Curso Einstein Outubro & Novembro/09

PÁGINA DA TURMA OUTUBRO-NOVEMBRO/09
 
QUEM SENTIR SAUDADES DO CURSO
(OU QUIZER ENTEDÊ-LO  EM SUA DIMENSÃO GLOBAL)
 PODERÁ LER OS COMENTÁRIOS ABAIXO,
NOTE QUE PERGUNTAS FEITAS NUM MOMENTO PRELIMINAR
FORAM RESPONDIDAS NAS AULAS SUBSEQUENTES
=BREVEMENTE ESTA PÁGINA SAIRÁ DO AR=
 
COMENTÁRIOS SOBRE A AULA 8
 
Foi com uma mistura de nostalgia e muita satisfação que encerrei mais esta versão do curso “Einstein no Terceiro Milênio” no dia 01/12/09. Explico: (1) Não há previsão de montarmos novas turmas -quem sabe se mais para a frente, havendo manifestações de interesse, possamos considerar?-  e (2) o fechamento desta edição “outubro-novembro/09″, com 4 apresentações sob o tema CONSCIÊNCIA foi um dos mais completos de toda a série. 
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1) Concluimos mostrando para a turma o personagem Bidi que, vivendo em um Universo de 2 dimensões espaciais, acabou por concluir que seu Universo tridimensional (2 de espaço e 1 de tempo) é riemanniano, finito e ilimitado, sem ter capacidade de conceber (enxergar) a esfera em que vive. Quando muito Bidi tenta imaginar um disco esquisito sem bordas. O máximo que Bidi conseguia prever em termos de “borda” era que, por estar em expansão, seu Universo teria um umbigo num pontinho remoto do espaço-tempo quando o seu “Universo-disco-curvo-sem-bordas”  teria  surgido:   A única aresta da sua existência material, seria, o centro do estranho disco (esfera em nossa visão, não na de Bidi, que não sabe o que é uma esfera), quando tudo -matéria, espaço e tempo- teria passado a ser. Nosso entendimento da realidade de Bidi nos remete a uma tomada de consciência do nosso próprio Universo: sem conseguir enxergar, sabemos que ele é tetra-dimensional, finito e ilimitado (exceto pelo pontinho de dimensão espaço-temporal zero, ocorrido há 13,7 bilhões de anos).
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A aula seguiu com as comunicações, começando com a apresentação da engenheira e arquiteta Maria Alice B.M. Fonseca que falou sobre  ”A busca como expressão de Fé”. Sua proposta foi de buscar   pontos de contato entre Ciência /Arte / Fé através da necessidade constante do ser humano encontrar respostas para suas indagações, o que leva pesquisadores, artistas a se debruçarem sobre seus mundos interiores. Além das diversas pinturas projetadas que nos levam às quatro diemensões do espaço-tempo claramente visíveis na Galatea das esferas de Dali, Maria Alice fez uma referencia ao Bidi, mencionado acima, e comparou a obra da pintora Djanira com o mundo do nosso personagem bi-dimensional. Abaixo vocês têm os quadros do Dali e da Djanira mostrando essa caracterísitica TETRADI e BIDI, que tão bem definiu a Maria Alice. Ela terminou por concluir que “ A busca da ampliação da CONSCIÊNCIA é um dever para o qual ninguém deve se furtar”

navegando entre as 4 dimensões do espaço-tempo, como em Dali e a bidimensionalidade como em Djanira

 O engenheiro e bacharelando em filosofia Flávio de Lemos Aguiar apresentou o tema “Heráclito e Parmênides”, com um excelente encaixe não só no tema do dia,como também do Curso Einstein, como um todo: Esses dois filósofos gregos há cerca de 2500 anos atrás perceberam, cada um por seu lado, não só as possibilidades de duplicidade nas características das coisas, seja pela transitoriedade de tudo (a flecha e sua existência na condição de ESTAR a caminho entre o arco e o alvo, ou modernamente no estado das ondas de matéria da Mecânica Quântica, sintetizando o cerne da proposta de Heráclito), seja pela imutabilidade de tudo ( como a flecha imovel, em seu eterno estado de SER, ao seguir por um percurso de infinitos segmentos  -cf Zenão- entre o arco e o alvo, representada na concepção modena pela partícula que É UM corpúsculo (monolítico!!??), uma apropriada sintese  contemporânea  da proposta de Parmênides). Onda ou partícula? fluxo ou imutabilidade? essas questões perduraram por milênios e ainda perduram.

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O palestrante prof. Maurício Viotti Daker, psiquiatra e professor da Faculdade de Medicina da UFMG, Dr. pela Universität Heidelberg, apresentou a palestra intitulada “O Contínuo das Psicoses”. Tentarei traduzir o que entendi: o tema central orbitou em torno da questão “Categorias ou dimensões?” para dar conta de um grande número de quadros de transtornos mentais, sejam eles muito distintos, entre o que ele denominou por Polo Esquizofrênico e Polo Afetivo ou, de outro lado, que mantêm proximidades como os denominados estados esquizofrênico ou psicótico; obsessivo-compulsivo ou impulsivo; depressivo ou ansioso, dentre outros pares… O autor (já que esse assunto fez parte de sua tese de doutorado) propõe um modelo em que todos esses estados integram um contínuo de possibilidades, variando do Polo Esquizofrênico até o Polo Afetivo de modo suave, encaixando-se aí todas as possibilidades de psicoses. Dois outros polos (entendi que de influências periféricas ou externas ??) estariam delimitando esse contínuo: o Polo Filogenético (ou somático, ligado às característcas biológicas do indivíduo, que vem de um processo evolutivo de milhões de anos – leia-se Darwin) e o Polo Psicossocial (ligado ao meio cultural/social em que o indivíduo está embebido). Dentro desse contínuo delimitado pelos quatro polos cada indivíduo poderia ser colocado em um ponto mais próximo (mas não rigidamente) de um quadro, podendo daí, como numa dimensão fractal (estrutura menor que replica o todo, como na folha de uma samambaia) , se abrir em um leque de possibilidades contedo um novo contínuo das diversas sub-componentes, com menor abrangência dentro do quadro geral das psicoses.
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A palestra do convidado externo, prof. Louis Ricci, psicologo e professor da Faculdade de Filosofia e Ciências Humanas da UFMG, Dr pela University of Maryland, foi sobre o tema “Ciência e o Campo de Consciência”. Em resumo ele falou do que denominou “a segunda mudança paradigmática” da física”, que se seguiu à primeira (da Mecânica Quântica, como proposta por Einstein, onde trabalhamos com a dualidade onda-partícula). Segundo o prof. Ricci há uma tendencia de se trabalhar com a “energia” (num sentido lato), em que esta carrega informação que de uma certa, forma é “inteligente”. Esse campo de consciência explicaria as varias ramificações dos fenômenos de não-localidade e formaria a base para uma teoria de um universo unificado, onde há “interligações” entre todos os fenômenos. O Teorema de Bell (que trata das probabilidades de relacionamento entre fenômenos -ou objetos- espacialmente separados estarem desconectados ou estarem interconectados -que nos leva à estranha conclusão de a realidade ser algo não-localizado) aplicado aos surpreendentes resultados do experimento de Alain Aspect (que mostram a interconexão instantânea de partículas gêmeas, comunicando-se mesmo que afastadas de distâncias compatives com velocidades superiores a “c”), levam a explicar resultados de pesquisas mais recentes nessa área e nas áreas da biologia, medicina e psicologia que reforçam a existência de um campo unificador que carrega informação. Na convergência da física, biologia, medicina e psicologia, o palestrante também fez a aproximação da Ciência com as experiências e teorias “místicas” (dos grandes caminhos de consciência milenares) -a la Fritjof Capra- sobre consciência e a natureza do universo.
 
COMENTÁRIOS SOBRE A AULA 7
 
 Nesta 3a-feira, 24/11/09, usamos praticamente todas as teorias estudadas no curso para entender um pouco do nosso Universo. Começamos discutindo o tipo de curvatura do espaço-tempo e todos concluiram em uníssono que, pela TRG (da aula 5), o espaço-tempo não tem nada de euclideano e sua curvatura é reiemanniana. Falamos dos modelos de Universo propostos por Einstein, por de Sitter e por Friedman -todos baseados na TRG. Naquela ocasião (~1920-1922) a falta de dados experimentais (observacionais) impedia o avanço na direção de um modelo mais confiável. Edwin Rubble, também nos anos 1920, trouxe a 1a luz (e que luz!!!) ao descobrir (i) as galáxias, (ii) a expansão do universo (que segundo o prof Rodrigo, Rubble não interpretou seus dados com esse olhar) e (iii) a proporcionalidade “distância X velocidade de recessão” das galáxias. Esta proporcionalidade levou a turma como um todo a concluir pelo Big Bang (antes mesmo de eu terminar o exemplo dos carros, dado em sala, muitos já murmuravam… “é o Big Bang”… e era!!). Na descrição dos primeiros momentos do Big Bang passamos por discussões da Física Nuclear, estudada na aula 6, para falar da nucleossíntese e que o processo envolve também a aplicação pesada da Mecânica Quântica (aula 4), ou seja o entendimento do extremamente pequeno para explicar processos do extremamente grande.  Finalizamos falando sobre os buracos negros, já explorados na palestra da aula 5.
 
A aula 7 foi encerrada com uma das melhores palestras deste curso, quando tivemos o privilégio de ouvir o prof. Rodrigo Dias Társia, conceituado astrofísico de renome internacional. Ele apresentou de modo brilhante a Física que está por trás de cada uma das grandes questões da Astrofísica do presente e a aplicação da Teoria da Relatividade Geral -assunto que domina e utilizou em seu programa de doutorado na França.  Primeiramente foi discutida a questão da medida do tempo (sua calibração nas escalas astronômica X atômica X relativistica); daí passou para a discussão da Física envolvida nos atrasos nos sinais de radar; as descrições do programa GPS, sua aplicação na resolução centimétrica (!!) das variações do perfil da geodésica terrestre, a necessidade das correções relativisticas dos “clocks” nos satélites e nos GPSs dos usuários localizados na superfície da Terra. Em seguida o prof Rodrigo mostrou de modo claro a necessidade de se definir referenciais inerciais (o mais inercial possível) para aplicações da TRG que exigem precisão igual ou inferior a mili-segundo de grau de arco. Isso foi relacionado a estudos da aberração da luz (desvios decorrentes do movimento da fonte e/ou do observador), a questão do entendimento das lentes gravitacionais e a necessidade de refinamentos para dar suporte à Física que está por trás das discussões sobre a existência de matéria escura. Falou também da aplicação desses desvios na descoberta de exoplanetas (veja também meu post sobre o tema).  O prof Rodrigo encerrou fazendo algumas incursões sobre questões de cosmologia e os modelos do Big Bang. Segundo ele não há dúvidas de que o Universo teve orígem (matéria, espaço e tempo surgindo -todos juntos- num dado instante); as discussões passam pelo “como”, e não pelo “se”, da evolução desse processo. Enfim, o prof Rodrigo mostrou nesta palestra de encerramento o quanto o refinamento experimental  é importante na definição do entendimento das “pontas abertas” presentes na Física Contemporânea. Foi sem dúvida uma palestra de profundidade científica (a questão de termos que nos “amarrar” a referenciais “absolutos”) com implicações que esbarram não só no aprofundamento do Método Científico mas também em questões filosóficas. O mais importante da palestra foi o prof Rodrigo mostrar a todos que, mais que um conhecimento enciclopédico sobre o nosso Universo, podemos entender os porquês das questões da Astronomia, através da Astrofísica, e como isto afeta cada um de nós, Cidadãos do Terceiro Milênio, não só pelas aplicações da Mecânica Quantica, como também das Teorias da Relatividade Restrita e Geral, que estão AQUI, batendo em nossas portas. Foi um encerramento com chave de ouro quanto à proposta do Curso “Einstein no Terceiro Milênio”.
 
 
 

COMENTÁRIOS SOBRE A AULA 6

+ preparativos para a aula 8

 
Na aparência a aula do dia 17/11/09 foi um “passeio pela biografia do Einstein”; no aspecto formal vimos muito mais, e varremos assuntos de grande profundidade. Vamos a eles: Iniciamos com a revisão da aula 5 -TRG- essas revisões têm como objetivo central a fixação dos conceitos – mas sempre enfatizando aqueles que são absolutas novidades e de maior profundidade já apresentados para a classe.  No andamento da aula, vimos como foi a gestação da TRG e calculamos a perda de massa (delta m) quando [(1 neutron + 1 isótopo 235U) se desintegra (fissiona) em [142Ba + 92Kr + 2 neutrons]. Como resultado, mesmo mantendo-se o valor nominal da massa global (236) a massa em Kg é reduzida em cerca de 1/1000 da original. Isto gera uma quantidade enorme de energia (delataM*c2. A conversão por fusão (elementos com n < 26 = Fe) libera muito mais e é a base da bomba H. A aula 6 prosseguiu com informações altamente esclarecedoras, na palestra do prof Alaor que relato a seguir
 
Palestra do Prof Alaor Silvério ChavesPresidente da SBF
Teorias de Unificação – O Legado de Einstein
Faço aqui um resumo estendido dos principais pontos da palestra do prof. Alaor, proferida ao final da 3ª aula; uso como referencia deste texto o que vimos em suas 2 palestras apresentadas no “Curso Einstein” desde 2008: Ele iniciou enfatizando o grande potencial de Einstein em sintetizar/generalizar conceitos físicos – como as fusões massa-energia, espaço-tempo, assuntos que vimos na aula 3, assim como a Gravidade, na aula 5. Lembrou também que Einstein tentou, em vão nas últimas décadas de sua vida, unir todos esses conceitos ao eletromagnetismo, buscando uma Teoria de Unificação da Física:  Como é típico do Alaor, ele passou então a um relato histórico e pleno de personalidades, para tratar da questão da “generalização”, começando por Descartes. Ao contrário de Galileu que acreditava ser a inércia dos objetos terrestres diferente da dos celestes, tendo os primeiros “vontade” de seguir em linha reta e os últimos em movimento circular, Descartes teria sido o primeiro a propor a extensão das Leis da Terra para o resto do Universo. Em seguida veio Newton com sua Teoria de Gravitação Universal: como o nome diz, generalizada para todo o Universo. Vimos em seguida um desfilar de personalidades e feitos: Galois (aquele que teve um caso com a mulher de um militar) criou a teoria matemática da invariância, hoje chamada Teoria dos Grupos com variáveis descontínuas. Lie veio depois e criou os grupos que levam o seu nome (Grupos de Lie) formulando a teoria dos grupos contínuos que é usada nas teorias de campos modernas. Com base nessas estruturas matemáticas, Herman Weyl criou o termo “CALIBRE” para uma abordagem (em inglês “teorias de clibre ou “gauge” – ou ainda de escalas) correspondente a uma das classes de Teorias Físicas, que buscam transformações de simetria generalizantes com abrangência tanto local quanto global. Weyl buscava descobrir mais invariâncias na Teoria da Relatividade Geral, assunto nosso da próxima semana. Na seqüência da palestra Yang e Mills criam um novo conceito de Teoria de Calibre e as teorias de campos entraram em uma nova era: Abdus Salam, Weinberg e Glashow (Nobel de Física de 1979) construíram a Teoria Eletrofraca: uma teoria de calibre que unificou a força eletromagnética e a força nuclear fraca. Esta última é a força responsável pelas “emissões nucleares ditas fracas”, como o decaimento beta = emissão de um elétron pelo núcleo, em um decaimento radioativo, ao contrario da “força nuclear forte”, relacionada a força de coesão próton-próton dentro do núcleo atômico. Essa teoria eletrofraca previu a existências das partículas W e Z, que de fato foram posteriormente observadas no CERN.  A  proposta denominada “Teoria da Grande Unificação”, defendida por Glashow e Georgi é uma teoria de calibre em que as forças eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte seriam unificadas. Tal teoria ainda não foi comprovada, e há teorias alternativas a ela. Em seguida falou da proposta de Gell-Mann em que os hádrons (próton, nêutron e mais duas centenas de outras partículas) podem ser (e de fato são) reduzidos a apenas 3 classes de “quarks”: partículas que, dentre outros atributos têm cargas fracionárias (-1/3, +1/3 e + 2/3). Inicialmente a proposta era de que seriam 3 quarks mas hoje eles formam 3 pares. Assim Gell-Mann conseguiu explicar centenas de partículas, até então conhecidas, em um grupo de 3 (6). Para os cálculos e predições sobre os hádrons, construiu-se uma teoria baseada em princípios de invariância que conhecemos por “Teoria de Grupos”: No presente momento o chamado Modelo Padrão de Partículas e Campos, inteiramente baseado em simetrias, tem enorme sucesso (o grupo do LHC trabalha nessa corrente). Nenhum fato experimental conhecido contraria esse modelo. No entanto, segundo o Alaor, “esse modelo tem uma falha gritante pois não consegue compatibilizar a Teoria da Gravitação com a Mecânica Quântica”. O prof Alaor falou em seguida do espaço de 4 dimensões proposto por Kaluza, em que as equações da Relatividade Geral de Einstein conteriam também as Equações de Maxwell (fusão da Gravidade e Eletromagnetismo). Klein elaborou essa teoria e na seqüência surgiram outras teorias que postulam novas dimensões para o espaço e que são denominadas teorias de Kaluza-Klein. Ao finalizar foram mencionados os nomes de Schwarz e Green, dois dos pioneiros das Teorias de Cordasque busca compatibilizar  a Gravitação com a Mecânica Quântica. Witten,  transformou a Teoria de Cordas em um campo  de enorme complexidade matemática; Essas Teorias de Cordas são do tipo Kaluza-Klein e só funcionam em um espaço de 10 dimensões. Peter Woit (2006) critica a teoria de cordas: para ele, ela é tão pobre em conteúdo objetivo que não está “nem mesmo errada”. Finalmente o professor Alaor citou Lee Smolin e sua discussão sobre os embaraços da física atual e as dificuldades de se dar o próximo passo. O prof Alaor concluiu expressando sua opinião quanto ao fato de Einstein não ter dado crédito à Física Quântica, como tratada em sua época, pela incompatibilidade que ele já percebia haver, desde aquela época, conflitando os princípios fundamentais desta com a sua Teoria da Gravitação. 

 COMENTANDO A AULA 5

Na 5a aula vimos a Teoria da Relatividade Geral (TRG) e pudemos demonstrar a todos os presentes que, NOS SISTEMAS ACELERADOS, O ESPAÇO REALMENTE ENCOLHE E O TEMPO EFETIVAMENTE  DILATA.  Para mostrar isto de modo singelo, tivemos que REVER o assunto da TRE (o exato porquê de o tempo esticar e o espaço encolher; minha tarefa foi relembrar que: a razão é a “constância de c”) para que TODOS pudessem entender exatamente o que é a gravidade. Recebemos comentários sobre a não-necessidade de rever esses assuntos – MAS NO MEU ENTENDER “o porquê” desses conceitos não é triviail e  NECESSARIAMENTE precisam ser reprisados (ressalto - O PORQUÊ DAS DITORÇÕES ESPAÇO-TEMPORAIS E NÃO O FATO; para os fatos não precisava de um curso). Este é o meu método de ensinar e não de apenas comunicar… do tipo “os fatos são assim e ponto final”:  não é esse meu objetivo. Depois dessa revisão dos porquês, pusemos o almofadinha em um disco material girante (com v fixa – ou seja, um sistema que possui aceleração centrípeta. O almofadinha, para não ser “cospido para fora do disco”,  teve que se apoiar num degrau que o empurrava centripetamente para o centro, enquanto SUA MASSA INERCIAL FAZIA SEUS PÉS PRESSIONAREM CENTRIFUGAMENTE O DEGRAU PARA FORA= Segundo Einstein, esta “força centrífuga de origem puramente INERCIAL” É EXATAMENTE (indistinta daquilo) QUE CHAMAMOS DE PESO. Creio que AGORA voces começam a entender que MASSA INERCIAL (= preguiça) É CONCEITUALMENTE IGUAL A MASSA GRAVITACIONAL (= aquilo que provoca “o grude” dos pés do almofadinha no patamar) removendo-se esse patamar, o almofadinha “cai no espaço” e pára de sentir a gravidade.
 
gravity-well[1]
 
para entender melhor leia meu post “Understandig Gravity” clicando aqui
 
Pergunta do Rafael “porque o tempo acumula atrasos e o espaço não?” A resposta sai fácil se voce pensar no disco girante, à medida que ele vai parando… o tempo que já havia atrasado continuará acumulando atrasos, mesmo que cada vez menores que se somam aos anteriores (um tic-tac que andou mais lento não deixará de ter acontecido), já o espaço apenas se curva, mas não acumula nada e aos poucos ele só vai ”desempenando”, ou seja, voltando ao normal a medida que “v” tende a zero, sem acumulos. A pergunta do Leonardo sobre o que aconteceria com a luz (vista pelo almofadinha ou o capiau) foi respondida com o desenho animado dos 3 elevadores. A seguir coloco um acesso a algumas delas:
  
einstein no elevador
 Para ver a animação do Einstein no elevador clique aqui
 
concluo estes comentarios da aula 5 remontando à sentença com que a abrimos
De fato, nessa aula Einstein continuou tirando coelhos da cartola, (compondo novas estrofes do poema) vejam o comentário que faço nas linhas mais abaixo, tendo por base a frase de abertura – ela foi colocada no início da aula de propósito- e escrevo mais abaixo a expressão-síntese da TRG…. Com certeza vocês AGORA (depois dessa aula) entenderão bem melhor a beleza da sentença e a síntese expressa na equação – vejam: 
 
“Embora soe paradoxal, poderíamos dizer: A Física Moderna é mais simples do que a antiga e parece, portanto mais difícil e intrincada – Quanto mais simples é a nossa representação do mundo exterior e quanto mais fatos ela abarca, tanto mais fortemente ela reflete em nossas mentes a harmonia do universo”
Albert Einstein

Esta sentença é bem representada pela expressão-síntese da TRG-traduzida em miudos logo abaixo Mas notem as cores para as categorias espaço-tempo e matéria-energia, e TAMBÉM para o sinal “=” que une tudo

Gmn = 8p Tmn

 

traduzindo em miudos – por 3 olhares diferentes:
 

A curvatura do espaço-tempo = a distribuição de massa-energia no Universo

 –x–

O espaço-tempo diz para a matéria-energia como ela deve se mover e a matéria-energia diz para o espaço-tempo como ele deve se curvar
  
frase concebida por John Archibald Wheeler (1911-2008), colaborador de Einstein e orientador de doutorado do Prêmio Nobel de Física Richard Feynman
–x–
Geometria =Matéria-
–x–
Somente uma inteligência privilegiada, como a de Einstein poderia sintetizar tão bem tantos conceitos em uma única expressão, unindo a um só tempo (NOTEM o sinal “=“): “matéria=energia=espaço=tempo=aceleração=gravidade=curvatura universal”
 
 –x–

A 5a aula foi encerrada com a excelente palestra do prof. Carlos Heitor D´Ávila Fonseca, sobre os “Buracos Negros”.

 

Como prometido, coloco abaixo o pulsar e seu companheiro se transformam em um buraco negro – note como a malha espaço-temporal* vai se deformando até se transformar na singularidade – * esse assunto da “malha” foi o tema da nossa aula nesta 3a-feira, dia 10/11/09 PRESTEM ATENÇÃO NO MODO COMO VAI SENDO DISTORCIDA A MALHA ESPAÇO-TEMPORAL VERDE DESTA ANIMAÇÃO (levo a todos, as perguntas do Alfredo e do Vitor – meus alunos no curso Einstein assim como no curso regular (Geologia) que fazem na UFMG, “como é que o tempo pode estar representado na malha e também vermos o objeto se mover???”  Respondi aos mesmos que a figura da malha é um “espaço de representação da evolução da linha-mundo” bi-dimensional; poderia ser tri- ou tetra-dimensional (o desenho vai ficando + difícil); já o objeto movel (no caso os 2 pulsares) são uma animação não da linha-mundo e sim do que vemos a cada segundo; não é num “espaço-de representação”
imagem pulsar JPG
 
Comento a seguir mais perguntas em sala: o Bernardo perguntou se “tem como saber se uma dada estrela ‘está lá’ (onde a vemos) ou se há alguma distorção de buraco negro ou massas etc…Como garantir isto ?”  R: Muito boa a pergunta e é evidente que o “estar lá” que o Bernanrdo fala não é no tempo presente “lá-agora”; A palestra do astrofísico prof Rodrigo Dias Társia no dia 24/11 que tratará exatamente disto: Fortes implicações advindas da TRG (assunto a que vem se dedicando de longa data) e a necessidade de se estabelecer referenciais inerciais confiáveis (para dar crédito de precisão  às tantas técnicas sofisticadas de medida recentes) para que possamos aplicar a TRG com precisão extrema (milésimos de segundos de 1 grau) a fim de responder a questões como esta do Bernardo. Outra pergunta, creio que foi feita também pelo Bernaro, foi “o buraco negro tem fim?” R: o prof Carlos Heitor informou que os pequenoa tendem a “evaporar” (dissipar a energia qua acumular e logo desapareceriam; já os + massivos teriam vida superior à idade do Universo. Deixo uma pergunta no ar: Em épocas próximas ao Big Bang já havia massa bariônica (que atua gravitacionalmente) e densidades maiores que as atuais; porque não teriam surgido (e mesmo dominado o Universo) trilões de BNs auto devoradores? Uma resposta poderia ser a pressão térmica…. Portanto coloco a pergunta final: Não poderia haver uma pressão térmica crescente e igualmente poderosa em um BN que um dia o destruisse? ou o destino do Universo é ir parar em um monte de BNs?

Aguardem o preview da aula 6 em breve….

 COMO FOI A AULA 4

 Começo me dirigindo aos poucos que faltaram a aula desta 3a-feira, dia 03/11/09 (a lista não está em mão neste momento), mas elejo o prof Maurício, que justificou sua ausência, como o representante dos demais ausentes, a quem peço desculpas pelo que se segue nas próximas linhas e desde já me comprometo a repor possíveis falhas causadas pela inversão da programação das aulas de 03/11 e 10/11 como exponho a seguir:

Por me incomodar bastante a mistura do tema TRG (previsto para esta 3a-feira) com a palestra do prof Alaor (Física Quântica X Mecânica Quântica) e para também consertar um conflito entre Aula & Palestra na aula de 10/11/09 (Mec. Quântica & Buracos Negros), decidi poucas horas antes da aula 4, trocar os temas das aulas 4 e 5. Desta forma, nesta 3a-feira 03/11/09 vimos o assunto “Outras contribuições de Einstein…” (ou seja a aula sobre a Física Quantica) para casar com a palestra (ver abaixo). Como prometi acima, estou pronto a repor essa aula para os ausentes, sem esquecer do Maurício que me transmitiu a expectativa pelo assunto que seria dado no dia 10/11.

Começamos revendo a proposta de Planck (E=hf) e do Prêmio Nobel de Einstein (Ec = hf – W ou seja: troco = moeda empregada – custo) e partimos para as propostas de Rutherford e Bohr para os átomos. O esclarecimento quanto aos níveis discretos de energia (mudanças em saltos onde só se aceita NÚMEROS INTEIROS) veio através das ondas materiais de Louis deBroglie (λ = h/mv). O encaixe perfeito das ondas eletrônicas (elétrons enxergados como “ondas materiais estacionárias” e não como “partículas em órbita”) em torno do núcleo foi capaz de explicar com absoluta precisão o espectro luminoso (assinatura característica e única) do hidrogênio.
 
Essa evidência inquestionável de que, assim como a luz, a matéria também é dual (ora onda ora partícula), resultou na “abertura da porteira” para a aventura da Mecânica Ondulatória (que aqui também denominaremos “Mecanica Quântica”, e a distinguiremos da “Física Quantica” – conforme palestra do prof. Alaor) em que Bohr, Heisenberg, Pauli e outros “nadaram de braçada” nas indeterminações daí resultantes. Mas notem! numa direção em que as previsões têm um encaixe magnífico com a realidade!! Assim, o esfumaçamento da precisão determinística abriu caminho para o Princípio da Incerteza de Heisenberg (incerteza na localização ”Δx”  multiplicada pela incerteza do momentum “Δmv” não pode ser menor que h/2π). Discutimos se a “Interpretação de Copenhagen” da MQ (doravante a natureza “é” complementarmente dual ↔ Bohr e incerta ↔ Heisenberg) seria fruto das limitações da própria natureza ou de nossa capacidade de vê-la como ela “de fato é”? Vimos os disparates do “gato de Schrödinger” e do paradoxo EPR e o contrasenso que vemos nos dias atuais, que nos leva a concluir que a realidade da natureza é a não-localidade. Abordamos as questões de se enxergar o mundo de modo solipsísta (a coisa só existe a partir de quando tomamos conhecimento dela), epistemológico (é uma imagem do que conhecemos dela) ou ontológico (a coisa em si, não conseguimos entrar em sua realidade).

 
Esta parte formal da aula 4 foi concluida quando mostramos que a Física do Estado Sólido (átomos aproximados a distâncias de décimos de nanômetros) investiga materiais especiais onde as bandas (ou aglomerados de níveis ) de energia permitem explorar um sem-número de propriedades dos semicondutores submetidos a excitações de variadas naturezas, como as térmicas, ou ação de campos elétricos ou magnéticos etc, para controlar o “conduz-não-conduz” da corrente elétrica nos chips dos “ábacos” modernos, cada vez mais rápidos e compactos (notebooks, celulares etc). Os próximos passos, quando aproximarmos das dimensões do átomo, abrirá a possibilidade da Computação Quântica, a entrar em cena dentro de uma a duas décadas.

 A aula 4 foi encerrada com a excelente palestra do prof. Alaor Chaves, Professor Emérito da UFMG, Membro da ABC e ex-presidente da SBF. O tema aparentemente inusitado foi “Einstein, um solitário defensor da Física Quântica”. Ele iniciou a palestra falando da diferença entre a Física Quântica (FQ – que Einstein foi um dos precursores) e a Mecânica Quântica (MQ – de Bohr, Heisenberg, Dirac e outros) que Einstein tanto contestou. Mencionou a tentativa “na base do ensaio e erro” de Planck, em 1900, para chegar na expressão E=hf (f=freqüência da luz) e assim explicar a radiação do corpo negro  que escapulia às teorias da Física Clássica – sem se apoiar em qualquer modelo associado ao fenômeno. Daí a palestra seguiu para Einstein que adotou a luz como partícula com energia E=hf (portanto a mesma equação de Planck), para explicar a emissão dos fotoelétrons e a energia cinética restante – mas NOTEM: agora a visão dos pacotes de energia constituíam um modelo fenomenológico: A luz é um pacote de energia (que Planck não havia entendido/pensado, para explicar o inexplicável.

Na seqüência o palestrante passou para a contribuição de Einstein na explicação do calor específico dos sólidos em que  as vibrações (agora mecânicas) do sólido são quantizadas e os níveis de energia são espaçados por números inteiros (n) de pacotes E=hf, mas notem que agora f é a freqüência MECÂNICA -e não eletromagnética- equivalente do sistema massa-mola do cristal) – mais um modelo associado ao fenômeno. Depois falou do Bohr (quantização do momento angular orbital eletrônico L = h/2Π) que explicou o espectro do átomo de hidrogênio. Em seguida veio a proposta de Einstein para a Emissão Estimulada de luz (mais uma idéia quântica de Einstein – que levou aos LASERS); em seguida a confirmação das propriedades corpusculares dos fótons (Efeito Compton = choque de um fóton com um elétron); passou então para as ondas de matéria do Louis deBroglie  e para o Princípio da Complementaridade de Bohr [o que agora vemos como partícula pode ser visto em outra horas como onda, e vice versa – daí veio uma de suas famosas sentenças: “O oposto de uma afirmativa correta é uma afirmativa falsa, mas o oposto de uma PROFUNDA VERDADE pode muito bem ser OUTRA PROFUNDA VERDADE”].

Em seguida o palestrante seguiu para o cerne da MQ, falando das ondas de probabilidade (interpretação da proposta de Schrödinger) e do Princípio da Incerteza de Heisenberg – todos esses assuntos da nossa aula 5. Passou então para o trabalho precursor de  Paul Dirac, que uniu a TRE à FQ tendo a partir daí previsto a existência da antimatéria; essa união TRE/FQ foi posteriormente desenvolvida por Feynmann, Schwinger e Tomonaga recebendo o nome de “Eletrodinâmica Quântica” onde tratam das relações de troca fotônica entre partículas. Daí passou para Pauli e seu Princípio de Exclusão, para estudar a distribuição estatística de férmios (partículas de spin fracionário, como os elétrons, onde spins FRACIONÁRIOS iguais não “gostam” de ficar juntos – lembrando que o spin seria como uma “nova dimensão” para a partícula “guardar energia”. Finalmente o prof. Alaor falou dos bosons –ou seja partículas de spin inteiro ou nulo, como os fótons -nesse caso spins INTEIROS iguais “gostam” de ficar juntos – é claro que com essas preferencias específicas temos que trabalhar com distribuições estatísiticas diferentes (imagine a distribuição espacial entre as categorias “violinistas X britadores” ou entre “violinistas X pianistas”, e daí surgiu a nova estatística proposta por Bose. A previsão do “condensado de Bose-Einstein” em 1925 – também usando, como sempre, uma fenomenologia subjacente – livre de “efeitos misteriosos e inexplicáveis”.

As últimas transparências mostraram a proposta do Experimento EPR (Einstein-Podolsky-Rosen de1936) em que eles afirmam que “se a MQ for uma Teoria correta e completa, de duas uma é verdadeira: ou as coisas na Natureza são não-locais (fantasma) –como se enxerga hoje =2009= ou a comunicação quântica viaja com velocidade infinita”. Isto levou Gerard ´t Hooft a afirmar que “a MQ não é uma Teoria sobre a Realidade”; faltou apenas uma transparencia que o prof Alaor não mostrou, mas nela aparece um comentário do Paul Dirac que em 1979, a propósito de uma reunião comemorando postumamente o centenário de nascimento de Einstein, comentou: “Neste centenário de Einstein, parece ser consenso que ele estava errado sobre a MQ. Eu gostaria de saber o que se pensará (sobre a firme convicção de Einstein) no bicentenário.” O Prof Alaor termina concluindo que: (i) Einstein foi o primeiro a afirmar que a natureza é quântica, e até 1923 foi um defensor solitário desse fato; (ii) quando a mecânica quântica foi formulada, Einstein lançou a suspeita de que ela era uma teoria incompleta e, finalmente, que (iii) nenhum fato experimental jamais violou a mecânica quântica, mas quase ninguém se sente inteiramente satisfeito com ela.

Passemos às perguntas em sala: Leonardo perguntou se “podemos falar em incerteza associada à massa”; Habitualmente trabalhamos com o produto Δx * Δp ≥ h (onde p=mv); há outras maneiras de referirmos à incerteza,como  Δt * ΔE ≥ h (t= tempo e E=energia). So considerarmos Energia como massa (e nos fenomenos relativisticos e quanticos isto é usado o tempo todo) não resta dúvida de que a massa de uma partícula pode ser incerta, dependendo de seu estado de movimento. Finalmente, se Δp é indeterminado, podemos dizer que ou v, ou m, ou ambos não são totalmente conhecidos.

O Renato fez duas ótimas e oportunas perguntas:  Q1 – “O que acontece com os elétrons do hidrogenio quando o resfriamos?” R1- Em geral falamos de “resfriamento”  de um conjunto de átomos; Os eletrons vão ocupando níveis (n) cada vez mais baixos, até chegarem todos, uns mis cedo e outros mais tarde, ao estado de mais baixa energia possível (n=1) e nesse ponto, ainda com a “onda material presente” no seu estado fundamental, o sistema AINDA COM ENERGIA não consegue ser mais resfriado, por esse exato motivo O ZERO ABSOLUTO É INATINGIVEL. Q2- feita para o Alaor “a incompatibilidade entre a TRG e a MQ é semelhante à de não podermos saber o que ‘havia antes do Big Bang’?” R2 (dada pelo Alaor)- São coisas diferentes: o ‘antes do Big Bang’ é algo que foge a qualquer parâmetro teórico, pois não podemos usar qualquer teoria Física para descrever algo não-físico (digamos -tempo, espaço, massa são inexistentes- logo não podemos falar fisicamente disto), já a questão da TRG X MQ é algo DA FÍSICA (deste nosso Universo) e as soluções que uma teoria prevê não batem com as soluções previstas pela outra , logo, pelo menos uma delas deve estar errada. Isto também responde a pergunta do Gabriel sobre a incompatibilidade entre as duas teorias. Do meu ponto de vista, entendo que a TRG É UMA TEORIA baseada em mecanismos interligados, ou seja tem fundamentos de raiz, enquanto que a MQ É UM MÉTODO MATEMÁTICO (como um “algoritmo” de cálculo) QUE POR SINAL FUNCIONA MUITO BEM quando aplicada aos sistemas para os quais foi montada, mas que não tem em si fundamentos de raiz apenas prevê muito bem os fenômenos sub-microscópicos observáveis – e é exatamente pela falta de fundamentos de base que ela é esquisita.

COMENTÁRIOS SOBRE A AULA 3

Iniciamos a aula 3 revendo o Efeito Fotoelétrico (Prêmio Nobel de Física de 1921) e em seguida fixamos conceitos clássicos (espaço, tempo e massa como grandezas imutáveis e absolutas, com base nas quais, todas as demais grandezas derivam) para em seguida “passar uma borracha” em tudo e adotar a velocidade da luz no vácuo (c) como “A grandeza absoluta”. com referencia à qual, qualquer MOVIMENTO (de um corpo material com velocidade constante “v”). Nessas circunstâncias ele  acaba forçosamente tendo uma DEFORMAÇÃO das (novas) grandezas deivadas, a saber: espaço, tempo e massa. Asim, o tempo passa a dilatar (na descrição de alguem que está “parado” e que quer expressar o que percebe a respeito de outro alguem que se move com velocidade “v”); o mesmo modo o espaço encolhe e a massa aumenta (na concepçao Einsteniana) de um fator gama = raiz [1/(1-v2/c2)] que no exemplo dado valeu gama=2. Ao final dividimos a turma em 2 e a 1a metade subiu para o LMA enquanto resolviaos os probleminhas da TRE (vejam abaixo as soluções completas); depois os 2 grupos revezaram. Entendo os comentários de que o tempo foi pouco para tanta coisa… proponho outra visita ao LMA num outro horário, onde poderemos ficar mais tempo.

Vamos às perguntas: Inicio com uma do Daniel, feita no intervalo: “ao longo da estrada, quem vê o maior desgaste de pneu? o almofadinha que viaja numa estrada curta, ou o capiau que vê o ônibus na estrada de tamanho real?; A resposta está na figura abaixo

pneu do carro do almofada

Pergunta do Guilherme: Q- “como o Efeito Fotoelétrico funciona no caso da luz branca?” R- como a luz branca é composta de todos os comprimenos de onda (e frequenias) da luz visível, funcionarão apenas aqueles grãos de luz cujos “f” forem favoráveis (hf>W, onde W é a função trabalho ou energia necessária para arrancar o elétron daquele metal ou ainda, maior que o preço do “caramelo”)

Muito oportuna a pergunta do Bernardo: Q- ”se Maxwell em 1873 já havia provado a constancia da velocidade da luz no vácuo, porque somente 32 anos depois Einstein foi chegar à TRE?” R- Realmente, quando Maxell mostra que c = √(εoo)  valores esses associados a características elétricas e magnéticas do vácuo, ele já indicava aí essa “constância de c”, indepenentemente do estado de movimento do observador ou fonte… mas ninguém antes de Einstein decidiu trabalhar o assunto (que efetivamente já estava a espera de alguém); Lorentz tentou “salvar o eter” e explicar os resultados negativos da experiencia de Michelson & Morley (a do interferômetro que mostrei para a turma) afirmando que “o braço do interferômetro encolhia na direcão do movimento da Terra, relativo ao vento de eter”… e chegou à expressão do gama (aquela que demonstrei no quador, que conhecemos como fator de Lorentz). No entanto foi Einstein que entendeu o verdadero sentido e a Física mais consistente que estava por trás de tudo, e foi ele que alavancou o processo na direção correta… Do mesmo modo deve haver hoje “pontas abertas”, como a que Maxwell deixou, a serem aproveitadas/interpretadas por algum gênio do futuro, de modo a resolver problemas da Física Contemporânea; mas ele terá que aparecer; Einstein surgiu na hora certa e soube, como ninguém, enxergar a elegância da Física que estava por trás de tudo… Essa trica de paradigma levou a novas e reais propriedades da matéria… E=mc2… que propiciou a exploração da Energia Nuclear entre outras. De certa forma bate com a observação do Fábio que afirmou “a situação do ônibus só acontece porque estamos abandonando a Física Clássica” … É isto mesmo, os SALTOS QUALITATIVOS só acontecem quando deixamos para trás os conceitos vigentes e nos projetamos em direção a idéias tidas até então como “malucas”; NOTAMOS que, nem sempre elas são!!!

Estou realmente encantado com as perguntas da Graziela (estudante do ensino médio que nos ajudou calculando a energia cinética do avião): por duas vezes ela fez perguntas-chave que raramene vejo, pois percebeu por antecipação duas importantes consequencias da TRE, mesmo antes de eu demonstrar… Q1: “a distância que o ônibus anda não vai ser a mesma para os dois observadores!?!!”e Q2: “quanto mais rápida a velocidade do ônibus, maior será a distorção do tempo !?!!” Foi exatamente isto que DEMONSTREI. Muito boa a sua percepção, Graziela…

O Renato fez uma pergunta que é impossível de responder e a explicação será melhor entendida na aula 4: Q- O almofadinha vê a luz chegar ao teto do ônibus antes do capiau ver o mesmo? ” R- Pela TRE já temos como mostrar a questão da impossibilidade de afirmarmos sobre a simultaneidade de eventos ou mesmo  ordem sobre o que acontece primeiro ou depois. Na TRG isto ficará evidente, pois cada um tem um relógio dizendo a SUA verdade própria e, como eles não estão no mesmo referenial, cada um tem a SUA verdade.. Aguardem a aula 4 e entenderão

A Maria Alice fez mais uma observação pertinente, quando afirmou que “o cateto horizontal (que é proporcional à velocidade da matéria) só será igual à hipotenusa (proporcional a c, no exemplo dado em sala) quando estiverem no infinito…” É isto mesmo… a medida que v aumenta, o ângulo entre v e c diminui e o “paralelismo” entre v e c melhora… mas “v” só vai igualar com “c” quando dispensarmos uma quantidade infinita de energia para alcançar o impossível (um objeto material alcançar a velocidade c), já que a energia do Universo é finita
 
Finalizo colocando as respostas dos problemas que comecei a resolver em sala e que em parte respondem a pergunta do Bernardo quanto à  POSSÍVEL conversão de energia em massa: a reação proposta na Q6 é reversível, ou seja funciona nos 2 sentidos massa -> energia assim como energia -> massa: 
 
Respostas e soluções dos problemas propostos na aula 3 
 
usarei aqui a notação “gama” = 1 / √(1-v2/c2) para o Fator de Lorentz (ou seja o parâmetro GAMA)

 
1- Mésons “mi” criados na alta atmosfera (e velozes) sobrevivem ++  
 
Os mésons “mi” são partículas que em condições de laboratório têm uma expectativa de vida de 0,0000022 segundos (ou 2,2 micro segundos). No entanto quando gerados pela colisão de raios cósmicos com a alta atmosfera terrestre, eles descem com velocidades muito próximas de “c” e, com tais velocidades e tempo de vida, não poderiam penetrar na atmosfera muito mais do que ~660m. No entanto eles conseguem atravessar dezenas de km e são detectados em pontos próximos à superfície da Terra
 
Podemos explicar esse “milagre” usando a Teoria da Relatividade Especial (TRE) sob 2 diferentes pontos de vista
 
A- Do nosso ponto de vista, como observadores não-locais dos processos de “vida” que se passam com o méson, o tempo “t” não local de duração da vida deles será bem maior que o tempo “t0”, que é o tempo local DELE (to define para ele o tanto que ele vive) Assim t = gama t0. Como v é muito próximo de c, podemos ver que gama será suficientemente grande. Logo, para nós (observadores não locais), ele sobrevive por um longo tempo “t”, conseguindo cruzar, com tal velocidade e tal (alongado) tempo, dezenas de km da NOSSA atmosfera. O valor to. é conhecido pois em outras situaoes bem menos velozes (v<<c => gama ~1) pode-se medir o tempo local de vida deles, encontando-se os 2,2 micro segundos

 
B- Do ponto de vista do méson, ele só viverá tomas, com tal rapidez ele “enxerga/percebe/interage com” uma atmosfera cujo comprimento “L” (não local – é semelhante à medida do tamanho da plataforma, “não-local” quando observada pelo almofadinha, no exemplo dado em aula) é bem mais curta que sua extensão local “L0”, ou seja L = L0/gama e com tamanha velocidade, tendo que atravessar uma atmosfera que para ele será mais curta (digamos, ele enxerga L~500m equanto L0 vale dezenas de Km), e consegue chegar com vida à superfície da Terra.

 
2- Comparar Δm * c2 para um Jumbo 747 (100 mil kg) a 300 m/s com sua energia cinética mv2/2  -  Ambos têm o mesmo valor:

 
Δm c2= mv2/2 = 4.500.000.000 J ( ou 4,5 x 109J, como visto na aula)
  
O valor clássico da energia cinética foi calculado no quadro;  proponho que agora vocês calculem o Δm, usando uma calculadora com 12 dígitos ou mais (a dos acessórios do windows consegue, se você usar no modo “científico”; lembro que raiz quadrada de um número é feita, com o número (chamarei de x) aparecendo no mostrador, clique em x^y em seguida escreva 0.5 e em seguida dê o “enter”, estará elevando o número x que estava no mostrador à potencia y=0,5 (ou seja raiz quadrada dele). Não se esqueça que c deve ser usado em m/s e não em Km/s, ou seja vale 300 MILHOES de m/s = 300.000.000m/s. O Δm é calculado subtraindo-se a “massa dilatada” (dará 100.000,00000005 Kg (sete zeros depois da virgula) menos 100.000 Kg exatos. Assim Δm valerá 0,00000005 Kg, que multiplicado por c2 dará o mesmo valor da energia cinética clássica. É importante ressaltar que essa igualdade entre Δmc2=mv2/2 só vale para baixas velocidades.

 3 - O Conteúdo energético do chumbo usado nas demonstrações em aula: E = mc2= 0,1kg * 90.000.000.000.000.000 m2/s2 = 9.000.000.000.000.000 J ou, numa notação mais simplificada, 9,0 x 1015 J 

 
4 – Vamos converter essa energia (0,1 kg) em dinheiro? 
 
Sabendo que:  R$ 1,00 = 7,33 x 106 Jelétrico (ou seja: 1 Jelétrico= 0,000 000 37 R$

 
Conteúdo monetário (da energia) do chumbo = 0,000 000 37 R$/J x 9.000.000.000.000.000J = R$ 3,33 bilhões
 
OBS: Com base na “valorização do REAL” informo que o conteúdo monetário (da energia) de uma moeda de R$0,01 é ~R$333.000.000,00 (mais de 300 Mega-Senas) já que sua massa é 1g
 
 5- Se uma explosão nuclear de 1 megaton de TNT equivale a  4.2 x 1015joules, que massa é transformada em energia nesse caso  DELTA m = E/c2= 46 g

 6 - Na reação de um elétron com um pósitron, (matéria com antimatéria), que energia é liberada se  melétron = 9 x 10-31 kg

 Reagirão 2 massas de valor 9 x 10-31kg logo E= 18X10-31 x c2 =0,000000000000162 J = 1,62 x 10-13 J

7 – No livro “Anjos e Demônios”, Dan Brown reage 0,25 g de antimatéria c/ matéria; que energia isto libera? Comparar c/ Ebomba atômica?
 
Reagirão 0,5 g ou 0,0005kg logo a energia será E=0,0005kg * c2= 45.000.000.000.000 J ou 4,5 x 1013J – pelo problema 5, a reação da bomba atômica, por ter envolvido cerca de 100 vezes mais massa, será 100 vezes mais energética

 
——–x——–
 
COMO FOI A AULA 2
 
 Na aula desta 3a-feira, dia 20/10/09, a turma, que esteve retraída na 1a aula, se soltou e tivemos uma enxurrada de dúvidas muito interessantes. Comentarei as perguntas e a pertinência das mesmas mais abaixo. Começo comentando os assuntos vistos, com o objetivo de deixar aqui uma memória do que se passou. Primeiramente fizemos a revisão da 1a aula e depois passamos para a 1a parte da biografia de Einstein entre 1879 e 1905, ano em que ele publicou 4 trabalhos de importância fundamental para a Física Moderna. Falamos de alguns problemas que a Física Clássica enfrentava e demos destaque especial a dois deles: (i)  o Movimento Browniano – Tema daTese de doutorado de Einstein, publicada em 1905) -clique aqui (podem chamar também as crianças) para “brincar de Tese de Doutorado do Einstein”, variando massa, número de moléculas, etc ele também fez esse exercicio até chegar na configuração real do Movimento Browniano observado,  só que pela falta deste “brinquedo” ele teve que fazer os cálculos matemáticos no braço mesmo -vimos também (ii) o Efeito Fotoelétrico – também publicado por Einstein em 1905, assunto que lhe valeu o prêmio Nobel de Física concedido em 1921. Foi realmente divertido ver com simplicidade  estes temas que ele trabalhou e os aspectos que o levaram a propor os dois trabalhos. Mais abaixo comentaremos a palestra do prof Fernando.. 

Passo às perguntas: Guilherme apresentou uma Questão emendada depois por outra do Rodrigo, a 2a respondida no contexto da resposta dada à 1a, vejamos: Q1(Guilherme) – o que acontece com 2 corpos de massas diferentes se aplicamos forças laterais iguais? e se os Fs forem proporcionais às respectivas massas? R1: para forças iguais, o mais “preguiçoso” (maior M) acelera menos (obviamente excluidas outras forças de resistência, atrito etc), e para Fs proporcionais às respectivas massas, ambos impelidos, ou melhor, “açoitados com chicotes proporcionais às respectivas preguiças” acabam tendo acelerações   idênticas – isto responde Q2 (Rodrigo): “e porque as velocidades terminais de queda envolvendo a viscosidade do ar são diferentes?” R2: Ora, havendo resistencias, deixamos de falar APENAS em PESO e MASSA para incluir outros fatores ausentes na questão do “porque a queda LIVRE ter uma só aceleração?” -  o porque está em R1.

Flávio fez uma pergunta fantástica: “se nos mantemos em repouso em relação à água (curvada) do balde girante, podemos dizer que é o Universo que gira?” R (identicamente fantástica): do ponto de vista CINEMÁTICO é a mesma coisa (o “cineminha é o mesmo”, mas do ponto de vista DINÂMICO NÃO!!! pois girar o Universo e manter o balde parado, consumiria muito mais energia, “só para curvar a água do balde” e Mach pensava que daria o mesmo resultado… e assim fica respondida a pergunta da Maria Alice Q: então está tudo interligado? R: Sua pergunta é na verdade uma resposta, identica à que Mach daria,  a você e a todos nós !!

Rafael: Q “de onde foi que Newton tirou Espaço, Tempo e Massa absolutos?” – R: se for esta mesmo a pergunta, esclareço que na edificação de uma teoria científica, são necessários alguns pilares sobre os quais os demais elementos tomarão como referencia. Na Física Newtoniana, Espaço, Tempo e Massa, cada um desses elemenos, tem exitência por si só (independentemente de os outros dois existirem ou não) e as unidades  m, Kg e s são a base de edificação de todas as demais unidades de medida da mecânica: (metro não pode ser expresso por segundo ou Kg e vice-versa) mas todas as demais saem destas 3: velocidade = m/s; aceleração = m/s2, energia = kg m2/s2 etc… Veremos que a referencia absoluta na Teoria da Relatividade mudará para “c” (velocidade da luz no vácuo)   

Maria Alice + Renato e Juliana- Q1 Quando meu carro está parado e o outro move parece que estou dando ré; Q1′ existe alguma coisa parada no Universo? e Q2: como simular a experiencia do balde? R1 e 1′ Qualquer movimento é relativo e, se UM ÙNICO ponto do universo afirmar que está parado, voces podem perguntar “em relação a quê???” não existe esse lugar pivilegido; na aul 7 veremos isto de modo bastante simples. -R2 ligado a isto infomo a Juliana que já li artigos sobre  experiências com cilindros de enormes massas, em camaras de alto-vácuo, e com o centro oco, girando em altíssima velocidade (relativa às estrelas fixas) em que se tenta detectar algum efeito gravitacional adicional seja nesse oco ou na periferia do cilindro; ao que me consta, ainda não se conseguiu detectar nenhum efeito, muito provavelmente devido à pouca sensibilidade dos aparelhos de medida.

Maurício e Flávio – perceberam bem a perplexidade que todos ficam qando a velocidade da luz não muda; no entanto no caso de uma pedra lançada da corroceria de um caminhão em movimento, “v” se soma ou se subtrai com a velocidade do caminhão! É realmente estranho isto, e Einstein resolveu apostar (acreditar nisto) e deu no que deu.

Leonardo, Einstein realmente ficou “sem cidadania” durante cerca de 5 anos: renuciou a alemã em 1896 e só requereu a suiça em 1899, vindo a ganhá-la em 1901. Note que em 1914 ele voltou temporariamente a ter cidadania alemã (por causa de postos oficiais em Berlin) mas depois volta a desistir em favor da americana em 1940; no entanto manteve a suiça concomitantemente desde 1901 até sua morte em 1955.

Renata Guilherme, Rodrigo Q (genérica): “O porquê da quantização?” – Sabemos que quanto mais rápida a vibração (maior frequencia) mais energia é necessária para manter tal estado; assim um objeto (elétron, molécula etc) com f que tenda para infinito, ele sozinho teria que acumular para si só uma quantidade quase que infinita de energia exaurindo qualquer sistema. A curva teórica que ia para infinito denuncia essa aberração e um “basta” numérico teria que ser criado; então Planck, sem entender muito bem o que fazia, criou uma taxa (ou imposto) que os “mega osciladores” teriam que pagar para exitir, sendo o imposto proporcional à sua frequencia: na natureza há de existir muito poucos “fotons milionários”, o que leva a curva para zero.

Finalmente o Rodrigo (creio) afirmou que “Einstein acreditava no Demônio de Laplace” – e veremos mais à frente (aula 5) que aparentemente a resposta é sim pois ele defendia um determinismo de causa  efeito ad-infinitum…

A palestra do prof Fernando mostrou esses fenômenos da radiação do corpo negro e dos espectros descontínuos, que serão explicados e demonstrados na aula 5 (ou de modo bastante interessante, na palestra “Ouvindo os Átomos” que apresentarei no Museu de História Natural – no Horto – nesta 5a-feira, 22/10/09 às 19hs. Todos estão convidados à exposição “Do extremamente pequeno ao extremamente grande”.

Em breve colocarei o preview da aula 3….

 COMO FOI A AULA 1

Nesta 3a-feira 13/10/09 denos início às aulas da última turma programada nesta edição do “Curso Einstein”, para uma turma muito interessada e interessante, formada por diversos profissionais de variadas áreas, desde a academica -professores da UFMG/Medicina e da PUC/engenharia, passando por físicos,  engenheiros, arquitetos, filosofos… chegando nos estudantes das áreas exatas, artes, psicologia e, para minha surpresa, diversos da medicina – sem esquecer os importantes e simpáticos estudantes do 2o grau. Iniciamos apresentando um a um todos os inscritos presentes. Em seguida passamos a ver o panorama estabelecido pela Física Clássica, que culminou após 54 séculos de história do conhecimento – desde os primeiros astrônomos, passando pelas Escolas Filosóficas Gregas, e o Renascimento.  Conceitos importantes como a INÉRCIA (a ser trabalhada em profundidade nas aulas vindouras) foram explorados.  O objetivo da aula foi mostrar que a natureza, até o fim do Século XIX, parecia funcionar “como um relógio” e nesse sentido, destaco a observação feita pelo Flávio , que observou que a certeza nas previsões da Física Clássica era tal que, até um aparente erro na posição ao se ”encontrar Netuno”, foi explicado com rigor, quando se levou em conta o atraso temporal para que a luz nos trouxesse a informação da (com dezenas de minutos para que a informação viajasse de Netuno à Terra). Outro ponto alto para mim nessa aula foi notar os olhares de satisfação quando falamos da magia e a proposta de Ernst Mach, de a inércia ser uma propriedade da matéria que se revela como “uma resposta de sua pertinência” em relação a todo o restante do universo material.   Como disse, Einstein não só ficou “tocado” com a proposta de Mach como também utilizou diversos outros conceitos e deduções lógicas, para conceber a deformação da malha espaço-temporal (ou seja o campo gravitacional) como um fenômeno causado pela pesença da ”massa gravitacional”, que segundo a Teoria Geral da Relatividade é indistinta da “massa inercial”. Ou seja: quem deforma o espaço-tempo (aguardem a aula 4 para entender melhor) não é ninguem mais nem menos que a própria “inércia de que Galileu, Newton e Mach falaram”. Desta identidade, pode-se dizer que a percepção que um objeto mateial tem de estar imerso no volume do universo, se manifesta por esses laços com a malha (ou prisão à “teia”) espaço-temporal que se estende por todo o universo, a qual é dotada de quantidades imensas de energia potencial.

Antes que me esqueça,quero agradecer a participação e ajuda da Beth, Fernanda e Jésus.

Finalizo, como prometido para a turma do 2o grau e demais interessados, mostrando um caminho que Newton poderia ter seguido, usando sua 2a + 3a lei (esta p/ incluir MSol) e R3/ T2 = ConstanteKepler para chegar na Lei de Gravitação Universal (em sala falei da atração Terra-Lua mas na realidade ele usou argumentos para calcular a força da gravidade entre o Sol e Marte):

Fcentripeta = m Marte V2 / R que no MCU escrevemos =  m Marte4 π2 R2 / T2 R

e para fazer R3 aparecer no numerador, bastará multiplicamos e dividimos tudo por R2 logo:

Fcentripeta=m Marte 4 π2 R3 /  T2 R2, onde R3/ T2 é a ConstanteKepler

chamemos (4 π2 R3/ T2) = constante K, que desdobro no produto K=G*MSol

Isto se faz necessário pois, pela ação e reação, esse força mútua não poderia depender somente de m Marte

Assim Fcentripeta = Fatração gravitacional entre M e m = G MSolMarte / R2

 

 Antes da proxima 3a-feira trarei a vocês o preview da aula 2

CURSO – EINSTEIN NO TERCEIRO MILÊNIO

PROGRAMA PROPOSTO*

 
 1 – 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- A Escola Grega: 2000 anos de influência Aristotélica
4- O Renascimento – Copérnico – Kepler – Galileu.
5- A obra de Isaac Newton.
6- 200 anos de desenvolvimento da Física Clássica.
 
2- 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- O Movimento Browniano (ii) O Efeito Fotoelétrico
5- Inconformismo, liberdade de pensamento e ousadia.
6- Palestra Fisicas “Clássica X Moderna” – Prof Fernando Augusto Batista
 
3- 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
6- Palestra “Buracos Negros”  – prof Carlos Heitor D Fonseca
 
4 – A TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL (TRG)
 1- Referenciais acelerados e a gravidade.
2- A curvatura do espaço, provas experimentais.
3- O paradoxo dos irmãos gêmeos.
4- O peso da luz.
5- Exemplos através de analogias.
6- Palestra “Einstein um solitário defensor da Física Quântica” – prof. Alaor Chaves
 
5 – OUTRAS CONTRIBUIÇÕES DE EINSTEIN & CONSEQÜÊNCIAS
1- A Mecânica Quântica: fundamentos e o quantum de luz.
2- Ondas de matéria e a Mecânica Ondulatória.
3- O princípio da Incerteza, emaranhamento e não localidade.
4- Avanços da Física Moderna.
5- Visita ao LMA
 
6  – 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- Movimentos pela paz.
5- Einstein e o Sionismo.
6- A busca por uma Teoria de Unificação
7- Palestra “Teorias de Tudo” – Prof Alaor Chaves – SBF
 
7- 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- Os buracos negros.
5- O Universo – como o vemos hoje
6- Palestra “Astrofísica”
 
8- ALÉM DA FÍSICA: DISCUTINDO CIÊNCIA, FILOSOFIA, ARTE E FÉ
1- Retas paralelas
2- Correntes do pensamento místico
3- Escolas Gregas: influencias sobre o Islã, Judaísmo e Cristianismo
4 – Até onde conseguimos chegar?
5 - Comunicações voluntárias & discussão final entre os presentes
 
* NOTA: Por razões fortuitas, há possibilidade de alterações de ordem e/ou palestrantes
 
 
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Responses

  1. [...] Einstein Out & Nov/09 Posted by: Aba Cohen | June 23, 2009 [...]

  2. [...] Einstein Out & Nov/09 Posted by: Aba Cohen | February 26, 2009 [...]

  3. [...] Einstein Out & Nov/09 Posted by: Aba Cohen | February 25, 2009 [...]

  4. Einstein é simplesmente the best.

    • Chirlei, não sei se voce conhece a MAGIA que existe embutida em TUDO que Einstein fez. No curso “Einstein no 3 Milênio” nós não só vemos todas essas gracinhas como também demonstramos cada uma delas: A dilatação do tempo, a contração do espaço, a enorme quantidade de energia que foi necessária para se condensar em matéria (e isto virar INÉRCIA e também GRAVIDADE!!), as partículas de luz (assunto de seu Prêmio Nobel de Física) etc… Tudo usando majoritariamente estética e muito pouco de uma matemática básica do 1 grau. Caso resolva fazer o curso, corra pois (em 03/10/09) ainda há vagas.

  5. Gostaria apenas de deixar registrado a insatisfação pelo fato de este curso ser realizado sempre no horário noturno. Tal fato impossibilita que estudantes de cursos noturnos façam o curso, mesmo estando muito interessados nele.

    • Prezado Fernando, entendo sua insatisfação e informo sobre a possibilidade de se montar turmas diurnas. O maior problema é atingirmos uma massa crítica (~40 pessoas) para um mesmo dia e horário -à noite há sempre mais pessoas interessadas. Para você ou outros interessados num curso diurno deixo aqui a sugestão, para que entrem em contato comigo informando das disponibilidades (dias e horário) bem como o número de pessoas naquele(s) horário(s).

  6. Gostaria de saber se este curso pode ser feito por pessoas que não estudam na UFMG???

    • Olá Fabíola, Qualquer pessoa pode se inscrever no Curso Einstein pois ele é aberto a toda a comunidade -seja ela academica/UFMG OU NÃO- e o nível mínimo para que voce possa acompanhar é o 2 grau em andamento. Todos os alunos frequentes e com seus pagamentos em dia têm direito a um certificado emitido pela UFMG na modalidade “Curso de Extensão”. Caso você queira se inscrever ande logo pois há pouquíssimas vagas e a tendencia é de elas se esgotarem antes das aulas que começam na 3a-feira, dia 13/10. O acesso é atreavés do site da FUNDEP, indicado nesta página, mais acima: siga o caminho CURSOS > FÍSICA > EINSTEIN > INSCREVER

  7. [...] Einstein Out & Nov/09 Posted by: Aba Cohen | October 7, 2009 [...]

  8. Quem serao os palestrantes?

    • Olá Hudson, estão previstos os seguintes palestrantes: prof Alaor Silvério Chaves (ex presidente da SBF); prof Renato Las Casas (diretor do Observatório da UFMG); prof Ronald Dickman; prof Carlos Heitor Fonseca; prof Fernando A. Batista.

  9. Professor , gostaria de saber sobre amostra no qual você comentou hoje na aula e si comunidade em geral possa participar de algum projeto que venha ser exposto na nela ; e claro parabenizar você pela a aula de hojé que foi fantástica !

    • Olá Jessica, creio que voce está falando da amostra do Meteorito Bocaiuva (o que será apresentado na Semana Nacional de Ciencia e Tecnologia – no Museu de História Natural, entre 20/10 e 24/10) – se não for, peço que esclareça. Pois bem: trata-se de uma pequena amostra do meteorito a qual micro-analisamos a composição quimica. Todos os leitores da comunidade em geral terão oportunidade de vê-lo (e o próprio meteorito e dados sobre ele) se forem à exposição. Os alunos do curso Einstein terão uma outra oportunidade também na aula 5, quando visitaremos o Laboratório de Microanálises na parte final da auka sobre Física Quantica. No momento estudamos esse meteorito mas não é um projeto no sentido formal (não está vinculado a uma agencia como CNPq). Caso queira mais esclarecimetos posso forncer com a maior satisfação. Agradeço suas palavras

  10. O curso Einstein na primeira aula já foi muito legal!
    A magia da Física é FANTÁSICA!

    • Olá Bruno, que bom que você está gostando. O assunto e a Física são realmente FANTÁSTICOS!!!

  11. Prof. as aulas estão ficando cada vez melhores, as suas explicações são de fácil entendimento, tanto para pessoas da área de exatas quanto para as de humanas (não é o meu forte), vários pensamentos, teorias de Einstein, Newton, Kepler. Experimentos fantasticos com simples “pesinhos” (chumbo e madeira) e o mais legal, não é de uma forma chata, é bastante descontraida (foto mais recente de Einstein), o Sr. está de parabéns, aliás o Sr. quebrou o meu pensamento de que a física tem mais matemática que teoria, e estou aprendendo a gostar de teoria. E as palestras também são fantásticas!
    PARABÉNS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

    • Obrigado, Bruno. Fico feliz de estar despertando mais esse entusiasmo em você.

  12. Poxa! Nem acredito que perdi a inscrição… não sabia da existencia desse curso! E não vão fazer nunca mais, ééé??? Quero participar =[

    • Olá Débora, nesta 3a-feira, dia 27, das 18h as 21h teremos a 3a aula (de um total 8 aulas); Embora haja uma vaga reservada para outra pessoa, desde a semana passada, ela não deu sinal de vida. Caso voce se interesse, peço que envie um e-mail para mim persiano@fisica.ufmg.br (Aba Cohen) no mais tardar até as 12hs de 3a-feira dia 27/10/09; caso a vaga ainda esteja disponível, posso incluir o seu nome para você se inscrever ainda amanhã nesta turma e assitir a aula 3.

  13. Bom dia Prof. Abá! Saudades do curso! Queria perguntar-lhe que dia será a aula do Prof. Renato Las Casas sobre Cosmologia e se poderia assistí-la novamente. Um grande abraço.

    • Olá Vantuil, agradeço seu contato; terei satisfação em revê-lo no dia 24/11, data da aula 7, sobre Cosmologia Moderna. Tenho uma boa notícia quanto à palestra: há algum tempo eu vinha tentando uma data e agora finalmente consegui agendar para o dia 24 a apresentação de um amigo e ex-professor meu dos tempos de “menino”, prof Rodrigo Dias Tarsia, autor e renomado astrofísico, reconhecido internacionalmente por sua dedicação à astronomia e astrofísica -para dar uma idéia disto, informo que seu nome foi dado a um asteróide que orbita o Sistema Solar. Ele já garantiu presença nessa data e deverá falar, dentre outros assuntos, sobre um tema que anda “pegando” na Astrofísica do presente momento quanto aos cuidados (necessários mas ainda insuficientes) com a precisão das medições astronômicas, diante do aumento vertiginoso dos recursos tecnológicos de observação. Segundo ele, isto leva à necessidade de refinamento de referenciais inerciais astronômicos, buscando ser o mais “absoluto” possível. Ele ainda me informou que isto se deve à necessidade de se aplicar com mais rigor teorias como a Relatividade Geral, que requer precisões da ordem de micro-segundo de 1 grau, como condição para que nosso conhecimento sobre o Universo possa evoluir. Pelo que conversamos, creio que ele irá levantar questões relacionadas ao Método Científico (assunto que voce também abordou na sua apresentação para a turma do bimestre passado) perante a necessidade de refinamentos experimentais imediatos (como Edwin Rubble fez nos anos 1920) para permitir a aplicação mais refinada da Teoria da Relatividade Geral na solução de problemas pendentes, como os sistemas muito massivos presentes no Universo. Essa palestra é imperdível.

  14. Frente a isso tudo não poderei deixar de participar! Um grande abraço e nos vemos então no dia 24.

  15. Caro Aba,
    Gostei muito do curso, em especial no que diz respeito à flexibilização das noções de tempo e espaço no universo. Tinha uma idéia muito vaga e rudimentar disso que nos foi mostrado de forma tão didática.
    E quem diria que eu acabaria participando com uma palestra no fim do curso? Como disse lá, acho que você elegeu ou regeu bem os temas, de modo que o que falei acabou tendo relação com as outras palestras e com o curso (Heráclito, Parmênides, a noção de contínuo e o paradoxo de Zenão, o que é quântico – tipo fóton – e o que é contínuo – tipo onda -, a própria noção de tempo e espaço em movimento, etc.). Seus comentários sobre o que falei foram muito pertinentes. A rigor, podemos ver os transtornos mentais num corte mais estático no tempo e espaço, em que teremos a tendência a tê-los com entidades discretas próprias. Ou em contínuo no tempo e no espaço, em que tendemos a vê-los em movimento e associados uns aos outros. Acho essa última abordagem mais atraente, pois nos permite relacioná-los às personalidades e, enfim, ao ser humano. E vamos ver quais seriam os cálculo físico-matemáticos para o tal modelo fractal!
    Abraços,
    Maurício

    • Prezado Maurício, agradeço suas palavras e comentários. Vejo através deles a grande ressonância entre minha proposta e as respostas vindas pessoas de sensibilidade, como você e outros que se manifestaram, quanto às questões de maior profundidade de nossa dimensão material. Sua palestra -e o encaixe com as outras daquele 01/12- estendeu esse aprofundamento à nossa dimensão mental, onde tudo se processa. Desde a 1a aula já comecei a esboçar esse final que saiu muito melhor que o previsto pelo excelente encaixe dos temas. A dualidade que você estabelece em seu modelo reflete sua proposta de partida “categorias ou dimenões?” que traduzimos como “estático ou dinâmico?”; “Parmênides ou Heráclito?”; sua preferencia pelo dinâmico (Heráclito) mostra sua tendência pelo holismo que encontramos nas vertentes /Mecânica Quântica-não localidade/Fritjof Capra-Misticismo Oriental/Bohm-Pribram/não linearidade-dimensão fractal/ e de certa forma esbarra na proposta do prof Ricci. Nesse ponto tudo fecha com tudo. Espero poder trabalhar com você nesse seu modelo que também gostei muito.

      Abraços
      Aba


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