Tradução: “S03E13: The Bozeman Reaction (A Reação de Bozeman)”

Na Física, minha palavra favorita é Zitterbewegung, seguida de perto por Bremsstrahlung e Ansatz. Esses termos técnicos em alemão significam, pelo menos para físicos, “oscilação rápida”, “radiação de freamento” e “ponto de partida” (achei melhor nem citar Eigenvector para não ter o trabalho de explicá-la…). Os telespectadores do episódio dessa noite assistiram Sheldon usar o mais famoso termo em alemão usado na física: Gedankenexperiment (Obrigado à Kai, do fansite alemão “Big Bang Forum”, pelos arquivos de áudio).

Assim como os físicos contemporâneos, Sid Caesar usava palavras do alemão.

O estudo da Física é temperado com palavras do alemão – uma relíquia do surgimento da Física moderna na Alemanha, na Áustria e na Suíça em torno de 100 anos atrás. A herança dos grandes físicos germânicos do final do Século XIX e início do Século XX não é facilmente dissociada de seus nomes: Ludwig Boltzmann,  Max Planck,  Albert Einstein, Erwin Shroedinger, Lise Meitner, Otto Stern, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, James Franck, Max von Laue, …

Esses mestres nos presentearam com o conceito de Gedankenexperiment, ou “experimento mental”. A Física, em seu âmago, é uma ciência experimental: questionamentos que não podem ser submetidos à comprovação experimental estão, em princípio, fora do seu campo de estudo e são deixados, quando muito, aos cuidados da Filosofia. Agora, em termos práticos,  alguns experimentos são muito dispendiosos – ou simplesmente desagradáveis – para serem realizados. Um experimento que pode ser imaginado, mas não precisa ser necessariamente realizado é um Gedankenexperiment. Físicos empregam Gedankenexperiments para diversos fins: primeiro, eles podem ser utilizados com objetivo pedagógico, permitindo aos professores apresentar possíveis paradoxos, bem como suas resoluções, de maneira clara e independente de outros assuntos; segundo, eles permitem-nos visualizar se um conjunto de acepções é fisicamente possível – se o resultado de um Gedankenexperiment contradiz as leis da Física que já são bem consolidadas, então pelo menos um dos pressupostos do Gedankenexperiment deve estar errado.

Sheldon estava empregando Gedankenexperiments para um terceiro propósito: checar se uma determinada teoria faz algum sentido. Se Sheldon possui uma determinada teoria, mas não consegue achar pelo menos uma hipótese em que sua aplicação acarrete alguma diferença, talvez essa teoria sequer exista de fato. Cientistas atualmente se engalfinham com Gedankenexperiments para verificar se diversas interpretações sobre o que significam as medidas na mecânica quântica (o que Sheldon chamou de “problema da medição quântica”) realmente significam alguma coisa.

“Não consigo identificar o verdadeiro problema; logo, desconfio que não haja um problema de verdade, ainda que não possa ter certeza disso.” – Richard Feynman

Algum dia, Gedankenexperiments poderão demonstrar se a questão da medição quântica realmente existe como um problema da Física. No episódio dessa noite, Sheldon afirma que já tinha, em seu notebook, “quatro dos cinco Gedankenexperiments” que pensa que seriam necessários para comprovar a teoria. Se ele estava perto de chegar à resposta? Depois do que aconteceu com seu notebook, talvez nunca saibamos…

Ainda restam alguns casos famosos de Gedankenexperiments desse tipo:

O Gato de Schroedinger foi apresentado no final da Primeira Temporada. Na mecânica quântica, as partículas podem existir em dois lugares ao mesmo tempo – isso é chamado de “sobreposição”. Para constatar as implicações dessa teoria, Schroedinger sugere a colocação de um Gedanken-cat (“gato mental”), dentro de uma caixa, dentro da qual a radioatividade de um determinado isótopo determinaria (ou não) se um frasco com veneno se abriria (ou não) e mataria o gato (ou não). Antes de olhar dentro da caixa, o condutor do experimento precisaria obrigatoriamente considerar que em seu interior há uma sobreposição do gato vivo e morto ao mesmo tempo. Na verdade, Schroedinger desenvolveu esse Gedankenexperiment como um argumento reductio ad absurdem. Ele pretendia demonstrar que o conceito era ridículo, uma vez que, segundo seu argumento, nada tão grande como um gato poderia existir como uma sobreposição de estados. Porém, o tiro acabou saindo pela culatra, já que, até hoje, ninguém conseguiu afirmar que a situação é de fato impossível; ao contrário: esse Gedankenexperiment agora pode ser usado como exemplo de como a Física Quântica funciona. Aliás, mesmo a caixa de areia do gatinho estaria suja e limpa ao mesmo tempo.

O Paradoxo dos Gêmeos, de Einstein, é, assim como o Gato de Schroedinger, um Gedankenexperiment, e foi desenvolvido para evidenciar uma consequência da Teoria da Relatividade – apesar de ser erroneamente chamado de “paradoxo”. Em um fantástico programa televisivo chamado Cosmos, Carl Sagan demonstra esse Gedankenexperiment com a história de dois irmãos italianos (a história começa em 21:50 e termina em 24:55. Nota de Tradução: Para os leitores que não conseguirem visualizar o vídeo no Hulu, há também uma versão no Youtube), Paulo e Vincenzo, o irmão mais novo. Os garotos estavam brincando com seus amigos quando Paulo  decide quebrar a rotina e passar um tempo pedalando pelo interior da Itália a uma velocidade próxima à da luz – feito impressionante, considerando que estava pilotando uma Vespa. A Teoria da Relatividade de Einstein afirma que Paulo envelhecerá mais lentamente que seu irmão Vincenzo, que ficou para trás. Quando ele retorna, todos os outros amigos já envelheceram e faleceram; apenas Vincenzo, agora já bastante velho, ainda espera pacientemente por Paulo na Piazza [praça]. Paulo, porém, ainda é um adolescente, não tendo envelhecido mais do que alguns minutos.

Um equívoco comum é afirmar que o “paradoxo” refere-se às idades dos garotos porque, de acordo com esse argumento falho, seria impossível que o irmão mais novo viesse a ser mais velho do que o primogênito. Entretanto, não há nada de errado nisso; o verdadeiro “paradoxo” é que, se o movimento é relativo, não se poderia afirmar qual dos irmãos está, “na verdade”, se movendo e qual está, “na verdade”, em repouso. E assim sendo, como é que um dos irmãos poderia envelhecer mais rapidamente que o outro, já que poderíamos inverter os papéis e pressupor que Paulo estava em uma Vespa em repouso enquanto Pedro estava em uma Piazza em movimento? A solução para esse paradoxo é a de que, em algum ponto, Paulo teve que dar meia-volta para retornar com sua Vespa.  Paulo acelerou, e não Vincenzo. Os irmãos são capazes de afirmar quem acelerou e o paradoxo é resolvido, ou seja, não há paradoxo. O próprio Carl Sagan identifica o paradoxo equivocado no vídeo. Tenho certeza que Sagan sabe o que faz, mas não cometeríamos esse erro em The Big Bang Theory, certo?

Após alguns minutos pedalando sua Vespa a uma velocidade próxima à da luz, o jovem Paulo encontra seu irmão Vincenzo com 90 anos de idade. (começa em 21:50 e termina em 24:55)

O Demônio de Maxwell é um famoso Gedankenexperiment para a termodinâmica. Em um gás quente, as moléculas estão movimentando-se mais rapidamente do que em um gás resfriado. A segunda lei da Termodinâmica afirma que se você tem dois recipientes de gases, a uma mesma temperatura, e os conecta, não haverá troca de calor entre eles. Contudo, cada um dos gases tem moléculas com velocidades variantes em relação à velocidade média. Agora imagine um “porteiro”, o Demônio de Maxwell, que conseguiria diferenciar as velocidades das moléculas, permitindo que apenas as mais rápidas entrassem em determinado recipiente, e as mais lentas no outro, separando-as. Desse modo, um dos recipientes com gás esquentaria e o outro esfriaria – sem que haja Trabalho, como preposto pela Termodinâmica. A resolução desse paradoxo é menos óbvia que a do Paradoxo dos Gêmeos de Einstein; físicos debatem o tema até hoje.

O Amigo de Wigner é um Gedankenexperiment proposto pelo grande físico Eugene Wigner visando a explorar o papel da consciência no problema da mensuração quântica. Pode ser entendido como uma camada extra ao experimento do Gato de Schroedinger. Suponhamos que Wigner saia da sala onde está o gato, que encontra-se em uma condição desconhecida dentro da caixa, enquanto seu amigo olha dentro da caixa. É típico dos cientistas teóricos, sair e deixar todo o trabalho sujo de limpar gatos mortos para os amigos experimentalistas. Wigner pede que lhe comuniquem os resultados do experimento posteriormente. Se a consciência desse amigo faz com que o gato esteja 100% vivo ou 100% morto, então mesmo para Wigner, que estava fora da sala e não sabia o resultado, a realidade agora está 100% determinada. É uma pena, não há mais o paradoxo de Wigner ter que viver em um mundo em que existe uma sobreposição de gatos vivos/mortos e os correspondentes amigos felizes/tristes que existiam no experimento original do gato. Não tenho conhecimento de qualquer conclusão frutífera advinda desse Gedankenexperiment; na verdade, até suspeito que Schroedinger tenha escolhido um gato justamente para que houvesse uma consciência complexa na caixa. Por outro lado, Wigner não era tolo, então talvez seja eu que não esteja entendendo alguma coisa… Uma coisa, porém, é certa: o próximo passo será o teórico relatar as difíceis descobertas do experimentalista nos jornais.

Enquanto os cientistas germânicos de cem anos atrás estavam desenvolvendo a Física Moderna, seus vizinhos, os germânicos que falavam iídiche (Nota de Tradução: Ramificação do idioma alemão que usa os caracteres hebraicos, utilizado pelas comunidades judaicas) estavam escrevendo comédias teatrais. Assim como cientistas do mundo inteiro acham engraçado usar antigas palavras alemãs em nosso vocabulário técnico, espectadores ao redor do mundo escutam palavras iídiches nas sitcoms. As similaridades entre comédia e física são abundantes.

!פיזיק

[Hebraico (ídiche) para “Physik!” (“Física!”, em alemão)]


Tradução feita por Luiz Felipe e revisada por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 18 de Janeiro de 2010.

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Uma resposta to “Tradução: “S03E13: The Bozeman Reaction (A Reação de Bozeman)””

  1. Tradução: “S03E16: The Excelsior Acquisition (A Aquisição do Excelsior)” « The Big Blog Theory (em Português!) Says:

    […] pela dilação do tempo, desacelerando o tempo de vida dos astronautas, como já discutimos antes na história de Paolo e Vincenzo.) Os astronautas não sobreviveriam até lá; contudo, se continuassem a ter filhos, a 16ª […]

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