As sete maravilhas do mundo quântico

Por , em 6.05.2010

De líquidos que voam a partículas que simplesmente surgem do nada a maior diversão dos físicos quânticos é mostrar que nós não conhecemos o mundo ao nosso redor – afinal, não há limite para o quão absurdo ele possa ser.

Confira sete efeitos quânticos que irão dar um nó no seu cérebro:

1. Dualidade de ondas e partículas

O maior dos mistérios quânticos diz respeito a uma dúvida que o homem tem desde os tempos de Euclides. Afinal, do que a luz é feita? O palpite de Isaac Newton é que a luz é feita de partículas muito pequenas, chamadas de corpúsculos. No entanto, Thomas Young, um físico do século XIX, mostrou que a luz se espalhava após passar por uma fresta, se comportando como se fosse uma onda. Então a luz é uma onda ou uma partícula? Talvez as duas! Um elétron, por exemplo, é uma partícula, mas pode ser refratado ou interferir com si mesmo como se fosse uma onda. Essa é a explicação criada pelo físico quântico pioneiro, Louis de Broglie, em 1924. Mas então como algo pode ser onda e partícula ao mesmo tempo? Talvez porque a luz não é nenhuma das duas coisas. É o que acha o físico Markus Arndt. Para ele os termos “onda” e “partícula” são construções que fazemos na nossa mente a partir de convenções, para facilitar a compreensão do mundo.

2. O efeito Hamlet:

Você já ouviu sua mãe dizer que uma panela de água não ferve enquanto você olhar para ela? Talvez você se ache muito esperto para acreditar nela, mas os físicos quânticos acreditam. A verdade é que panelas quânticas se recusam a ferver. Ou, só para te surpreender, elas fervem ainda mais rápido do que o normal. Também há vezes que elas entram em um dilema, como Hamlet: ferver ou não ferver, eis a questão! Parece loucura, mas tudo isso é uma conseqüência lógica da equação Schrodinger que descreve como os objetos quânticos evoluem em termos de probabilidade durante o tempo. Em termos básicos, simplesmente olhar para um objeto quântico interfere na forma com que ele se comporta.

3. Partículas que surgem do nada:

Elas podem só dar uma “passadinha” no nosso plano para dar um oi e depois sumirem, mas cientistas acham que elas podem ser o combustível de nanomáquinas. Física quântica e Shakespeare andam juntos no efeito Hamlet, mas aqui é diferente. O rei Lear diz que “nada surge do nada”, mas na física quântica objetos podem surgir do nada sim. Especificamente, se você colocar duas placas de metal uma em frente da outra (sendo que elas não estão carregadas), elas se movem, se atraindo. Elas não se movem muito (apenas algumas mil partes de milímetro), mas o movimento pode ser percebido com aparelhos específicos – isso por causa de partículas que surgem do nada. De acordo com cientistas é porque não existe o que chamamos de vácuo. O espaço que pode parecer vazio não o está.

4. A bomba quântica:

Se uma bomba pudesse ser ativada por um fóton, nós não estaríamos em uma situação boa. No momento em que a partícula de luz fosse percebida por nós, ela já teria interferido na bomba, ativando-a. Mas sabe como poderíamos contra-atacar? Com luz! Parece bizarro usar o que pode nos matar para salvarmos, mas usando esse truque quântico temos uma chance de 25% de nos sairmos bem. Pelo menos é isso o que propõem físicos israelenses. Vá entender.

5. Atividade assustadora a distância:

Essa propriedade realmente modifica a forma com que entendemos o mundo. Em 1964 um físico suíço calculou uma inequação matemática que mostrava a correlação entre o estado de partículas remotas em experimentos e suas condições: que os cientistas que estão fazendo o experimento conseguirão arrumar as condições para a ocorrência, que as propriedades das partículas medidas são reais e que nenhuma influência no experimento viajaria mais rápido do que a luz. No entanto experiências quânticas violam estes princípios. Em 2008 um físico da Universidade de Geneva mostrou que, se o livre arbítrio dos cientistas e a realidade forem mantidas, a velocidade de uma mudança de estado quântico pode ser 10 mil de vezes mais rápida do que a velocidade da luz.

6. O campo que não está lá:

Para entender física quântica você deve saber onde um campo eletromagnético não está para saber onde ele realmente está. Experimente pegar um imã em forma de rosquinha, cobri-lo com um metal para que não exista campo dentro dele, e jogar um elétron lá no meio. Se não há campo o elétron deveria se comportar como se não houvesse um, certo? Errado. A onda que é associada com o movimento do elétron vibra como se houvesse algo ali. Aparentemente, quando calculamos algo em escala quântica, não podemos buscar o efeito de uma partícula considerando as propriedades de onde a partícula se encontra. Também precisamos nos preocupar com as propriedades de onde a partícula não está.

7. Matéria miraculosa:

Esqueça aranhas radioativas ou genes mutantes. É a física quântica que te dá superpoderes. O gás hélio, por exemplo. Quando está em temperatura normal você pode usá-lo para encher balões (ou então inalar o negócio e falar com voz de “Tico e Teco”). Mas quando é resfriado, ele fica em estado líquido e é regido por propriedades quânticas. Aí que a verdadeira diversão começa. O hélio “superlíquido” desafia as regras da gravidade, subindo pelas paredes. Ele também pode passar por buracos incrivelmente pequenos. E, o mais bizarro – se você colocar hélio superlíquido dentro de uma bacia e girar a bacia, o hélio não se move. Mas se você mexer no líquido e fizer com que ele gire dentro da bacia, ele irá girar eternamente. [New Scientist]

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31 comentários

  • Marcos de Lima:

    Olá, sabe como faz para resfriar gás helio?

  • PHAS:

    Nossa, acho que nunca li tanta baboseira nos comentários de uma news desse site. Apenas resumindo o geral, porque se eu tivesse que comentar uma por uma ia passar o dia:

    1. FÍSICA QUÂNTICA NÃO É MERA TEORIA, é fato! Fenômenos como a dualidade onda/partícula e a ação fantasmagórica à distância têm sido medidos há muito tempo com sucesso, e seus experimentos têm sido repetidos exaustivamente, conforme determina o mais rigoroso método científico (o atual recorde de medição da ação fantasmagórica à distância é de 143km). O primeiro computador quântico já existe, e grandes corporações estão se unindo para investir nesse tipo de projeto.

    2. EINSTEIN ERA UM FÍSICO DETERMINISTA, QUE NÃO ENTENDIA NEM CONCORDAVA COM A IDEIA DE MECÂNICA QUÂNTICA. Ele acreditava que qualquer fenômeno natural poderia ser quantificado e qualificado, tendo sempre como ferramenta a Matemática. Isso contrariava completamente os princípios da incerteza e da probabilidade, base fundamental dos processos quânticos. Sua célebre frase “Deus não joga dados” foi justamente uma negação da mecânica quântica, no que foi prontamente respondido por Niels Bohr: “Não diga a Deus o que fazer”.

  • KINDER:

    No início do século XX o espectro da radiação eletromagnética não podia ser explicado com a Mecânica Clássica. Faltava algo. Prandtl mudou as integrais em oma de uma progressão discreta e com isso conseguiu encontrar a relação que explicava o especto. Isto é apenas um artifício matemático. Não foi baseado em nenhuma experiência ou estudo anterior, apenas jogo algébrico. Porém, para poder fazer isso teve que quantizar a energia em pacotes proporcionais a frequencia (E=nhv). Faltava algo e ainda continua faltando. Existe um elo perdido na Mecânica Clássica que poderia explicar o espectro sem quantizar a energia. Na quântica o principio da incerteza nos diz que não se pode medir grandezas com a mesma precisão. Isto é ridículo. Um elétron possui posição e velocidade bem definidas sim. Não é porque somos incapazes de medir que o fenômeno será diferentes e a natureza do entes adversa. É muita presunção. A partir daí criou um monte de teorias sem comprovação fenomenológica. A quântica É UMA MENTIRA QUE DEU CERTO. Por enquanto, pois Deus não joga dados para tudo ser probabilidade. Fico triste, pois começo a pensar que o último físico sério foi Einsten, e que estamos vivendo num mundo em que se acredita que toda teoria é possível e deva ser aceita. O espaço 10-dimensional da teoria das supercordas é mais uma mostra de desconhecimento físico com embasamento puramente matemático sem correspondência fenomenológica da qual a quântica e seus postulados sem fundamento são capazes de gerar. Ou se corrige isto ou acabou-se a ciência e caminharemos para a religião postulada por idéia malucas como pacotinhos de energia.

    • Rodrigo Da Silva Braga Dias:

      Física Quântica é teoria, ideias lógicas criadas para completar lacunas nas leis universais em busca de respostas, algumas dessas teorias já estão se mostrando reais.

      Aliás, Einstein deu um grande pontapé sobre a física quântica, conhece completamente a teoria da relatividade? As ideias dos buracos de minhoca? As viagens no tempo? As viagens interdimensionais?

      Se respeita Einstein deve respeitar suas ideias.

    • Igor Santos:

      Eu até iria considerar sua opinião como um caso a se pensar, mas ai você cita deus e corrompe todo seu argumento, extinguindo sua credibilidade. Uma pena. Engraçado quando você diz que a quântica é uma “mentira que deu certo”, é um pensamento perfeito que define exatamente seu próprio deus.

  • Cars:

    Quanta “baboseira” física quantíca virou piada! Ou se prova alguma coisa ou senão fica esse amontoado de suposições e “loucuras”…

    • ALFA:

      Acho que tem físicos que só querem deixar sua marca criando teorias registradas.

    • Victor Fonseca:

      Conhece os computadores quânticos? Ação fantasmagórica? Pois é… Física Quântica não é só suposição e “loucuras”… falar isso sem a devida pesquisa é o mesmo que dizer que evolução não existe por que macacos ainda existem…

  • Jorginho:

    É a realidade se misturando com a fantasia.
    A vida é mesmo meio louca!
    Quem não é?

  • Anônimo:

    A física quantica não está bem entendida. Muitos destes fenômenos tem explicações mais simples. A maioria pode ser relacionada com a gravidade do universo.

  • karla pedrosa:

    Os desafios do entendimento do mundo quântico está alem de nossos meros conhecimentos, a descoberta do novo sempre causará grande impacto mas devemos sempre ter gana da grande busca.Agora vamos lá acrescer nossos conhecimentos e acrescentar a nossa existência
    Karla Pedrosa

  • Alberto Carvalhal Campos:

    Física quântica. Tenho medo até de falar nela. Isto é uma matéria para o futuro. Prefiro raciocinar na fisica de Newton e mesmo assim me enrolo.
    1-Sou a favor do que diz Markus Arndt. 2- Não tenho opinião 3-Eu acho que é um efeito gravitacional entre as placas. 4-não entendi.Seria como uma bala de revolver que pode falhar.5-Tambem acho que a gravidade pode viajar mais rápido que a luz (até mesmo ser instantânea). 6-Também acho que deva ser um efeito de um centro gravitacional virtual (o centro da rosquinha).7-girar a bacia e o mesmo que girar o hélio. Como não há atrito, não há interferencia entre ambas as partes. Fui muito sintético no que respondi para não escrever demais e não sei se serei lido.

    • Giselle Hannah:

      O futuro começa no presente.

  • Gabriel Palmas:

    Thiago de Oliveira Santinho

    “De onde vem ? Para onde vão?”

    creio que como estamos limitados a uma percepção de apenas 3 dimensões(ou 4 vide Espaço-Tempo)essas particulas não podem apenas surgir do nada , como um professor de física certa vez me disse “imagine vivermos em um mundo de apenas duas dimensões (para cima e para baixo – eixo y e para os lados – eixo x) veriamos as coisas apenas como linhas ou traços a nossa volta , mas se algo de uma 3ª dimensão (pra frente e para trás – eixo y )penetrasse nesse nosso mundo, nós a veriamos surgir do “nada” e desaparecer misteriosamente.Talvez essas particulas estejam em dimensões que excedem nossa percepção das mesmas, e o aparecimento de tais particulas se deve ao fato da interação dessas dimensões.
    Off – A comunidade cientifica estima que há no mínimo 10 dimensões e caso a Teoria das Supercordar seja verdadeira este numero tende a aumentar .

  • Thiago de Oliveira Santinho:

    O mais interessante é a existência das partículas virtuais (partículas que surgem do nada e desaparecem espontaneamente). Imagine algo que se cria e se destrói… Tais partículas não são detectáveis,mas influenciam no comportamento da matéria (vide o Efeito Casimir). De onde vem ? Para onde vão ?

  • Laboceta:

    o Hélio seria meu primo, se ele souber que vcs tão falando mal dele ele vai ficar bravo

  • Henrique Sadao:

    Concordo com os ultimos, que bobagem! As simples leis de Newton já dá pra entender q um liquido girando eternamente não tem energia para “fornecer”, apenas tem inércia pura e simples. O movimento constante é facilmente explicado pelo fato do hélio liquido ser formado por átomos extremamente simples (alguém se lembra q Hélio é o 2o. da tabela periódica? E por ser um gás nobre tem pouquissima reatividade com os outros elementos) que por isso ganha propriedades únicas na “forma liquida”, na verdade, nem é conhecida como forma liquida, estamos falando do 4o. estado da matéria: Boise-Eistein (não sei se está escrito corretamente) que ironicamente têm caracteristicas quanticas (quem não entendeu a ironia: Eistein não acreditava nas leis quanticas). Obsversação: no zero-absuluto TODOS os elementos teriam as mesmas caracteristicas bizarras apresentadas pelo Hélio, só que a imensa maioria dos elementos não são capazes de se aproximar deste estado.

    • Amadeus E:

      Errado, einsten acreditava sim em teoria quantica, se acompanhasse realmente seu trabalhos veria citações em relação a isso, e a maioria dos elementos podem sim chegar ao “zero absoluto”, por favor, me diga de onde tirou essa ideia de poucos terem essa capacidade? E não, elementos diferentes quando resfriados não tem as mesmas caracteristicas do helio, seria irracional, imagina quando os cientistas resfriam o rubidio, por exemplo(ja que é muito usado em experiencias) ele se torna um liquido sem viscosidade, até hoje nunca vi algo semelhante. Bom, caso algumas das alegações que disse tenha um embase teorico matematico que o comprove, por favor, me envie que irei rever meus conceitos sem problemas.

  • Anônimo:

    A energia gravitacional é uma energia infinita.

  • Fernando Sávio:

    Muito bem colocado pelo Raphael..
    Se o movimento mecânico pusesse o líquido para girar qualquer coisa que impedisse o fluxo ia parar o líquido…
    Douglas falou bobagem…

  • Raphael Imbuzeiro:

    A 7 é verdade sim. Porém essas coisas não acontecem na prática pois o hélio logo esquenta e perde as prorpriedades.
    E um “turbilhão de hélio” só serviria para armazenar energia mecânica, se puséssemos uma bobina(que não deixasse nenhuma brecha de escape) para aproveitar a energia mecânica, a energia do turbilhão transferir-se-ia para a a bobina e o giro acabaria.

  • Altair:

    O hélio é superfluido em baixíssimas temperaturas,é o equivalente do supercondutor para a eletricidade,ou seja ele não tem viscosidade(que é um tipo de atrito interno dos líquidos)isto explica os efeitos acima,mas não dá pra gerar energia infinita com isso…

  • Mauicio Garcia:

    Dois livros ótimos sobe o assunto: “Totalidade e a ordem implicada”, de David Bohm, e “Tempo, espaço e além” (não lembo o autor.

    Pergunta: Se a luz tem a mesma velocidade inicial e final, constante, não seriamos nosso “delay” em relação a ela que criaria a sensação de ELA se mover?

  • Chico Nóbrega:

    Stuv,

    à temperatura do hélio “superlíquido” é tão baixa q se a pessoa bebesse, morreria…-_-

  • Davi Dalben:

    Engraçado. Vocês colocam uma matéria aparentemente séria sobre Física Quantica e aquela coisa ridícula sobre Homeopatia (“Homeopatia: Aprenda a fazer seu próprio remédio”). E sem possibilidade de comentários lá.

    Até onde estudei, as duas matérias são igualmente controversas. Por que não ridicularizaram a Física Quantica também? Ou por que não abriram comentários lá?

  • paulo:

    Ops! A 5 nao, a 7!

  • paulo:

    a 5 não é só teoria, e quem disse algo sobre energia infinita? 1a lei de Newton rapaziada!! http://pt.wikipedia.org/wiki/Primeira_lei_de_Newton isso só quer dizer que não há atrito entre o liquido e a tigela, e mais uma coisa, não é só teoria:
    http://www.youtube.com/watch?v=YKjFPpuK-Jo
    Note que o vídeo é bem velho.

    Sem mais, noobs

  • Henry Albert:

    Olá a todos;

    Física não é minha área (especialmente a quântica), mas se não me engano, em relação à física quântica, QUASE tudo é teoria. Por isso é tão propensa sua utilização para endossar idéias místicas, ou mesmo religiosas.

  • Stuv:

    A 7a é muito boa, seria ótimo poder canalizar essa energia e conseguir eletricidade.
    Mas mesmo assim eu ainda prefiro usar o hélio superlíquido para velo subir pelas paredes.

    PS: O que aconteceria com uma pessoa se ela ingirisse esse hélio superlíquido?

  • kaian:

    vc pode ter energia infinita, no entanto, não sabemos como canalizar esta energia… ainda

  • Douglas:

    a n°7 é so teoria
    senao poderiamos ter energia infinita

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