O DESVELAR DA REALIDADE

INSCRIÇÕES ABERTAS
Início em 19/09/2019

O curso “Desvelar da Realidade”,  tem por objetivo discutir as iminentes e necessárias ligações entre a física contemporânea e as ciências da cognição. Será discutida uma miríade de quebras de paradigma da física e da cosmologia que ao longo dos tempos vieram transformando misteriosas propostas em revolucionárias descobertas.

O modo como essas descobertas propiciaram o contínuo refinamento de foco de nossa visão da realidade será devidamente trabalhado com elegância e linguagem de fácil compreensão. O programa aborda os atuais pontos incômodos e obscuros da mecânica quântica e da relatividade geral (a serem explicadas), as duas mais bem sucedidas teorias da físicas contemporânea, que a despeito de sua extrema precisão, envolvem aspectos interpretativos, sendo absolutamente incompatíveis entre si. Fatos como o estranho véu que nos dificulta explicar a “ação fantasmagórica à distância” – de natureza quântica – serão confrontados com a incômoda e paradoxal “invariância da velocidade da luz no vácuo” – de natureza relativística.

Estes e outros assuntos serão discutidos em termos das propostas de David Bohm (ordens implicada e explicada), Gerard ‘T Hooft (P.Nobel 1999), Maldacena-Susskind (pontes de Einstein-Rosen), Roger Penrose (The Road to Reality), Bentov/Talbot/Pribram (Universo Holográfico e Cérebro Holográfico), além de questoes de natureza Psicanalítica, incluindo a profícua interação de Carl Jung com o Nobel em Física Wolfgang Pauli, além de outros cientistas e pensadores que buscam novas luzes capazes de desvelar as principais incógnitas da realidade como a vemos hoje.

Datas: de 19/09/2019 a 10/10/2019
Horário: de 19h às 22h15
4 encontros, aulas às quintas-feiras

 

Para se inscrever clique aqui

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSd5vNFGkyyo41oz2mR70ZZuUNRMBSiQWYFNMgrili1ycga0xA/viewform

Professor: Aba Cohen

Chamada para 3 cursos de grande interesse:

1a REPRISE  / 2015

para ver e ouvir clique na figura abaixo

Em novembro de 1915 Einstein divulgou junto a seus pares dos meios acadêmicos os resultados de estudos iniciados 8 anos antes, os quais culminaram na Teoria da Relatividade Geral (TRG), um marco para a Humanidade com referência ao aprofundamento de nossos conhecimentos sobre o Universo nos campos da Astrofísica e da Cosmologia Moderna. Nessa teoria, considerada o assunto de maior complexidade e elegância que a mente humana conseguiu conceber, Einstein apresentou fundamentos da natureza em que espaço-tempo-matéria-energia se fundem numa realidade única capaz de explicar o mecanismo da gravidade. No Ano Internacional da Luz (2015-IYL*) e em comemoração ao centenário da TRG, a Über (Laboratório de Tendências – Belo Horizonte – MG – Brasil) entrou no calendário desse evento mundial l)visite www.light2015.org clique em “event programme” e em seguida marque “Brazil”) promovendo três diferentes cursos de grande riqueza alusivos aos temas Luz e TRG:

*IYL- O ano 2015 foi decretado pela Unesco, International Year of Light

-O primeiro curso oferecido pela Über é o já tradicional curso “Einstein no Terceiro Milênio” ou E3M ministrado e coordenado pelo prof. Dr. Aba Cohen Persiano que, em 24 edições anteriores -todas esgotadas- realizadas tanto na UFMG quanto na Über, já atraiu um público superior a mil participantes. Além de explorar os fundamentos da TRR e da TRG o curso aprofunda em outros temas da Física Contemporânea como a Mecânica Quântica, Física Nuclear e de partículas além de alguns aspectos da Cosmologia Moderna. O curso E3M engloba um total de 8 encontros de 3 horas semanais, ao longo de 2 meses, (considerando o esgotamento das vagas do curso no bimestre março-abril e o número de interessados, faremos a 1a reprise às terças-feiras iniciando no dia 12/05/2015 no horário das 18:30 às 21:45);  o nível exigido é o superior completo. Por utilizar argumentos estéticos, animações, demonstrações em tempo real e apenas rudimentos de matemática e geometria, o E3M poderá ser acompanhado por interessados provenientes de qualquer [Área do Conhecimento. Para informações sobre o programa completo clique aqui.

– O segundo curso, com duração de 1 mês (4 aulas com uma reunião semanal às quartas-feiras, com duração de 3 horas – total 15 horas-aula. Considerando o esgotamento das vagas do curso no bimestre março-abril e o número de interessados, faremos a 1a reprise iniciando na 5a-feira dia 14/05/2015) na Über, entre 18::30 e 21:45) será apresentado pelos professores Drs em Física, Aba Cohen Persiano, Marcio Quintão Moreno, Nilton Penha Silva, Carlos H Fonseca, Ronaldo E. Souza, trazendo sub-temas específicos da TRG (história da evolução da TRG, aplicações na Astrofísica, fundamentos matemáticos, aplicações no sistema GPS, buracos negros, Big Bang e expansão acelerada do Universo, discussão do mecanismo da gravidade com a determinação da contração espacial e dilatação temporal – exemplificadas para o caso da Terra e a subsequente obtenção de g=9,8m/s² por cálculos relativísticos,…). O nível exigido dos candidatos às inscrições é o superior completo, podendo ser seguido por pessoas que já tenham noções quanto aos fundamentos da Teoria da Relatividade Restrita (TRR de 1905) e da TRG, como por exemplo os ex-alunos do curso E3M -ver mais abaixo- devendo também ter familiaridade com a Geometria diferencial Euclidiana/(noções da Riemanniana), derivadas e cálculo diferencial.

– O terceiro curso, com duração de 2 meses (8 aulas com uma reunião semanal com duração de 3 horas – total 30 horas-aula todas as quintas-feiras com início dia 05/03/2015 (considerando o esgotamento das vagas do curso no bimestre março-abril e o número de interessados, faremos a 2a edição, iniciando na 2a semana de setembro de 2015) no horário entre 18:30 e 21:30) versará sobre o tema “Introdução à Astrofísica”, com ênfase a aspectos da TRG, será ministrado pelo prof. Dr, Rodrigo Dias Társia, astrofísico de renome mundial. O nível mínimo exigido é o superior completo; recomenda-se que os candidatos tenham alguma noção a respeito da TRR e da TRG.

Para obter mais informações tais como datas, horários, custos etc… como também solicitar/garantir a pré-inscrição, os interessados deverão enviar um e-mail para o prof Aba Cohen <einstein.e3m@gmail.com> com o assunto “IYL 2015 centenário da TRG” informando qual ou quais desses 3 cursos têm interesse em participar e também: telefones de contato, nível de escolaridade e motivação para participar do/s curso/s. Para o curso TRG, pede-se adicionalmente incluir informações sobre os pré-requisitos informados acima.

CHAMADA PARA A 26a TURMA

Curso Einstein no Terceiro Milênio

E3M

Evento do calendário oficial/UNESCO

do “International Year of light” http://www.light2015.org

26a TURMA entre 11/agosto e 29/setembro/2015 no horário entre 18:30 e 21:45

EDIÇÃO DA 25a TURMA COM VAGAS ESGOTADAS

 MONTAGEM DE NOVA TURMA (agosto-setembro/2015)

interessados em reservar vaga para a turma de agosto-setembro 2015, com início dia 11/08/2015, deverão enviar e-mail para seu coordenador, prof Aba Cohen: EINSTEIN.E3M@GMAIL.COM

ESTE É O BLOG OFICIAL DO CURSO EINSTEIN NO TERCEIRO MILÊNIO ONDE INFORMAMOS SOBRE A ABERTURA DE NOVA TURMA DO CURSO. ESTE CONTATO VISA O LEVANTAMENTO DE DEMANDA QUALIFICADA PARA A OFERTA DA NOVA TURMA DESSE CURSO DE GRANDE SUCESSO NOS ÚLTIMOS ANOS, TANTO NA UFMG COMO EM OUTROS CONTEXTOS. ATENDEMOS AGORA A DEMANDA PARA REALIZAÇÃO DO CURSO NA REGIÃO CENTRAL DE BH. 

 A NOVA EDIÇÃO 2A de 2015  DO CURSO IRÁ OCORRER NO BIMESTRE AGOSTO-SETEMBRO, SE ESTENDENDO POR 8  TERÇAS-FEIRAS, A PARTIR DO DIA 11/08/2015 NO HORÁRIO DAS 18:30hs ÀS 21:45hs. OS INTERESSADOS EM RECEBER INFORMAÇÕES SOBRE LOCAL, CUSTOS, COMO SE INSCREVER ETC  DEVERÃO ENVIAR UM E-MAIL PARA einstein.e3m@gmail.com

colocando como assunto: “Curso Einstein 2015”

informando também nome, escolaridade, dados profissionais, telefones de contato e MOTIVAÇÃO para fazer o curso

=programa=

Adaptado para estudantes e profissionais de nível superior de qualquer área do conhecimento 

Este é um Curso de Atualização que durante 5 anos teve grande repercussão e sucesso na UFMG. Em 25 edições consecutivas, todas até agora com vagas esgotadas (a última esgotada no ano anterior ao seu acontecimento), o curso captou o interesse de um público de mais de 1200 profissionais e estudantes de nível superior, dos quais mais de 10% são professores universitários. Ele foi criado e é coordenado pelo prof. Aba Cohen Persiano, e vem recebendo um público interessado na magia e no entendimento da beleza e harmonia do Universo. Atendemos ao convite da Über*-Laboratório de Tendências, empresa especializada no estudo e divulgação de tendências científicas, tecnológicas, comportamentais e de mercado, instalada em local de acesso e estacionamento fácil na região da Savassi. Nesta chamada o curso está sendo oferecido para o bimestre agosto-setembro-2015. Seu programa aborda com profundidade e elegância praticamente todos os assuntos da Física Contemporânea que permeiam a Ciência, Tecnologia e Cosmologia do Século XXI. Trata-se de um curso voltado para pessoas que apreciam a beleza e harmonia do Universo e querem entender o funcionamento do micro e do macrocosmos.

Com demonstrações, animações, argumentos estéticos e rudimentos de matemática, o curso apresenta de modo simples, e ao mesmo tempo profundo, o que é e quais são as questões fundamentais da Mecânica Quântica (Princípio da Incerteza, ondas de matéria, realidade não local), as Teorias da Relatividade Restrita e Geral (conversão da massa em energia, curvatura do espaço-tempo, o mecanismo da gravidade), a Física Nuclear (fusão e fissão nuclear, nucleossíntese), Cosmologia Moderna (Big Bang, buracos negros, energia e matéria escura, ondas gravitacionais e a polarização da luz- Expansão Acelerada do Universo, o bóson de Higgs e temas de grande atualidade). Este e outros assuntos, como a base que dá suporte à micro- e nano-eletrônica desta e das próximas décadas são vistos em detalhe e com muita elegância, linguagem simples e bem humorada, com a participação do professor Aba Cohen e convidados especiais, todos doutores (PhD em Física)  por importantes  Universidades de fama mundial.

Toda a lógica que sustenta as maravilhas do Universo é vista em 8 encontros com duração de 3 horas cada, com um encontro a cada semana durante 2 meses, incluindo teoria (prof. Aba) e palestras convidadas sobre temas de grande atualidade.

mais informações e inscrições, entrar em contato com o coordenador, prof Aba Cohen Persiano em einstein.e3m@gmail.com

PROGRAMA PROPOSTO*

CURSO EINSTEIN NO TERCEIRO MILÊNIO

I- DOS POVOS PRIMITIVOS AO SÓLIDO EDIFÍCIO DA FÍSICA CLÁSSICA 1- Preâmbulo – porque centralizar os estudos na figura de Einstein? 2- Pré-História: a natureza vista por nossos ancestrais. 3- Filosofia Grega: Contribuições de Pitágoras, Platão e Aristóteles 4- O Renascimento – Copérnico – Kepler – Galileu 5- Isaac Newton e 200 anos de desenvolvimento da Física Clássica II- IMPASSES DA FÍSICA CLÁSSICA: SURGE A FÍSICA MODERNA 1- Impasses quanto ao muito rápido e ao muito pequeno. 2- Albert Einstein: alguns dados biográficos – ate 1905. 3- 1905 – o Ano Miraculoso 4- (i) O Movimento Browniano (ii) O Efeito Fotoelétrico 5- Inconformismo, liberdade de pensamento e ousadia. III- OUTRAS CONTRIBUIÇÕES DE EINSTEIN Física Quântica X Mecânica Quântica 1- A Mecânica Quântica: Fundamentos e o quantum de luz 2- Ondas de matéria e a Mecânica Ondulatória: O formalismo de Schrödinger 3- O Princípio da Incerteza – emaranhamento e não-localidade 4- Avanços da Física Contemporânea – micro- e nano-eletrônica IV- TEORIA DA RELATIVIDADE ESPECIAL (TRE) 1- Postulados da Teoria da Relatividade Restrita . 2- Quebrando conceitos absolutos: a dilatação do tempo. 3- A contração do espaço / a ‘expansão da massa’. 4- Massa e Energia. 5- Exemplos aplicados V – A TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL (TRG) 1- Referenciais acelerados e a gravidade. 2- A curvatura do espaço-tempo, provas experimentais. 3- O paradoxo dos irmãos gêmeos. 4- O “peso” da luz. 5- Exemplos através de analogias. VI – EINSTEIN ANTES E DEPOIS DA FAMA 1- As resistências às propostas revolucionárias de Einstein; 2- O êxito da Teoria Geral: Surge um novo ídolo; 3- Einstein e a bomba atômica; 4- Elementos de Física Nuclear – I: a fissão nuclear; 5- Movimentos pela paz; 6- A busca por uma Teoria de Unificação; VII UM PASSEIO PELA COSMOLOGIA MODERNA 1- Modelos do universo pós-Teoria da Relatividade Geral; 2- A Lei de Hubble e o Big Bang; 3- A formação e a evolução do universo; 4- Elementos de Física Nuclear – II: a fusão nuclear, nucleossíntese; 5- Matéria e antimatéria, spins/bósons e férmions, quarks, 4 forças da natureza; 6- Colapso gravitacional: supernovas, estrelas de nêutrons, buracos negros; 7- O Universo – como o vemos hoje: RCF, matéria escura, energia escura; VIII – FRONTEIRAS DA CIÊNCIA 1- Interdisciplinaridade e fronteiras entre as ciências; 2- Pontos em aberto; 3- Pontos de contato entre outras áreas do conhecimento; 4 – Até onde conseguimos chegar?; 5 – Comunicações voluntárias dos alunos E3M sobre temas livres; 6 – Mini Palestras de inscritos no curso, discussão final; distribuição dos certificados aos alunos regulares

* NOTA 1: Por razões fortuitas, há possibilidade de alterações de ordem neste programa. Caso você tenha alguma dúvida ou queira algum esclarecimento, deixe um comentário no espaço apropriado abaixo ou nos envie um e-mail (einstein.e3m@gmail.com), que responderemos com satisfação.

*NOTA 2: Por ocasião do Ano Internacional da Luz (2015) e em comemoração ao centenário da Teoria da Relatividade Geral, a Über está montando 3 cursos de grande interesse a saber: (1) TRG; (2) Astrofísica e (3) o curso E3M. Para saber mais clique aqui.

Mapa mostrando as direções de polarização da RCF em função da direção do eixo de observação do polarímetro instalado no Polo Sul; créditos BICEP2

Cientistas que trabalham com dados gerados pelo polarímetro do programa BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarisation) instalado no telescópio da Estação Amundsen-Scott, localizada no Polo Sul, anunciaram há poucas horas, resultados surpreendentes e de grande confiabilidade, que demonstram os efeitos de ondas gravitacionais sobre a polarização da Radiação Cósmica de Fundo RCF (ou CMB na sigla em inglês). Essa radiação, que vem do espaço extragaláctico e pode ser detectada por instrumentos especiais -independente do ponto de nosso planeta em que forem instalados (na realidade em qualquer ponto do Universo), corresponde ao “eco” eletromagnético remanescente do Universo primordial, após decorridos 380 mil anos do Big Bang (ver o diagrama abaixo). Os resultados mostram que a RCF tem polarizações específicas (direções preferenciais dos campos elétrico e magnético da luz) cujas orientações mudam de modo bastante nítido -seguindo uma distribuição de grande harmonia- conforme se varia a direção do Universo para a qual se aponta o eixo de observação do polarímetro – ver a figura acima.  Ainda que a figura ou os resultados divulgados não mostrem as ondas gravitacionais propriamente ditas, eles mostram os nítidos efeitos provocados por tais ondas. Isto equivale ao que ocorre em uma plantação de trigo (ou capinzal) que é capaz de registrar os efeitos de ondas de vento em diferentes regiões daquele campo, mas não as ondas de vento propriamente ditas.

Entenda como o FiísicaFacil explica esse efeito de modo simples: Pela Teoria Geral da Relatividade (TRG), proposta por Einstein em 1915, qualquer massa (inércia) mergulhada no tecido espaço-temporal (ou seja qualquer massa no Universo), apresenta uma resistência às acelerações (efeito percebido por Galileu, matematizado por Newton e explicado por Einstein). Como resultado, essa resistência às acelerações produz alterações nesse tecido (que conhecemos por gravidade), que, em reação ao rompimento da resistência (o acelerar da massa), produz ondas gravitacionais que propagam através do espaço-tempo. Esse efeito é semelhante ao que acontece quando se acelera uma carga elétrica, só que em vez da emissão de ondas eletromagnéticas no caso da carga acelerada, uma massa acelerada emite ondas gravitacionais -para saber mais leia nosso post “How inertia creates gravity”. A detecção de tais ondas é extremamente difícil pois elas são muito tênues e, apesar da existência de sistemas de detecção montados em diversos laboratórios, elas ou seus efeitos não haviam sido detectados até agora.

O grupo do BICEP2 mediu o efeito das ondas gravitacionais viajantes (ou, no modelo equivalente, mediu o efeito das ondas de ar, ou rajadas de vento), através do registro da orientação da direção de polarização da luz por onde as ondas passaram (ou equivalentemente, capturando a imagem do campo de trigo de uma época em que as correntes de vento eram suficientemente fortes para distorcer o trigal… aqui e ali…) nos primórdios do Universo; pela TRG, a luz revela as distorções do tecido espaço-temporal produzindo, por exemplo, o conhecido efeito das “lentes gravitacionais”. No presente caso, a existência de massas descomunalmente grandes, concentradas nos primeiros instantes do Universo, sofrendo acelerações extremas causadas na sequência da “grande inflação” do Universo, foram capazes de distorcer o espaço-tempo de modo específico, conforme as diferentes regiões por onde tais ondas viajaram. Esse “vento, soprado sobre o campo de trigo” do Universo primordial se configura como a primeira evidência dos efeitos das ondas gravitacionais. Essa técnica (BICEP) de se estudar a RCF revela uma evidência adicional, INDEPENDENTE DAS DEMAIS, que comprova a ocorrência do Big Bang; ela abre campo para uma série de estudos relacionados ao fenômeno da criação/surgimento do Universo. Caso essas medidas sejam confirmadas por outros grupos de pesquisa (e ao que tudo indica elas serão), é certo que esse trabalho pioneiro, que acaba de ser divulgado, valerá o Prêmio Nobel de Física para seus idealizadores.

A figura abaixo é um diagrama que mostra como as ondas gravitacionais afetam a RCF (ou CMB).

Este diagrama mostra como as ondas gravitacionais evoluiram à partir do Big Bang, com um primeiro momento de extrema inflação do espaço-tempo, seguido por 380 mil anos de opacidade do Universo (a luz era espalhada pelos elétrons não acoplados aos núcleos H, He ou Li até então existentes) e a partir daí como a RCF pôde viajar Universo afora, sofrendo os efeitos de polarização provocados pelas ondas gravitacionais (circulo laranja evoluindo para o circulo azul) chegando até nós depois de 13,8 bilhões de anos.

Mapa mostrando as direções de polarização da RCF em função da direção do eixo de observação do polarímetro instalado no Polo Sul; créditos BICEP2

Cientistas que trabalham com dados gerados pelo polarímetro do programa BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarisation) instalado no telescópio da Estação Amundsen-Scott, localizada no Polo Sul, anunciaram há poucas horas, resultados surpreendentes e de grande confiabilidade, que demonstram os efeitos de ondas gravitacionais sobre a polarização da Radiação Cósmica de Fundo RCF (ou CBM na sigla em inglês). Essa radiação, que vem do espaço extragaláctico e pode ser detectada por instrumentos especiais -independente do ponto de nosso planeta em que forem instalados (na realidade em qualquer ponto do Universo), corresponde ao “eco” eletromagnético remanescente do Universo primordial, após decorridos 380 mil anos do Big Bang (ver o diagrama abaixo). Os resultados mostram que a RCF tem polarizações específicas (direções preferenciais dos campos elétrico e magnético da luz) cujas orientações mudam de modo bastante nítido -seguindo uma distribuição de grande harmonia- conforme se varia a direção do Universo para a qual se aponta o eixo de observação do polarímetro – ver a figura acima.  Ainda que a figura ou os resultados divulgados não mostrem as ondas gravitacionais propriamente ditas, eles mostram os nítidos efeitos provocados por tais ondas. Isto equivale ao que ocorre em uma plantação de trigo (ou capinzal) que é capaz de registrar os efeitos de ondas de vento em diferentes regiões daquele campo.

Entenda como o FiísicaFacil explica esse efeito de modo simples: Pela Teoria Geral da Relatividade (TRG), proposta por Einstein em 1915, qualquer massa (inércia) mergulhada no tecido espaço-temporal (ou seja qualquer massa no Universo), apresenta uma resistência às acelerações (efeito percebido por Galileu, matematizado por Newton e explicado por Einstein). Como resultado, essa resistência às acelerações produz alterações nesse tecido (que conhecemos por gravidade), que, em reação ao rompimento da resistência (o acelerar da massa), produz ondas gravitacionais que propagam através do espaço-tempo. Esse efeito é semelhante ao que acontece quando se acelera uma carga elétrica, só que em vez da emissão de ondas eletromagnéticas no caso da carga acelerada, uma massa acelerada emite ondas gravitacionais -para saber mais leia nosso post “How inertia creates gravity”. A detecção de tais ondas é extremamente difícil pois elas são muito tênues e, apesar da existência de sistemas de detecção montados em diversos laboratórios, elas ou seus efeitos não haviam sido detectados até agora.

O grupo do BICEP2 mediu o efeito das ondas gravitacionais viajantes (ou, no modelo equivalente, mediu o efeito das ondas de ar, ou rajadas de vento), através do registro da orientação da direção de polarização da luz por onde as ondas passaram (ou equivalentemente, capturando a imagem do campo de trigo de uma época em que as correntes de vento eram suficientemente fortes para distorcer o trigal… aqui e ali…) nos primórdios do Universo; pela TRG, a luz revela as distorções do tecido espaço-temporal produzindo, por exemplo, o conhecido efeito das “lentes gravitacionais”. No presente caso, a existência de massas descomunalmente grandes, concentradas nos primeiros instantes do Universo, sofrendo acelerações extremas causadas na sequência da “grande inflação” do Universo, foram capazes de distorcer o espaço-tempo de modo específico, conforme as diferentes regiões por onde tais ondas viajaram. Esse “vento, soprado sobre o campo de trigo” do Universo primordial se configura como a primeira evidência dos efeitos das ondas gravitacionais. Essa técnica (BICEP) de se estudar a RCF revela uma evidência adicional, INDEPENDENTE DAS DEMAIS, que comprova a ocorrência do Big Bang; ela abre campo para uma série de estudos relacionados ao fenômeno da criação/surgimento do Universo. Caso essas medidas sejam confirmadas por outros grupos de pesquisa (e ao que tudo indica elas serão), é certo que esse trabalho pioneiro, que acaba de ser divulgado, valerá o Prêmio Nobel de Física para seus idealizadores.

A figura abaixo é um diagrama que mostra como as ondas gravitacionais afetam a RCF (ou CBM).

Este diagrama mostra como as ondas gravitacionais evoluiram à partir do Big Bang, com um primeiro momento de extrema inflação do espaço-tempo, seguido por 380 mil anos de opacidade do Universo (a luz era espalhada pelos elétrons não acoplados aos núcleos H) e a partir daí como a RCF pôde viajar Universo afora, sofrendo os efeitos de polarização provocados pelas ondas gravitacionais (circulo laranja evoluindo para o circulo azul) chegando até nós depois de 13,8 bilhões de anos.

A cada dia que passa, tanto a levitação quanto a capa da invisibilidade, que pareciam ser fantasias, à la Harry Potter, tornam-se cada vez mais reais. Tudo graças à Física dos Materiais, um campo dessa grande área do conhecimento que se dedica a estudar novos materiais, com novas propriedades. Assim foi com os semicondutores que, empregados na microeletrônica à partir da segunda metade do seculo XX, faz a magia de toda essa parafernália eletrônica dos dias atuais; assim será (já é) com os supercondutores que prometem produzir a levitação dos trens do futuro. Também faz parte desse campo da Física o estudo dos materiais  plasmônicos que um dia serão utilizados na confecção das capas da invisibilidade.

Para explicar a propriedade física  dos materiais plasmônicos, convêm iniciarmos explicando o superdiaramagnetismo, que caracteriza os supercondutores referidos acima. Assim, o entendimento de dois fenômenos físicos passarão a integrar o seu campo de conhecimentos, tornando os nossos leitores autênticos Cidadãos/Cidadãs do Terceiro Milênio. 

superdiamagnetic (and plasmonic) materials
copyright https://fisicafacil.wordpress.com

A figura acima mostra linhas de campo magnético nas proximidades de um material supercondutor, representado pela letra “M”. Dado que esse material permite a circulação de corrente elétrica sem apresentar qualquer tipo de resistência, essa característica, em consonância com as leis do eletromagnetismo, faz com que o mesmo crie campos magnéticos internos de modo a cancelar qualquer campo externo que o penetre. A propriedade de algumas classes de materiais criarem um campo interno contrário ao campo externo aplicado se dá o nome de diamagnetismo e os materiais com essas características são denominados diamagnéticos, É o mesmo caso dos materiais dielétricos que criam campos elétricos internos em oposição a campos elétricos externos.

Os materiais supercondutores são um caso especial e eles são denominados superdiamagnetíticos já que o campo no interior do mesmo e sempre nulo. Essa repulsa extrema a entrada de campos magnéticos externos faz com que os materiais supercondutores flutuem sobre um leito magnético e o futuro da levitação depende de se encontrar materiais supercondutores que funcionem em temperaturas próximas a ambiente. Isto tem sido pesquisado com relativo sucesso e em breve deveremos ver a aplicação tecnológica da levitação em nível comercial.

Os materiais plasmônicos, à semelhança com os materiais superdiamagneticos, apresentam propriedades que fazem os campos eletromagnéticos (luz) os contornar, passando de um lado para o outro como se nada tivesse acontecido. A mesma figura acima pode representar  a capa da invisibilidade: a luz que vem de trás, contendo a imagem dos objetos ao fundo, contorna a capa e segue em direção ao olho do observador, que enxerga o campo à retaguarda sem enxergar o que está envolvido por “M”. É só esperar um pouco mais pois o mundo de Harry Potter não tarda a chegar, até com retratos na parede que acenam para as pessoas…. ou isto já existe?

When I was twelve, I went to spend the holidays at my cousin’s home in Rio; in that time one of his friends said that “during the World War II someone had invented an internal combustion engine powered by water … the unfortunate inventor having been killed by the oil companies … ” not knowing whether it was or was not a “talk to teens”, I immediately concluded that the hydrogen contained in water was the fuel element. Even knowing that it is necessary to consume more energy to remove the H2 of H2O, store somewhere, then release this element safely, etc…. when compared to the mechanical energy delivered to a car, for example, I still found the idea interesting.

Many decades have passed and the matter of extracting the H2 of H2O putting it to burn in an internal combustion engine, took shape in several technological proposals. Among them, the electrolysis of water in off-peak hours, when electricity is cheaper, with accumulation of hydrogen safely, in “solid state tanks” containing the powdered palladium (Pd) that is able to store hydrogen safely in interatomic interstices avoiding the risk of explosion, after all the H would have greater ability to enter the crystal lattice of Pd because it is a mere proton, to leave its electron elsewhere in the tank with only purpose to neutralize the total charge; a simple heating, even using the heat of the exhaust (water vapor) pipe would release H2 molecules that, by combining with oxygen in the air + spark, would produce the explosion to continue moving the motor.

The latest entry in this direction comes from a process developed by Sossina Haile, a researcher at Caltech, which uses a ceramic-based compound of cerium (CeO2) doped zirconium oxide, which is able to separate the H2 from H2O using solar energy! Although it has been working at laboratory level, it is quite simple and exciting: an optical system concentrates solar energy on a porous plate CeO2, leading to a temperature of ~ 1500C. At this temperature the CeO2 “expels” atoms “O” that migrate through the pores of the plate; cooling the plate with H2O vapor makes the ceramic to remove the atom “O” from water, to thereby recover the CeO2 original composition. The H2 that is left over can be used to move a combustion engine.

Quando eu tinha 12 anos fui passar as férias na casa de um primo que mora no Rio; um de seus amigos certo dia disse que “durante a 2a Guerra alguém tinha inventado um motor a combustão movido a água… tendo o infeliz inventor sido morto pelas companhias petrolíferas…” Sem saber se isto era ou não “papo de adolescentes”, de imediato concluí que o hidrogênio contido na água era o elemento combustível. Mesmo sabendo que é necessário consumir muito mais energia para retirar o H do H2O, armazenar em algum lugar e depois liberar esse elemento de forma segura, etc… se comparado com a energia mecânica entregue a um carro, por exemplo, continuei achando a ideia interessante.

Muitas décadas se passaram e o assunto, de extrair o H do H2O colocando-o para queimar num motor a explosão, tomou corpo em diversas propostas tecnológicas. Dentre elas a eletrólise da água em horário fora de pico, quando a energia elétrica é mais barata, com acumulo do H2 de forma segura; uma delas em “tanques de estado sólido” contendo pó do elemento paládio (Pd) capaz de guardar o combustível de forma segura nos interstícios interatômicos evitando os riscos de explosão; afinal o H teria grande facilidade em entrar na rede cristalina do Pd por se tratar de um mero próton que deixaria seu elétron noutro ponto do tanque com finalidade de apenas neutralizar a carga total; um simples aquecimento, usando até mesmo o calor do cano de exaustão (de vapor d’água) liberaria moléculas de H2 que, ao combinar com o oxigênio do ar + centelha, produziria a explosão, dando continuidade ao movimento do motor.

A mais recente novidade nesse sentido vem de um processo desenvolvido por Sossina Haile, pesquisador do Caltech, que utiliza um composto cerâmico à base de óxido de cério (CeO2) dopado com zircônio, que é capaz de separar o H do H2O usando a energia solar! Embora esteja sendo trabalhado a nível laboratorial, é bastante simples e animador: um sistema óptico concentra energia solar sobre uma placa porosa de CeO2, levando-a à temperatura de ~1500C. Nessa temperatura o CeO2 “expulsa” átomos “O” que migram pelos poros da placa; ao resfriar a placa, com vapor de H2O, a cerâmica retira o átomo “O” da água, para assim se recompor em CeO2. O H2 que sobra pode ser usado para mover um motor a explosão.

It’s easy to understand why and how typhoons occur (or hurricanes or cyclones, names that vary by region of the planet where they happen): First it needs a portion of the sea, larger than an average size city, which might accumulate excess of thermal energy of the order of 10 ¹⁷  to  10 ¹⁹ Joules, or the equivalent to the energy released by THOUSANDS OF ATOMIC BOMBS of ~ 10 kilotons (the Hiroshima bomb released 10 ¹⁴ Joules) and can flow to the atmosphere,  due to temperature imbalances, within a few days. Concentrations of energy with these characteristics may occur in tropical regions, concentrated in a volume of the sea at a temperature of ~ 27 ° C (Δt ~ 5 ° C or more, compared to an average temperature of 20 ° C), within lateral extensions of  some tens of kilometers in diameter and depths of 50 to 60 meters (that means Δt ~ 5 °C in tens of billions of m3 of warm sea).

The hot air rises up from this region for a few miles, towards the higher regions of the atmosphere, carrying a colossal mass of water, due to the intense evaporation of the sea at that temperature; such a flow of hot air out from the region transforms it in a ‘low pressure zone’, that means “a large ‘evacuated’ volume asking to be filled”, a factor that also favors the gales and the evaporation process. Upon approaching the stratosphere where the air is naturally cooler, the steam accumulates in the form of clouds and eventually condenses, liberating huge amounts of heat, and precipitates as storms -see the blue lines in the figure above, so as to compensate for the shortage due to low pressure over the sea. This pumping hot air and moisture up and a lot of water down in the form of storm generates a “convective flow” that lasts as long as the excess energy exists.

Up to this point we explained the storms but not the funnel (eye of the hurricane) nor the direction of the spinning wind that causes the huge damages by this phenomenon. This can be understood if we take into account the rotation of the Earth:

The figure above shows two points near the equator (A and A’) and two farthest points of this line (B , north of A and B’ , south of A’). Because the Earth’s rotation points A and A ‘, when viewed from a point outside the planet, move eastward at rotational speeds greater than the points B and B’ (points at the poles have no rotational speed – not to be confused with angular velocity). If an object is launched BY AIR from A to B (or from A’ to B’) it will hit the ground at a point slightly to the east of point B (or B’) because while in the air, in addition to the SN velocity, the body keeps its high “equatorial” speed. On the other hand, if the object is released THROUGH THE AIR from B to A (or B’ to A’) , it will reach the ground at a point further to the west of A (or A’) because, while in the air, in addition to the NS velocity, the body keeps its low original rotational velocity. In the same figure we see two points “O”, one in the Northern Hemisphere and the other one in the South, where winds come traveling in the directions NS and SN. It is easy to see that the wind in the Northern Hemisphere tends to rotate anti-clockwise (rotation contrary to the arms of a clock) while in the southern hemisphere the wind tends to rotate clockwise. This effect is caused by the “Coriolis force” that produces these trajectory deviations due to the Earth’s rotation.

The extent and devastation caused by a typhoon depend on the energy stored in the ocean. In the case of typhoon Haiyan, which killed thousands of people and devastated the Philippines in 2013, the diameter was ~ 600 Km ( not to be mistaken with the eye of the typhoon which is much smaller – see the pictures above) and winds reached 380 ~ km/h, a record speed. Upon arriving on the continent the typhoon loses strength because its source of energy (the hot water of the ocean) is kept back. The pictures above are satellite shots of the hurricanes Katrina , which struck the U.S. in 2005, turning in a counterclockwise direction and the Catarina, which struck southern Brazil in 2004, with clockwise rotation as explained above. The frequency and intensity of such an unwanted phenomena have increased significantly in recent times and the explanation is the global warming. Until this situation is not reversed, the prospects are the occurrence of more and more tragedies like the Raiyan, even in Brazil where such disasters rarely occurred in the former years.

É fácil entender o porquê e o funcionamento dos  tufões (ou ciclones ou furacões,  nomes que variam conforme a região do planeta onde eles ocorrem): Primeiramente é necessário que haja uma porção do mar semelhante as dimensões de uma cidade de tamanho médio, onde se possa acumular excessos de energia térmica da ordem de 10 ¹⁷ a 10 ¹⁹ Joules, ou seja, o equivalente à energia contida em MILHARES DE BOMBAS ATÔMICAS de 20 de Quilotons (a bomba de Hiroshima liberou ~10 ¹⁴ Joules) a qual possa fluir para a atmosfera, por desequilíbrios de temperatura, num intervalo de tempo de alguns poucos dias. Concentrações de energia com essas características podem ocorrer em regiões tropicais, concentradas numa região  do mar à temperatura de ~27 ^oC (ΔT~ 7 ^oC ou mais, em relação a uma temperatura média de 20 ^oC), ao longo de extensões laterais com diâmetro da ordem de dezenas de quilômetros e profundidades de 50 a 60 metros (ΔT~7^oC em algumas dezenas de bilhões de  m³ de água). 

O ar quente sobre essa região sobe por alguns quilômetros, em direção a regiões mais altas da atmosfera, carregando consigo uma  colossal  massa de água, decorrente da intensa evaporação do mar àquela temperatura; tal fuga de ar  quente para fora dessa região a transforma numa zona de baixa pressão, como um grande volume ‘evacuado’ e  precisando de ser preenchido, fator que também favorece o processo de evaporação. Ao  se aproximar da estratosfera onde o ar é naturalmente mais frio, o vapor se acumula na forma de nuvens e eventualmente condensa, liberando uma imensa quantidade de calor, precipitando na forma de tempestades –  ver as linhas azuis da figura acima – de modo a compensar a escassez devido a baixa pressão sobre o mar. Esse bombeamento de ar e umidade quente subindo e muita água descendo na forma de tempestade gera um “fluxo convectivo” que dura enquanto durar o excesso de energia acumulada.

Até este ponto conseguimos explicar as tempestades mas não o funil (olho do furacão) e as fortes correntes de ar, que causam os maiores problemas desse fenômeno.  Isto pode ser entendido se levarmos em conta o movimento de rotação da Terra:

A figura acima mostra dois pontos próximos da linha equatorial (A e A’) e dois pontos mais afastados  dessa linha (B, ao norte de A e B’, ao sul de A’). Devido a rotação da Terra os pontos A e A’, quando vistos de um ponto fora do planeta,movem para leste com velocidades rotacionais maiores que os pontos B e B’ (pontos nos polos teriam velocidade rotacional nula – não confundir com velocidade angular). Se um objeto for lançado PELO AR de A para B (ou de A’ para B’) ele chegará ao solo num ponto ligeiramente mais a leste do ponto B (ou B’) pois enquanto estiver no ar, ele mantem sua alta velocidade rotacional. Por outro lado, se o objeto for lançado PELO AR de B para A (ou de B’ para A’), ele chegará ao solo num ponto mais a oeste de A (ou de A’) pois, enquanto estiver no ar, ele mantem sua baixa velocidade rotacional. Na mesma figura vemos dois pontos “O”, um no Hemisfério Norte outro no Sul, onde chegam ventos viajando nas direções NS e SN. É fácil perceber que o vento no Hemisfério Norte tende a girar no sentido anti-horário (rotação no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio) enquanto que o vento no Hemisfério Sul tende a girar no sentido horário. Esse efeito é causado pela “força de Coriolis” que provoca esses desvios de trajetória devido  à rotação da Terra.

A extensão e devastação provocada por um tufão dependem da energia acumulada no oceano. No caso do tufão Haiyan, que matou milhares de pessoas e devastou as Filipinas em 2013,  o diâmetro foi de ~600 Km (não confundir com o olho do tufão que é bem menor -ver as fotos abaixo) e os ventos atingiram ~~380 Km/h, valor recorde registrado ate o momento. Ao chegar no continente o tufão perde intensidade pois sua fonte de energia (a água quente do oceano) fica para trás. A  figura abaixo mostra fotos de satélite dos tufões Katrina, que assolou os EUA em 2005, com giro no sentido anti-horário e o Catarina, que atingiu o Sul do Brasil em 2004, com giro no sentido horário .como foi explicado acima. A frequência e a intensidade desses fenômenos tão indesejados tem aumentado significativamente nos últimos tempos e a explicação é o aquecimento global. Enquanto esse quadro não se reverter as perspectivas são de ocorrência de cada vez mais tragedias como as do Raiyan, até mesmo no Brasil onde raramente ocorriam tais catástrofes.