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- Onde fica a recepção? Ah...Ok!
Então, ninguém sabe do que vai se tratar essa palestra?
Eu sei do que se trata. Será sobre ciência e falará de sua heresia.
Eu espero que ela revele o raio da morte. Não sei.
Farei com que 1, ao menos 1 celebridade inocente, faça somas.
Realmente, me sinto tão perdido...
Essa é a pior coisa que me aconteceu como adulto.
A única coisa que sei é que me obrigaram a subir no palco
com Simon Pegg - ninguém menos - agitando uma mola.
Vejo por que você ficou careca.
Estou muito feliz por ter sido convidado, sério.
Nunca faço coisas inteligentes.
Há muita gente nessa sala, e isso me faz sentir orgulhosa
de ser uma cientista hoje, nessa idade.
Talvez, hoje à noite seja minha chance de entender sobre tudo,
e ter tipo um momento de revelação. Quem sabe?!
Gostaria de perguntar ao Professor Brian *** sobre seu cabelo -
É um interesse em comum!
Eu espero que ele exploda algumas coisas. Whoa... Ow!
Eu espero que ele comece bem básico, para pessoas como eu...
e que se torne, lentamente então, mais complicado.
...caso contrário, se meu cérebro começar a inchar dentro do crânio,
ele vai explodir e eu vou distrair as pessoas.
UMA NOITE COM AS ESTRELAS
"...você é enorme e vazio..."
Obrigado.
Bem-vindos ao Royal Institution da Grã Bretanha, fundado
em 1799 como uma instituição para a difusão do conhecimento,
e, talvez, o mais icônico auditório da ciência.
Thomas Huxley defendeu a Teoria da Evolução, de Charles Darwin, aqui.
Michael Faraday desenvolveu nossa idéia da eletricidade e do magnetismo aqui,
e sobre esse palco ele demonstrou o primeiro motor elétrico.
E o grande cientista e orador Sir Humphry Davy,
que foi também o 1° presidente da Royal Institution
e um dos meus heróis, discussou aqui muitas vezes.
E ele deu a melhor explicação que eu saiba da necessidade real de se fazer ciência -
"Nada é tão fatal para o progresso da mente humana
como supor que nossa visão das ciências é definitiva,
de que não há mistérios na natureza,
de que nossos triunfos são completos,
e de que não há novos mundos a se conquistar."
Bem, hoje à noite, quero falar sobre um dos maiores mistérios,
uma das grandes bases da nossa compreensão da natureza -
a teoria científica que sustenta grande parte da tecnologia
que conquistamos no século XXI,
e que ainda mantém sua reputação de complexa e de previsões estranhas.
Agora, quando eu tiver terminado, eu espero que
apesar de sua visão da realidade possa ter mudado pouco,
você entenda um pouco mais sobre como o universo funciona.
Bem, vamos começar com o conteúdo dessa caixa.
Este é um diamante bruto. Ele vale mais de 1 milhão de libras.
Ele custa tanto assim porque é raro, e porque é bonito.
Mas há um tipo diferente de beleza aqui,
um tipo mais profundo de beleza,
menos superficial mas, talvez, muito mais instrutiva.
Um diamante é uma das substâncias mais duras conhecidas -
pelo que diamantes são muito usados industrialmente -
mas a luz pode passar através dele sem grandes dificuldades.
Então, aí está a beleza da questão, que é:
como algo pode ser tão sutil e, ainda assim,
tão duro que perfura uma rocha sólida?
Bem, para responder, nós precisamos saber sobre
a estrutura do diamante. De fato, a estrutura de toda a matéria em si.
E a melhor teoria que temos para descrever a matéria é a teoria quântica.
Agora, eu sei por que a teoria quântica pode parecer um bocado estranha.
Ela faz declarações extremas.
Ela diz, por exemplo, que as coisas podem estar em vários lugares duma vez.
Tecnicamente, ela diz que as coisas podem estar
em um número infinito de lugares duma vez.
Ela diz que os blocos de construção subatômicos de nossos corpos
estão constantemente mudando, em resposta a eventos que aconteceram nas fronteiras
do universo conhecido, há 1 bilhão de anos-luz, em algum lugar por lá.
Agora, isso tudo é verdade,
mas isso não é um pretexto para se falar em completa besteira.
Veja, a teoria quântica pode parecer estranha e misteriosa, mas ela descreve
o mundo com maior precisão do que as leis da Física deixadas por Newton,
e é uma das bases de nosso entendimento moderno da natureza.
Não aceita, portanto, curas místicas,
ou ESP, ou qualquer outra manifestação da Nova Era, woo-woo, no campo do possível.
Lembre-se sempre: a teoria quântica é física, e física é
comumente feita por pessoas sem sinais estelares tatuados em suas bundas.
O que torna a teoria quântica uma boa teoria científica?
Bem, ela faz previsões que podem ser testadas em equipamentos
e, quando testamos tais previsões, vemos que elas estão de acordo com o observado.
Significa que a teoria quântica não está errada, é uma sobrevivente, se preferir,
pois tem sido posta à prova uma e outra, e outra vez,
e tem consistentemente mostrado previsões corretas.
Se isso mudar, então buscaremos uma nova teoria.
NÃO há verdades absolutas na ciência.
É assim que fazemos progresso científico, e é assim como
tudo no mundo que você tem lhe foi concedido.
Então, lembre-se que por mais estranho que pareça, hoje à noite
tenho esperança de mostrar a vocês que a teoria quântica funciona.
Bem, eu quero explicar a teoria quântica a vocês da forma mais simples que eu puder.
Finalmente, eu vou lhes mostrar como ela nos dá uma visão dos
blocos fundamentais de construção do universo, e explica a existência
de alguns dos mais espetaculares fenômenos lá fora, no espaço profundo.
E farei isso agora, porque se eu não apontar melancolicamente pro céu,
ao menos uma vez, alguns dos que me vêem ficarão aborrecidos, então lá vai!
Essa é a única pose que eu vou fazer.
...então, para começar...
Sem helicópteros hoje à noite.
Para começar, vamos focar dentro do coração desse diamante.
O que eu tenho aqui são fotografias recentes de, bem...
a princípio, a superfície de um diamante, mas essas fotografias
têm sido tiradas por uma série de microscópios cada vez mais poderosos.
Então, se focamos, você vê o que, à princípio, parece mais
a imagem detalhada da estrutura da superfície do diamante.
Mas à medida que seguimos, você vê que um padrão regular,
uma estrutura regular surge,
então essa é uma fotografia de microscópio eletrônico do diamante.
E o que você está vendo aqui são, na verdade, átomos de carbono,
átomos individuais.
Você pode ver que eles parecem estar num formato de halteres, e há um espaço
e outro par, porque você está olhando em uma imagem bi-dimensional.
Mas se você a leva para 3 dimensões
e olha isso - isso é a estrutura do diamante,
e o que você vê são átomos de carbono circundados por 4 outros
átomos de carbono, em uma bela estrutura regular e cristalina.
Agora, nesse diamante, nessa peça de diamante de mais de 1 mi de libras,
há algo em torno de 3 bilhões de trilhões de átomos,
e eles estão precisamente dispostos nessa forma bela e simples.
Devo dizer, na verdade, que este diamante está tal como
quando foi encontrado, de modo que não foi cortado.
Foi encontrado na África do Sul, há mais de 100 anos.
E tem 3 bilhões de anos.
E esse formato, essa estrutura, seu formato de diamante -
é de como ele surgiu naturalmente, porque sua estrutura
é como essa, é feita de átomos de carbono, exatamente assim.
Átomos de carbono não podem ser agrupados mais firmes do que isso.
Isso é o que torna os diamantes tão fortes, e que os permite,
virtualmente, cortar qualquer coisa.
O que torna o que vou dizer bastante notável.
Veja, os átomos que compõem esse diamante -
e praticamente todo o resto da matéria - estão praticamente vazios.
Agora, o que quero dizer com isso? Bem, o que é um átomo?
Bem, em torno de 100 anos atrás, na maior cidade
conhecida da civilização - que era Manchester -
...Ernest Rutherford descobriu que o átomo consiste de um núcleo atômico,
o qual é composto de partículas chamadas prótons e neutrons, fortemente unidas,
e de um terceiro tipo de partícula,
chamado elétrons, orbitando em algum lugar,
ou existindo em algum lugar ao redor, nessa parte externa.
Os prótons do núcleo são positivamente carregados,
os neutrons são neutros, então tem uma carga positiva.
Os elétrons, em algum lugar aqui fora, têm uma carga negativa
e, tal como Faraday teria dito, nesse mesmo palco,
há exatos 200 anos, existe uma força que prende
o elétron ao núcleo,
porque ambos estão eletricamente carregados.
Então, isso é uma espécie de rascunho, uma vista esquemática do átomo.
Sabemos disso por já quase 100 anos.
Prótons, neutrons e elétrons.
Essas 3 partículas compõem não apenas o diamante,
mas tudo que podemos tocar, cada estrutura que podemos ver.
Tudo é feito com essas mesmas 3 partículas absolutamente idênticas.
Então, a riqueza do mundo natural, de tudo no planeta Terra,
tudo que podemos ver além, é descrito por uma simples receita
que determina como essas 3 partículas simples se combinam.
É óbvio que os físicos não a chamam de receita, a chamam de Teoria Quântica.
Agora, um dos primeiros grandes desafios para a Teoria Quântica -
de fato, uma das razões pela qual foi desenvolvida, na virada do Século 20,
em Manchester e em alguns outros locais -
foi entender precisamente como essas partículas
se agrupam para criar esse diamante, você, eu e tudo mais.
E 100 anos após sua descoberta, ela ainda nos dá
a nossa melhor compreensão da estrutura da matéria.
E é verdade, sim, que ainda é um pouco estranha.
Bem, uma das coisas particularmente estranhas sobre ela é
o comportamento dos elétrons dentro dos átomos.
Vejam, esses pequenos elétrons imperceptíveis passam
a maioria esmagadora de seu tempo em nuvens distantes.
Então, entre o núcleo e o elétron há um vasto vazio.
Se eu fosse um núcleo e estivesse na borda dos desfiladeiros de Dover
então, a borda difusa da nuvem de elétrons estaria
em algum lugar nas fazendas ao Norte da França.
Olhando para os elétrons, não vejo nada, a não ser espaço interatômico vazio.
Assim, os átomos são enormes, e eles são vazios. Na verdade -
Eu tenho que contar isto com meus dados -
99.9999999999999% vazios.
São 13 noves. Então, você compra esse diamante
e você está comprando em torno de 1 milhão de libras
de espaço praticamente vazio, e uma vez que
tudo é feito de atomos, significa que você é enorme e vazio também.
Especialmente você... Não, não posso dizer isso, posso?
Nunca diga isso a um comediante - o que estou fazendo?
Enfim, se eu espremesse todo o espaço externo de todos os átomos
de todas as pessoas do planeta, você seria capaz de colocar toda
a humanidade dentro desse diamante, isso é o quanto essa matéria é vazia.
Então, entender por que os átomos são vazios e, mesmo assim, tão sólidos,
por que a luz pode se propagar através do diamante, e ainda
se sentirem tão bem nos predominantes assentos e andares vazios,
é, portanto, pré-requisito para entender a estrutura de tudo na natureza.
Agora, você deve ter entendido que o mundo dentro de um átomo
deve ser um espaço estranho onde as coisas não se comportam
tal como elas parecem se comportar aqui, no mundo macroscópico.
Bem, existe um experimento histórico
que contém tudo o que você precisa saber sobre a forma bizarra com que
as partículas se comportam e, portanto, por que os átomos são do jeito que são.
Eu vou precisar de uma mão pra isso,
e eu sei que Sarah Millican se ofereceu gentilmente para me ajudar.
Onde está Sarah? Aqui. Olá. Então, Sarah - você se importaria...?
Obrigado, Sarah. Você tem alguma formação em ciência, a propósito?
Não. Mas alguém na platéia já me perguntou -
"Você estuda física?"
"Não, eu meio que desisti depois do GCSE" - Isso é um problema?
- Devo voltar a me sentar?
Outros voluntários? Não...
Bem, você pode ter ouvido ou não falar do experimento da "fenda dupla",
é algo que todo físico, todo estudante de física...
- Ouvi falar dele, mas era diferente. - E era?
Bem, nós vamos...
Ensinam isso a todo físico, no momento
em que eles passam pelas portas de uma universidade.
É simples, e ele demonstra o mundo paradoxal das partículas quânticas.
Então, primeiro de tudo: Vamos fazê-lo - vamos fazê-lo 2, ou mesmo 3 vezes.
Eu vou lhe dar esse balde com areia, que, na verdade, é bem pesado.
Essas são partículas de areia, pequenos pedaços de areia. Representam sua noção,
suponho, do que uma partícula seja, um pequeno pedaço de matéria.
O que eu vou lhe pedir para fazer é derramar a areia
nesse pedaço de tábua, o qual tem nele 2 fendas cortadas,
e acho que antes de fazer isso...
- Ai, que coisa! - É um pouco pesado, sim!
Derrame-o, e então perguntarei o que acham que vai...
- Sim, vamos conversar um pouco, enquanto eu seguro o balde.
Ele pesa uma tonelada, não é? Bem, derrame-o aí...
Agora, o que vocês acham que vai acontecer?
Estamos apenas derramando partículas de areia nas fendas.
Apenas continue...
Então, aqui estamos nós. Isso é suficiente, eu acho.
Se eu remover isso... o que isso lhes parece?
Estou sentindo uma fisgada...
Derrame essa areia aí. Bem, isso provavelmente já basta.
Pronto, já pode baixá-lo. - Obrigada!
Isso é o que acho que vocês esperavam que ia acontecer.
A areia caiu através das fendas,
e abaixo de cada fenda há um grande monte de areia.
As partículas caem através das fendas - isso é bem óbvio.
Mas...esse é um retrato dos dados reais.
Então, esse é um experimento com dados reais,
de elétrons sendo essencialmente jogados por 2 fendas, são elétrons
sendo jogados pelas 2 fendas, e então há uma tela ali,
e o que vocês vêem são pilhas de elétrons, e os pontos brancos
são, realmente, onde os elétrons atingem as telas.
Aqui há uma pilha, e depois, nada;
e então, pilha, e depois, nada;
pilha, nada...
Não se parece em nada com isso, mas o experimento foi o mesmo:
são realmente elétrons sendo jogados por 2 fendas
em uma tela, e você obtém esse padrão estranho.
Então, deixem-me lhes mostrar isso, outra versão do mesmo experimento.
Agora, esse é um tanque de água. Logo, há um pouco de água aí.
E como vocês podem ver, há uma barra que vibra pra cima e pra baixo,
e há, então, 2 fendas. Essas. Vocês podem ver as 2 fendas aí.
E se você vem por aqui... dá pra ver desse lado... pode ver a tela aqui.
Temos as 2 fendas e essas são as ondas de água.
Há uma onda plana de água, atingindo as 2 fendas,
e, logo, passando por elas.
E você vê que há ondas aqui?
Mas aqui há um tipo de zona onde a água é plana.
Depois, aqui, existem ondas;
Aqui tem uma área onde a água é plana;
aqui tem ondas, aqui tem uma área onde a água é plana.
Assim que eu poderia, de fato, desenhar isso num quadro.
Se eu desenhar isso...
Temos as 2 fendas, como essas, que dá pra ver aí.
E temos a onda de água que passa através delas,
e meio que dá pra ver que as ondas,
ao passarem pelas fendas, se dispersam... dessa forma!
E eu espero que vocês vejam que na frente, notem
um tipo de lugar onde não há ondas e, depois algumas ondas,
e depois um local onde não há ondas,
e depois há algumas ondas, e depois um local onde não há ondas.
Você pode ver esse padrão na frente.
Logo, se você desenhasse um tipo de detector por ali,
então, você veria aquilo,
pois aqui você não veria nada: nem ondas nem elétrons.
Aqui, você veria os elétrons. Aqui, sem ondas, aqui ondas, aqui sem ondas.
Então, o que podemos inferir sobre os elétrons?
Que você não fez sua lição de casa, hoje. É isso?
O que quero dizer é que esses são dados experimentais.
Foi feito pela 1° vez, na década de 1920, e foi um choque quando visto,
mas o que se tira disso é...?
Aquilo se parece com...isso!
- Isso pode ser um jogo longo. - É o mesmo padrão.
GCSE nota C, lembre-se!
Esse padrão aqui...
O que você acha...?!
Você poderia simplesmente nos dizer...
Os elétrons estão se comportando mais como ondas, no tanque,
como ondas de água, e isso é um padrão clássico que você vê,
quando você tem ondas passando através de fendas.
Ao invés disso, o que suponho é o que vocês poderiam esperar
que os elétrons fizessem, já que cremos que somos como grãos de areia.
Mas, na verdade, eles não se comportam como pequenos grãos de areia.
Esse experimento nos diz que eles se comportam mais como ondas na água.
Exatamente!
Obrigada.
Obrigado, Sarah!
Obrigado, Sarah. Isso é... Sim, física!
Bem...
Tudo isso pode ser um pouco confuso, como acabamos de ver,
mas se você não se lembrar de mais nada, 966 00:18:34,600 --> 00:18,37,440 lembre disso - o experimento da fenda dupla revela algo
fundamental sobre as partículas, tal como os elétrons dentro do diamante.
Às vezes, eles se comportam como partículas,
mas, às vezes, experimentos dizem que eles se comportam como ondas.
Agora, existe uma explicação profunda para isto,
e eu vou chegar a ela, um pouco mais à frente.
Mas por ora, basta nos lembrarmos de que os elétrons se comportam como ondas,
e essa é a chave para entender o vazio dos átomos.
Simples? Espero que sim. Então, vamos limpar o tanque de água.
"...desculpe, isso nunca aconteceu comigo antes..."
Então, vimos que os elétrons exibem comportamento ondulatório,
mas como isso explica o vazio dos átomos?
Bem, preciso de alguns voluntários agora e sei que Simon Pegg
e Jim Al-Khalili se ofereceram gentilmente, então, se incomodariam de descer aqui?
Você o viu, lá?
Olá!
Ele tem uma escuta, está observando com muito cuidado.
Então, eu tenho um experimento para vocês 2, envolvendo uma mola
e seus punhos,
de modo que...
o que eu quero que vocês façam
é esticar a mola um pouco, o mais longe que puderem.
Agora, eu quero que vocês comecem gentilmente
a oscilar a mola. Bem suavemente.
- Nós dois? - Sim, vão ver o que vai acontecer.
- Acima e abaixo, ou longitudinal?
- Posso voltar a me sentar?
Pra cima e pra baixo é melhor. Pra cima e pra baixo.
Só um pouco mais...
Lá vai... E um pouco mais.
Isso. Então, o que vocês estão fazendo é vibrar a mola.
Você vai pular nela?
Parece bem doloroso.
O que vocês estão fazendo agora, ao vibrar suavemente a mola,
vocês notem que ela vibra de uma forma bem particular.
Porque você ainda a segura aí, e você ainda a segura aí;
então, ela está presa - está confinada, de certo modo.
Vocês vêem que só há um pequeno trecho se movendo
com a máxima amplitude, se preferir, o máximo de onda,
e está ali no meio.
Então, ela é chamada onda estacionária. É chamada de onda estacionária
porque ela está confinada.
Não está fazendo nada, na verdade - está vibrando pra cima e pra baixo.
Não é como a onda que você geralmente esperaria que fosse.
Agora, se vocês impõem mais movimento ao pulso...
Olhe essa - agora, essa...
ESSA é a próxima onda estacionária.
Ela é diferente da anterior, onde só movíamos aqui -
essa tem três pontos estacionários.
Perdi meu ritmo... Não se empolgue. Desculpe, desculpe.
Espere, espere, espere...
Isso nunca aconteceu comigo antes!
Lá - olhem - agora há três trechos estacionários -
há um trecho estacionário ali, um ali, e outro ali,
e a amplitude - a máxima amplitude está ali e ali.
Agora, vocês podem fazer mais uma vir,
se vocês realmente tentarem, que é a terceira.
Aí está! Não!
Olhem isso.
Sim, sim, sim!
Podem ver? Há dois pontos estacionários -
um ali e um ali. É uma brilhante... Ah, se foi de novo!
Posso vê-lo... Aguentem... Ali, ali, ali!
2 pontos estacionários... 1, 2, 3, 4 pontos estacionários.
Agora vejo porque você ficou careca! Aí está, é isto!
Ah, está melhor agora. Aí está o quarto.
Então, vocês...
Continuem.
Agora parece outra pessoa!
Voltou! Ah, se foi!
Então, se eu desenhar... Continuem!
- Sim!
Brian, Brian, Brian, Brian! Isso, isso, isso!
Perfeito.
1, 2, 3, 4, 5 - tudo bem, podem parar agora.
Uma boa prática pra depois!
Muitíssimo obrigado! Obrigado.
Eu desenhei o que vocês viram ali.
Vocês viram essa bem claramente, que foi essa onda
em que havia 2 pontos estacionários,
os quais estavam nas extremidades; e, então, vocês viram essa,
em que havia 3 pontos estacionários;
E, então, vocês viram essa, em que havia 4 pontos estacionários.
E, na verdade, por como vocês estavam - foi o melhor que já vi fazerem,
havia uma com 5, eu acho, ou até mesmo 6.
Então, vocês viram que...
havia apenas certas ondas...
com as que a mola podia vibrar, certas ondas que podiam vibrar,
e a razão dela se comportar assim é que estava presa em ambas as extremidades.
Então, isso é o que vocês chamariam, os físicos chamariam
ondas estacionárias, e vocês as viram aparecer na mola.
Agora, o que isso tem a ver com átomos vazios?
Bem, tal como essa onda estava presa entre Jim e Simon,
elétrons estão presos dentro dos átomos.
A carga elétrica positiva do núcleo efetivamente prende
o elétron de carga negativa dentro de um tipo de caixa atômica.
E quando um elétron é preso,
tal como a mola estava presa entre Jim e Simon,
exibe o mesmo tipo de comportamento ondulatório que o da mola.
Estamos nos aproximando de entender o que acontece dentro de um átomo.
Mas o que, na verdade, representa as ondas estacionárias
dos elétrons ao redor do núcleo?
Bem, a pista é que Jim e Simon tinham que pôr mais energia nela
para mudar de uma onda estacionária para outra.
Então, é tentador pensar nas ondas estacionárias dos elétrons
como ondas com diferentes energias dentro de um átomo,
ondas com diferentes energias que o elétron pode ter, se preferir,
quando está confinado ao redor do núcleo, e isso se revela ser correto.
Mas, tal como havia apenas certas ondas estacionárias na mola,
dentro de um átomo, há apenas certas energias que os elétrons podem ter.
Agora, a Teoria Quântica permite que os físicos calculem o formato
das ondas e, portanto, das energias permitidas
que os elétrons podem ter dentro do núcleo.
E ao fazer os cálculos, você encontra a "onda" de energia mais baixa,
se preferir, então, eu suponho que essa onda estacionária aqui,
que pode caber ao redor do núcleo,
tem um comprimento de onda em torno de 3 x 10^-10 metros.
Vou escrevê-lo, pois vocês podem não estar familiarizados com a notação.
São 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9...
0.0000000003 de 1 metro, o que soa
inimaginavelmente pequeno, mas é enorme, se comparado ao tamanho
do núcleo. É, na verdade, em torno de 1/4 de milhões de vezes maior.
Então, é por isso que os átomos são tão grandes e, ainda assim, vazios.
É porque os elétrons presos ao redor do núcleo
se comportam como ondas - nesse caso, ondas estacionárias - e deve haver
espaço suficiente para encaixar uma onda de elétron ao redor do núcleo atômico.
Mas isso não responde uma questão muito importante.
Agora, nós mostramos porque os átomos são vazios.
Mas ainda não explicamos
como eles se tornam tão fortemente ligados que podem criar objetos sólidos,
tal como nosso belo diamante de 1 mi de libras aqui.
Responda isso, e explicamos a estrutura de tudo o que vemos no universo.
"...tudo está ligado a todo o resto..."
Os primeiros anos da Teoria Quântica foram dominados por garotos-prodígio,
pessoas com, na verdade, metade da minha idade. Acreditem ou não!
Tanto é assim que foram apelidados de "Knabenphysik",
que traduzido do alemão significa "garotos da física".
A descoberta-chave foi feita por um homem chamado Wolfgang Pauli.
Pauli publicou seu primeiro artigo sobre a Teoria de Einstein
da Relatividade Geral quando tinha 18 anos.
E sua grande contribuição para a Teoria Quântica
foi feita quando ele tinha apenas 24.
É conhecida como Princípio da Exclusão.
Vimos que elétrons só podem existir em certos níveis de energia ao redor do núcleo.
Esses níveis de energia, associados a diferentes ondas estacionárias.
Aqueles níveis de energia equivalem às ondas estacionárias
que se ajustam num tipo de caixa atômica.
Mas o ponto-chave que Paul concluiu é que os elétrons
não podem todos simplesmente habitarem o nível mais baixo de energia.
Agora, para um físico, isso pode parecer um pouco estranho.
Quero dizer, pegue essa maçã, por exemplo.
Se eu lanço a maçã pra cima, então eu preciso fazer trabalho.
Eu lhe dou energia para ela subir.
Se eu a deixar ir, então não a sustento mais, e ela cai no chão.
Agora, a explicação disso, para um físico,
é que a maçã está caindo para um estado de energia mais baixa.
A natureza não gosta de estar em estados de alta energia.
Ela quer descer até a menor configuração de energia que puder.
Mas o surpreendente é que nem todos os elétrons vivem
nesse nível de menor energia, em um átomo.
Acontece que eles não podem fazê-lo, por uma lei inviolável da natureza.
Essa Lei é chamada de Princípio da Exclusão de Pauli.
É como todos vocês, sentados nessas filas aí.
Vocês não têm permissão para descerem todos para a primeira fila.
Vocês não podem se apertar nos bancos da frente, pois não espaço pra vocês.
Os elétrons não ocupam, todos, os espaços de menor energia ao redor de um átomo.
Ao invés disso, eles preenchem cada nível, em ordem crescente de energia.
Isso pode parecer sem sentido...
talvez soe um bocado abstrato.
Mas deixem-me dizer-lhes que não é.
Vocês vejam, a simples regra quântica de Pauli é profundamente importante.
De fato, é a chave para entender a química.
Mas isso é o que eu acho... É hora de outro voluntário.
Sei que James May gentilmente se ofereceu para fazer parte disso.
Ele parece bem preocupado, talvez nunca tenham-lhe perguntado!
De todo modo, James!
Agora, isso é duplamente divertido para mim,
pois eu sei que você sabe exatamente o que vai acontecer,
pois há uma lata de gás de hidrogênio ali,
e eu sei que você é um bom aviador, então...
Pense na história do Hindenburg, enquanto eu...
Que foi uma tragédia, não foi? - Oh, preciso usar os óculos?
Você pode ter que usar os óculos.
É só um pequeno item de segurança, porque deu errado no ensaio.
O que estamos fazendo é fazer uma pequena reação química acontecer.
O que estamos fazendo é bombear hidrogênio através de... disto, um...
...através deste sabão aqui. Mmm.
O que eu gostaria que você fizesse é...
Apenas molhe suas mãos primeiro; por conta da questão da segurança.
Evita suas mãos de pegar fogo.
Na verdade... Melhor rolar suas mangas um pouco.
Você vai ficar bem. Tenho certeza de que ficará bem.
Bem, eu gostaria que você pegasse - agarrasse -
um pouco do hidrogênio nas bolhas de sabão
Humm...
Como é isso? Não olhe...
para o que estou fazendo.
O que vou fazer é incitar uma reação química a acontecer...
a partir daqui.
Whow!
Ow! Você está bem?
Muito obrigado por se pôr em alto risco.
Obrigado, James. Isso, na verdade, foi mais fogo do que eu esperava.
Desculpe por isso.
Então, o que aconteceu ali?
O que fizemos foi bombear gás hidrogênio dentro das bolhas.
James as segurou, e eu simplesmente dei um pequena quantia de energia,
a qual as encorajou a reagir com o oxigênio do ar.
Agora, se desenharmos os níveis de energia do oxigênio,
então, eles se parecem a isso.
Não parece tão arrumado como quando desenhei as ondas estacionárias na mola.
Isso na verdade se deve ao formato da caixa atômica -
o formato da caixa envolvendo o núcleo de oxigênio.
O oxigênio tem 8 prótons e 8 neutrons em seu núcleo,
pelo que ele precisa de 8 elétrons preenchendo seus níveis de energia.
E os elétrons preenchem os níveis de energia assim.
Então, você tem 3 níveis de energia completos
e 2 níveis de energia com 1 único elétron neles.
Agora, isso torna o oxigênio um consumidor voraz de elétrons.
Ele gostaria, se pudesse -
lhe é energeticamente favorável - preencher essas lacunas restantes.
O hidrogênio tem 1 próton,
e, assim, ele tem 1 elétron situado ali, em seu nível mais baixo de energia.
Novamente, há um espaço ali. Ele também gostaria de encher esse.
Então, o que acontece quando lhe dou essa energia com essa vareta,
é que o hidrogênio é levado a reagir com o oxigênio.
É energeticamente favorável para ele partilhar seu elétron.
Então, o oxigênio compartilha com o hidrogênio,
o hidrogênio compartilha com o oxigênio.
Há 2 espaços, então você tem 2 hidrogênios que gostariam de reagir.
Ao fazer isso, o re-arranjo daqueles elétrons nos níveis de energia
é algo que dá uma grande quantidade de energia, que vocês viram no flash.
Todo o flash que vocês viram, a pequena explosão, foi energia sendo liberada
quando os elétrons no hidrogênio e no oxigênio se reconfiguraram,
tal como a maçã se reconfigurou
caindo ao chão, para ir a seu estado de menor energia.
2 hidrogênios, 1 oxigênio. O que isso gera?
- Água! - Isso!
H2O.
Essa é essencialmente a razão pela qual temos a química.
Sem o Princípio da Exclusão de Pauli,
todos os elétrons se aglomerariam nos níveis mais baixos de energia
e não haveria química, o que é pior do que parece...
...pois, sem química, não haveria as magníficas estruturas do universo,
tais como água, diamantes ou, sem dúvida, qualquer um de vocês.
Agora, há uma outra consequência do Princípio da Exclusão
que não foi provada até 1967,
justo 1 ano antes de eu nascer.
O Princípio de Pauli diz que elétrons idênticos
não podem ocupar o mesmo nível de energia.
Esse é um requisito absoluto.
Então, significa que os elétrons vão evitar um ao outro, a todo custo.
E isso, e foi provado, é a verdadeira razão
pela qual eu não caio pelos átomos vazios que compõem o chão.
É isso, afinal, que dá a ilusão de solidez ao mundo vazio dos átomos.
E se você pensa um pouco mais profundamente sobre isso,
então, isso levanta uma chocante conclusão, e é essa -
O Princípio da Exclusão de Pauli se aplica a CADA elétron do universo.
Não cada elétron em um simples átomo, ou em uma simples molécula.
E isso leva a uma conclusão bizarra.
As partículas que compõem esse diamante
estão em comunicação com as partículas em cada lugar.
Dentro de você todo
e dentro dos átomos nos cantos mais extremos do universo.
Deixem-me explicar um pouco mais. O Princípio da Exclusão de Pauli
diz que elétrons idênticos não podem estar no mesmo nível de energia.
Mas e se você tiver mais de 1 átomo?
Por exemplo, nesse diamante,
há 3 bilhões de trilhões de átomos de carbono.
Então, essa é uma caixa-diamante de átomos de carbono.
E o Princípio da Exclusão de Pauli ainda se aplica.
Então, todos os níveis de energia,
em todos os 3 bilhões de trilhões de átomos,
precisam ser ligeiramente diferentes para garantir que
dois ou mais elétrons não ficarão justamente no mesmo nivel de energia.
O Princípio de Pauli se pega rápido, mas ele não pára com o diamante.
Vejam, vocês podem pensar no universo inteiro como uma caixa enorme de átomos,
com um número incontável de níveis de energia,
todos preenchidos por um número incontável de elétrons.
Então, aqui está o magnífico - o Princípio da Exclusão ainda se aplica,
de modo que nenhum dos elétrons no universo possa estar, precisamente,
no mesmo nível de energia.
Mas isso deve significar algo muito estranho.
Vejam, deixem-me pegar esse diamante e deixem-me
aquecê-lo um pouco entre minhas mãos.
Suavemente aquecendo-o,
pondo um pouco de energia nele, então estou mudando os elétrons em volta,
alguns dos elétrons estão pulando para diferentes níveis de energia.
Mas essa mudança na configuração dos elétrons,
dentro do diamante, tem consequências, porque a soma total
de todos os elétrons no universo deve respeitar Pauli.
Portanto, cada elétron e cada átomo
no universo, deve mudar, à medida que eu aqueço o diamante,
para garantir que nenhum deles termine num mesmo nível de energia.
Quando eu aqueço esse diamante, todos os elétrons através do universo
instantanea, mas imperceptivelmente, mudam seus níveis de energia.
Então, tudo está conectado a todo o resto.
"...todo-gênio, todo-palhaço..."
No início, eu prometi explicar tudo no universo,
e estou nesse caminho, mas também disse que daria a vocês
uma explicação mais profunda do padrão ondulatório do mundo sub-atômico.
Então, aí está. A meu ver, essa é a explicação mais profunda que temos,
e ela assegurou o Prêmio Nobel ao físico
Richard Feynman, a quem seu colega Freeman Dyson uma vez descreveu
como meio-gênio, meio-palhaço, mas consequentemente, depois de
trabalhar com ele por um tempo, trocou isso por todo-gênio, todo-palhaço.
Vamos voltar ao experimento da fenda dupla, mas agora
ao invés de mostrar a vocês o padrão...
Esse é Richard Feynman.
Ao invés de mostrar a vocês o padrão,
quero mostrar a vocês como aquele padrão é construído.
Lembrem-se, estamos disparando elétrons nas duas fendas,
quase derramando-os através das fendas,
e vendo o que aconteceu, quando foram detectados do outro lado.
Bem, isso é um elétron de cada vez, sendo emitido através das fendas,
e atingindo a tela, e construindo a pilha.
Tão logo um elétron passou, outro foi disparado,
e esse é um dado real, novamente, um filme real do que acontece
e você pode ver o padrão de interferência.
Elétrons, não elétrons, elétrons, não elétrons.
O padrão de interferência ondulatória se construindo.
O que poderia estar acontecendo aí?
Bem, aí está novamente. Apenas elétrons,
e você vê que o que surge é o comportamento ondulatório.
Então, você deve ter pensado: "Eu meio que entendo
o que acontece com as fendas duplas, há cargas de elétrons
empilhadas através das fendas e, de algum modo, há uma interferência,
tal como uma grande onda de água, e você compõe o padrão de interferência."
Bem, não, porque isso é um elétron de cada vez;
então, o que possivelmente poderia estar acontecendo?
Bem, Feynman foi um físico maravilhosamente intuitivo e lógico.
Não um gênio qualquer, como frequentemente é dito.
E ele disse isso.
Aqui estão as fendas.
Aqui está a tela.
Os elétrons começam aqui. O que acontece?
Bem, obviamente, a partícula - elétron - passa através de uma fenda
e ele deve aparecer em algum lugar da tela,
mas ele precisa ser capaz de interferir com ela -
tem que haver regiões na tela onde não haja elétrons,
onde se evite que eles pousem lá,
então, no mínimo, deve atravessar a outra fenda, também,
e chegar àquele ponto, e deve haver algum mecanismo
para esses caminhos interferirem um com o outro, mas porque parar aí?
Vejam, isso não é particularmente lógico.
Por que só deixá-lo ir por dois caminhos?
Por que não deixá-lo passar por esse caminho, ou talvez,
algum tipo de caminho como esse, ou talvez assim, de fato,
fora daqui, fora desse auditório,
e, então, talvez através da cabeça de Jonathan em seu caminho...
Preciso dizer através do pé de Paul, não tenho? Tenho que dizê-lo.
Pé de Paul. Eu não sei - que coisa mais idiota de se dizer.
Mas, de toda forma, poderia ter passado por você, por Jonathan,
ido até a Rua Oxford, até Newcastle;
de fato, até a Galáxia de Andrômeda,
e de volta, e pousar nesse ponto, na tela.
Por que não?
Por que não permitir que a partícula viaje por cada caminho que puder,
de um ponto a outro? E é, de fato, isso o que acontece,
na noção de que é no percurso que a teoria de Feynman funciona.
A princípio, não é tão difícil.
Você precisa calcular algumas quantias,
associadas a cada percurso, e achar algum mecanismo matemático
de somar todas essas coisas, e ver se todas elas ou não
interferem juntas e desaparecem ou aparecem quando pousam na tela.
Essa é a fórmula que faz isso
e isso é tudo que eu realmente preciso dizer.
Deixem-me dar a volta. Aí está.
Obrigado e boa... Não, não, não vou dizer isso.
Esse é o chamado Percurso Integral de Feynman,
e ele simplesmente diz:
some tudo nos percursos e calcule algo,
que vou lhe dizer a probabilidade
de um elétron ir de um lugar a outro.
Agora, isso pode parecer uma tremenda confusão,
ou pode parecer muito simples e iluminado -
Eu suponho que isso dependa do seu ponto de vista.
Provavelmente, uma tremenda confusão, certamente.
Mas essa fórmula é apenas uma pequena máquina.
Eu acho que é uma boa forma de pensar sobre isso.
Ela inclui todos os caminhos possíveis que a partícula pode ter,
e os soma e lança a probabilidade
de elas irem parar em determinado lugar.
E isso inclui as partículas que compõem o diamante.
Agora, no momento, está sentada em sua pequena almofada ali.
Deixem-me pô-la de volta em sua caixa.
Agora, a versão de Feynman da Teoria Quântica nos diz
algo bastante chocante.
Esse diamante é feito de átomos,
e os átomos estão se comportando de acordo com a Teoria Quântica -
de acordo com a equação de Feynman.
Em outras palavras, eles estão todos, agora, explorando o universo,
pulando por toda parte, explorando cada caminho possível que puderem.
E isso significa que esse diamante está fazendo a mesma coisa,
pois é feito de átomos.
Isso significa que há uma chance finita de que ele não
esteja dentro dessa caixa, momentos depois - podem ver aonde estou indo...
Mas irá saltar, totalmente fora de sua vontade,
sem me tocar... e isso é o que eu vou dizer ao juíz.
Mas o que é notável, é que eu posso calcular essa chance,
usando uma versão simplificada da fórmula de Feynman.
E é essa.
Vejam, usando um pouco de matemática, pode-se trabalhá-la, simplificá-la,
e torná-la nessa...
que é uma expressão para o tempo que você teria que esperar,
em média, para ter uma chance razoável de que ele saltasse
para fora de sua caixa, e é assim.
OK, então, essa é a distância que queremos que ele pule,
esse é o tamanho da caixa,
essa é a *** do diamante,
e isso é algo chamado de constante de Planck.
Vou precisar de outro voluntário aqui,
porque eu vou, na verdade, fazer as contas,
porque quero mostrar-lhes que vocês podem fazer a soma facilmente,
e eu acredito que Jonathan concordou gentilmente
de fazer as somas, então, obrigado.
Como está sua matemática? Bem, você sabe, sabe que é fácil pra mim.
Eu sei, é por isso que eu lhe pedi, na verdade.
Nós vamos fazer isso,
então x - que é a distância que queremos que o diamante salte.
Vamos dizer que a caixa tem 5 cm.
Vamos dizer que x = 6cm,
e que a *** do diamante é de 296 quilates - isso equivale a 60g.
- Pesado, sim. - Você é um perito em diamantes?
Então, primeiro de tudo, temos que multiplicar esses 3 números.
6cm x 5cm x 60g.
Sim. 6 x 5 x 6.
Então 30 x 60. Você disse 6!
60. 60 gramas.
OK, 30 x 60 = 1.800.
Está certo?
É pesado. - É sim. 1002 00:44:01,500 --> 00:44:03,320 A BBC costumava me pagar com esses.
É melhor pegá-lo de volta. Eu vou pegar...
Então, chegamos até aí. Abaixo disso.
6,6 x 10^-34 kgm^2/s.
Essa é a constante de Planck -
essa é uma constante fundamental da natureza.
É intrínseca ao modo como o universo está unido.
É como a velocidade da luz, como a força da gravidade.
É A QUESTÂO fundamental -
constante, se preferir - que ajusta a escala do fenômeno quântico.
Então, há um pequeno problema aqui,
porque você vê... Você vai percebê-lo.
As unidades são quilograma metro-quadrado por segundo,
e nós calculamos os 1.800 em centímetros e gramas.
Que, por sinal, estou surpreso de ter dado certo.
Então, primeiro de tudo, é melhor outro 10^-2 e um 10^-2 e um 10^-3 aqui,
então isso é 10^-7. Isso.
Então, tudo que você tem que fazer é dividir isso por aquilo.
- Tudo isso por aquilo? - Divida isso por isso.
Eu nem mesmo sei se eu posso fazer...
Isso, para mim... Isso é um quilograma? Eu não sei assim. Faço com libras.
Não, eu já fiz a conversão de unidades pra você, você só precisa dividir.
Onde está a conversão de unidades?
1.800 x 10^-7 x 6,6 x 10...
Não tenho idéia do que você está fazendo e por que você quer fazer isso comigo?!
Ajude-o, Jim.
Bem, você tem 10^-34 em baixo. Traga-o pra cima,
e ele se torna 10^34. Onde? Aqui em cima?
Isso, ponha-o do lado do 10.
- Então você tem 34-7. - OK, 34-7?
- Isso - Ok. É...
- E você pega o 10^3... - Eu realmente...Eu estou perdido.
Essa é a pior coisa que já me aconteceu como adulto.
- Você tem 10^27. - OK.
Apenas para as crianças assistindo, devo dizer:
34 - 7 = 27
Assim, você tem 10^27, e então temos 6 e temos 1.800;
então temos que dividir essas coisas, assim temos um 3 e outro 100.
Se você diz!
3 x 10^29...
Mais uma vez, não sou nenhum sábio.
Por que você não me deu o trabalho de James May, onde só me atearia fogo?
E todos diriam "Oooh!" E ele está tão feliz de ter feito isso,
e eu agora estou suando.
- Terminamos. - Terminamos?
Sim, veja, esse é o número que você calculou.
Nós pomos os números divididos pela constante de Planck? Mas o que é?
Esse é o número de segundos que você teria de esperar, em média, para ter
uma chance razoável do diamante saltar da caixa por sua conta.
Eu poderia ter dito que não vai acontecer nada sem isso.
Não precisei das somas. O diamante está seguro na caixa,
a não ser que virasse um gato morto. Essa é a teoria, não é?
Eu vou-lhes dizer o que é isso. Vocês têm idéia do que é isso?
Um 9? 3 x 10^29? Por que deveria saber? Sou um idiota.
- Em anos. - Em anos?
- Isso são... - Bem, vou dizer.
São 600 bilhões de vezes a idade atual do universo.
Eu não sei o que fazer. Vou seguir apenas sorrindo pra você.
Obrigado por partilhar isto. Obrigado.
Obrigado.
Obrigado, Jon.
O ponto disto é mostrar que a teoria quântica não se
aplica só ao inconcebível pequeno mundo atômico.
As mesmas regras se aplicam a vocês, a mim, e ao diamante.
É que para objetos fora do aqui, do nosso mundo familiar,
tal como o diamante, não costumamos ver os efeitos quânticos.
A razão disso é a pequenez da constante de Planck. Tínhamos um valor enorme aqui,
mas tínhamos que dividi-lo por um valor extremamente pequeno.
Para descobrir, teríamos que esperar o tempo, e é por isso que é tão grande.
Vejam, se fosse algo assim, não teríamos que esperar tantos segundos,
em torno de 1.800 segundos, ou bem próximo, pro diamante saltar da caixa.
Então, a sua constante de Planck, essa constante fundamental da natureza
que significa que a Teoria Quântica não é familiar
porque ela se aplica a coisas pequenas, porque a constante de Planck é pequena.
Agora, você poderia, teoricamente, fazer o diamante saltar antes.
Olhem de novo essa equação.
Uma forma de fazer isso, como já disse, seria tornar a constante muito grande,
mas você não pode fazer isso. É uma constante fundamental da natureza.
O que você poderia fazer era encolher o tamanho da caixa, esse delta X aqui.
Se eu vou fazendo a caixa menor, e menor, e menor,
eu faria o tempo pra ele saltar da caixa, menor, e menor, e menor.
Então, essa equação diz que, quanto mais sabemos da posição
de algo, a posição desse diamante na caixa, vamos dizer,
mais provável é de que o diamante salte para fora da caixa.
Isso é conhecido como Princípio da Incerteza de Heinsenberg.
Quanto mais você tente fechar a posição duma partícula, capturando-a
em caixas cada vez menores, mais provável é de ela pular por aí.
Podem ter entendido o Princípio da Incerteza de Heinsenberg.
É uma das mais famosas, incompreendidas,
e deturpadas partes da Teoria Quântica.
Ele diz, precisamente, que quanto mais você sabe
da posição de uma partícula, menor a certeza de onde ela está, no momento.
E você pode ver que ele surgiu... O derivei de uma equação fundamental.
Não é uma besteira completa. Eu não o fiz aparecer.
É muitas vezes deturpado pelo que eu chamaria de "hippies travessos",
insinuando que o trabalho dos físicos é um lixo,
ou que o equipamento não é bom e que somos incapazes de medir
duas coisas sobre uma partícula com qualquer precisão.
Mas o Princípio da Incerteza de Heinsenberg é uma consequência
das leis da Teoria Quântica. Ele surge da equação de Feynman.
Não tem nada a ver com essas besteiras sem sentido.
Com esse espírito, quero mostrar a vocês que, ao invés de
restringir nosso conhecimento do mundo natural, Heisenberg na verdade o amplia.
De fato, tal regra sobre as partículas inimaginavelmente pequenas
pode explicar alguns dos mais pesados e espetaculares objetos no universo.
"...diamantes grandes como planetas..."
Eu vou terminar, explicando como tudo que eu disse essa noite
prevê a existência de diamantes maiores que esse -
de fato, maiores do que esse auditório.
De fato, diamantes tão grandes como um planeta, e pesados como uma estrela.
Agora, para entender como isso pode ser, precisamos entender algo
sobre os ciclos de vida das próprias estrelas.
Estrelas são grandes aglomerados de matéria, em colapso sob sua própria gravidade.
À medida que colapsam, elas aquecem e disparam uma reação em cadeia
de reações de fusões nucleares, onde o núcleo do hidrogênio
também se funde, inicialmente para formar hélio, e eventualmente se fundem
para formar carbono e oxigênio,
e todos os elementos metálicos daí em diante, incluindo o ferro.
É de onde os elementos metálicos surgem no universo.
Nesse processo, vastas quantidades de energia são liberadas.
Essa energia cria uma pressão que segura a estrela,
evitando-a de colapsar.
As estrelas não têm combustível infinito,
e, em algum momento, essas reações de fusão devem acabar.
Em 5 bilhões de anos, isso acontecerá com nosso Sol.
Ele vai parar de gerar energia bastante para deter seu colapso,
e, assim, vai entrar em colapso.
No fim de suas vidas, estrelas como o nosso Sol terão convertido
todo o hidrogênio de seus núcleos,
e principalmente terão se convertido em oxigênio e carbono.
Agora, lembre que esses átomos de carbono
tal como aqueles em nosso diamante, são praticamente espaços vazios,
então é de se esperar que esse espaço seja esmagado e comprimido até sumir,
enquanto a estrela colapsa.
Mas à medida que a estrela colapsa e se torna mais densa,
seus elétrons ficam mais e mais próximos.
Finalmente, estão tão perto que eles tentam ocupar
o mesmo volume de espaço que os outros.
Então, o Princípio da Exclusão de Pauli entra em cena,
porque os elétrons não podem ocupar o mesmo trecho de espaço -
eles são incapazes de se sobrepor, então tentam se re-arranjar,
de modo que eles tenham o máximo de espaço que puderem.
E vocês podem imaginá-los sozinhos, dentro de pequenas caixas, como essa,
e as caixas encolhem cada vez mais, ao passo que a estrela colapsa.
Mas então, quando os elétrons se tornam mais e mais confinados,
o Princípio da Incerteza de Heinsenberg entra em jogo.
Ao passo que as caixas dos elétrons ficam menores e menores,
sua tendência de pular para fora da caixa se torna maior e maior,
então você pode imaginá-los vibrando erraticamente
cada vez mais rápido, dentro dessas caixas cada vez menores.
Esse movimento quântico exerce uma pressão que evita
a estrela de colapsar ainda mais, deixando algo chamado
anã-branca, que é uma estrela morta bem densa, do tamanho da Terra,
mas com a *** de nosso Sol, e 1 mi de vezes mais densa do que a água.
Anãs-brancas são tão densas que, se eu fosse ficar de pé na superfície,
a gravidade me faria pesar em torno de 30.000 toneladas.
Anãs-brancas são objetos estranhos, sem dúvida.
Mas aqui está o triunfo final, eu acho, da Teoria Quântica.
É o exemplo mais poderoso que sei do seu poder para prever
como o mundo natural se comporta.
Veja, ela prevê a existência dessas estranhas estrelas anãs-brancas.
Mas ela faz mais do que isso.
Nos anos 1930, o físico Subrahmanyan Chandrasekhar
usou a Teoria Quântica para prever a máxima ***
de um aglomerado de matéria que podia ser sustentado pela
pressão exclusiva dos elétrons, para formar uma anã-branca.
Ele apenas usou o Princípio da Incerteza, essencialmente,
e o Princípio da Exclusão.
Ele descobriu que não deveria haver estrelas desse tipo
com massas maiores do que 1,4 vezes a *** de nosso Sol.
Até hoje, astrônomos já descobriram dezenas de milhares de anãs-brancas,
e eles descobriram que nenhuma no céu excede a *** máxima
calculada por Chandrasekhar usando as simples leis da Teoria Quântica.
E em meio a essas estrelas, astrônomos descobriram algo
que eu acho bastante extraordinário.
Agora, esse diamante tem 296 quilates.
No coração dessa constelação -
Centauro - que está a umas poucas dezenas de anos-luz de distância,
eles detectaram uma pequena anã-branca com o maravilhoso nome BPM 37093.
Quando ela morreu e resfriou, o carbono dentro do núcleo cristalizou.
Então, BPM 37093, que está em algum lugar por aí, tornou-se um diamante,
tal como esse, mas com 10 bilhões de trilhões de trilhões de quilates.
Nós aprendemos em detalhes o porquê algo assim pode existir.
É um diamante, a anos-luz de distância, intimamente conectado a esse diamante
e, de fato, intimamente conectado a todo o resto no universo,
pelas leis da física quântica.
Que testamento notável do poder do comportamento ondulatório dos elétrons,
e que demonstração espetacular da eficácia da Teoria Quântica.
A Teoria Quântica é uma ferramenta única e potente que nos dá
nossa melhor compreensão de como o incocebivelmente pequeno
pode dar origem ao incocebivelmente grande.
É a maneira mais precisa que atualmente possuímos
para compreender nosso universo.
Ela explica como os átomos são vazios e, ainda assim, sólidos.
Como o comportamento ondulatório dos elétrons cria
as substâncias mais duras conhecidas,
e como o mundo real surge das partículas subatômicas
que exploram o universo, o universo inteiro, em um instante.
Não há nada estranho, não há nada esquisito, não há woo-woo.
É apenas física bonita. Obrigado.
Foi alucinante.
Eu não podia... Algumas partes eu pude entender,
outras partes não pude entender. Foi muito excitante. Eu adorei.
Eu adoro escutá-lo, porque ele torna as coisas claro.
Ele fala justo no ritmo certo para eu absorvê-lo,
e ele também tem aquele sorriso triunfante, então mesmo que
insista em nos dizer quão próximo está quando o Sol vai morrer
e que todos morreremos gritando e voando pelo vazio escuro do espaço,
você não liga, pois ele parece tão doce quando ele lhe diz isso.
O que você pensa agora da Física Quântica?
Eu sinto que deveria ter ficado na escola um pouco mais,
mas você sabe, a carreira que eu escolhi está indo bem, então...
Mas aprendi um bocado - principalmente: "Não seja voluntário!"
Como estão suas mãos agora?
Elas estão bem. Tudo que fez foi queimar uns cabelos bem finos no dorso.
Mas eu estava ficando um pouco, você sabe, idiota,
então ele provavelmente me fez um favor.
Foi incrível. Adorei. Foi fantástico.
Foi quase sobre o tudo. Pensarei nisso o tempo todo.
Traduzido por: VitDoc