Tradução: “S04E08: The 21-Second Excitation (A Animação dos 21 Segundos)”

18/05/201113/06/2013 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

Interrompemos a ciência do episódio de hoje para trazer a você as notícias de última hora sobre a ciência do episódio passado. Os astrônomos acabaram de anunciar que Éris pode ser menor que Plutão.

pluto-eris-orbit — Plutão e Éris são planetas-anões que orbitam o Sol no Cinturão de Kuiper.

Éris é um planeta-anão descoberto nos últimos dez anos. Junto com Plutão, ele orbita o Sol no Cinturão de Kuiper, a uma distância equivalente a 30 vezes a distância entre a Terra e o Sol. Mas o dia da descoberta de Éris foi, também, um dia de reflexão. Éris era maior que Plutão. Que vergonhoso. “Como é que Plutão poderia ser um planeta”, era o debate público que se fazia, “se um corpo ainda maior não era?”. Era um argumento simples e persuasivo. Certamente, era mais fácil de se explicar do que a razão completa por trás da demoção de Plutão: a explicação de que alguns objetos planetários, como Plutão, são diferentes dos oito planetas do sistema solar, por não terem suas órbitas livres. Éris era maior que Plutão – o que poderia ser mais direto?

Até agora, o tamanho de Éris era estimado com uma série de técnicas. Uma das maneiras era através de sua massa. Sua massa é medida pelo tempo que sua lua, Disnomia, leva para completar sua órbita. Quanto maior a massa do corpo central, maior será a velocidade com que suas luas o orbitam. (Matematicamente, a duração da órbita de um corpo pequeno ao redor de um grande corpo central é inversamente proporcional à raiz quadrada da massa do corpo central.) Por exemplo, se a Terra tivesse uma massa quatro vezes maior, nossa própria Lua nos orbitaria em apenas 14 dias. Ou seja, a força gravitacional exercida pela Terra sobre a Lua seria quatro vezes mais forte e a única possibilidade para que a Lua se movesse em um círculo ao nosso redor seria se ela aumentasse sua velocidade por um fator de dois. Teríamos que nos lembrar de 24 meses. Então, partindo do pressuposto que contaríamos os meses da maneira correta, o Natal seria em Vinte-e-quatrembro.

eris_and_dysnomia2 — Éris é orbitado por sua lua, Disnomia. O período da órbita nos diz qual é a massa de Éris, mas não seu tamanho.

Qualquer um pode comparar as massas de Plutão e Éris e determinar qual dos dois é fisicamente maior, certo? Errado. Isso só seria possível se soubéssemos que os dois objetos têm a mesma densidade.

Para medir o tamanho físico de um objeto, é necessário mexer com a geometria. Algumas das técnicas: a extração da seção transversal por meio do brilho e as imagens diretas deram alguns resultados, mas até agora eles detinham uma quantidade de incerteza experimental significativa. As incertezas experimentais sempre davam margem para que Éris fosse menor que Plutão, ainda que fosse improvável.

No entanto, um evento astronômico especial mudou tudo isso. Um dos momentos mais úteis na astronomia é quando um objeto passa na frente de uma estrela. A esse evento dá-se o nome de ocultação, que pode ser considerada uma espécie de eclipse. Ocultações e eclipses não são exatamente a mesma coisa. Em uma “ocultação”, o corpo mais próximo cobre o mais distante – nesse caso, Éris passou na frente de uma estrela da constelação de Cetus. As estrelas distantes têm a aparência de um ponto para nós. Um “eclipse” pode ser uma ocultação, mas também há os casos em que um corpo adentra a sombra de outro, criando eventos de espécie completamente diferente; eventos os quais também chamamos de “eclipse”. Às vezes, o corpo mais próximo não obscurece completamente o mais distante, em um evento conhecido como “trânsito”. É muita coisa para se lembrar? Então apenas diga aos seus amigos que é uma “sizígia”.

Assista à ocultação de uma estrela por um asteroide (0:56).

As estrelas ocupam um ângulo muito pequeno no céu, de sorte que é difícil prever esses eventos, mas os astrônomos estão muito bem preparados para essa tarefa. Éris é tão pequeno que sua sombra é muito menor que o tamanho da Terra. Os astrônomos tiveram que prever quais locais terrestres teriam uma melhor chance de observação e alguns acertaram. Quando Éris passou na frente de uma estrela opaca na constelação de Cetus, os astrônomos mediram exatamente por quanto tempo a estrela era encoberta. Quanto maior o tamanho de Éris, maior o intervalo de tempo em que a estrela desaparecerá no céu. Um telescópio no Chile observou que a estrela se apagou durante 76 segundos. Algumas outras medidas em outros telescópios revelaram o diâmetro de Éris. E para a surpresa de todos, Éris era menor do que sua massa sugeria. (Na realidade, o achado estava dentro das incertezas experimentais das medidas anteriores) Éris é um objeto fisicamente menor e mais compacto que Plutão.

Uma maravilhosa narração do ocorrido foi escrita por Mike Brown, um dos descobridores de Éris, e encontra-se no blog que ele criou sobre o evento, que foi onde encontrei grande parte das minhas informações.

O Dr. Tyson deveria voltar. E ele deveria trazer o Dr. Brown junto. Suspeito que Sheldon precise trocar uma palavrinha com os dois.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 11 de Novembro de 2010.

Tradução: “S04E07: The Apology Insufficiency (A Insuficiência do Pedido de Desculpas)”

24/03/201124/03/2011 ~ Hitomi ~ 1 Comentário

O episódio desta noite teve um convidado especial, o Dr. Neil deGrasse Tyson, Diretor do Planetário de Hayden, na cidade de Nova York. Como Sheldon nos ensinou, o Dr. Tyson foi instrumental na definição de uma nova classe de objeto do sistema solar, o “planeta-anão”— e na subsequente demoção de Plutão a essa classe.

Vários objetos de tamanho similar ao de Plutão compartilham da mesma órbita, sendo que um deles tem, inclusive, uma órbita ainda maior. Se Plutão é um planeta, também devem sê-lo as outras cinco, ou mais, massas redondas que orbitam o nosso Sol (que não sejam luas). Até alguns anos atrás, você poderia gravar seus nomes com uma simples frase mnemônica: “Minha Vó, Traga Meu Jantar: Sopa, Uva, Nozes e Pão” (de Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão).

pluto-eris — Eris é maior que Plutão e orbita o Sol a uma distância bastante similar. No entanto, nunca foi chamado de planeta.

Mas como Dr. Tyson diz no Hayden, não atenhamo-nos somente à contagem de planetas. Mais importante que isso é o fato de os planetas se encaixarem em classes diferentes. Os quatro primeiros são rochosos, com núcleos de ferro, e são tipicamente chamados de planetas telúricos. Os próximos quatro planetas são gigantes gasosos. A existência de dois tipos distintos de planetas não é acidental. À medida que o sistema solar se formava a partir de uma massa gasosa, cerca de 5 bilhões de anos atrás, o material que encontrava-se mais próximo do centro era muito mais quente, devido à proximidade do Sol. Dessa forma, pequenos grãos metálicos e áridos poderiam se formar e, em seguida, se amalgamar; o mesmo, no entanto, não poderia ser feito com os gases. Somente a partir da distância de Júpiter a temperatura tornava-se fria o suficiente para possibilitar a cristalização do metano e da água em gelo, criando uma amálgama que daria origem aos gigantes gasosos.

Ao menos, é isso que a teoria nos conta. Não podemos observar nosso próprio sistema solar sendo formado. Mas durante os últimos dois séculos, começamos a anotar dados reais, pois temos a habilidade de observar os planetas que orbitam outras estrelas. Estamos prestes a sermos capazes de mensurar a distribuição de planetas telúricos e gasosos que orbitam muitas estrelas diferentes. Veremos o que os dados nos dizem.

Provavelmente teríamos, também, um quinto planeta rochoso, mas a constante influência gravitacional exercida por Júpiter em sua órbita ao redor do Sol impede que a matéria além de Marte se combine, de maneira que temos, em seu lugar, o Cinturão de Asteroides. Alguns ainda conseguem ter o tamanho suficiente para a formação de esferas, sob a influência de sua própria gravidade, como é o caso do asteroide Ceres. Em última instância, a definição de planeta passou a incluir um novo critério, que dizia que os planetas deveriam ter suas órbitas, em grande parte, livres de outros materiais. Ceres e Eris falharam no teste. E Plutão também.

dwarf_planet_sizes_big — Será que teríamos chamado Ceres de planeta também? (windows2universe.org) Será que as definições realmente importam?

Indo mais longe que Netuno, encontramos um tipo diferente de objetos. Lá fora, perto de Plutão, há milhares de objetos compostos por rochas e gelo. Sua composição é similar à composição dos cometas. E não é algo surpreendente. É de lá que muitos dos cometas de curto período (de órbitas de 50 a 200 anos) se originam. Esses objetos formam um terceiro tipo de objeto, além dos planetas telúricos e dos gigantes gasosos, formando aquilo que chamamos de Cinturão de Kuiper, uma grande coleção de objetos que orbita o Sol quase no mesmo plano que os planetas. Esses são alguns dos objetos da pesquisa conduzida por Raj em temporadas passadas, os “Objetos Transneptunianos”.

Acredito que o quiprocó público acerca de Plutão tenha sido bom para a ciência. Afinal de contas, mostramos aos nossos benfeitores que nossas ideias não estão escritas em pedra. Demonstramos um marco da ciência ao admitirmos que, perante o surgimento de uma ideia melhor, estamos dispostos a mudar nossas definições e teorias.

Mas o que acho realmente divertido é que isso tenha acontecido com os astrônomos, que em outras ocasiões se prendem à velha nomenclatura mais do que qualquer outra área que conheço:

Comecemos com a “nebulosa planetária”. “Nebulosa” é o nome dado pelos astrônomos a qualquer objeto que se pareça com uma nuvem. Até aí, tudo bem. Os astrônomos, muitos anos atrás, encontraram algumas delas ao redor de estrelas. Na época, os astrônomos acreditavam que se tratava de gás e outros fragmentos localizados em um disco planetário, o que explica a origem do nome. Atualmente, os astrônomos sabem que essas nebulosas são formadas por estrelas que já se encontram à beira da morte. O gás é expelido à medida que a estrela encerra sua vida, fato que não tem qualquer relação com a formação de planetas. Já que os astrônomos estão nessa de corrigir a definição de planeta, por que não corrigir a “nebulosa planetária” para alguma outra coisa também?

IDL TIFF file — A "Nebulosa de Hélix" é uma nuvem de gás expelida por uma estrela a 700 anos-luz de distância e é um exemplo de nebulosa planetária. Se olhar com atenção, você poderá encontrá-la na parede do apartamento de Leonard & Sheldon.

Outra incoveniência deixada pela astronomia de 2000 anos é a classificação da intensidade das estrelas no céu, chamada de magnitude aparente. Você até poderia pensar que uma magnitude maior seria mais brilhante, mas estaria errado. É ao contrário. Tudo bem, um sinal negativo não mata ninguém. A estrela mais apagada visível a olho nu tem o grau 6. A estrela Vega foi escolhida como parâmetro de calibragem, o grau 0. Só que, na verdade, Vega tem uma magnitude de -0,03. Mas, que tal mudar essa escala? Uma única vez? Ou uma vez a cada 2000 anos? Não. Será que Vega foi escolhida por ser a estrela mais brilhante do céu? Isso faria sentido. É, passou perto. Ela é a quinta estrela mais brilhante. Contudo, ela foi a primeira a ser fotografada, o que definiu a escala para todo o sempre depois disso.

E para piorar as coisas, olhemos a magnitude quantitativamente. Aqui na Califórnia, estamos acostumados a usar a escala Richter para medir a magnitude dos terremotos. E ela é bem simples. Um terremoto de magnitude 6 faz a terra tremer cerca de 10 vezes mais que um terremoto de magnitude 5. Um de magnitude 7 faz a terra tremer cerca de 100 vezes mais que um terremoto de magnitude 5. Essa é uma boa maneira de medir algo cuja distribuição varia de maneira tão ampla. Ela é chamada de escala logarítmica, ou escala proporcional. Então, isso quer dizer que uma estrela de magnitude=5 é 10 vezes menos brilhante que uma de magnitude=4? Não. Então, como é? Um fator de 2,5119. Por quê? Porque essa é a raiz quinta de 100. Faça uma pergunta boba e uma resposta boba terá. Herdamos essa escala dos Gregos antigos. Não há nada de errado com ela, mas ela realmente dificulta desnecessariamente o ensino da matéria àqueles que não estudam ciência de maneira predominante na faculdade.

As estrelas podem ser classificadas de acordo com a temperatura de suas superfícies. Elas recebem letras que variam das temperaturas mais quentes às mais frias. Agora, você deve estar esperando A, B, C, D,…. Ah, tá. A ordem é O, B, A, F, G, K, M. É uma relíquia de uma tentativa anterior de classificar as estrelas com base na força da absorção da luz pelo hidrogênio. Mas ela é de fácil memorização, com essa frase em inglês: “Oh, Be a Fine Girl (Guy), Kiss Me!”.

Ao menos a reclassificação de Plutão é um progresso. A astronomia vai estar aí por, pelo menos, outros 2000 anos para, lentamente, corrigir os outros. De agora em diante, só precisamos nos preocupar com “Minha Vó, Traga Meu Jantar: Sopa, Uva e Nozes”.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 4 de Novembro de 2010.

Tradução: “S04E06: The Irish Pub Formulation (A Formulação do Pub Irlandês)”

18/03/201118/03/2011 ~ Hitomi ~ 1 Comentário

A primeira força descoberta pelos primeiros físicos foi a gravidade. Há mais de 400 anos, o nosso entendimento de que a gravidade era uma força operante em todo o Universo foi explicado por Sir Isaac Newton. Há quase 100 anos, modernizamos nosso entendimento com a Teoria Geral da Relatividade, de Einstein. E apesar de todo esse dever de casa, a gravidade ainda é a força menos compreendida pela Física.

Earthrise over the Moon — Os físicos compreendem a gravidade bem o bastante para chegarmos à Lua. Então por que Sheldon ainda estuda a gravidade?

Ao longo dos séculos, outras três classes básicas de forças foram descobertas:

O eletromagnetismo nos é familiar, empurrando as correntes para o interior de nossas casas e conduzindo os elétrons por dentro de nossos aparelhos eletrônicos. Por sorte, ele também mantém os átomos e as moléculas juntos.

A força “forte” mantém os núcleos unidos. O núcleo atômico é composto de nêutrons (sem carga elétrica) e prótons (carga elétrica positiva). Uma vez que as cargas de mesmo sinal se repelem, os núcleos atômicos deveriam explodir, desfazendo-se em todas as direções. Eles tentam, mas uma outra força, a força forte, os mantém unidos. A força forte é mais forte que a força eletromagnética no núcleo. Mas apenas a curtas distâncias. É por isso que não experimentamos a força forte em nossa escala humana. Seu alcance determina o tamanho do maior núcleo que podemos fazer. Nós nunca fizemos um núcleo maior que cerca de 300 prótons e nêutrons. Por estarem agrupados em uma esfera e, pelo fato de os prótons e os nêutrons terem o mesmo tamanho, é possível calcular o raio do núcleo usando geometria simples: Volume = 4/3πr³.

Então o raio do maior núcleo é de cerca de 4 prótons (8, em diâmetro). Este é, aproximadamente, o alcance da força forte, uma largura de cerca de 4 prótons. Isso é equivalente a 0,000000000000004 metros. (Desde então, aprendemos que essa força “forte” é gerada por uma força mais elementar que opera dentro dos próprios prótons e nêutrons, chamada de “cromodinâmica quântica”, mas isso é uma história para algum outro dia.)

A força final em nossa lista é o que chamam de força “fraca”. A força fraca é tão fraca que não é capaz de manter nada unido (nada que eu conheça). Mas ainda assim, ela opera no nível subatômico. Sua força seria comparável à força eletromagnética, mas seu alcance é ainda menor do que o da força nuclear forte. Seu alcance é quase 1.000 vezes menor. Contudo, ela continua sendo importante por ser a única força capaz de transformar prótons em nêutrons e outras transições. Sem ela, o Sol não poderia fundir 4 átomos de hidrogênio (4 prótons) em hélio (2 prótons e 2 nêutrons) e não teria uma fonte de energia.

Essas três últimas forças, ainda que sejam as descobertas mais recentes, são aquelas que mais bem entendemos. Elas têm uma ótima interação com o abrangente arcabouço da mecânica quântica. É comum ouvirmos que a mecânica quântica é o domínio dos processos minúsculos. Mas essa não é bem a história certa. Os efeitos da mecânica quântica já foram observados em operação a distâncias do tamanho da Terra, enquanto um tipo de neutrino transformava-se em outro. E esse ainda não é o limite. Uma vez, fui co-autor de um artigo que tratava do possível efeito quanto-mecânico que ocorre a uma distância de 1 bilhão de anos-luz.

Por esse motivo, dizer que a mecânica quântica é a Física das distâncias minúsculas é simplificá-la ao extremo. Essa simplificação omite um componente essencial. A mecânica quântica, na verdade, revela uma relação especial entre a distância e o momentum, de forma que a importância da mecânica quântica se dá, na realidade, quando o produto das distâncias e dos momenta característicos é pequeno.

Assim como a mecânica quântica revela uma relação especial entre distância e momentum, a teoria da relatividade, que descreve a gravidade, nos fala sobre uma relação especial entre o tempo e o espaço. E isso não é tudo. A mecânica quântica também descreve uma relação especial entre a energia e o tempo. Enquanto isso, a relatividade preocupa-se com a relação entre momentum e energia. Em suma:

mecquant-relatividade — A Relatividade e a Mecânica Quântica combinam diferentes grandezas físicas em um profundo nível.

As duas teorias tratam de relações diferentes. E quando tentamos lidar com todas essas relações ao mesmo tempo, a gravidade se mete em uma confusão.

Um dos maiores dramas dos últimos 50 anos da Física tem sido o de reconciliar as relações da mecânica quântica com a teoria da relatividade. E em três das quatro vezes, acabamos tendo sucesso. Existem boas teorias funcionais sobre o comportamento quanto-mecânico das forças fortes, fracas e eletromagnéticas. Elas são testadas todos os dias em laboratório, com alta precisão.

No entanto, a gravidade não cedeu. Grande parte do trabalho teórico na Física visa a formar uma formulação consistente da mecânica quântica e da gravidade. São esses os objetivos da teoria das cordas e da gravidade quântica em loop, sobre a qual Leonard e Leslie discutiram, uma vez. Outras tentativas estão a caminho. Mas até agora, nenhuma delas passou nos testes experimentais, e a maioria nem chega a fazer previsões experimentais distintas.

E isso, finalmente, nos traz à ciência do episódio de hoje. O seminário de Sheldon não trata apenas das “flutuações termodinâmicas”, uma parte elementar das nossas teorias de calor e energia. Na verdade, ele explica como a gravidade pode emergir de um processo que se parece muito com aquelas flutuações. Uma nova teoria com este mesmo argumento foi publicada recentemente por um respeitado teórico dos Países Baixos, Erik Verlinde. As equações relevantes estavam expostas nos quadros brancos do apartamento essa noite.

(Enquanto isso, os quadros do laboratório de Leonard tinham uma tema diferente: a busca por partículas hipotéticas chamadas de áxions. Prometo que não teve nada a ver com a edição que Sheldon fez no quadro acima do anterior.)

É uma grande vergonha para a Física, o fato de a primeira força a ser descoberta, a gravidade, ser a menos compreendida. Mas eu tenho esperanças. Afinal de contas, Sheldon está se dedicando a essa tarefa.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 28 de Outubro de 2010.

Tradução: “S04E05: The Desperation Emanation (A Emanação do Desespero)”

15/03/2011 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

Bob, da Vila Sésamo, nos ensinou a conhecer os nossos vizinhos.

(A música, em inglês, começa na marca de 0:50)

Mas Sheldon, do The Big Bang Theory, nos ensinou a conhecer as nossas estrelas vizinhas também.

Nossa vizinhança estelar é um pouco maior do que a sua vizinhança. Como já discutimos anteriormente, a estrela mais próxima do nosso sistema solar é Proxima Centauri. Suponha que você viva numa típica casa suburbana, com um caminho de 15 metros na frente da casa. Se esse caminho fosse proporcional à distância entre a Terra e o Sol, Proxima Centauri estaria a 4.000 quilômetros de distância. Nem os especialistas em Sobrevivência conseguem se distanciar tanto assim de seus vizinhos.

Quando os roteiristas pediram que eu encontrasse os nomes das estrelas em ordem de proximidade em relação a nós, achei que seria fácil. Mas era um daqueles casos em que a internet falha. Quase todas as listas que achei na rede estavam em discordância umas com as outras. E os roteiristas precisavam de uma resposta… E rápido.

Felizmente, um dos meus amigos na UCLA, um professor do andar da Astronomia, me livrou dessa. Ele me falou do RECONS, o Consórcio de Pesquisa de Estrelas Próximas (“the Research Consortium on Nearby Stars”). Ele mantém uma lista definitiva das estrelas em nossa vizinhança. (E, só pra constar: a Wikipédia havia acertado.)

1000px-nearby_stars_14ly_radius-svg — Essas são as estrelas na sua vizinhança. Na sua vizinhança. Na sua vizinhança.

Então nós ouvimos a lista que Sheldon cantou. Agradecimentos especiais a ninguém menos que o “The Bad Astronomer”, por ter ajudado com a pronúncia dos nomes das estrelas.

(É claro que a estrela mais próxima de Sheldon não é Proxima Centauri, de maneira alguma. É o Sol. Se era nisso que estava pensando durante a canção de Sheldon, parabéns! Pode ficar depois da aula e limpar os apagadores.)

E todos aqueles nomes doidos? Essas estrelas foram descobertas ao longo de milhares de anos. Algumas são visíveis a olho nu. “Sirius”, a estrela mais brilhante, foi batizada pelos Gregos antigos com um vocábulo grego que significa brilhante. Outras estrelas são batizadas em virtude das constelações nas quais estão localizadas. “Alpha Centauri A” é a estrela mais brilhante dentre aquelas que compõem a constelação de Centaurus. “Epsilon Eridani”, batizada com o nome da constelação de Eridanus e a quinta letra do alfabeto grego, é a quinta estrela mais brilhante daquela constelação. No entanto, o fato de estar mais próxima nem sempre implica ser a mais brilhante. Muitas dessas estrelas mais próximas só foram descobertas durante a modernidade, e elas foram batizadas com os nomes de seus descobridores: Jérôme Lalande descobriu “Lalande 21185″ em 1801 e “Ross 154″ só foi encontrada em 1925.

Os astrônomos ainda estão encontrando estrelas próximas até os dias atuais. A estrela de Teegarden passou despercebida até 2003. Ela é tão próxima que chega a se deslocar pelo nosso céu mais rápido do que a maioria das outras estrelas. As pesquisas encontram estrelas próximas porque, ao longo dos anos, suas posições no céu podem mudar ligeiramente, à ordem de milionésimos de graus por ano. Mas a estrela de Teegarden, uma modesta anã vermelha, deslocava-se pelo céu tão rápido que sempre era ignorada. Temos que nos sentir muito humildes diante do fato de a 23ª estrela mais próxima do nosso próprio sistema solar ter passado despercebida até esta década. E ainda podem existir outras…

Algumas das estrelas estão próximas umas das outras: Proxima Centauri e Alpha Centauri são um par, formando um sistema estelar binário. Sirius A e B, também. Cerca de metade das estrelas mais próximas estão aos pares. Nossa estrela parece estar sozinha. Ou será que não? Algumas pessoas propuseram que existe uma parceira distante e obscura, chamada de Nêmesis. Ela recebe esse nome pois acredita-se que quando sua órbita aproximá-la da Terra novamente, sua gravidade causará uma perturbação nos cometas e asteroides, fazendo com que eles chovam sobre nossas cabeças. Essa hipótese foi proposta para explicar uma possível periodicidade das extinções em massa, de cerca de 27 milhões de anos, que foi encontrada pelos paleontólogos. A periodicidade dessas extinções não é universalmente aceita. Ainda menos aceito é o fato de essas extinções periódicas poderem ser induzidas por uma estrela companheira. Mesmo assim, a primeira placa eletrônica que construí nos meus estudos de pós-graduação foi batizada de “Nêmesis”.

Se existir, de fato, uma estrela “Nêmesis” que orbite nosso Sol, uma nova pesquisa irá encontrá-la. O satélite WISE, ou Explorador para Pesquisa Infravermelha de Amplo Campo (“Wide-Field Infrared Survey Explorer“, liderado por aquele mesmo amigo da UCLA) está à procura. A luz infravermelha é mais vermelha do que a luz mais vermelha que você consegue enxergar. Objetos muito quentes, com temperaturas de milhares de graus, brilham como um filamento de lâmpada ou como o Sol à luz visível. Você é capaz de ver os rostos de seus amigos porque a luz visível é refletida pelos rostos deles em direção aos seus olhos. Mas se você tivesse visão infravermelha, os seus amigos, que são mais frios que o Sol mas, ainda assim, quentes, brilhariam à luz infravermelha. (Comparados ao zero absoluto, todos os seus amigos são “quentes”. Comparados ao Sol, são “frios”. Sinta-se livre para elogiá-los por isso. Nota de Tradução: o autor teve a intenção de fazer um trocadilho com as palavras hot, que também significa “atraente”, e cool, que também significa “legal”). Por esse motivo, o infravermelho é a cor ideal para que os astrônomos encontrem estrelas pequenas, frias e apagadas, as quais os astrônomos não notaram até agora.

human-infrared — O corpo humano brilha à luz infravermelha por causa do calor gerado por ele. Os astrônomos buscam estrelas obscuras e frias com telescópios infravermelhos.

Estrelas tão obscuras poderiam ter planetas orbitando ao seu redor; se estes planetas estiverem próximos o bastante, eles poderão sustentar a vida e, talvez, até mesmo a vida inteligente. Pode haver, inclusive, uma estrela mais próxima que Proxima Centauri. Quando mencionei o fato a um dos co-criadores e roteiristas de The Big Bang Theory — quando ele estava visitando a UCLA para fazer um discurso de colação de grau para o Departamento de Física e Astronomia — ele me disse: “A Federação pode estar mais próxima do que imaginamos.”

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 21 de Outubro de 2010.

Tradução: “S04E04: The Hot Troll Deviation (A Deviação da Troll Atraente)”

10/03/201104/03/2011 ~ Hitomi ~ 1 Comentário

Às vezes precisamos de um anel decodificador secreto. Tivemos algumas referências ao mundo da Física e da Química hoje à noite.

A começar pela primeira fala do episódio:

KOOTHRAPPALI: (PARA SHELDON) Estou te dizendo, se o xenônio emite luz ultravioleta, então aquelas descobertas sobre a matéria escura devem estar erradas.

E agora você já está por dentro das discussões mais controversas da Física atualmente. Já discutimos aqui antes que cerca de dois terços de toda a matéria na galáxia é uma substância escura e desconhecida, apropriadamente chamada de “matéria escura”. Enquanto isso, equipes de físicos se esforçam bastante para serem as primeiras a provar que a matéria escura existe, capturando uma de suas interações em um detector de partículas. Haverá fama infindável para aqueles que a detectarem primeiro.

dark-matter-detection1 — Detectores sensíveis procuram a matéria escura. Uma partícula de matéria escura pode causar um sobressalto em um núcleo no detector, deixando para trás energia detectável, como a luz ultra-violeta.

Já foi dada a largada. Muitos detectores estão competindo. Cada um está apostando em diferentes técnicas. Mas o que quase todos têm em comum é o fato de estarem procurando eventos extraordinariamente fracos e raros. Por esse motivo, os físicos constrõem seus detectores com materiais de baixíssima radioatividade e colocam-nos bem abaixo do nível da superfície, para mantê-los na maior quietude possível. Dois dos experimentos competidores têm um sinal que os autores alegam ser consistente com a matéria escura. O primeiro chama-se “Dama-Libra” (o grupo italiano do qual Leonard falou à sua mãe na segunda temporada) e o outro chama-se CoGeNT (alguém deveria tirar a tecla “shift” dos teclados de alguns físicos.)

Contudo, um novo tipo de detector começou a funcionar recentemente. O xenônio é um gás que sempre está presente quando você respira; por ser um gás nobre, no entanto, ele só pega uma carona, nunca interagindo em seus pulmões. Entretanto, o xenônio pode ser refrigerado a menos de 107º C negativos, ponto no qual torna-se líquido. Quando uma partícula de matéria escura o atravessa, ela ocasionalmente causa um pequeno sobressalto em um átomo de xenônio. Esse pequeno sobressalto faz com que o núcleo atômico do xenônio se mova a uma pequena distância pelo líquido — produzindo elétrons livres, calor e luz. A luz de frequência mais alta que seus olhos conseguem enxergar é a violeta. Porém, a energia depositada no xenônio produz luz de cor um pouco mais azulada que violeta, chamada de luz ultravioleta. Você não a enxerga, mas os detectores, sim. O detector de xenônio é enorme, pesando 100 quilos, e por isso recebe o nome de XENON-100. Mas o XENON-100 não vê a luz ultra-violeta característica das colisões de matéria escura. Será que é pelo fato de as outras descobertas acerca da matéria escura estarem erradas? Ou será que simplesmente não há quantidades suficientes de luz ultra-violeta sendo produzidas no xenônio líquido? É sobre isso que Sheldon e Koothrappali estão discutindo. E os. físicos. também.

Mas os quadros brancos desta noite em nada se relacionavam a essa ciência. Os quadros de hoje eram uma homenagem a um convidado especial. Um dia, quando conversava com um roteirista de The Big Bang Theory, ele recomendou que eu assistisse ao filme Academia de Gênios (Real Genius), de 1985. Não sabia o que esperar, mas coloquei-o na minha fila do Netflix assim mesmo. Quando o assisti, fiquei impressionado… não necessariamente pela história ou pelas personagens (que eram boas), mas pela parte importante: os sets científicos e o diálogo. Acabei descobrindo que Academia de Gênios teve um consultor científico, Martin Gundersen, um professor universitário de Física do outro lado da cidade, da University of Southern California (USC). Agora que sei o quanto é trabalhoso acertar os sets e as histórias, fiquei maravilhado com o ótimo trabalho realizado, desde a ambientação dos sets ao fato de terem incluído a Física na própria trama. E, então, enviei uma carta de fã ao Prof. Gundersen. Ele respondeu e, eventualmente, pôde visitar o set de The Big Bang Theory durante a gravação deste episódio.

Back Camera — O Prof. Martin Gundersen, consultor científico de Academia de Gênios (1985). Ele reconheceu o quadro branco no apartamento de Leonard e Sheldon durante a gravação deste episódio.

Então aqueles que forem fãs dos quadros brancos E tiverem uma boa memória sabem o que está escrito neles. Era idêntico a um dos quadros utilizados em Academia de Gênios, 25 anos atrás…

dscn1310 — Chris Knight (Val Kilmer) dá espaço para que possamos ver o quadro branco original em Academia de Gênios (1985).

Não quero estragar a trama de Academia de Gênios ao explicar como um laser de excímeros funciona. Passaram-se apenas 25 anos, sei que nem todos tiveram a oportunidade de assistir ao filme ainda.

Finalmente, vimos Sheldon fazer um odor de sulfeto de hidrogênio e amônia. O sulfeto de hidrogênio cheira a ovos podres. E amônia cheira a amônia. Tomamos a precaução de não divulgar como o sulfeto de hidrogênio é realmente feito, pois já vimos nos noticiários que pessoas têm machucado a si próprias e aos outros tentando fazê-lo com materiais químicos achados dentro de casa. Nós, do The Big Bang Theory, temos consciência social. E por isso, imaginei que Sheldon o fez com algo disponível apenas em laboratórios, uma solução aquosa de sulfeto de hidrogênio. Isso imediatamente produz:

(NH₄)₂S →H₂S + 2 NH₃

E, agora, imagino que muitos de vocês saíram correndo.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 14 de Outubro de 2010.

Tradução: “S04E03: The Zazzy Substitution (A Substituição Fofinha)”

08/03/201104/03/2011 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

No episódio desta noite, ouvimos os nomes de muitos físicos que participaram do Projeto Manhattan, o programa dos EUA que construiu as primeiras bombas nucleares. O primeiro nome ao qual fomos apresentados é o de um dos físicos mais famosos do século XX, o físico-chefe, encarregado de construir as “engenhocas”, o Dr. J. Robert Oppenheimer.

j-robert-oppenheimer — J. Robert Oppenheimer, físico teórico e líder do Projeto Manhattan.

Ao contrário de Sheldon (e muitos outros), prefiro o termo “nuclear” a “atômico”. “Atômico” não nos diz nada de especial. Todas as reações químicas utilizam átomos, de forma que você estaria certo ainda que chamasse T.N.T. de bomba atômica. O que é especial acerca da força nuclear é o fato de ela utilizar as forças que estão contidas no núcleo, que são um milhão de vezes mais fortes que as forças que mantêm a estrutura do resto do átomo. Mais especificamente, são as reações nucleares, não as químicas, as responsáveis pelo extraordinário poder da bomba nuclear.

Oppenheimer era um físico teórico que, segundo afirmam algumas fontes, era extraordinariamente desastrado ao lidar com equipamentos de laboratório. “Oppie”, como era chamado, era um fã de idiomas e até aprendeu sânscrito sozinho. Aqueles que o conheciam descreviam-no como alguém que se encaixava entre as definições de “reservado” e “pretencioso”. De qualquer forma, ele tinha problemas em se relacionar com pessoas. Seu irmão Frank, também um físico, relata as seguintes palavras do irmão:

“Preciso mais da Física que de amigos.” – J. Robert Oppenheimer

Nesse ponto, me pergunto, será que ele se parece com algum dos físicos fictícios que conhecemos?

Contudo, ao mesmo tempo, Oppenheimer e nosso herói fictício não poderiam ser mais diferentes um do outro. Oppenheimer tinha uma ambição norteadora de se aproximar das forças políticas em Washington. Para tal, Oppenheimer chegou a mentir e falsamente implicar seu amigo, Haakon Chevalier, em uma conexão ao serviço de espionagem comunista, causando grandes danos à carreira de seu amigo e, ao mesmo tempo, avançando a sua própria. Como em uma tragédia grega, essa indelicadeza posteriormente causaria a queda política do próprio Oppenheimer, ocasionando, inclusive, a revogação de suas credenciais de segurança — um tremendo golpe para o homem que outrora fora o líder científico daquele que talvez tenha sido o maior projeto militar secreto já executado.

Oppenheimer também tinha uma forte afinidade com as religiões orientais; em especial, com o hinduísmo. Quando o primeiro teste com a bomba atômica foi realizado em Trinity Site, em 16 de julho de 1945, ele notoriamente revelou ter ponderado sobre várias passagens do Bhagavad-Gita:

Se o brilho de mil sóis explodisse de uma só vez nos céus, seria como o esplendor do todo-poderoso.

Agora tornei-me a morte, o destruidor de mundos.

Por coincidência, fiz uma visita a Trinity Site durante o último fim de semana. Na sexta-feira eu havia dado um seminário em um local próximo, no Observatório Rádio-Astronômico Nacional, onde se situa o Very Large Array em Socorro, New Mexico. (É o mesmo conjunto de telescópios utilizados pela Jodie Foster no filme Contato. E, sim, ela realmente foi até lá; eles ainda têm fotos de sua visita nas paredes.) Trinity site fica aberto ao público duas vezes ao ano. Você pode combinar uma visita a Trinity Site com um passeio no VLA.

Após um pequeno trajeto pea base de mísseis de White Sands, chegamos ao local. Você pode se perguntar se é realmente sábio andar sem proteção no lugar onde uma arma nuclear de 20 kilotons foi detonada. E a radioatividade? Após o teste com a bomba atômica, o calor da explosão fundiu a areia e a poeira do plutônio em vidro, criando um novo material denominado trinitite. Pequenos pedaços de vidro verde estão espalhados pelo solo em quase qualquer lugar que se pisa.

Durante a explosão nuclear em Trinity Site, a areia do deserto se fundiu à poeira nuclear para produzir um novo mineral, trinitite.

Durante a hora em que andei pelo local, fui exposto a uma dose radioativa de 0,5 “millirems”. Um millirem é um décimo de um “Roentgen Equivalent Man” (Equivalente Roentgen no Homem), uma medida ultrapassada, mas amplamente conhecida, de exposição à radiação.

Pode parecer assustador, mas 0,5 millirems é muito pouco em relação às fontes naturais de radiação que estão por todos os lados. Uma pessoa comum nos EUA recebe uma dose de mais de 350 millirems por ano, grande parte proveniente do radônio. Ainda que tente escapar do radônio, o potássio-40 em seus ossos constantemente sofre de decaimento radioativo. Em minha visita a Trinity site, mal recebi a dose que receberia em um voo de ida e volta de duas horas entre Los Angeles e Albuquerque. Em um avião comercial, ficamos acima de uma grande parte da atmosfera que geralmente nos protege da radiação proveniente dos raios cósmicos, as partículas espaciais que atingem a terra. (Uma informação extra para os experts: o que importa não é tão-somente a dose; a duração também é importante. Doses recebidas lentamente, ao longo de um ano, dão ao seu DNA mais chances de se reparar antes de formarem os tumores que seriam ocasionados ao receber toda a dose de radiação de uma só vez.) É necessária uma dose de 100.000 millirems para que efeitos significativos ocorram no sangue. Com o dobro disso, sente-se o enjoo de radiação.

Em muitos outros casos, a radiação é uma grande aliada. Raios-X ajudam os médicos a diagnosticarem ossos quebrados e os pósitrons emitidos em PET-scans (tomografias por emissão de pósitrons) permitem que os médicos descubram um câncer. Raios-gama e outros feixes são usados com frequência para destruir tumores após serem encontrados. Os biólogos utilizam marcadores radioativos para entender todos os tipos de processos importantes para a vida. Detectores de fumaça dependem dos decaimentos do amerício para que o fósforo seja aceso. Os reatores de energia nuclear produzem um enorme suprimento de eletricidade sem a liberação de gases que contribuem para o efeito estufa.

Agora, desconsiderando minhas queixas a respeito de “atômico” versus “nuclear”, vamos consultar com seriedade o Relógio do Apocalipse no Boletim dos Cientistas Atômicos:

AtomicScientists_010510.indd — O Relógio do Apocalipse do Boletim dos Cientistas Atômicos.

Faltam seis minutos para a meia-noite, pessoal.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 7 de Outubro de 2010.

Tradução: “S04E02: The Cruciferous Vegetable Amplification (A Amplificação dos Vegetais Crucíferos)”

06/03/201104/03/2011 ~ Hitomi ~ 1 Comentário

Citando Sheldon no episódio desta noite: “Esta é uma fotografia da Conferência de Solvay de 1911, sobre a teoria da radiação e dos quanta:”

Contrariamente ao Sheldon, não inseri nada na foto usando o Photoshop. Porém, isso não quer dizer que a foto acima não tenha sido adulterada. Está vendo aquele camarada com barba grisalha que está sentado à mesa? É o Ernest Solvay, o industrial belga que patrocinou a conferência. Ele não pôde estar presente na ocasião da foto, então sua cabeça foi colada sobre a cabeça de um substituto. Ouvi dizer que o fizeram com Photoshop, num laptop com Windows 11.

Solvay fez sua fortuna ao inventar um processo de manufatura para o carbonato de sódio, um processo que é usado ainda hoje. No método de Solvay, a água do mar era misturada ao calcário para produzir soda, o nome comum do carbonato de sódio. Dentre seus vários usos, a soda “abranda” a água; ela suga o magnésio e o cálcio encontrados na “água dura”, que limitariam o poder de limpeza do detergente. A soda é usada para reduzir a acidez da comida sem o uso de compostos químicos mais pesados, como a soda cáustica. Em um importante processo industrial, a soda é jogada sobre os pretzels crus, dando-lhes aquele belo tom dourado quando terminam de assar.

Solvay dedicou grande parte de sua fortuna à filantropia, incluindo reuniões seminais entre os principais eruditos da Física. Essa foi a origem da primeira dessas reuniões, a Conferência de Solvay de 1911.

Então, o que ocorreu na Conferência de Solvay? Consultei minha fonte de referência sobre História da Física de Partículas, o livro Inward Bound (Em Direção ao Interior), de Abraham Pais. Ambientando a conferência, Ernest Rutherford havia acabado de completar seus famosos experimentos indicando que um átomo tem um núcleo central denso rodeado de elétrons que estão mil vezes mais distantes que o raio do núcleo. Em seu laboratório, partículas alfa eletricamente carregadas espalharam-se após passarem por uma folha de ouro, indicando que haviam encontrado uma densa região de cargas elétricas.

alpha-scatter1 — As partículas alfa de Rutherford podiam se espalhar após passarem por um átomo de ouro. Isso fez com que ele percebesse que havia de existir um núcleo atômico.

Todavia, Rutherford não disse uma palavra a respeito do assunto na Conferência de Solvay de 1911. Enquanto isso, Marie Curie, que também estava presente, seguia um caminho diferente em direção à mesma descoberta. Ela notou que a natureza radioativa dos elementos em nada se relacionava às suas propriedades químicas, como a reatividade, condutividade térmica, etc. E ela estava certíssima:

Os fenômenos radioativos são um mundo à parte, sem qualquer conexão com os fenômenos antecedentes. Parece-me, portanto, que os fenômenos radioativos têm sua origem em uma região mais profunda do átomo, uma região inacessível aos nossos meios de influência e, provavelmente, aos nossos meios de observação, excetuando-se os momentos de explosões atômicas. – Marie Curie

Rutherford estava na plateia, já detentor do conhecimento de que seu experimento de espalhamento com as partículas alfa demonstrava exatamente o mesmo. Mas ele não disse nada.

E até hoje Rutherford leva o crédito pela descoberta do núcleo atômico. E ele deveria mesmo, já que projetou e interpretou os experimentos que provaram que a descoberta era verdadeira. É claro que Marie Curie fez seu próprios experimentos maravilhosos, elucidando a natureza da radioatividade. Ambos ganharam seus Prêmios Nobel.

Os quadros brancos desta noite

Eis uma pequena informação, diretamente de Hollywood. Os quadros que Sheldon usou esta noite não faziam parte apenas do cenário; eles eram um objeto de cena. Na maioria das semanas, envio o material que estará nos quadros brancos para o departamento de cenário. Eles se encarregam de arrumar a mobília, várias decorações no set – e para a nossa série – os quadros brancos. Mas esta noite foi especial. Sheldon tocou um dos quadros. Tudo que um ator toca automaticamente torna-se uma incumbência de um departamento diferente – o departamento de objetos de cena. Então aqueles quadros, em particular, eram objetos de cena.

Se olhar atentamente para esses objetos de cena, verá que neles há o teorema de Bayes. Talvez porque ele estaria estudando o significado de alguns exames genéticos. Aí vai uma pergunta acerca dos exames médicos, mostrando que você deve conhecer o teorema de Bayes para entender o que os seus exames significam. Suponha que você faça um exame de sangue para uma determinada doença que tem apenas uma pequena chance de erro: digamos que em 99% das vezes, o exame identifique a doença quando ela se faz presente. Mas que raramente, digamos, em 5% das vezes, o exame também diga que você tem a doença quando, de fato, não tem. Pergunta: se seu exame for positivo, qual é a probabilidade de você ter a doença?

Resposta: Não há informações suficientes.

Você ainda precisa saber a probabilidade de a doença ocorrer na sua população para que o teorema de Bayes seja aplicado nela, o mesmo teorema do quadro. É algo bem direto. Se fizermos em você um exame desse tipo para varíola, uma doença que ninguém no mundo tem, então em 1 dentre 20 vezes (5%) seu exame será positivo, mesmo que saibamos que você não tem a doença. Mas se apenas 0,5% da população tiver a doença e seu exame testar positivo, ainda há uma chance de mais de 90% de você não ter a doença. É por isso que seu médico não lhe dá os exames que detectariam os problemas precocemente… seria muito dispendioso em todos aqueles casos de falsos positivos. Do ponto de vista da sua seguradora, você não vale tudo isso.

Quanto à arvore genealógica escrita no quadro, é uma notação oficial dos profissionais de aconselhamento genético. Minha irmã Linda concluiu recentemente seu mestrado em aconselhamento genético e me forneceu todos os símbolos a serem usados, incluindo aquele que indica que Sheldon tem uma irmã gêmea fraternal (“dizigótica”), a Missy. Então, neste episódio, o seu consultor teve a consultoria de uma consultora.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 30 de Setembro de 2010.

Tradução: “S04E01: The Robotic Manipulation (A Manipulação Robótica)”

04/03/201124/02/2011 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

The Big Bang Theory não nos dá apenas humor escatológico, a série nos apresenta, também, uma controvérsia da Física contemporânea. Esta noite, Raj indaga a respeito de como o Aquaman usa a privada. Como ele dá a descarga embaixo d’água?

shuttle-bubble1 — A água adere-se a ela mesma, como o astronauta Leland Melvin pode ver. Massas de água flutuam pela estação espacial, sem que se difundam em uma névoa, permanecendo coesas. É essa coesão que atua na descarga da privada?

O tipo de privada mais comum na América do Norte é um espetáculo da Física, a privada de sifão. Usando um design aprimorado ao longo de dois mil anos, é assim que a privada funciona: a água repousa no vaso da privada logo abaixo do nível do topo de uma curva em “S”, que encontra-se dentro do cano que fica atrás do vaso. Essa água faz um belo trabalho de selar a privada contra os gases tóxicos do esgoto, além de manter o vaso limpo.

Quando você puxa a alavanca do tanque, a água é rapidamente levada ao vaso, empurrando uma coluna de água por todo o comprimento da curva em “S”. A explicação moderna é a de que a gravidade e as propriedades coesivas da água fazem todo o resto. Assim que a coluna contínua de água passa pela curva em “S”, a água que está na extremidade mais distante cai para o esgoto. Ela se gruda à massa de água atrás dela e a puxa junto consigo, fazendo aquele familiar barulho de whoosh. Esse fluxo continua até que ocorra uma interrupção da coluna contígua de água. Essa interrupção acontece quando o tanque se esvazia e o nível de água no vaso é baixo o bastante para permitir a entrada de ar e a separação entre as duas massas de água. É por isso que o whoosh é seguido pelo “gargarejo”. É o barulho do ar dividindo ao meio a coluna de água dentro do cano em “S”. O processo se encerra com a água dentro do vaso, logo abaixo do nível do topo de uma curva em “S”, pronta para outra.

bowl-siphon — A gravidade puxa a água (e aquilo que nela se encontra) para o esgoto.

“Mas, espere!”, alguns podem contestar. Nada nessa explicação usou o efeito da pressão atmosférica para explicar o sifão. Muitos de nós aprenderam que é a pressão atmosférica que empura a água sobre o obstáculo, e não a coesão que a puxa. Se o argumento da coesão estivesse certo, então por quê a altura máxima do obstáculo que o sifão pode ultrapassar é igual a 10 metros de água, a típica pressão atmosférica? Até mesmo os antigos gregos sabiam que não podiam sifonar a água de uma mina com uma distância vertical maior que 10 metros. É possível calcular a altura máxima de um sifão usando a equação de Bernoulli e a pressão atmosférica. Isso certamente faz com que a pressão atmosférica pareça ser um elemento-chave na operação de um sifão.

Suspeito que os adeptos da coesão digam que o seguinte ocorreu: à medida que o nível da água sobe, sua pressão diminui até que ela entre em ponto de ebulição à temperatura ambiente. A presença do vapor d’água quebra a coesão da coluna de água. O argumento de que são as propriedades coesivas da água, e não a pressão atmosférica, parece jazer sobre uma discussão acerca dos sifões no vácuo. Alegou-se que um sifão funcionaria até no vácuo, o que certamente removeria a pressão atmosférica da explicação. Então, ao contrário do Aquaman, o Homem-Vácuo não teria problema algum ao usar a sua privada. (Toma essa, DC Comics!) Mas sou cético em relação a essa alegação, em particular. Uma vez que a água não possui estado líquido no vácuo, nem vejo como um sifão poderia existir nele. Os experimentos aos quais os proponentes da coesão se referem colocam apenas a água dentro do tubo no vácuo, mas não os recipientes. Desse modo, essa não é a prova que alegam.

Um físico em Sydney nos mostra um experimento bem convincente de que é a pressão atmosférica que empurra a água sobre o obstáculo. Ainda não terminei de cogitar se o experimento poderia ser explicado com o argumento da coesão.

Por enquanto, acho que nenhuma das alegações está comprovada; se é a pressão atmosférica que empurra a água à altura do obstáculo ou se é a coesão da água que já se encontra após o obstáculo que puxa todo o resto. Para que seja uma questão significante, deve ser possível respondê-la experimentalmente, ao menos em princípio. Talvez, com o estudo das condições nas quais fluidos de diferentes coesões (“força tênsil”, para os experts) e pontos de ebulição quebram o sifão, a resposta seja revelada. Se nenhum experimento for capaz de distinguir os dois casos, mesmo em princípio, tudo isso pode acabar sendo apenas uma questão de semântica. Suspeito que essa última hipótese seja a verdadeira. Em uma escala molecular, a força de coesão (criada por um desequilíbrio das forças elétricas nas moléculas de água) e a força da pressão (criada por um desequilíbrio das forças elétricas nas moléculas de água) parecem-me ser as mesmas.

A despeito da sua adesão ao argumento da coesão ou da pressão atmosférica para explicar o porquê de a água ultrapassar o obstáculo, é inquestionável que a gravidade é a responsável por movimentar o sifão. Este ano, observou-se que mesmo o verbete “sifão” (siphon) havia sido descrito erroneamente pelo Oxford English Dictionary (OED). O erro foi evidenciado por um físico australiano, Dr. Stephen Hughes, que observou:

“Uma verificação extensa de dicionários online e offline revelou que nenhum dicionário se referia corretamente à gravidade como a força operacional em um sifão.”

A revista New Scientist passou um pente fino na história dos verbetes da Wikipédia, e descobriu que isso é algo que a Wikipédia nunca errou. (Toma essa, OED!)

Mas o Aquaman não é da América do Norte, onde as privadas de sifão são ubíquas. Ele é do afundado continente de Atlântida, que deve ter desenvolvido sua própria tecnologia sanitária. Se dessem a descarga em uma privada de sifão aquática, para onde a água iria? Não daria muito certo se a água voltasse diretamente ao mesmíssimo oceano. Se fosse mandada para outro lugar, então a descarga da privada continuaria a funcionar eternamente. Contudo, isso eventualmente esvaziaria o oceano. Outra possibilidade seria a de fazer com que a privada operasse com um fluido mais denso, como o glicol ou o ácido sulfúrico (mas sem espirrar). Contudo, só funcionaria se o Aquaman, de alguma maneira, fizesse suas necessidades na forma de fluidos ou outros materiais mais densos que a água, para que não saíssem boiando por aí antes que ele pudesse dar a descarga. É uma pena, mas algumas questões importantes estão além do escopo da própria Física.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 23 de Setembro de 2010.

Tradução: “S03E23: The Lunar Excitation (A Excitação Lunar)”

02/03/201121/02/2011 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

A Lua está sendo puxada em direção à Terra. Ambas estão sendo puxadas em direção ao Sol.

Mas não é necessário correr e se esconder. É isso o que as órbitas são. Há um equívoco comum entre os estudantes acerca do porquê os astronautas flutuam ao redor da Estação Espacial. Às vezes acham que é porque os astronautas estão fora do alcance da gravidade da Terra. Ou isso, ou então porque eles bebem Tang.

iss-orbit1 — Um desenho em escala mostra que os astronautas da Estação Espacial não estão suficientemente distantes da Terra para que a atração gravitacional seja ignorada.

Nenhum dos dois é verdade. Os astronautas em órbita, as Estações Espaciais e os satélites são puxados pela gravidade em direção ao centro da Terra da mesma maneira que nós. Na altitude da Estação Espacial, cerca de 300 quilômetros acima da superfície da Terra, os astronautas vivenciam uma atração pela gravidade que ainda possui 90% da força que possui aqui embaixo. Os astronautas que você vê flutuando por aí ainda têm grande parte dos seus pesos.

Os astronautas estão caindo, mas o chão da estação, também. É o mesmo que acontece quando você vai a algum brinquedo de queda livre no parque de diversões e sente aquela leveza, não por não ter peso algum, e sim porque o chão está caindo sob seus pés à mesma velocidade que você está caindo. Você continua pesando o mesmo. Na Terra, essa brincadeira só dura alguns segundos. Os astronautas e a Estação Espacial caem por anos e anos. Os astronautas ainda possuem 90% de seu peso, mas não é possível medi-lo colocando uma balança no chão, já que o chão está caindo. E os astronautas também não bebem mais Tang.

A razão de os astronautas não atingirem o solo é que eles se movem muito rápido, a mais de 27.000 quilômetros por hora, em um ângulo reto em relação ao solo. Na ausência de quaisquer outras forças, eles se moveriam em uma linha reta eternamente, desaparecendo do nosso sistema solar. A atração da Terra muda sua direção, não o bastante para atraí-los ao solo, mas o suficiente para manter os astronautas e a estação numa órbita circular que faz com que eles deem uma volta em torno da Terra a cada 90 minutos. (Os físicos detalhistas provavelmente comentariam que a órbita não é perfeitamente circular, então no espírito da total cobertura: as órbitas podem ser elípticas, ao invés de circulares.) É como se você girasse um gato acima de sua cabeça, pegando-o pelo rabo. O gato é puxado para dentro, mas ele se mantém à mesma distância de você, movendo-se perpendicularmente à direção na qual você o puxa. Quando a velocidade e a distância se acertam, os astronautas e a estação permanecem eternamente à mesma altitude aicma da Terra.

É o mesmo caso da Terra, orbitando o Sol. É por isso que ainda não caímos no Sol, apesar de a Terra sentir uma grande força gravitacional em direção a ele. A Lua orbita o Sol também. Se não orbitasse, nós já a teríamos perdido.

Então a Terra e a Lua estão caindo em direção ao Sol. Assim como Galileu deixou cair um objeto de 0,5 kg e outro de 5 kg da Torre de Pisa, podemos perguntar “Será que eles caem à mesma velocidade?”. E é aí que entra o experimento de “alcance lunar” (“lunar ranging”), conduzido pelos rapazes. Eles podem refletir um laser com os espelhos deixados pelos astronautas da Apollo na Lua. Os espelhos são os cantos de um cubo, e qualquer luz que bate neles é refletida pelos três espelhos nos ângulos exatos para que retorne à direção da qual veio.

retroreflectors-on-moon-small — Os retrorefletores deixados na Lua pelos astronautas da Apollo 11 refletem lasers de volta para a direção da qual vieram.

A luz demora cerca de 2,5 segundos para viajar à Lua e voltar. Medindo exatamente o tempo levado, em detalhes de centenas de bilionésimos de segundo, esses experimentos de alcance lunar com laser foram capazes de medir a distância da Lua ao nível de detalhe de milímetros. Agora os astrofísicos podem verificar que a Lua está se comportando exatamente da maneira que deveria.

O princípio central da teoria da relatividade geral de Einstein é o “princípio da equivalência”, que diz que os objetos devem cair à mesma velocidade, independentemente de suas massas ou composições químicas. Isso nos fornece uma previsão capaz de ser testada. A Lua e a Terra são significativamente diferentes, tanto em composição quanto em tamanho. Mesmo assim, os experimentos de alcance lunar mostram que a Lua e a Terra caem juntas em direção ao Sol. Na verdade, esta é apenas a versão “fraca” do princípio da equivalência. Há mais elementos pertinentes à massa do que a mera composição dos objetos. Uma vez que as quantidades de energia necessárias para agregar a Terra e a Lua são tão diferentes, de acordo com a famosa m = E/c² de Einstein, elas têm quantidades diferentes dessa fonte de massa também. E ainda assim, os experimentos dizem que nós caímos à mesma velocidade que a Lua. O melhor teste a este “princípio da equivalência forte” se dá durante este experimento do alcance lunar.

Os experimentos de alcance lunar são os melhores testes a vários outros aspectos da teorida da relatividade de Einstein. Além disso, o monitoramento constante da Lua descobriu que ela tem um núcleo líquido. O experimento de alcance lunar é um dos mais antigos na física. Em seus 35 anos de história, ele não apenas revelou que não há perigo de a Lua atingir a Terra, mas disse também que, na verdade, ela se distancia cerca de 3,8 centímetros por ano, por causa da energia perdida na criação das marés altas e baixas para os surfistas. Daqui a 500 milhões de anos, a Lua estará tão longe, que nunca mais haverá um eclipse total do Sol. Então trate de sair e desfrutar de um enquanto ainda pode.

shoot_moon — Laser realizando experimento de alcance lunar. (Da Operação de Laser de Alcance Lunar do Observatório de Apache Point). A Lua foi superexposta para que esta foto fosse tirada.

Por último (e, certamente, menos importante), como Leonard explica ao Zack, a presença das reflexões dos retro-refletores são muito usadas para refutar as alegações de que os humanos não foram, de fato, à Lua. Na verdade, o argumento de Leonard é capcioso. Afinal, missões não-tripuladas poderiam ter deixado os refletores lá, assim como os russos. Ainda estou aguardando que os produtores da NASA me convidem para visitar seus estúdios e set de filmagem.

Enquanto preparavam o cenário, alguns membros da equipe do TBBT fizeram uma pergunta que nunca havia passado pela minha cabeça. 2,5 segundos mais tarde, o apartamento e os aparelhos de detecção teriam se movido, já que a Terra está em rotação. Então por que o raio laser não erra o detector? O experimento ainda dá certo porque o raio laser se espalha à medida que viaja. O tamanho do raio, quando retorna à Terra, é de mais de 10 km, muito maior que um apontador laser, e menor que a distância percorrida por Pasadena nos 2,5 segundos do movimento de rotação da Terra.

Essa noite foi o final da temporada. Obrigado a todos que seguiram este blog após cada episódio esse ano. Não perca a próxima temporada, quando ***ALERTA DE SPOILER*** a Lua estará 2,5 centímetros mais distante.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 24 de Maio de 2010.

Tradução: “S03E22: The Staircase Implementation (A Implementação da Escada)”

01/03/201121/02/2011 ~ Hitomi ~ Deixe um comentário

Esta noite, os fãs certamente irão reclamar de um erro científico. A equipe da produção não me deixou trazer combustível de foguete de verdade para o episódio, e acabou usando água ao invés dele. Aparentemente, a Warner Brothers tem alguma regra que nos proíbe de trazer hidrazina e nitrogênio-5 aos sets.

A Hidrazina tem uma longa história como um propulsor no mundo dos foguetes. Seu primeiro uso foi na Messerschmitt Me 163 Komet, aeronave militar com propulsão a jato. Até os dias atuais, é a única aeronave do gênero a operar regularmente.

780px-messerschmitt_me_163b_usaf — Uma aeronave movida a hidrazina durante a Segunda Guerra Mundial

Ao misturar a hidrazina aos solventes, os alemães chamaram o combustível de “B-Stoff”. Atualmente, a hidrazina é utilizada para fins mais pacíficos, como ajustar as órbitas de satélites e como fonte de energia auxiliar para a Estação Espacial Internacional.

A reação da hidrazina estava nos quadros essa noite e serviu como uma espécie de spoiler para aqueles que prestaram atenção.

THE BIG BANG THEORY — Os quadros de uma das primeiras cenas do episódio mostra como a hidrazina atua como um combustível de foguetes... e serve de presságio para o que acontecerá em seguida.

O conceito que os roteiristas explicaram para mim era que o erro de Leonard havia acontecido porque algo não estava na escala certa. Eles queriam que a quantidade que funcionasse para um foguete de verdade não se adaptasse à escala daquela pequena quantidade que ele havia trazido. As reações da hidrazina acontecem mais rapidamente ao serem expostas ao elemento irídio. A palavra que os químicos usariam seria a de que a reação havia sido “catalisada” pelo irídio. Um catalisador acelera uma reação, mas não é consumido. É isso que a platina faz no conversor catalítico de um carro, e era essa a razão por trás do “frasco de irídio”.

Pela terceira aplicação da regra do quadrado-cubo nesta temporada, a quantidade total de hidrazina seria exposta a uma superfície relativamente pequena de irídio. No pequeno recipiente de Leonard, uma fração muito maior de hidrazina é exposta ao irídio e Sheldon percebe que ela se torna altamente explosiva, como pode ser visto nos quadros acima.

Adicionamos um pouco de “Nitrogênio-5″, ou pentanitrogênio, para adoçar a mistura. Aquele era um combustível que estava sendo desenvolvido em 2003, a provavelmente tinha alguns aspectos secretos que Leonard não deveria discutir.

Nem tudo nos quadros diz respeito a combustíveis de foguete. Lembrem-se de que era 2003. Os doutores Abrikosov, Ginzburg e Leggett haviam acabado de receber o Prêmio Nobel da Física

por contribuições pioneiras às teorias da supercondutividade e superfluidez.

O trabalho teórico dos cientistas também está disposto nos quadros, como se fosse algo que o próprio Sheldon estaria cogitando na época.

Os quadros brancos são a estrela da série novamente. Não sei porque o diretor continua deixando os atores andarem por aí e roubarem a cena.

Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 17 de Maio de 2010.