Domingo, 3 de Junho de 2007

Simetria

Uma grande revolução tem impulsionado a física de maneira espantosa, abrindo os nossos olhos para uma visão da realidade, simultaneamente nova, poderosa e ainda enigmática. Embora a Natureza guarde ciosamente os seus mais íntimos segredos, começámos recentemente a vislumbrar um nível de ordem no Universo, mais profundo e mais belo nas suas simetrias do que tudo o que ousávamos imaginar ainda há pouco tempo. Desde a antiguidade, as duas perguntas que os filósofos costumavam fazer – do que é feito o mundo? Como funciona? – eram consideradas separadamente e de maneira distinta. Em épocas mais recentes, alguns físicos centravam a sua atenção sobre as partículas subatómicas: electrões, protões e neutrões. Para outros, não eram as partículas em si, mas o seu comportamento e as suas interacções, as forças fundamentais da natureza, o que parecia mais interessante. Nas últimas décadas, porém, as duas abordagens convergiram, porque se tornava claro que os três constituintes do átomo eram de maneira geral compostos por duas classes da partículas, situadas a um nível ainda mais fundamental, denominadas leptões e quarks, possuidoras de notáveis simetrias que nos fornecem chaves para o entendimento das suas interacções e comportamentos. Os cientistas são particularmente sensíveis às simetrias, pois estas confirmam que, sob a miríade de substâncias existentes, jaz um alto grau de ordem e racionalidade; não falta nada, o mundo faz sentido.

Imagem: Super Simetria (www.nahee.com/FOTD/images/Super_Symmetry_.GIF)

música: The Sound Of Everything (Quantic)

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Terça-feira, 1 de Maio de 2007

Éter - parte 2

A dificuldade sentida no entendimento da estrutura infinitesimal do espaço-tempo levou alguns teóricos a virarem-se para um campo inesperado: a física da matéria condensada, o estudo de substâncias comuns, como cristais ou líquidos, e das suas interacções em sistemas de grandes dimensões. Tal como o espaço-tempo, a matéria condensada  é vista   como um continuum, quando  observada em grandes escalas, mas, ao contrário do espaço-tempo, tem uma estrutura microscópica bem conhecida, governada pela mecânica quântica. Além disso, a propagação do som num fluido em movimento é análoga à propagação da luz num espaço-tempo encurvado. Alguns trabalhos têm sugerido a possibilidade de que o espaço-tempo é constituído por grânulos, tal como um fluido é feito de incontáveis moléculas. Isto pode significar que, para distâncias extremamente curtas, o espaço-tempo pode manifestar características governadas por leis que não cabem no âmbito da relatividade. Teria Aristóteles razão, quando defendia a tese de que a Natureza abomina o vazio absoluto? O conceito de que a própria estrutura do Universo é feita de uma espécie de matéria-energia aglomerada em pacotes discretos vai ganhando um peso cada vez maior, fazendo crer que a relatividade é uma mera aproximação bem sucedida a uma teoria da Natureza bem mais profunda e unificadora.

Imagem: Espaço-Tempo (www.unpronounceable.com/graphics/raytraces/spacetime3.jpg)

música: Island In The Sun (Weezer)

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Segunda-feira, 30 de Abril de 2007

Éter - parte 1

Quando Albert Einstein publicou a sua teoria da relatividade restrita, em 1905, rejeitou liminarmente a ideia, em vigor até ao século XIX, segundo a qual a luz se propagaria no espaço sideral através da vibração de uma hipotética substância, o éter. Em vez disso, argumentou, as ondas de luz podem viajar no vácuo sem serem suportadas por qualquer material, ao contrário das ondas sonoras, que são vibrações do meio no qual se propagam. Este postulado é intocado nos outros dois pilares da física moderna, a relatividade geral e a mecânica quântica. Até aos dias de hoje, todos os dados experimentais, em escalas que vão desde o sub-nuclear até aos anos-luz, são explicados com êxito por estas três teorias. No entanto, os físicos enfrentam um profundo problema conceptual. Conforme compreendidas actualmente, a relatividade e a mecânica quântica são incompatíveis. A acção da gravidade, atribuída ao encurvamento do espaço-tempo pela presença de um corpo massivo, tem teimosamente recusado um enquadramento na teoria quântica. Os teóricos têm feito apenas pequenos progressos no sentido de entender a estrutura do espaço-tempo, altamente encurvada, que a mecânica quântica os faz crer existir em distâncias extremamente curtas. Haverá uma solução para este problema?

Imagem: Onda (www.maretec.mohid.com/Estuarios/Inicio/Mohid2000_files/image020.gif)

música: Put Your Lights On (Santana & Everlast)

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Quinta-feira, 1 de Março de 2007

Buracos Negros - parte 1

"E aqui, um homem tem poder para dizer: Eis-me...! As mandíbulas da escuridão devoram-no."

William Shakespeare, em Sonho de Uma Noite de Verão

Quando Wheeler forjou o nome "buraco negro" em 1967, não havia nenhuma evidência da astronomia observacional que levasse alguém a acreditar na existência desse fenómeno. De facto, antes de 1964, ainda não tinha havido uma sugestão séria acerca de que evidência procurar. Ocasionalmente em ciência, surge uma teoria que somos levados a considerar como correcta porque tem elegância e um elevado sentido matemático, mesmo que aindam não existam bases experimentais que a comprovem. No caso dos buracos negros, quanto mais os físicos e os matemáticos brincavam com a ideia, tanto mais bela e lógica ela parecia. Quanto mais a combatiam, mais inevitável ela se tornava. É certo que ninguém podia provar que não era verdadeira, mas ainda não passava de uma teoria. Em meados da década de 1960, as soluções que os físicos descobriram para as equações de Einstein tornaram difícil não admitir a existência de buracos negros, mas não deixava de ser intrigante especular sobre o que poderia acontecer a uma estrela demasiado maciça para se transformar numa anã branca ou numa estrela de neutrões...

Imagem: Buraco Negro e Ondas Gravitacionais (http://www.physorg.com/newman/gfx/news/spacetime.jpg

música: The Blinding Sun (Gustavo Santaolalla)

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Domingo, 25 de Fevereiro de 2007

Transmutação - parte 2

Provocar reacções nucleares... à temperatura ambiente? Cada vez mais experiências mostram hoje em dia que a aposta na fusão fria não é coisa de louco. Um pouco por todo o mundo, em laboratórios italianos, franceses, americanos, japoneses e russos, os investigadores afirmam transmutar a matéria à temperatura ambiente. Com um pouquinho de energia, eles transformam a natureza dos elementos químicos: o hidrogénio torna-se hélio, o titânio muda para alumínio e o chumbo transforma-se em ouro! Terão eles descoberto a pedra filosofal, objecto de uma fantástica busca esotérica ao longo dos milénios? Não nos iludamos; não há nada de oculto nestas pesquisas. Se a centena de químicos e físicos que trabalham neste domínio o fazem somente à margem dos seus trabalhos oficiais, não é para seguirem a grande tradição de secretismo dos alquimistas dos tempos antigos, mas por necessidade. Os seus estudos não são facilmente publicáveis nas revistas internacionais conceituadas, dotadas de um comité de cientistas independentes, aptos a validar a solidez de cada artigo. As mais prestigiosas, Nature e Science, não aceitam uma linha sequer sobre o assunto, pois foram "escaldadas" pela célebre experiência de Stanley Pons e Martin Fleischmann, publicada em 1989 e denominada  "Fusão a Frio". Estes dois físicos afirmaram ter transmutado o hidrogénio em hélio à temperatura ambiente, sem emissão de raios gama e com a obtenção de calor, o que poderia significar a possibilidade de desenvolvimento de uma fonte de energia praticamente inesgotável. Isto suscitou uma das maiores polémicas científicas do século XX, pois verificou-se a impossibilidade de reproduzir sistemáticamente a experiência. Actualmente trabalha-se arduamente, mas com grande escassez de fundos, para corrigir esta situação.

Imagem: Paládio - Estrutura Cristalina (www.freespiritproductions.com/pdatom.jpg)

Fonte: Science & Vie

música: Smoke On The Water (Deep Purple)

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Domingo, 18 de Fevereiro de 2007

Transmutação - parte 1

É impossível saber se a alquimia, saída das profundezas das civilizações indiana e chinesa, e que atravessou o Egipto e a Grécia Antiga, a civilização árabe e a Idade Média cristã, conseguiu alguma vez realizar as suas proezas míticas. Terão sábios obscuros conseguido fabricar o elixir da longa vida, ou transformar metais comuns em metais nobres, com a ajuda de uma misteriosa e poderosa pedra filosofal? O próprio Isaac Newton, que procurava por estes meios abstrusos a revelação de uma atracção universal à escala microscópica, nunca publicou os seus trabalhos. A química acabou por impôr a sua abordagem racional no final do século XVIII e, posteriormente, a física, enquanto estudo das propriedades e interacções de matéria e energia, tomou o lugar de ciência fundamental, na medida em que era o meio para explicar a química e os seus processos. A alquimia era por princípio uma ciência oculta: os nebulosos sortilégios e métodos que fariam o chumbo transformar-se em ouro nunca seriam divulgados. Uma tradição de segredo e de esoterismo que nada tem a ver com as transmutações nucleares a baixa energia que a física moderna tenta realizar.

Imagem: Alquimia (http://blog.iespana.es/kaorusan/blogimage.php?i=116962)

Fontes: Science & Vie, Wikipédia, Sci-Am

música: Baker Street (Gerry Rafferty)

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Sexta-feira, 9 de Fevereiro de 2007

Átomos de Espaço e de Tempo

"O tempo é a imagem móvel da eternidade imóvel."

Platão

Há pouco mais de 100 anos, a maioria das pessoas, inclusivé muitos cientistas, pensava que a matéria era contínua. No entanto, desde a antiguidade grega, haviam especulações de alguns filósofos sobre a possiblidade da matéria ser um conjunto de pequenas unidades indivisíveis. Hoje já conseguimos obter imagens de átomos individuais e conseguimos até estudar as subpartículas que os compõem. A ideia da natureza granular está devidamente provada. Nas décadas mais recentes, físicos e matemáticos têm questionado se o espaço também não seria formado por quantidades discretas. O espaço é contínuo, como aprendemos na escola e nos diz o nosso senso comum, ou é parecido com um pedaço de tecido formado por fios separados? Se as observações dos físicos permitissem chegar a escalas de dimensões infinitesimais, poderiam eles confirmar a existência de "átomos" de espaço, pequenos volumes indivisíveis que não poderiam ser reduzidos a nada menos? E o tempo: a Natureza muda continuamente, ou o Universo evolui através de uma série de degraus minúsculos? Não será o tempo um fluxo ininterrupto, mas sim uma sequência de de pequeníssimos grânulos? Uma teoria conhecida pelo nome estranho de Gravidade Quântica em Loop pressupõe que o espaço e o tempo são de facto formados por pacotes discretos. Esta teoria ampliou muito a compreensão dos cosmólogos sobre fenómenos intrigantes relacionados com buracos negros e com o Big Bang. Experiências previstas para um futuro próximo permitirão detectar os átomos de espaço, se eles realmente existirem.

Fonte: Sci-Am

música: God's Gonna Cut You Down (Johnny Cash)

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Quinta-feira, 1 de Fevereiro de 2007

Átomo - parte 1

Aristóteles acreditava que toda a matéria do universo era constituida por quatro elementos fundamentais: terra, ar, fogo e água. Estes elementos sofriam o efeito de duas forças: a gravidade (tendência da terra e da água para descerem) e a levitação (tendência do ar e do fogo para subirem). Acreditava também que a matéria era contínua, ou seja, que podia dividir-se um pedaço de matéria incontáveis vezes, sempre em pedacinhos cada vez mais pequenos, sem que se chegasse a um grão de matéria que não pudesse ser dividido mais uma vez. Demócrito, e alguns outros gregos, asseguravam que a matéria era granulosa e que tudo era constituido por grandes quantidades de várias espécies de partículas indivisíveis, os átomos.

Durante séculos a discussão manteve-se sem qualquer prova efectiva a favor de qualquer dos lados, mas em 1803 o químico e físico britânico John Dalton chamou a atenção para o facto de os compostos químicos se combinarem sempre em certas proporções, o que só podia explicar-se pelo agrupamento de átomos em unidades chamadas moléculas. Contudo, a discussão entre as duas escolas só foi resolvida a favor dos atomistas nos primeiros anos do século XX, e uma das provas foi fornecida por Albert Einstein. Num artigo escrito em 1905, algumas semanas antes do famoso trabalho sobre a relatividade restrita, Einstein demonstrou que aquilo a que se chamava de movimento browniano (o movimento irregular e ocasional de pequenas partículas de poeira suspensas num líquido) podia ser explicado como o efeito da colisão das partículas do fluido com os grãos de poeira.

No entanto, por essa altura, haviam já suspeitas de que os átomos não eram, afinal, indivisíveis...

Imagem: Átomo (http://ixtab.blogia.com/upload/atomo.jpg)

Fonte: Breve História do Tempo, de Stephen Hawking

música: who Am I (Peace Orchestra)

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Sábado, 27 de Janeiro de 2007

Forças

"Agora entregue a sua mente ao raciocínio que eu vou revelar. Um facto novo está a bater vigorosamente às portas dos seus ouvidos. Um novo aspecto do universo está a lutar para ser revelado."

Lucrécio, Roma, 55 a.C.

Se você quiser chegar ao mundo invisível do átomo, o primeiro passo pode ser, por exemplo, cortar uma laranja ao meio. Se dividir uma das metades e repetir essa operação apenas 30 vezes, você terá conseguido. Não é tão simples como parece, e, mesmo assim, você ainda estará relativamente longe do reino pouco familiar das partículas fundamentais, que formam a estrutura de todas as coisas, dos micróbios às estrelas. Quando se aventuram nesses abismos, quer teoricamente, quer com o auxílio dos aceleradores de partículas, os cientistas podem observar de perto as molas e roldanas dos mecanismos do Universo em acção. As forças básicas que regem o movimento da matéria e da energia são apenas quatro: a gravidade, a força electromagnética, a força nuclear fraca e a força nuclear forte. Parece muito pouco para dar conta da incrível diversidade do Universo, mas a ciência está a descobrir que mesmo essas engrenagens mestras têm semelhanças entre si, e tenta descrevê-las de maneira unificada, de forma a cumprir o sonho de Einstein de há setenta anos: a Teoria do Campo Unificado.

Imagem: Bosão (www.ethlife.ethz.ch/images/teilchenphysik04-l.jpg)

música: Teardrop (Massive Atack & Portishead)

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Domingo, 21 de Janeiro de 2007

Estrelas - parte 1

O céu que vemos numa noite sem nuvens pouco difere do céu visto pelos sumérios, por Aristóteles ou Ptolomeu. Contudo, o nosso entendimento sobre as estrelas mudou muito desde esses tempos remotos. As estrelas deixaram de ser fogos celestiais ou luzinhas penduradas pelos deuses na abóbada celeste. São personagens num drama universal de nascimento, evolução, energia, estertor e morte, e seguem um guião a que chamamos leis da natureza.

As estrelas formam-se a partir de grandes nuvens interestelares de gás e poeira, que se contraem devidò à sua própria força gravítica, num processo lento que pode demorar milhões de anos, até à formação de uma proto-estrela, em cujo interior o aumento da pressão faz aumentar significativamente a temperatura. Se a massa da proto-estrela for inferior a 0,08 massas solares, não se atinge a temperatura necessária para iniciar a reacção termonuclear de fusão, e o corpo celeste passará a chamar-se anã castanha, irradiando ainda assim energia, por compressão gravitacional. Se, por outro lado, a proto-estrela tiver uma massa acima de um determinado valor crítico (aproximadamente 81 vezes a massa de Júpiter), a temperatura do seu núcleo atingirá vários milhões de graus e ocorre a fusão nuclear, cujo principal tipo é o de hidrogénio em hélio. Quatro protões (os núcleos de quatro átomos de hidrogénio) fundem-se em etapas sucessivas para formar um núcleo de hélio, libertando dois protões, dois neutrinos e uma quantidade imensa de energia, sob a forma de fotões.

Imagem: Ciclo Protão-Protão (http://astro.if.ufrgs.br/estrelas/node10.htm)

música: Furyo (Ryuichi Sakamoto)

publicado por V.A.D. às 23:39
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