da partícula. Os resultados foram publicados no New Journal of Physics, neste ano. Além disso, Schmidt-Kaler e seus colegas também realizaram testes ainda não publicados do íon saindo da armadilha e sendo refletido para dentro e recapturado por um “espelho elétrico” — um processo atingido pelo arranjo com 98% de eficiência, diz ele. “Nós estamos no caminho,” afirma Schmidt-Kaler. “Claro, não está ajustado para otimizar as medições da distribuição do tempo de chegada, mas poderia estar.”
Porém, isso é mais fácil dizer do que fazer. O detector fora da armadilha de íons será provavelmente um feixe de luz de lasers, e a equipe terá que medir a interação do íon com a luz com o feixe de luz com precisão nos nanosegundos. Os experimentalistas também terão de desativar metade do potencial harmônico com uma precisão de tempo similar — outro desafio. Estas e outras dificuldades estão ao redor do caminho tortuoso que deve ser transcorrido entre previsões teóricas e realizações experimentais.
Ainda assim, Schmidt-Kaler está animado com as perspectivas de usar medições do tempo de voo para testar as fundações da mecânica quântica. “Isto é atrativo por ser completamente diferente de [outros tipos] de testes. É realmente algo novo,” afirma ele. “Isso ainda atravessará muitas iterações. Veremos os primeiros resultados, eu espero, no próximo ano. Essa é minha expectativa clara.”
No meio tempo, Aristarhov e Das estão também procurando outros. “Esperamos que os experimentalistas ao redor do mundo notem nosso trabalho,” disse Aristarhov. “Vamos juntar forças para fazer os experimentos.”
Uma conclusão escrita por Dürr em um ainda não publicado artigo possui palavras finais que podem quase servir como um epitáfio. “Agora, deve estar claro que o capítulo sobre medições de tempo na mecânica quântica só pode ser escrito se dados genuínos de tempos de voo forem obtidos,” escreveu ele. Qual teoria os dados experimentais irão decidir estar correta — se é que vai escolher alguma? “É uma pergunta muito interessante,” adicionou Dürr.
Anil Ananthaswamy é o autor de The Edge of Physics, The Man Who Wasn’t There e mais, recentemente, Through Two Doors at Once: The Elegant Experiment That Captures the Enigma of Our Quantum Reality.
Publicado originalmente em 21/10/2021.
Charis Anastopoulos, físico quântico teórico da Universidade de Patras, na Grécia, e especialista em tempos de chegada — que não esteve envolvido com o trabalho — ficou ao mesmo tempo impressionado e circunspecto. “O arranjo que eles estão propondo parece plausível,” afirma ele. E porque cada abordagem para calcular a distribuição de tempos de chegada envolve uma forma diferente de pensar sobre a realidade quântica, um achado experimental claro poderia sacudir as fundações da mecânica quântica. “Isso vai legitimar algumas maneiras de se pensar. Então, dessa maneira, terá algum impacto,” disse Anastopoulos. “Se [corresponde com] a mecânica bohmiana, que é uma previsão bastante particular, isso teria um grande impacto, é claro.”
Pelo menos um experimentalista está se preparando para transformar a proposta da equipe em realidade. Antes da morte de Dürr, Ferdinand Schmidt-Kaler, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, na Alemanha, discutiu com ele sobre o teste de tempos de chegada. Schmidt-Kaler é especialista em um tipo de armadilha de íons na qual campos elétricos são usados para confinar um único íon de cálcio. Um leque de lasers é usado para esfriar o íon para seu estado quântico aterrado, no qual as incertezas sobre o impulso e posição do íon estão no seu mínimo.
A armadilha é uma região tridimensional em formato de tigela criada pela combinação de dois potenciais elétricos; o íon fica no fundo do seu potencial “harmônico”. Desligando um dos potenciais cria condições similares a o que é preciso para a proposta teórica: uma barreira em um lado e um potencial elétrico inclinado no outro lado. O íon desliza ao longo deste potencial inclinado, acelera e ganha velocidade. “Podemos ter um detector fora da armadilha e medir o tempo de chegada,” afirma Schmidt-Kaler. “É isso que o torna tão cativante.”
Por enquanto, seu grupo fez experimentos nos quais os pesquisadores ejetam o íon para fora da armadilha e o detectam no lado de fora. Eles mostraram que o tempo de voo depende da função de onda inicial da partícula. Os resultados foram publicados no New Journal of Physics, neste ano. Além disso, Schmidt-Kaler e seus colegas também realizaram testes ainda não publicados do íon saindo da armadilha e sendo refletido para dentro e recapturado por um “espelho elétrico” — um processo atingido pelo arranjo com 98% de eficiência, diz ele. “Nós estamos no caminho,” afirma Schmidt-Kaler. “Claro, não está ajustado para otimizar as medições da distribuição do tempo de chegada, mas poderia estar.”
Porém, isso é mais fácil dizer do que fazer. O detector fora da armadilha de íons será provavelmente um feixe de luz de lasers, e a equipe terá que medir a interação do íon com a luz com o feixe de luz com precisão nos nanosegundos. Os experimentalistas também terão de desativar metade do potencial harmônico com uma precisão de tempo similar — outro desafio. Estas e outras dificuldades estão ao redor do caminho tortuoso que deve ser transcorrido entre previsões teóricas e realizações experimentais.
Ainda assim, Schmidt-Kaler está animado com as perspectivas de usar medições do tempo de voo para testar as fundações da mecânica quântica. “Isto é atrativo por ser completamente diferente de [outros tipos] de testes. É realmente algo novo,” afirma ele. “Isso ainda atravessará muitas iterações. Veremos os primeiros resultados, eu espero, no próximo ano. Essa é minha expectativa clara.”
No meio tempo, Aristarhov e Das estão também procurando outros. “Esperamos que os experimentalistas ao redor do mundo notem nosso trabalho,” disse Aristarhov. “Vamos juntar forças para fazer os experimentos.”
Uma conclusão escrita por Dürr em um ainda não publicado artigo possui palavras finais que podem quase servir como um epitáfio. “Agora, deve estar claro que o capítulo sobre medições de tempo na mecânica quântica só pode ser escrito se dados genuínos de tempos de voo forem obtidos,” escreveu ele. Qual teoria os dados experimentais irão decidir estar correta — se é que vai escolher alguma? “É uma pergunta muito interessante,” adicionou Dürr.
Anil Ananthaswamy é o autor de The Edge of Physics, The Man Who Wasn’t There e mais, recentemente, Through Two Doors at Once: The Elegant Experiment That Captures the Enigma of Our Quantum Reality.
Publicado originalmente em 21/10/2021.
'Rafael Sena Rafael Sena me prove que a Simultaneidade dos eventos da Relatividade está correta.
Me.prove que.multivesos existem.
Me prove que a dualidade onda partícula existe?
Me prove que a teoria das cordas é científica?
Me.prove que um gato pode estár vivo e morto ao mesmo tempo, isso é possível?
Me prove que um gêmeo que.viajou a velocidade da luz não envelheceu?
Me prove o que é gravidade.
Me prove se existe átomo.
Acho que está bom,.apenas para começar. Estou aguardando tua resposta, mui respeitosamente.
Se.voce provar esses dados, tua crítica estara fundamentada.
ate mesmo um relógio parado, pode marcar A.mwsma hora duas vezes ao dia' Paulo Coelho.
Similar isso com o Emaranhamento quântico criando universos foi inevitável. Nesse caso ampliei a questão para o macro através das forças, energias e massas, assim, toranando a história múltipla.
Ramificações neurais,.segue o 'mesmo' princípio,
A questão não é se estou vendo o passado, mas se o passado que vejo, nunca existiu.
Muitos fenomenos pode chegar diferentes ou contaminados, através de contatos fisioquimicos que encontram no caminho:sofrerem deflaxções, refrações, .. não negando o exem
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assim como temos a coral e a falsa-coral, também podemos ter no espaço, um buraco negro, e um falso-buraco negro, que não exercem as mesmas funções,.por exemplo.
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Quando Newton dizia que a Gravidade era uma força que agia a distância e instantaneamente, sofreu muitas críticas dos sabios de sua época, pois isso para eles era fisicamente inconcebível.
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Creio que todos os astros possuem algum tipo de atmosfera, ou campo de força, mesmo os satélites como a Lua, mesmo que muito infimo, nesse caso para ela poder ficar presa ao campo de massa-energia da Terra....
Você não quer envelhecer, ou pelo menos, envelhecer mais lentamente?
Sem ter que viajar na velocidade da luz, mas aí mesmo onde você está, no espaço tempo normal, não relativistico?
A Teoria X de Edson Exs (2005) propõe caminhos, leia o artigo científico abaixo.
Da dilatação espaço temporal de Hendriz surgira Paradoxo dos gêmeos...
foi um experimento mental proposto pelo físico Paul Langevin (1872-1946). Nesse paradoxo, dois gêmeos eram separados: um ficava na Terra, e o outro era mandado em uma viagem de longa duração a bordo de uma nave que se movia com velocidades próximas à velocidade da luz. No retorno, o irmão que permaneceu na Terra havia envelhecido alguns anos a mais que o irmão em viagem. Isso teria acontecido em razão do fenômeno da Dilatação temporal.
Os Gêmeos Sem Paradoxo Da Teoria X de Edson Exs (2005)
Mas para a Teoria X de Edson Exs, esses fenômenos de dilatação espaço-temporal, ocorrem em qualquer plano (fisioquimico), em qualquer velocidade, mesmo na 'inercia'.
Um gêmeo que passasse dez anos dormindo envelheceria menos do que o que o que passou 10 anos acordado, um gêmeo que passasse dez anos correndo envelheceria mais do que o que passou dez anos andando, um gêmeo que passasse dez anos vivendo no deserto escaldante envelheceria mais do que o que passou em zonas temperadas, um gêmeo que passasse dez anos alimentando-se regulamente envelheceria menos do que o que passou dez anos, alimentando-se desregulamente, o que viver em ambientes de estresses prolongados, envelhecera (enlouquecera) mais do que o que viveu em lugares tranquilos, tanto no plano físico, como biológico, mental.
Pesquisas recentes comprovam exatamente esses postulados da Teoria X de Edson Exs, vejamos os dados científicos que comprovam isso:
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Trabalho 'completo' (resumo), sobre Newton, Gravidade, física Clássica , Einstein, Relatividade, Buracos Negros, Big Bang, origem do sistema solar-Lua, viagens no tempo, chuvas de meteoros...
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FISICA QUÂNTICA: questionamentos sobre os fenomenos Quânticos, onda-particula, gato vivo-morto de Chrodinger, efeito fotoelétrico...
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No início de agosto, o Telescópio Espacial Hubble, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês) registrou um anel de Einstein composto por duas galáxias e um quasar que juntos parecem emitir sete pontos de luz.
No centro da imagem captada, é possível ver seis pontos de luz que formam um círculo brilhante: quatro traçam o contorno da forma e dois estão em seu interior. Embora possa se imaginar que se trata de seis galáxias individuais, na verdade estamos diante de apenas duas, além de um quasar muito distante. Os dados do Hubble indicam ainda um sétimo ponto de luz no centro, mas que não conseguimos observar no registro.
O fenômeno registrado foi descrito por Albert Einstein em sua teoria geral da relatividade há mais de um século e acontece quando há uma sobreposição de objetos e sistemas capaz de agir como uma lente gravitacional. Esse fenômeno ocorre quando a massa de determinado astro deforma o espaço, fazendo com que a luz emitida por outro objeto seja desviada de seu percurso antes de chegar ao observador — nesse caso, até a Wide Field Camera 3 (WFC3), câmera instalada no Hubble. A luz de um único objeto distante acaba chegando como múltiplos pontos que formam um círculo ao redor das galáxias, daí o nome de “anel de Einstein”.
Segundo comunicado da ESA, o par de pontos no centro do círculo representa de fato duas galáxias distintas. Já os quatro pontos mais visíveis ao seu redor, junto ao quinto que não vemos tão facilmente, são imagens separadas de um mesmo objeto, o quasar conhecido como 2M1310-1714 — quasares são os objetos mais brilhantes e energéticos do Universo. Muito mais longe da Terra do que as duas galáxias, o quasar emite uma luz que é “dobrada” ao atravessar o par galáctico, que tem enorme massa.
Usando simulações de computador, um grupo de astrônomos e engenheiros detectou uma série de corredores gravitacionais que aceleram o caminho de objetos que cruzam o sistema solar.
Os cálculos dos pesquisadores mostram que um asteroide pode viajar de Júpiter a Netuno em menos de uma década por meio dessas supervias.
Um objeto que viaja por um século por uma rodovia celestial poderia completar uma distância de 15 bilhões de quilômetros, o que equivale a 100 vezes a distância entre a Terra e o Sol. 08022021
Nossa galáxia pode ser, em teoria, um grande túnel semelhante a um buraco de minhoca (ou túnel de viagens no espaço e no tempo), possivelmente "estável e navegável" e, portanto, "um sistema de transporte galático". É o que sugere um artigo publicado no periódico Annals of Physics.
O estudo - que, ressaltam os cientistas, ainda é uma hipótese - é resultado de uma colaboração entre pesquisadores italianos, americanos e indianos. 23 Jan 2015.
Gêmeos da X e vírus cora
Os astronautas Mark e Scott Kelly deixaram de ser gêmeos idênticos
O que os pesquisadores observaram foram mudanças na expressão gênica, que é como seu corpo reage ao seu ambiente. Isso provavelmente está dentro do esperado para humanos sob estresse, como escalando montanhas ou praticando mergulho", complementa a agência. Nada de muito extraordinário, portanto.
O fato é que 93% da expressão gênica de Scott voltou ao normal após seu retorno à Terra, exceto por um conjunto de 7% de seus genes, cujo comportamento "espacial" parece ter sido perpetuado. As implicações como um todo ainda estçao sendo analisadas, mas há muita expectativa em torno do chamado estudo dos gêmeos.
O Gato Vivo Morto de Shrodinger, tanto une, para a física Pantica, o macroscópico como o microscópico, vamos definir.
Se a amostra do elemento radioativo decai, o contador vai detectar esse rádio, vai acionar um sistema ligado a um martelo, tem uma ampola com um veneno qualquer, se a amostra desse elemento decai, o contador vai detectar, e isso vai liberar o martelo, quebrar o frasco e liberar o veneno.
Sacada de Shrodinger, pó isso essa partícula pode co-existindo ao mesmo tempo, enquanto não faço uma medição, está em dois lugares ao mesmo tempo, o estado em que aquele núcleo está co-existindo em depois estados , um estado em que ele decai ou seja, está num nivel de energia menor,porem, ele ainda está num nivel de maior energia, então, ele ainda não liberou o veneno, e o gato ainda está vivo, pela a interpretação de Companhague, antes do gato abri a caixa , para o observador medir, não posso afirmar se i núcleo de aí ou não decaiu, logo não posso dizer se o gato está vivo ou se está morto, o formalismo da física Quântica diz que o gatão está vivo e morto ao mesmo tempo.
Estamos sempre vendo o passado, só vemos os objetos depois que a luz bate neles, e atinjam nossa visão.
Não tempo o eco do tempo (que é abstração), mas.o eco do espaço. EDSON EXS
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Rodrigo Picardi todos as equações matematicas nascem do espaço, e o espaço é um Entrelaçamento Pantico (do Todo). O tempo calssico continua, mas apenas na matemática, no Abstrato. Dez minutos é dez minutos em qualquer lugar.
Rodrigo Picardi o problema que a realidade é complicada, inicialmente, até chegar no simples, a não materia.
em saber não devemos ser apresados antes de entender a Teoria, nesse caso a Minha teoria X, ela não está negando o paradoxo dos gêmeos. Mas,.mostrado que os fenômenos de dilatação espaço temporal ocorrem até .mesmo na inércia.
E você não precisa está na velocidade da.luz para testa-los. Voce pode prova-la pessoalmente na frente do espelho. Ptire uma foto sua hoje, e passe três dias sem dormir, e se alimentando ruim, tire agora uma foto, e a compare.
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termo buraco de minhoca (wormhole em inglês) foi criado pelo físico teórico estadunidense John Archibald Wheeler em 1957. Todavia, a ideia dos buracos de minhoca já havia sido proposta em 1921 pelo matemático alemão Hermann Weyl em conexão com sua análise da massa em termos da energia do campo eletromagnético.[1
Kepler no seu livro Nova Astronomia, explica que, tanta a Terra atrai a pedra, como a pedra atrai a Terra, porem, minimamente. É a.mesma ideia da lendária Queda da Maçã de Newton, provavelmente , criada pelo o filósofo Voltaire.
Kepler' também explica que há atração entre os corpos terrestres: uma pedra pequena perto de uma pedra grande, será atraída mais pela a pedra grande, do que a pedra grande grande pela a pequena.
No final do Astronomia, Kepler desiste da teoria magnética para explica a gravidade, e diz que uma força atrai os planetas.
Unificando essas teorias de Kepler, e também utilizando as três leis de Kepler, Newton define seus cálculos para a força do,a Gravidade no seu livro Principia. Aplicando sua matemática nesses termos keplernianos.
A força instantânea entre os corpos no vazio, sofreu críticas severas por sábios como Chrystian Huygens.
Newton postula a teoria do éter para explicar a gravidade, mas depois desiste da ideia e diz, "Não sei o que é a Gravidade, deixo para meus leitores a explicação".
Tanto Kepler,como Newton postulavam a imobilidade das estrelas.
Para a teoria X de Edson Exs, todos os fenômenos, todas as quatro forças conhecidas até então, formam a Gravidade. Para você está 'preso' a Terra, fenômenos fisioquimicos desde o núcleo da Terra a Atmosfera, ao nucleo da Lua, de planeta para planeta, ao núcleo do Sol, ao núcleo da via Láctea agem para esse efeito.
E toda a Pantica (fisioquimica) age para manter a Terra em torno do Sol, e girando sobre seu próprio eixo, desde seu núcleo até o núcleo do Sol: porque matéria não atrai (ou repulsa) matéria, mas a energia contida nos corpos e no espaço, é que causam os efeitos gravitacionais.
Por isso, não existe a não-gravidade, a gravidade zero, a anti-gravidade. Isso representaria o não movimento, ou seja, o fim do universo.
Quanto maior a massa de um corpo, maior sua força de atração.
Tanto Kepler' como Newton, diziam que, quanto maior a massa de um objeto, maior sua força atrativa.
Teoria X de Edson Exs: um objeto menor, pode atrair ou repulsar um objeto maior, conforme o nível de concentração massa-energia contida nele. A recente descoberta da estrela anã branca super massiva comprova isso...
Continua
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Gêmeos
Seja um corpo macro ou micro, ele só pode viajar no tempo, se ele se.preservar no espaço.
Mc=ec: massa vezes conservação é igual a energia conservada e vice-versa.
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Trabalho 'completo' (resumo), sobre Newton, Gravidade, física Clássica , Einstein, Relatividade.
FISICA QUÂNTICA: questionamentos sobre os fenomenos Quânticos, onda-particula, gato vivo-morto de Chrodinger...
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FÍSICA QUÂNTICA DE MAX.PLANCK, E A FÍSICA PANTICA DE EDSON EXS.
Resposta ao vídeo sobre física Quântica, onda-particula, incerteza de Heisenberg, o gato vivo morto de Shrodinger.. no canal do YouTube Física Para Poetas de...
Marcelo Gleiser físico, astrônomo, professor, escritor e roteirista brasileiro, atualmente pesquisador e professor da Faculdade de Dartmouth, nos Estados Unidos. É membro e ex-conselheiro geral da American Physical Societ
Respostas.do escritor Edson Exs, do seu livro Ciensofia, l Amazon e-book, 2019
Existe a dualidade onda partícula?
A aparente dualidade onda-particula se dá, porque o canhão de elétrons revela a transformação por interferência de ondas, que para o observador está ocultando as partículas, por isso a interferência é apenas um p (percepção) r (relativa - irreal, limitada), daí, vem o canhão de luz e nos dá a p (ercepção) a (bsoluta - real) do fenômeno, não as duas coisas ao mesmo tempo. O mesmo ocorre com a partícula da matéria.
Os.eletrons produzem ondas através de suas oscilações, vibrações...em seu transcorrer. Produzem ondas,.mas não se tornam ondas.
Aplicando esse esse ao macro, a Relatividade diz que um avião cruzando os céus, faz uma curva e uma reta ao mesmo tempo, impossível, ou o avião executa um movimento retilíneo, ou curvado. Assim, como um átomo não põe estar em dois lugares ao mesmo tempo.
É o fenômeno para o observador, não o observador para o fenômeno. Edson Exs
Nossa presença não define a Realidade física, ela define nossa realidade, a realidade que vejo é a que cabe em nossos sentidos, assunto como o gato vê a realidade que cabe em seus sentidos
Deus.nao joga dados, Deus joga xadrez. Edson Exs
Ou seja, o jogo da Natureza é complexo, mas ele não é 'probabilistico', e quando ele passa a ser probabilistico, cai caos, oobservador é que está no Campo Probabilistico, é por isso que o tempo sempre está indo para frente, mesmo na física Quântica.
Os elétrons 'sabem' onde vão estar, assim, como também especifiquei nas múltiplas alternativas de Feymann,.no meu livro Ciensofia l, Amazon, e-book (Exs)
Um.eletron ou um átomo.nao podem está em dois lugares ao mesmo tempo, ao menos que ele possuam um fenômeno que chamo de Duplicação, e essa Duplicação pode passar pela a fenda e se unificar depois da passagem.
Um átomo em dois lugares ao mesmo tempo
Como ele (átomo) se move extremamente rápido tenho a ilusão que ele está em dois lugares ao mesmo tempo.
Como podemos saber.que a Lua é o que se apresenta para nós, ou realmente está ali? Marcelo Gleiser.
A Lua está, mas não sabemos de que forma, porque quando olho para a Lua a veja conforme meus sentidos, assim como a coruja a vê com seus sentidos,.os insetos ...
Explicando o efeito de Dupla Fenda
Entre a fenda um e dois , eles se apresentam de forma diferentes, mas são a mesma coisa
Esse é o sentido do mundo quântico. Marcelo Gleiser
A Vida é parte do Mundo quântico, tudo existe a partir do micro para o macro, do macro para o micro. Edson Exs
O elétron está em todos os lugares ao mesmo tempo. Marcelo Gleiser
O elétron não esta em todos os lugares ao mesmo tempo, ele está em algum lugar, em todos os tempos possíveis. Edson Exs
Chroding
Tempo 36:22, vídeo.
Sobre o exemplo, de da bola.de futebol acertando um carro, para se referir um jato de fóton que empurram o elétron de Marcelo Gleiser
Não se pode comparar entre um bola de futebol atingindo um veículo, e um raio de luz atingindo um elétron.
A bola não tem força para empurrar o carro, mas o fóton tem força para empurrar o elétron:
No Mundo Quântico lidamos como mais energias em níveis infimos, por isso qualquer evento mínimo causa interferência.,. Mas.quando pudeemos analisar o átomo, vendo o do tamanho de uma maçã, por exemplo, essas o certezas findarão.
Sendo um habitante Átomico, não terei dificuldades de medir as posições dos elétrons e prótons. E todas essas incertezas de medições do plano macro, cessarão. Edson Exs
41:00/44:00
O mundo quântico é completamente diferente do normal. Marcelo Gleiser
A física Quântica não estava revelando um mundo completamente diferente do 'normal'. As particulas subatomicas são também constituinte do mundo clássico, da física clássica.
Por exemplo,.vossa senhoria disse que o celular só existe por causa da física quântica, sendo assim, separado do nosso mundo 'normal', da física clássica, porem, o celular, é a unificação da física clássica, com a quântico, o celular só será quântico, totalmente , quando ele não utilizar mais mecanismos clasicos. Mas, meu trabalho visa identificar a física Quântica, como algo também em sua grande maioria,.como nosso plano macro, determinista
Tempo 42:00
O observador modifica o observado. Marcelo Gleiser.
Se interajo com qualquer fenômeno o modifico de alguma forma, é o que acontece também no Mundo Quântico. Quando analisamos o Sol interferimos nele? Mas,.nas partículas interferimos. Porque somos o próprio 'sol" para as partículas, assim, como somos partículas para o Sol.
Tempo 43:00 do vídeo.
O gato vivo morto demonstra a incerteza da física Quântica, em relação ao nosso mundo. Marcelo Gleiser.
Somente tenho a perpersctiva que o Gato está vivo ou morto, ou morrendo, mas a verdade está na caixa,.apenas não tenho acesso a ela.
Porque.nao é o fenômeno que depende do observador, mas.o observador é que depende do fenômeno. Por isso, há falhas na física Quântica, no exemplo do gato vivo morto de Shrodinger, na Relatividade, e no mundo das idéias de Platão.
35:00 do vídeo
Sobre a aleatoriedade da natureza exposta no vídeo.
Não há aleatoriedade na Natureza, não há justaposição, os cinquenta por cento de chances entre o gato está vivo, morrendo ou morto será rompido a qualquer momento. Edson Exs
47:00 do vídeo.
Mcro e micro interagem, mas tem suas próprias determinações, como também em escalas menores, suas próprias indeterminações. Uma.afeta a outra.
Os processos são os 'mesmos' entre o macro e o micro. A Terra não gira cravadas 24 horas em torno do si mesma, ela sempre oscila para mais ou para menos em seu transcurso, assim como no movimento de translação também...
Essa perpersctiva do gato vivo ou morto, também é uma perspectiva do nosso mundo. um amigo me disse esses dias será que aquela pessoa que não vejo a mais de truta anos ainda está viva. Será que o amigo dele ainda está vivo, morrendo ou morto, na Caixa da Vida?
48:39 do vídeo.
Oa fenômenos estão ocorrendo de forma determinadas pelas.as leis da física dentro da caixa.onde está o gato. E eu o observador estou numa nuvem de probabilidade' dia que ocorre lá no dentro. Porque a Incerteza de Heisenberg só existe na cabeça dele,.não na Natureza.
O ato de abrir a caixa pode acionar o dispositivo radioativo, por questões de energias que a adentrarão quando a caixa do gato foi aberta. Se da caixa de Pandora saíram energias, na caixa do gato entraram energias
Livro Ciensofia, l, Amazon, e-book de Edson
Cronologia dos Buracos Negros, da Relatividade, e da Teoria X.
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As teorias da relatividade e quântica são muito básicas e gerais, mas são distintas. Nenhuma delas engloba à outra. A relatividade engloba a mecânica de Newton. A quântica engloba à química. Suas aplicações são muito amplas, o que as validam de forma radical e nos dificulta muito e naturalmente em aceitar limitações em suas premissas. Mas essas teorias são superáveis. A teoria dos unifótons as supera, pois prevê a validade e as limitações de suas premissas e, desta forma, as engloba.
A teoria dos unifótons revela caráter heurístico ou virtual nas teorias da relatividade e quântica; como não se concilia duas distintas e virtuais realidades, essas teorias são intrinsecamente inconciliáveis. Daí o fracasso de milhares de cientistas, que tentam a milhares de meses a esta conciliação. Einstein com sua teoria do campo unificado e os teóricos das cordas participam deste grandioso “fracasso”.
As teorias da relatividade e quântica não explicam de uma mesma forma geral às forças fundamentais, as básicas fontes e sumidouros de velocidades. Os motores da natureza. Pois sem movimento nada ocorre, nada sucede, não há tempo. Eis uma falha grave dessas teorias.
A teoria
Nossa galáxia pode ser, em teoria, um grande túnel semelhante a um buraco de minhoca (ou túnel de viagens no espaço e no tempo), possivelmente "estável e navegável" e, portanto, "um sistema de transporte galático". É o que sugere um artigo publicado no periódico Annals of Physics.
O estudo - que, ressaltam os cientistas, ainda é uma hipótese - é resultado de uma colaboração entre pesquisadores italianos, americanos e indianos.
Para chegar a essas conclusões, os estudiosos combinaram equações da teoria da relatividade geral, desenvolvida por Albert Einstein, com um mapa detalhado da distribuição de matéria escura (que representa a maior parte da matéria existente no Universo) na Via Láctea.
"Se unirmos o mapa da matéria escura na Via Láctea com o modelo mais recente do Big Bang para explicar o Universo e teorizarmos a existência de túneis de espaço-tempo, o que obtemos é (a teoria) de que nossa galáxia pode realmente conter um desses túneis e ele pode ser do mesmo tamanho da própria galáxia", disse Paolo Salucci, um dos autores do estudo e astrofísico da Escola Internacional de Estudos Avançados de Trieste (Sissa, na sigla em italiano).
"Poderíamos até viajar por esse túnel, já que, com base em cálculos, ele seria navegável. Assim como o visto recentemente no filme Interestelar."
Ainda que túneis desse tipo tenham ganhado popularidade recentemente com o filme de ficção científica, eles já chamam a atenção de astrofísicos há muito tempo, explica comunicado do Sissa.
Salucci afirmou não ser possível dizer com absoluta certeza que a Via Láctea é igual a um buraco de minhoca, "mas simplesmente que, segundo modelos teóricos, essa hipótese é possível".
O cientista explicou que, em teoria, seria possível comprovar essa hipótese fazendo uma comparação entre duas galáxias - aquela à qual pertencemos e outra parecida. "Mas ainda estamos muito longe de qualquer possibilidade real de fazer tal comparação."
Matéria escura
Estudos prévios já haviam demonstrado a possível existência desses buracos de minhoca em outras regiões galáticas. Segundo o estudo do Sissa, os resultados obtidos agora "são um importante complemento aos resultados prévios, confirmando a possível existência dos buracos de minhoca na maioria das galáxias espirais".
O estudo também reflete sobre a matéria escura, um dos grandes mistérios da astrofísica moderna. Essa matéria não pode ser vista diretamente com telescópios; tampouco emite ou absorve luz ou radiação eletromagnética em níveis significativos. Mas a misteriosa substância compõe 85% do universo.
Salucci lembra que há tempos os cientistas tentam explicar a matéria escura por meio de hipóteses sobre a existência de uma partícula específica, o neutralino - o qual, porém, nunca foi identificado pelo CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, que pesquisa o Bóson de Higgs, a chamada "partícula de Deus") ou observado no Universo. Mas há teorias alternativas que não se baseiam nessa partícula.
"Talvez a matéria escura seja uma 'outra dimensão', talvez um grande sistema de transporte galático. Em todo o caso, realmente precisamos começar a nos perguntar o que ela
Física quântica: entenda de uma vez – ou não
O mundo quântico é incompreensível por natureza. Lá, as coisas atravessam paredes, se comunicam por "telepatia" e existem em vários lugares ao mesmo tempo. Essa é a parte fácil. Saiba qual é a difícil no texto abaixo – caso ele realmente esteja lá.
Texto: Bruno Vaiano | Arte: Carlos Eduardo Hara
OPrêmio Nobel (e piadista) Richard Feynman disse certa vez: “Se você acha que entendeu a física quântica, é porque você não entendeu”. E ele está certo.
Para saber o que há de ininteligível ali, vamos começar pelo básico: física quântica é o ramo da ciência que descreve o funcionamento do mundo em escala microscópica. Suas equações mostram, com mais de dez casas decimais de precisão, o comportamento das partículas fundamentais, os tijolinhos indivisíveis que constroem tudo que há no Universo.
Essas partículas formam átomos, que formam moléculas, que formam tecidos e órgãos, que formam você. Uma precisão de dez casas decimais equivale a medir a distância entre Porto Alegre e Natal com a margem de erro de um fio de cabelo. Eis o grau de intimidade com que conhecemos a nós mesmos.
Esse sucesso espetacular da física quântica foi possível graças a mais de um século de esforços de alguns gênios célebres e uma multidão de pesquisadores desconhecidos do público. Atualmente, o relatório de um único experimento no acelerador de partículas LHC pode ser publicado com mais de 3 mil assinaturas, tamanha a mão de obra necessária para destrinchar os dados.
O Modelo Padrão – que você pode imaginar como uma tabela com os números e características de cada partícula fundamental, e as equações que regem a interação entre elas – talvez seja o maior esforço intelectual coletivo da história da civilização.
Se é assim, por que Feynman considera o mundo quântico ininteligível? Toda graduação em Física dá uma introdução ao tema. Incontáveis tecnologias – lasers, máquinas de ressonância magnética e até smartphones – dependem da mecânica quântica para funcionar. E funcionam. Isso não é entender?
É e não é. As equações que regem o mundo microscópico dão resultados precisos, mas elas também nos dizem que coisas bizarras podem acontecer: partículas atravessam paredes e se conectam por distâncias imensas. Elas têm posição e velocidade, mas, se você mede um desses dados, elas escondem o outro de você. Um elétron se comporta como onda até ser detectado – quando manifesta seu lado partícula.
Toda essa estranheza é bem descrita pela matemática e foi verificada na prática repetidas vezes. Nós sabemos que é assim. Mas não entendemos por que é assim. O mundo microscópico é uma caixa-preta. Nas próximas páginas, vamos mergulhar nessa escuridão. Tudo começa com a luz.
Fontes: Osvaldo Pessoa Jr., filósofo da ciência, Unicamp; Silvio Chibeni, filósofo da ciência, Unicamp; Nelson Pinto Neto, físico, CBPF; Juliano Neves, físico, UFABC. Consultamos os livros In search of Schrödinger´s cat e Schrödinger’s kittens de John Gribbin, QED: a estranha teoria da luz e da matéria e Física em seis lições de Richard Feynman; A realidade oculta, O Universo elegante e O tecido do cosmo, de Brian Greene; e os canais de divulgação científica PBS Nova e Domain of Science.
PT. 1 – OS FÓTONS E A LUZ
Em 1905, Einstein tinha 26 anos e trabalhava em um escritório em Berna, na Suíça, examinando pedidos de patente. Em um intervalo de meses, dedicando-se à pesquisa em física teórica só no tempo livre, publicou quatro artigos científicos revolucionários. Com um deles, fundou a Teoria da Relatividade. Com o outro, chegou a uma das conclusões fundadoras da mecânica quântica. É esse segundo que interessa para nós.
O artigo, baseado em um trabalho anterior de Max Planck, versa sobre um fenômeno chamado efeito fotoelétrico, em que um metal, quando exposto à luz, libera elétrons ao acaso. É assim, diga-se, que os postes de luz da rua sabem que precisam acender quando anoitece: o Sol se põe, e um detector nota que o fluxo de elétrons parou.
Vamos explicar do início. Um átomo é feito de um núcleo compacto envolto em uma nuvem de elétrons. Quando átomos se juntam para formar um pedaço de metal, os elétrons soltam a mão dos núcleos e formam uma só nuvem, que engloba todo o pedaço. Se uma luz incide sobre o metal, ela fornece energia para os átomos ali. Alguns elétrons aproveitam esse shot de Red Bull para pular fora. É daí que vem a corrente elétrica.
Einstein sabia disso, mas havia um mistério: a luz é uma onda que pode vir em vários comprimentos. Nossos olhos diferenciam esses comprimentos como cores. O vermelho é a onda de comprimento maior; o violeta, a mais curta. Quanto mais curta a onda, maior sua frequência (o número de ondulações por segundo) e maior sua energia. É de se esperar, então, que o violeta, mais vibrante, seja um Red Bull de elétrons mais potente que o vermelho, uma luz de frequência mais calma.
Teoricamente, deveria ser possível regular essa diferença: se você aumentar muito o brilho da luz vermelha, esse brilho compensa a falta de energia inerente a ela e faz os elétrons pularem. Já uma luz violeta muito fraquinha não deveria ser capaz de libertar nenhum. Porém, na prática, o que se verificou é que nem a luz vermelha mais intensa e ofuscante do mundo dava um peteleco em um elétron. Mas qualquer luz violeta, mesmo a mais suave, conseguia.
Einstein propôs o seguinte. Suponha que a luz seja formada por pacotinhos de energia indivisíveis, os “quanta de luz” (quanta é “quantos” em latim, o nome também é invenção de Planck). E que uma cor com mais energia, tipo o violeta, tem pacotinhos mais gordos. O elétron só pula fora se ele receber um pacotinho do tamanho violeta. O tamanho vermelho não serve, é magro demais. Quando você aumenta a intensidade da luz vermelha, você está despejando muito mais pacotinhos, mas cada pacotinho ainda vale pouco. É como tentar arrancar um fio de cabelo dando várias puxadinhas em vez de um puxão firme.
Eis um fenômeno que só podia ser explicado considerando que a luz é feita de partículas. Mas o problema é que, ao longo de todo o século 19, os físicos haviam conseguido provas e mais provas de que ela é feita de ondas.
Em 1801, Thomas Young fez o seguinte experimento. Em uma sala escura, cortou dois buracos retangulares e paralelos em uma placa opaca e acendeu uma luz na frente da placa. A luz “se espremeu” para passar pelas fendas e iluminou a parede lá atrás. Caso a luz fosse feita de partículas, elas percorreriam uma linha reta até a parede e formariam duas faixas de luz claramente discerníveis. Como tinta de spray passando por um estêncil de grafiteiro.
Mas não foi o que ocorreu: a luz formou várias faixas (veja o gráfico abaixo). Isso é porque a luz se comporta como uma onda. Quando a onda se divide para passar pelos dois buracos, emerge do outro lado como duas ondas distintas. Essas ondas interferem uma com a outra. Onde dois picos se encontram, a luz é reforçada. Onde um pico e um vale se trombam, as ondas se cancelam e não há luz. O nome disso é padrão de interferência. Mantenha esse experimento em mente. Ele vai voltar mais para a frente no texto (no gráfico abaixo, você lê um aperitivo do que vem por aí).
1. O original de 1801
Young fez a luz passar por duas fendas paralelas. As ondas, duplicadas, se reencontram do outro lado e interferem entre si, formando um padrão listrado (as faixas apagadas são onde o vale de uma onda e a crista de outra se cancelam). É a prova de que a luz é onda.
Lembre-se: também há evidência de que a luz é feita de partículas, os fótons. Porém, os fótons sabem que precisam agir como onda: mesmo que você atire um de cada vez, de modo que eles não interfiram um com o outro, o padrão listrado vai aparecer lá atrás.
2 Privacidade, por favor
E se você colocar um detector nas fendas, para saber exatamente por qual das duas cada fóton individual passa? Aí eles param de se comportar feito ondas e atingem a parede lá atrás em linha reta. A presença do observador tem o poder de mudar o experimento.
O experimento da dupla-fenda deixava pouco espaço para discussão. A luz é uma onda. Tanto é que, para descobrir a energia de cada pacotinho, Einstein multiplicava a constante de Planck chamada “h”, que é o número essencial da descrição quântica do mundo, pela frequência “f”. E = hf. Ou seja: a equação que fornece o dado central sobre a tal partícula de luz depende do número de ciclos por segundo da onda correspondente. Algo unitário como uma bola de bilhar tem um valor em Hertz, como se fosse uma estação de rádio.
Com o passar dos anos, todos começaram a suspeitar que, na verdade, a luz era onda e partícula ao mesmo tempo, e que a chave para descrevê-la de forma bem-sucedida era unificar as explicações. “É da minha opinião”, disse Einstein em 1909, “que o próximo estágio no desenvolvimento da física nos trará uma teoria da luz que pode ser interpretada como uma fusão das teorias de onda e partícula”. Anos depois, em 1927, o dinamarquês Niels Bohr concordou: onda e partícula não eram explicações concorrentes, e sim complementares.
PT. 2 – OS ELÉTRONS E A MATÉRIA
Bohr estava se debatendo com seu próprio dilema quântico: já dissemos que um átomo é um núcleo cercado de uma nuvem de elétrons. Esses elétrons podem ter certas energias, e Bohr notou que elas eram fixas. Um elétron pulava direto de um nível de energia para o inferior ou superior, como se subisse um degrau em vez de escalar lentamente uma rampa. Um jovem físico da nobreza francesa chamado Louis de Broglie percebeu que o jeito como os elétrons pulavam de nível em nível se assemelha à forma uma corda de violão produz notas que são frações umas das outras.
Suponha que um violão tenha cordas de 1 m de comprimento. Quando você toca a corda, ela vibra com uma onda de um 1 m. Mas outras ondas, com comprimentos que são subdivisões dessa onda maior – como meio metro ou 25 cm –, também se formam na corda. É mais fácil entender isso pensando em Lego. Uma peça com 16 bolinhas ocupa o mesmo espaço que duas de oito bolinhas (2 x 8 = 16) ou quatro de quatro bolinhas (4 x 4 = 16). Ou seja, a corda soa várias ondas mais agudas ao mesmo tempo, os chamados harmônicos, que se encaixam no mesmo comprimento da onda maior, que é a mais grave.
Baseado nesse raciocínio, de Broglie sugeriu, em 1924, que o elétron e todas as demais partículas agiam como o fóton: meio onda, meio partícula, mas não exatamente uma coisa ou outra. Quando o elétron muda para um nível de energia mais alto, ele está fazendo o equivalente a soar uma nota mais aguda, cuja vibração é mais rápida – e o comprimento de onda, menor. Essas ondas, é claro, não tem nada a ver com som. Um físico austríaco chamado Erwin Schrödinger construiu uma equação capaz de descrevê-las. Ao fazê-lo, ele oficializou a natureza contraintuitiva do mundo microscópico. Foi um sucesso no laboratório, e um caos filosófico.
PT. 3 – A EQUAÇÃO DE SCHRÖDINGER
a mecânica de Newton, as equações tinham uma correspondência perceptível com a vida real: a velocidade de um carro são quantos metros ele percorre em um segundo. Ponto final. Já a equação de Schrödinger descrevia algo pequeno demais para se ver, cuja existência só é verificável indiretamente: um elétron. E aí ficou a dúvida: será que o elétron é, de fato, uma onda – no sentido em que ondas do mar são ondas? Ou será que a matemática típica das ondas serviu bem para descrevê-lo por mera coincidência, mas, na verdade, a equação não diz nada sobre o que o elétron é no mundo real?
Pela primeira vez, os físicos sabiam fazer contas para obter resultados corretos, mas não conheciam o objeto por trás das contas. Era como se uma pessoa soubesse que precisa esperar três pontos de ônibus para chegar ao seu destino, mas não fizesse ideia de que ônibus são veículos sobre rodas com motor a combustão.
Werner Heisenberg e Paul Dirac, dois outros monstros sagrados da física quântica, desenvolveram um pouco antes seus próprios métodos para determinar o comportamento do elétron. E, para agonia geral, usaram ferramentas matemáticas totalmente diferentes das de Schrödinger, que não tinham nada a ver com ondas (mas forneciam os mesmos resultados com a mesma exatidão). Como interpretar a onda, então?
Foi aí que entrou em campo Max Born. Born elevou a onda de Schrödinger ao quadrado. (Sim, físicos conseguem elevar ondas ao quadrado.) Ao fazê-lo, obteve outra onda, também com seus picos e vales. Então ele sacou que essa onda ao quadrado é uma espécie de gráfico: onde ela é mais alta, é maior a probabilidade do elétron estar. Onde ela é mais baixa, menor a probabilidade do elétron estar.
Façamos um experimento com valores imaginários, só para ilustrar: tranque dez elétrons em dez caixinhas. De acordo com o cálculo de Born, haverá 70% de chance de cada um dos elétrons estar no canto esquerdo e 30% de estar no canto direito. Se você abrir as dez caixinhas, vai verificar exatamente isso: três elétrons num canto, sete no outro.
Newton chorou. Até então, toda a física havia girado em torno da ideia de que, se você tiver todas as informações sobre um carro em movimento no presente, é possível calcular onde ele estará no futuro. Mas, no mundo das coisas pequenas, nos resta apenas uma probabilidade de saber que algo estará em tal lugar. É impossível bater o martelo.
Um elétron está em vários lugares ao mesmo tempo porque nosso conhecimento sobre ele é limitado? Ou ele de fato é assim?
Calma que piora. Do mesmo jeito que os picos da onda (isto é, a amplitude) nos dizem onde o elétron tem mais chances de estar, o comprimento da onda nos dá informações sobre a velocidade com que o elétron se desloca. O problema é que, se uma onda tem um comprimento estável – oscilando em intervalos regulares, como o mar em um desenho de criança –, então os picos dela são todos iguais. E aí o elétron pode estar em qualquer pico. Ou seja: você consegue descobrir a velocidade do elétron com precisão, mas a onda não diz nada sobre a localização dele.
Por outro lado, se a onda tiver um pico só muito agudo – o que nos dá certeza quase absoluta da posição –, fica impossível saber o comprimento (que é a distância entre dois picos), posto que não há um segundo pico. E aí você não obtém dado nenhum sobre a velocidade. Esse é o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Cada tijolinho que compõe seu corpo está sujeito a ele. A natureza nos nega a capacidade de calcular com precisão absoluta informações básicas sobre as partículas de que nós mesmos somos feitos. Se você sabe bem a velocidade, não sabe bem a posição. Se sabe bem a posição, não sabe bem a velocidade.
1. Retrato oscilante
Você vê acima, congelada no tempo, uma onda gerada pela equação de Schrödinger. É só um exemplo, várias ondas são possíveis. A onda tem amplitude, que é sua altura, e comprimento, que é sua largura.
2. Escrito na onda
A onda tem vários picos, cada um com uma amplitude. Essa amplitude, ao quadrado, nos dá a porcentagem de chance de encontrar o elétron em uma certa posição. Já o comprimento dá informações sobre o “momento” do elétron (sua velocidade vezes a massa).
3. O Princípio da Incerteza
Se a onda for como o ex. 1 acima, é fácil calcular o momento, mas a posição é incerta: o elétron pode estar em qualquer pico (e estará em todos). Já o elétron do ex. 2 só tem uma posição possível, mas não dá para saber nada sobre seu momento. Eis o Princípio da Incerteza.
Esse é só o começo. Partículas regidas por uma função de onda (o nome técnico da coisa que acabamos de descrever) são capazes de bizarrices dignas de super-herói. Imagine que um elétron está bem pertinho de uma barreira. E que a onda de probabilidade dele está disposta no espaço de tal forma que uma pontinha dela sai do outro lado da barreira. Qualquer lugar em que a função de onda tem alguma amplitude é um lugar em que o elétron pode estar. Portanto, há uma porcentagem de chance de que o elétron apareça do outro lado da barreira. Esse fenômeno, batizado de tunelamento quântico, parece ficção científica, mas tem uma importância central para a vida na Terra: é ele que faz o Sol brilhar. Entenda no gráfico abaixo.
O Sol é uma usina de fusão nuclear, em que átomos de hidrogênio se fundem para formar átomos de hélio. O núcleo de um átomo de hidrogênio tem só um próton, o de hélio tem dois. Ou seja: a fusão envolve aproximar dois prótons, que se repelem porque têm carga elétrica positiva. Como aproximá-los? Com o tunelamento quântico.
Todo átomo tem prótons no núcleo. Eles são todos positivos e, por serem iguais, se repelem. Porém, existe outra força, chamada força nuclear forte, que os mantém juntinhos. Ao contrário do eletromagnetismo e da gravidade, essa força só se manifesta no nível microscópico.
1. Superando a barreira
Para grudar dois prótons que estão separados, é preciso aproximá-los o suficiente para superar a barreira da repulsão eletromagnética. Assim, a força forte entra em cena e cola os dois. Mas o próton não vai subir esse morro sozinho. Ele não tem essa energia toda.
2. Amigos para sempre
Porém, se a função de onda do próton ficar com só uma pontinha do outro lado da barreira, então há uma chance real de que ele brote do outro lado e forme um hélio com o outro próton. Isso acontece no núcleo do Sol o tempo todo, e permite que ele ilumine a Terra.
Ainda mais bizarro é outro fenômeno: o do entrelaçamento, que “une” partículas por mágica, mesmo se uma estiver aqui e a outra em Plutão. E dá-lhe mais um gráfico:
1. Indecisão crônica
Toda partícula fica em uma sobreposição de estados diferentes até que você realiza uma medição e ela “escolhe” um dos estados. Vamos supor dois estados simples e fictícios, o azul e o vermelho. A partícula aí embaixo acabou de ser observada e “optou” pelo amarelo.
2. Namoro à distância
Quando duas partículas estão entrelaçadas, no momento em que uma colapsa e assume o vermelho, a outra imediatamente toma a decisão oposta e assume o azul. Mesmo que elas já tenham se afastado e estejam milhares de anos-luz distantes entre si.
3. É truque
Einstein e sua turma acreditavam que as partículas já haviam decidido sua cor antes de se afastarem fisicamente, e que portanto, na hora da observação, uma não precisa mandar informação para a outra para elas tomarem a decisão juntas.
4. É verdade
Por sua vez, Bohr e sua turma acreditavam que as partículas realmente se mantêm indecisas até o momento da observação, e colapsam em sincronia apesar da distância entre si. Em 1964, o Teorema
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