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VÁRIAS VOZES SURGINDO E DESAPARECENDO
Eu sou Alan Davies...
E este é um pedaço de corda.
Me convidaram somente para descobrir qual é o seu tamanho.
Você poderia pensar que seria um pedaço de bolo.
Você só pode medir coisas planas e polidas?
Mas mal sabia eu que, até o final da semana,
Um centímetro ganharia um novo significado e eu começaria a questionar o tecido da realidade.
Esse pedaço de corda realmente pode ser infinito.
As cordas podem estar em mais de um lugar ao mesmo tempo.
Sua corda não possui verdadeiramente um comprimento.
De alguma forma, ao medi-la, nós criamos um comprimento para a corda.
ELES RIEM
Tudo porque eu tentei medir um barbante.
VÁRIAS VOZES SURGINDO E DESAPARENCENDO
Não vai ter comprimento até que você a meça.
Quanto mais você medi-la, mais ela aumenta.
Quanto mede é um pedaço de corda? Deve ser simples.
Bem, eu nunca fui um grande entusiasta pela ciência.
De fato, na escola, Eu não era muito bom nisso.
Mas medir um pedaço de corda, isso é algo que eu posso fazer.
É apenas um passo acima de colorir, não é?
E essa sempre foi uma habilidade minha.
Gostaria de saber se você pode me ajudar. Eu preciso de um pedaço de corda.
Um pedaço de corda? Sim, só um pedaço. Um pedaço? Diga quanto.
Isso é bom, isso é bom. Um pedaço de corda.
Você tem uma régua?
Sim, 32 centímetros.
32 centímetros.
Isso vai ser o fim do programa, então.
Obrigado por resolver isso. Isso é muito bom.
32 centímetros.
Muito obrigado, até logo, tchau. Obrigado. Tchau.
Infelizmente, eu suspeito que não seja assim tão simples,
já que estou prestes a visitar um professor de matemática.
O professor Marcus du Sautoy é um gênio da matemática,
mas também é um pouco tolo.
Ok, Alan, me deixe te levar para a quarta dimensão.
No ano passado, ele assumiu a responsabilidade de tentar me ensinar
uma matemática realmente complicada.
RISOS
Você me venceu, Marcus.
Você mudou minha visão sobre universo.
Isso é fantástico!
Então, quem melhor para me ajudar a resolver uma pergunta simples sobre uma corda?
Professor! Olá! Ótimo ver você. Como você está? Eu estou bem. E você? Eu estou muito bem.
O que eu quero que você faça para mim é uma tarefa simples, desta vez, não deve demorar muito.
Ok. Eu só preciso saber é qual o tamanho deste pedaço de corda.
Oh... Ok, você quer a versão de um minuto? Sim.
Ou a versão de 60 minutos? Bem, eu medi, eu sei que tem 32 centímetros de comprimento.
Você usou uma régua onde você comprou isso? Onde você comprou isso? Numa loja de ferramentas. Ok.
Eles tinham uma régua sobre a mesa, onde medem coisas lá, há anos.
E sobre essa régua? Você acha que é do mesmo tamanho? Tem centímetros sobre ela, sim.
Você quer isso em centímetros ou côvados? Centímetros, por favor.
Eu sou... Ou estádios?
RISOS
O problema de medir as coisas é colocá-los em contato...
Eu sabia que ele ia ser assim. Para mim, é um pequeno pedaço de corda.
Mas, para Marcus, é um grande problema matemático.
...medida e torná-lo padrão. A medição é realmente o início da matemática.
E novos números surgem da tentativa de se medirem coisas como esta,
e os gregos, Eles eram obcecados...
Bom Deus, ele está me dando uma aula de história da geometria.
Seu pedaço de corda é realmente um objeto matemático fundamental.
Eu passei a manhã inteira tentando medir coisas.
Este pequeno símbolo grego aqui representa uma medição
e mede o tamanho desta classe lateral dupla - GSP 2 N QP.
Ok, tigre. Eu poderia...? Espere aí. MARCUS RI
Eu só preciso saber quanto mede este pedaço de corda. Volte para a corda.
Há matemática e física interessantes por trás da pergunta de quanto mede esse pedaço de corda.
Não são apenas 32 centímetros.
Você está começando uma jornada que os matemáticos começaram 5.000 anos atrás.
Eu sabia que isso não seria tão simples como pareceu à primeira vista,
mas as coisas estavam indo bem neste momento.
Mesmo estando preocupado, 32 centímetros estava perto o suficiente.
Mas Marcus queria me levar um lugar muito especial,
um lugar que é dedicado apenas a uma coisa - a medição.
E é por isso que vamos ao Laboratório Nacional de Física.
Pedaços de corpos foram utilizados pela primeira vez como uma forma de medição,
de modo que os egípcios, por exemplo, tinham uma coisa chamada côvado -
a distância do cotovelo à ponta do seu dedo médio.
Que é uma distância razoável. Vamos medir o nosso e ver...
Olha, você tem um côvado enorme. Famoso pelo tamanho do meu côvado.
Isso não é bom para medir, porque sua casa será maior ou menor do que a minha casa.
Vai ser maior e isso é ótimo. O que será? Maior ou menor?
Se tivermos o mesmo número de côvados? Vai ser maior. Você vai dizer:
minha casa é de seis côvados e ela vai ser mais alta. Seis côvados de altura!
Eu não vou ser capaz de chegar à porta. Seja pro que for, precisamos de algo que seja o mesmo para todos.
Você realmente não quer que o tamanho das coisas dependa do fato das pessoas serem altas ou baixas.
Você quer algo que seja normal.
Você se importaria se eu Ihe fizesse uma pergunta? Sim, pois não.
Quanto mede o pedaço de corda? Nove polegadas.
Não, não, são só 12 e pouco. Bom palpite, porém... Não foi ruim.
Nove polegadas.
Saúde. Obrigado.
Ele é bastante alto, então eu aposto que seu côvado é provavelmente um pouco maior do que o nosso côvado.
De jeito nenhum você pode confiar em qualquer coisa que ele diz.
Vá e pergunte a ele qual a distância até Londres.
Ele acha que são nove polegadas, ele está 25% por fora! Sim.
As partes do corpo e cúbitos egípcios são todos muito bons,
mas eles não são exatamente o que eu tinha em mente para a minha corda.
O que é necessário é uma ciência, e é isso que nos traz
ao Laboratório Nacional de Física, a casa científica da medição.
Este é um lugar cheio de tesouros inestimáveis cuidadosamente guardados.
Ele tem este especial limpador de pés de chão pegajoso.
Temos de conseguir isso para casa.
Temos de manter a sala muito, muito limpa.
Eles são as normas de medição do país,
dos objetos que definem as unidades que usamos para medir todos os dias.
Este é o padrão do Reino Unido de *** primária.
Isso é um quilo para você e para mim. É muito pequeno.
Este pequeno cilindro aqui, é um quilo? Sim.
Esse tamanho minimiza a área de superfície. Há menos possibilidade de se contaminar. Ah.
Tenho todos eles aqui, réplicas de um côvado. Uau!
Você é um homem egípcio! RISOS
A jarda definitiva.
É de 36 polegadas a 68 graus Fahrenheit.
E um de duzentos anos, a barra do medidor original.
Como eles decidiram que metais utilizar?
Bem, eles encomendaram um estudo para descobrir o metal mais estável
e, após uma série de experimentos, descobriu que uma mistura
de 90% de platina e 10% irídio era o material mais estável.
Esta é a platina de 90%! 90% de platina. Isso é muito valioso.
Não acho que você conseguirá esconder isso em suas calças. Observe-me!
Por centenas de anos, nós definimos medidas com hastes de pedra e metal.
18 dedos. 18 dedos.
Sua resposta. Feliz com isso. É muito bonito. Quanto mede um pedaço de corda? 18 dedos.
Mas a platina é uma coisa antiga quando o assunto é definir comprimento.
No NPL, o metro é definido pela velocidade da luz.
Eu Ihe digo, este é o lugar que queremos, o Departamento de Interferometria.
Vamos ficar sem gritar. RISOS
MÁQUINA
MARCUS RI Isto é realmente... Eu amo o som.
Eu me sinto como Q em James Bond. Pois é... "Não toque nisso, Bond. "
Um dos problemas quando você quer medir as coisas com muita precisão
é mantê-los o suficientemente imóveis e é por isso que temos de minimizar
os níveis de vibração que temos na sala.
Portanto, este quadro está flutuando no ar e um feixe de laser
ilumina a extensão deste instrumento e realiza a medição.
Um laser! Esse é o tipo de tecnologia de medição que eu preciso.
Então eu acho que a coisa surpreendente é que, hoje, o metro não está definido
por um pedaço de metal, mas pela luz e, em particular,
o quanto de luz vai viajar em uma fração de segundo,
que é um sobre 299 milhões.
792.458. Lá vai você. De um segundo. De um segundo, sim. Yeah!
Naquela fração de segundo, a luz terá percorrido exatamente um metro.
Ok.
Se o medidor é a distância que a luz viaja em três bilionésimos de segundo,
quanto mede a minha corda na velocidade da luz?
Assim, Andrew, eu estava me perguntando
se eu posso medir minha corda aqui em seu interferômetro?
Seria um pouco difícil.
Eu precisaria ter as extremidades da corda devidamente planas e polidas
e assim eu acho que nós não poderíamos medi-la aqui...
Você só pode medir as coisas planas e polidas? Neste instrumento em particular,
mas nós temos algo a mais que poderia nos ajudar a medir isso.
Um "cordômetro"? Um "cordômetro".
Quando eles dizem "cordômetro", estão falando deste pequeno companheiro -
totalmente automatizado, o rastreador a laser.
Você está interessado no comprimento de um pedaço de corda?
Vocês querem ver?
RISOS
Então o que você vai ter que fazer é segurar a bola,
posicioná-la exatamente na extremidade do pedaço de barbante, por aí.
Segure firme isso, e diga a Andrew quando estiver pronto, ele vai registrar o ponto.
Ok, Andrew. Eu estou pronto.
MÁQUINA EMITE UM BIP
Mova-se para a outra extremidade do pedaço de corda. Eu vou sair do caminho.
MÁQUINA EMITE UM BIP
Se ele disser que são 320 milímetros, eu vou embora.
Bem, de acordo com o rastreador de laser, a distância entre esses dois pontos
que acabou de selecionar é 319 milímetros e 442 micrômetros.
São 319 milímetros e meio?
Basta um toque para baixo.
Você sabe por que não foram 320? Eu não acrescentei um pouco de fiapo.
Eu pensei que era ele.
319,442 milímetros parece um comprimento bem definido para mim.
Mas Marcus não concorda.
Ele acha que podemos conseguir uma medição ainda melhor,
Algo mais preciso que o laser pode produzir.
Isto é muito longo. Sim.
Então, nós viajamos 132,4 milhas a oeste,
Porque o Marcus diz que a minha corda é realmente um famoso enigma matemático
E ele parece pensar que a maneira de resolvê-lo reside na medição de Cornwall.
Cinco... seis... Pode demorar um pouco. Isso é realmente complicado.
Você pode fazê-lo grosseiramente e pronto para começar. Está errado?
Não, é apenas muito difícil conseguir dentro de todas as pequenas entradas.
Estou preparado para fazer o esforço. Eu posso ver que você está tentando.
Este pode ser o melhor bocado do show, se eu tenho esse direito.
Pode ser. Por outro lado... Você deliberadamente me fez perder o meu lugar.
Direito de começar de novo, começar de novo. 133, 143...
O Marcus quer demonstrar é que
a forma como eu meço algo pode alterar o resultado.
Com uma régua, de Black Head para Looe a distância é 42 centímetros.
Descer para Looe... São 42 centímetros.
Agora é claro que o problema que você está encontrando é por usar
uma borda lisa, é realmente difícil entrar em todas as fendas assim.
Que tal usar o seu pedaço de corda?
Minha corda foi um pouco melhor, mas produziu um resultado diferente...
47 centímetros.
Certo, vamos fazer 47. Parece estar crescendo.
Finalmente, uma roda de medição de mapa.
Nossa, Ok! Uau! Olhe isto, ele está...
rodando os centímetros aqui do lado. 65.
Nós fomos para 65 centímetros usando este. Então...
com uma régua, tivemos 42 centímetros.
Com o seu pedaço de corda, 47 centímetros.
Se tivéssemos uma forma ainda mais precisa para medir o comprimento aqui,
provavelmente subiríamos ainda mais,
porque você seria capaz de entrar em todos os cantos e recantos.
Cada dispositivo de medição é efetivamente um zoom na costa
olhando com maior detalhe,
e revelando mais voltas e mais voltas.
Cada nova enseada ou entrada aumenta o comprimento total
do caminho de grãos individuais de areia.
E quanto mais detalhes você revelar, maior se tornará o comprimento.
Isso vai ter consequências graves para medir o seu pedaço de corda,
porque este não é um pedaço de corda lisa.
É verdade que aqui dentro também tem lotes de bits enrugados,
assim, o comprimento da peça de corda vai depender da precisão com que medi-la.
Oh, rapaz!
Eu sabia que isso iria acontecer.
RISOS
Portanto, garante-Ihe uma boa noite de sono,
porque amanhã, vamos descobrir quanto ela realmente mede.
Estudar a costa enrugada do litoral da Grã-Bretanha
resultou em todo um novo campo da matemática.
O que eu quero fazer é medir nove metros.
Esse é o lado do nosso triângulo. É a matemática dos fractais.
Excelente!
Brilhante. Este triângulo que estamos construindo é
um terço do tamanho do triângulo maior.
Agora vamos adicionar pequenos triângulos,
vamos torná-lo ainda mais complicado. Direita.
Agora eu queria saber o que na terra parecia um fractal.
Mas eu nunca consigo perguntar para Marcus,
porque ele tem me puxando para mais triângulos na areia.
Brilhante. As varas estão ficando um pouco grande,
então eu acho que são melhores pauzinhos agora. Vamos lá, então. Vamos lá? Vamos lá!
Triângulo pequeno legal.
Uau, olha você! Ok, vamos fazer outro conjunto de triângulos? Não.
Você atingiu o ponto? Ok. Temos triângulos suficientes!
Então, o que temos aqui é o início de um fractal
e faz te lembrar de alguma coisa? hum...
Gelo... poeira... neve. Neve.
É como um floco de neve e de fato isso é chamado de floco de neve de Koch.
Legal! Sim, exatamente!
É o nome do Alemão que descobriu o...
A Koch! A Koch, sim, exatamente.
Em todo esse desenho de Marcus me mostrou que os fractais
são formas matemáticas que têm a mesma aparência
não importa quanto zoom se aplique nela.
Sua forma é repetida várias vezes, mais e mais, e novamente.
E ele acha que é o mesma coisa para a minha corda.
Quanto mais perto você olha, mais as rugas aparecem.
Isso faz com que o cálculo do comprimento da corda seja um pouco complicado.
Quanto você acha que mede o fractal que traçamos aqui?
Quanto mede o triângulo, o grande triângulo que desenhamos no início?
27 metros. Três vezes novo. Sim, nove metros de cada lado,
de modo que nós tínhamos um triângulo de 27 metros de comprimento
e depois o que fizemos foi acrescentar um pequeno triângulo no lado.
Então, na verdade, o comprimento deste subiu 4/3, quando adicionamos estes novos triângulos.
Assim, toda vez que eu adicionar mais de triângulos, o comprimento aumenta 4/3.
Você pode adicionar um terceiro, mas para fazer a soma, você tem que multiplicar por quatro e dividir por três. Sim.
Você tem 27, o comprimento original, e nós estamos adicionando uma terceira vez.
Cada vez que adicionar outro triângulo, multiplique por 4/3. Exatamente. Agora faça isso de novo,
adicionar novamente, acrescentando triângulos a mais, talvez com isso você possa ver o que está acontecendo.
Toda vez que eu adicionar triângulos cada vez menores, o aumento do comprimento
no fator de 4/3, e, potencialmente,
o comprimento deste fractal... vai ser realmente infinito.
Então, nós desenhamos uma linha infinita na areia
e pelo fato do seu pedaço de corda ser um pouco enrugado, é um pouco semelhante aos fractais,
Este pedaço de corda pode realmente ser infinito em comprimento.
Certo. Você carregou um infinito no bolso
todos esses dias sem saber.
Bem, você diz isso, mas olha que há o início e há o fim.
Isto é bastante teórico de se perguntar!
Você está certo, esta é uma forma no mundo, bonita e pura da matemática e você está certo.
Se continuássemos a adição de triângulos na areia, em algum momento, você vai chegar no grão de areia,
no átomo, e você não será capaz de dividir ainda mais. Sim, sim, sim!
Ok, você está certo, mas eu adoro este mundo da matemática pura, onde você pode apenas se manter na divisão
infinitamente e produzir essa coisa linda fractal.
Quando eu pedi para Marcus me ajudar na medida da minha corda,
eu pensei que ele teria uma resposta definitiva.
Em vez disso, ele propõe fractais,
Objetos teóricos que são infinitos.
Mas eu quero um comprimento que funcione no mundo real, o que significa
que eu vou ter que deixar Marcus e suas equações para trás.
Meu relógio diz 8:52. A noite está caindo?
Será que isto não diz quando o sol se põe?
Sim, esta é a vida clássica do século 21.
Estamos tão ocupados olhando para a hora do pôr do sol que estamos perdendo o pôr do sol.
RISOS Realmente... Oh, está indo.
Ele diz que o sol ainda está acima, neste momento. Oh, não é? Bom, muito bom.
Bonito pôr do sol. É.
Eu ainda tenho a minha medida de 319,442 milímetros,
Que é muito bom, mas eu devo ser capaz de fazer melhor do que isso.
O que eu preciso fazer é medir nas menores unidades possíveis
O que significa, certamente, a medição dos átomos.
Então, eu acho que vou ter que começar a lidar com um pouco de física.
Apenas um problema...
Quando se trata de física, Eu tenho um pequeno segredo.
Eu fui mandado de volta à escola para fazer física,
e não me orgulho em admitir
que eu intencionalmente tirei um zero
no primeiro *** para poder abandoná-la.
Eu fico um pouco ansioso com professores de física,
mas tenho a minha corda e estou achando isso muito reconfortante.
CAMPAINHA DA ESCOLA TOCA
Esta é a Escola Simon Langton para meninos
E eu estou aqui para encontrar uma das melhores professoras de física do país -
Parker Becky.
Olá! Oi! Você é a Becky? Sim, bem-vindo ao Langton. Prazer em conhecê-lo. Prazer em conhecê-la.
Eu tenho um pequeno problema: estive tentando medir o comprimento deste pedaço de corda...
Certo, e você quer um resposta simples e direta para esta corda? Uau! Existe uma?
Quando você penetra de fato no mundo das escalas minúsculas, as coisas se complicam
e é por isso que o seu problema de medir com precisão o comprimento da corda
não é tão simples. Eu preciso levá-lo um pouco numa viagem através
de ideias maravilhosas, que eu acredito que você vai achar alucinante.
Eu tive o pressentimento de que haveria uma viagem...
Isso era exatamente o o que eu temia:
ser trancado num quarto escuro com uma professora de física.
A qualquer momento, ela vai pedir a minha lição de casa.
Veja você, é necessário deixar o ambiente completamente às escuras... Ah, agora, espere um minuto.
ELA IMITA UMA FANFARRA E PRESSIONA UM INTERRUPTOR ***...
Oh! Eletricidade, isso é o que você precisa.
Hey, hey, temos luz!
Agora nós vamos tentar fazer algumas experiências
para entender o que acontece. É surpreendente
a forma quase mágica com que efeitos estranhos acontecem
no mundo atômico, mas o que você entende por "átomo"?
Aposto que você já deve ter feito na escola? Eu tenho uma vaga lembrança de que sim.
Você tem alguma imagem de como o átomo pode parecer?
Algo que me lembre...?
Você gostaria de desenhar um modelo do átomo na lousa?
com certeza!
Desenhar um átomo? Isso!
Certo.
Bem, tudo que eu lembro, lembro-me da escola...
Lembro-me que era...
Há algo muito, muito pequeno no meio. Isso.
E então, não há algo que dá a volta e em volta dele?
Sim, definitivamente. Girando e girando.
Então, no meio, há prótons. Isso.
E nêutrons. Sim, absolutamente brilhante!
E então, qual é a coisa que dá a volta? Elétrons. Elétrons.
É isso aí. Isso é tudo que eu lembro. Sim.
Quero dizer, é assim que o átomo é retratado,
um pouco como um mini sistema solar que você tem essa coisa
que está puxando os elétrons. Esta coisa que orbita. Isso, isso.
Ele dá uma ideia de como esse pequeno núcleo é com os prótons e nêutrons em relação ao elétron.
A maior parte do átomo é nada. Portanto, se você entrou em colapso - aqui está uma pergunta -
Se você entrou em colapso, tudo o que você é como matéria,
toda a raça humana apenas em material maciço,
os prótons e nêutrons, seria de que tamanho?
Se você acabou de tirar as coisas reais que somos feitos
eu teria o espaço, nós encolheríamos drasticamente.
Quer dizer, eu teria virado apenas um pouco de... Isso. Uma migalha.
Tenha cuidado, porque você não pode vê-lo, você seria microscópico.
O conjunto da raça humana seria no volume de um cubo de açúcar.
Todos? Isso.
Portanto, o volume de todo mundo é equivalente a um cubo de açúcar?
Sim, se você separou do... O resto é apenas o espaço? Sim.
E assim, somos todos feitos apenas por essas pequeninas coisas fundamentais.
Fala sobre como fazer alguém sentir-se insignificante.
Nós somos todos feitos de espaço, de nada.
Pelo menos eu consegui passar no meu *** de física em primeiro lugar.
Muito satisfeito com o meu átomo.
O único problema é, se o átomo fosse assim,
então os elétrons reais, se fossem acelerar a volta
em orbitar dos prótons e nêutrons, perderiam energia,
e assim eles fariam um espiral para dentro do núcleo.
E isso significaria que toda a matéria iria apenas entrar em colapso.
Agora sabemos que a matéria não faz. Então, o que está errado? É a única coisa que eu me lembro.
Eu sei, porque é isso que sempre te ensinaram,
então você tem que reaprender. Eu acho que não é um modelo muito bom porque não funciona para todos.
Então, sinto muito por isso! Isso é o que acontece muitas vezes.
Você tem a sorte de aperfeiçoar o seu pensamento para poder entender mais e mais.
Átomos não são o que eu pensei que eles eram,
Não arrumados como sistemas solares de planetas de partículas.
De acordo com a Becky, eles são muito mais estranhos do que isso.
Tão estranho, eles têm seu próprio ramo da física - mecânica quântica.
E esse é um grande problema, porque na física quântica,
as partículas da minha corda pode estar em dois lugares ao mesmo tempo.
E isso torna o trabalho realmente ainda mais difícil.
Então... a coisa sobre porque realmente é importante,
é que quando se trata de bolas de futebol, por exemplo, que são parecidos com partículas... Mm-hm.
Elas estão espalhadas, assim no mundo quântico, elas não estariam apenas aqui.
Estariam em todo lugar e ao redor e você não seria necessariamente capaz de dizer onde estava.
Então, se eu jogar isso em você, num mundo quântico, você não teria realmente certeza de onde cairia...
Um pouco como alguém tentando defender um pênalti, não iria saber que lado escolher.
Oh, lá está você, você viu. Mas isso também foi um pênalti terrível.
Mas digamos que, no mundo quântico, nós não teríamos como saber exatamente a posição da bola.
Poderia ser até mesmo atrás de mim e sobre sua cabeça.
Então, essa bola é aquela bola? Sim, exatamente. Pode estar em dois lugares ao mesmo tempo? Sim.
Este é um princípio fundamental da física quântica.
Não é um estranho subproduto, mas uma realidade que explica como os menores objetos se comportam.
Toda a questão da verdade em definir onde os átomos
estão é um problema muito sério de medição.
A última coisa que eu queria era um problema grave de medição. A natureza do mundo quântico.
Eu queria uma solução simples de medição. A sua não é simples,
porque você nunca pode estar exatamente certo do ponto onde a corda termina.
Oh, não!
RISOS
Eu acho difícil de aceitar
que as partículas podem estar em dois lugares ao mesmo tempo,
e não apenas dois lugares ao mesmo tempo, mas em muitos lugares ao mesmo tempo.
Infelizmente, para ver esse comportamento milagroso
preciso muito mais do que um saco de bolas de futebol.
Para provar para mim que a minha corda pode estar em muitos lugares ao mesmo tempo, precisamos de um laboratório de física de verdade.
No Imperial College em Londres, têm o equipamento
para ver as partículas individuais e ver como elas se comportam.
Todas essas luzes piscando... Um centro de matéria fria.
Aqui é o frigorífico? ELA RI
Johnny! Oi, bom te ver. Oi. Obrigado por nos receber.
Dr. Hudson Johnny, Alan Davis. Olá! Oi, bom te conhecer.
Becky e Johnny escolheram uma das coisas mais comuns no universo
para fornecer evidências de que os objetos podem estar em dois lugares ao mesmo tempo.
E é algo que nos rodeia o tempo todo - luz.
Bem, um feixe de laser através de duas muito estreitas fendas. Você pode vê-las?
Você consegue ver as duas? Ok. Sim, sim, eu consigo.
Elas são do tamanho de um fio de cabelo humano e estão espaçadas por aproximadamente a mesma medida. Ok.
O que você ver na parede do fundo?
são as listras das ondas provenientes de cada fenda interferente.
Certo, vamos parar com isso aí.
Em um minuto, vou ver algo que vai virar o meu mundo de cabeça para baixo.
Mas, para compreendê-lo corretamente, Becky precisava explicar um conceito simples.
Tudo tem a ver com a forma como a luz trabalha.
Disparando a luz do laser em duas fendas
não se criam dois raios de luz, como você pensaria.
São criadas listras.
Isso porque a luz é uma onda.
As ondas de luz passam por duas fendas
e interferem-se umas com as outras.
Algumas se somam e se tornam faixas brilhantes, outras se cancelam, deixando a escuridão.
Becky chama isso de um padrão de interferência.
E ela diz que isso é a prova reveladora de que a luz
passou por duas fendas ao mesmo tempo.
Mas Johnny está emitindo apenas
uma única partícula de luz, chamado um fóton, de cada vez.
É claro que você pensou que deveriam criar-se apenas pontinhos,
mas isso não seria quântica.
Ok. Então o que podemos ver aqui
é que cada partícula de luz verde
é um único fóton.
Ok, então isto agora é uma média desses quadros sucessivos juntos,
colocados uns sobre os outros como se você tivesse imprimido e fosse colocando novas pilhas sobre ela, até formar a luz.
Onde você tem mais impacto de fótons, você vê a cor verde mais brilhante.
Onde há menos, você vê uma cor mais escura. Você pode ver isso?
É incrível. Listras. Completamente incrível. São definitivamente listras.
Se apenas um fóton de cada vez atravessa as fendas,
como se cria esse padrão de interferência?
Então, você tem que seus fótons, estão passando por duas fendas.
Eu sei que eles estão passando através delas, um fóton passa por ambas,
ele tem que passar por ambos para criar o efeito de ondas. Sim.
Mas isto é um fóton. Sim. Assim tem estar em dois lugares ao mesmo tempo? Sim.
Tem que estar em duas fendas ao mesmo tempo? Sim, efetivamente.
Estão somando-se a uma faixa brilhante, e anulando-se para dar nada...
Mas o fóton é algo que... Que é tão pequeno quanto você pode imaginar.
Você não pode dividi-lo pela metade e reformá-lo?
Bem, é por que você não pode ter esse quadro tendo sido uma única partícula.
Parece, então, agir como uma onda quando passa através das fendas.
A coisa da posição não é mais uma boa ideia.
A posição é algo que é útil para grandes coisas.
Mas quando você fala sobre as menores coisas, a posição não é mais aconselhável.
Você quer dizer onde estão as coisas? Sim, elas não estão em um lugar.
Eles realmente não têm uma posição enquanto tal, o que é surpreendente, certo?
Eu pensei que Johnny teria uma grande máquina fantasiosa que contaria os átomos da corda.
É uma tarefa complicada, mas pelo menos compreensível.
Infelizmente, o mundo real simplesmente não é assim.
Acontece que, na realidade, os blocos de construção fundamentais
do universo não têm uma posição fixa.
Bem, se esse for o caso, como eu vou medir a minha corda?
Acho que é filosoficamente compreensível que
da forma como entendemos realidade se tenha um longo caminho a percorrer, eu acho.
Provavelmente, nós precisamos de uma nova maneira de pensar sobre o mundo.
Sim, é muito difícil manter a sua cabeça principal funcionando,
exceto se fosse possível sair dela,
porque sua cabeça pode estar em dois lugares ao mesmo tempo. Ha-ha!
Sim, e assim que sua cabeça estivesse aqui, ela entenderia.
Sim, e ela está começando a ficar zonza... Esse é o problema.
Uau, essa medição de toda coisa acabou por ser
muito mais complicado do que eu pensava.
MÚSICA DE PARQUE DE DIVERSÕES
A medição deve ser fácil. Eu faço ela o tempo todo.
Mas de acordo com a mecânica quântica, é um desafio quase impossível.
Pior que isso, é uma ciência que declara
que o mundo é misterioso e confuso.
Eu já sabia disso.
Soa como uma desculpa esfarrapada ter uma teoria que diz que você não pode descobrir a resposta.
Bem, sim, Alan, como você, Einstein se deparou com isto e nunca...
Eu gosto dessa frase. Sim, você e Einstein.
Assim como eu, Einstein lutou com as leis da física. Mas, você fez!
Einstein e eu temos muitas preocupações semelhantes...
Sim. Você sabe, pessoas como você e Einstein
esperam ser capazes de compreender o mundo e tê-lo...
O que fazemos, tanto faz. Sim, tê-lo completamente claro, saber exatamente o que é a realidade.
Você...
Você não consegue em absoluto, uma resposta definitiva.
Você pega as probabilidades e vê que é provável estar aqui,
e mais provável estar ali.
Eu vou voltar a 320 milímetros.
Becky tem tentado ajudar...
Mas eu acho que ela pode ter embaralhado minha mente.
Posição não é uma boa ideia...
Eu pensei que ela ia me dar respostas reais do mundo...
Acontece que o mundo real é mais estranho do que eu imaginava.
Agora estou mais confuso do que nunca.
Mas o que isso significa para mim e para minha corda?
Somos todos feitos de átomos e partículas.
Isso significa que estamos também embaçados nas bordas?
Posso estar em muitos lugares ao mesmo tempo? VOZ ECOA
Se estou aqui, onde mais estou eu? VOZ ECOA
Eu quero respostas.
Uma incrível jornada para o mundo mais ínfimo das coisas
onde eu acho que encontraremos coisas completamente alucinantes.
Para encontrá-las, eu arranjei um encontro com um professor de física quântica,
um cara chamado Seth Lloyd.
Seth é um mestre da quântica.
Ele trabalha com partículas e átomos o tempo todo e pode dominá-los à vontade.
Seth é o homem que dará sentido a esta loucura quântica.
Mas eu não estou totalmente certo, por que ele quer me conhecer num taxidermista.
Seth! Oh, Alan! Olá. Prazer em conhecê-lo.
Prazer em conhecê-lo também. Graças por me convidar para este lugar.
Você provavelmente está pensando porque eu solicitei-Ihe aqui hoje. Isso passou na minha mente.
Você não tem nada a temer. Bom! RISOS
Na verdade, eu o trouxe aqui para Ihe apresentar a Fluffy.
Que gato lindo. Ela era uma linda gata.
RISOS
Primeiro, deixe-me Ihe fazer uma pergunta. Você acha que esta gata está viva?
Não, eu acho, eu acho que ela é de pelúcia. Você acha que ela é de pelúcia? Sim.
Agora, pode parecer que começar com os gatos não tenha muito a ver com a medição de corda
mas, na verdade, eles têm tudo a ver com isso.
Cerca de 70 anos atrás, o físico, alemão Erwin Schrödinger,
apareceu com uma experiência mental sobre um gato,
um experimento de pensamento que eu agora irei Ihe passar.
Ok. Eu estou pronto. Ok.
Então, Schrodinger imaginou que você tinha uma gata.
Mas, como consequência de uma deterioração radioativa,
cada átomo que se deteriorasse emitiria um fóton,
este fóton seria absorvido por um detector e, se o fóton fosse absorvido pelo detector,
em seguida, uma pequena quantidade de veneno seria colocado no leite da gata.
A gata teria que beber o leite e depois morrer.
Certo. Ao nível da mecânica quântica,
uma partícula não está num lugar ou n'outro,
assim o fóton, em certo sentido engraçado, está tanto detectado em algum lugar e não detectado em outro.
Isso significa que o veneno pode ser colocado no leite e não ser colocado no leite, ao mesmo tempo.
Portanto, se o fóton pode estar aqui e ali ao mesmo tempo, então a gata
pode estar viva e morta ao mesmo tempo.
Eu esperava que Seth fosse fazer as coisas parecerem menos estranhas,
mas agora, as coisas não estão apenas em dois lugares ao mesmo tempo.
Elas também estão mortas e vivas ao mesmo tempo.
Eu estou pegando a ideia experimental, eu tenho a teoria,
mas, na realidade, estava viva, a gata morta.
A corda tem certo comprimento. Bem, isso é o que Einstein teria gostado de pensar.
Por isso que Einstein não gostava de mecânica quântica. Certo. Então, o que está acontecendo?
Como pode gatos estarem vivos e mortos? Nós nunca vemos gatos vivos e mortos.
Isso tem a ver com a observação crucial.
Olhar para o gato é um ato de medição e se o gato está,
neste sentido engraçado, vivo e morto ao mesmo tempo, ao olhamos para ele ou medi-lo,
ele efetivamente tem que tornar-se vivo ou morto,
mas não ambos.
RISOS
Eu estou apenas começando, mas sinto apenas como se, mesmo sem observá-la, ela ainda estará morta.
Sim, por isso é importante aqui, pensar sobre o que queremos dizer com observação.
A maioria dos seres humanos quando dizem, nós observamos alguma coisa, isso significa que estavam lá para vê-lo.
Mas você tem que pensar que, como cada partícula de luz rebate no gato,
e se de algum modo há alguma coisa lá para detectar se o gato está vivo ou morto,
então é vivo ou morto, não vivo e morto ao mesmo tempo.
GATO RONRONA
Então, grandes coisas não aparecem em dois lugares ao mesmo tempo
ou gatos não aparecem vivos e mortos ao mesmo tempo,
porque eles estão em grande interação com seu entorno.
Cada interação com o ambiente é efetivamente uma observação.
O ambiente observa o gato.
E isso é muito importante para o comprimento da corda,
porque, assim, da mesma forma que os fótons podem estar aqui e lá ao mesmo tempo,
a corda pode ter vários comprimentos de uma vez.
Esta não é a notícia que eu estava esperando.
Na verdade, isso é um desastre.
Sua corda na verdade não possui um comprimento.
De alguma forma, ao medi-la, criamos comprimento para a corda.
Não tem comprimento até medir o comprimento?
Não se trata, então, que o seu comprimento seja o que você mede.
Então ela vai voltar a não ter comprimento de novo? Ele nem está mesmo lá até que você o meça.
Isso é o que Einstein odiava sobre mecânica quântica,
que as coisas não estão lá até que você realmente olhe para elas.
Portanto, a realidade, em certo sentido, não existe a menos que estejamos observando,
é o nosso ato de observação que torna as coisas reais.
Oh, não!
Certo, então deixe-me ver se entendi.
Minha corda não tem um comprimento até ser observado, então o seu comprimento é criado.
Mas se observada, está no meu bolso.
A última vez que olhei, era cerca 320 milímetros.
Eu estou apreciando a teoria e essas experiências de pensamento.
Eu posso ver as coisas onde elas estão e eu realmente não estou captando a relevância do mundo real.
Isso realmente não importa.
Isso tudo é apenas teoria que não é realmente relevante,
porque somos observados pelo meio ambiente, por isso é que...?
Quem é você? Einstein? Será que realmente importa? Qual é o seu problema
Eu me sinto mais e mais como Einstein todos os dias, só que anteriormente eu pensava que era uma coisa boa.
Você acha que a mecânica quântica não interessa de uma forma realmente importante para os seres vivos.
Venha comigo, eu vou Ihe mostrar como isso é importante. Não bata na mecânica quântica, baby!
RISOS
Seth não precisa de laser ou um laboratório para demonstrar
que a mecânica quântica não é apenas relevantes para partículas invisíveis.
Tudo o que ele precisa é de uma estufa.
Ele trouxe-me ao Kew Gardens, porque as últimas pesquisas científicas
revelou uma verdade surpreendente.
Que toda a vida na Terra baseia-se na física quântica.
Você diz que não acredita que a mecânica quântica é realmente importante em escala de base.
Então o que você diria se eu Ihe dissesse que cada planta aqui
está usando a mecânica quântica de forma fundamental, de modo
a transformar luz em energia, para se construir a partir do zero?
A natureza efetivamente descobriu como usar o mesmo tipo de estranheza quântica, que permite
que partículas estejam em dois lugares ao mesmo tempo,
e que fundamenta o gato de Schrodinger, no modo de fazer tudo isso acontecer.
As coisas podem estar em dois lugares ao mesmo tempo ou não há nenhuma vida vegetal?
Isso mesmo, exatamente.
Como fazer as plantas saberem disso?
Até eu sei que as plantas transformam sol, o ar e a água em alimentos
num processo chamado fotossíntese,
mas de acordo com o Seth isso depende da física quântica.
A maneira como a fotossíntese funciona é que uma partícula de fóton de luz do sol que entra,
é absorvida numa molécula gigante, como uma clorofila, e cria
um estado de energia chamado de excitado, um estado animado do elétron.
Agora esta excitação tem de ficar deste lado da molécula onde foi criada
para este lado da molécula poder ser transformada em energia química e fotossíntese. É incrivelmente
eficiente nesta transferência de energia. Processo, com 99% de eficiência.
E isso é muito difícil de entender porque você compreenderia que se ele tivesse, talvez, 50% de eficiência,
seria como se metade da energia chegasse lá,
mas é muito louco que 99% da energia fica onde é absorvida
e também onde ela é transformada em energia química.
E o caminho que estes organismos descobriram para fazer isso de forma tão eficiente foi usando esse estado quântico maluco.
Onde pode passar por todos os caminhos possíveis da molécula de uma só vez.
E são muitos, muitos e muitos lugares diferentes ao mesmo tempo.
Dessa forma, pode fazê-lo sem dissipar toda essa energia que tem.
Nós já passamos por dois lugares ao mesmo tempo.
Nós fomos em milhares, milhões de lugares.
Milhões de lugares ao mesmo tempo, sim. Hey! Hey.
É como se este processo quântico
estivesse tentando encontrar um caminho através de um labirinto,
e a energia toma todos os caminhos possíveis, ao mesmo tempo
ao chegar ao centro,
parece apenas ter tomado a rota mais rápida.
Sem essa esquisitice quântica, que permite às plantas ser tão energeticamente eficientes,
a vida na Terra seria muito diferente.
Assim, sem vida vegetal descobrir essa capacidade de transferência de energia
então, não haveria jantar na a mesa, não haveria nada?
Não haveria cevada para a cerveja.
Tenho um respeito novo pelas plantas agora.
A questão é realmente é que elas têm um novo respeito por você?
ELES RIEM
A física quântica não é restrita apenas à vida das plantas.
Está em toda parte. Está até mesmo em mim.
Aparentemente, a física quântica está acontecendo entre os meus ouvidos.
Infelizmente, não em meu cérebro mas no meu nariz.
Cheire isso. Muito bom.
Você não pode cheirar, se a mecânica quântica não estiver lá para ajudá-lo.
A papel da mecânica quântica na forma como sentimos o cheiro
ainda não é totalmente compreendido, mas um grupo de pesquisa,
liderada pelo Professor Stoneham Marshall, está apenas começando a descobri-la.
Dr. Simon Gain. Oi!
A questão é o que acontece quando você começa a cheirar.
Mas o que nós acreditamos que está acontecendo é que a molécula de odor tem de passar através de diversas camadas de muco
e assim por diante, e acaba num receptor, e você tem 350 receptores diferentes.
E eles estão todos sentados lá esperando para ser ativados?
Isso mesmo, e só talvez, uma dúzia deles vai ser desencadeada por
qualquer molécula de um perfume, e então a mistura desses sinais é o que diz a seu cérebro que cheiro é.
Se fosse um ovo podre que que acabou de quebrar, então o que se deseja obter, neste sentido, é o cheiro de ovo podre.
E cerca de um milissegundo, um milésimo de segundo depois, a informação tinha chegado lá dentro.
Nós podemos mostrar-Ihe como isso não acontece em qualquer lugar do seu nariz.
Isso só acontece em um bit específico no topo, entre os seus olhos
e apenas atrás dos ossos do nariz.
Então, se você estiver interessado, podemos colocar uma câmera lá em cima e dar uma olhada.
E com o que se parece essa câmera?
Esta é a câmera.
Santa fumaça!
Melhor você do que eu, é tudo que eu posso dizer.
Sim, sim.
Para ver onde a física quântica está acontecendo, é necessário entorpecente para o meu nariz e minha face.
E colocar uma câmera logo abaixo do meu cérebro.
Então, isso é chamado de vestíbulo nasal, a parte peluda.
Olhando para o nariz agora, o septo está do lado
direito da imagem, e nós estamos procurando um pouco abaixo do seu cérebro.
Aqui mesmo, em cima do meu nariz, tem uma lacuna no crânio
que permite que os receptores de cheiros liguem-se diretamente ao meu cérebro.
E que é onde o revestimento do nariz se altera de mucosa respiratória
para a mucosa olfativa
que tem terminações nervosas que levam o receptor que pensamos funcionar por meio de métodos quânticos.
Vendo se você deixou qualquer equipamento aqui dentro.
TODOS RIEM
Obrigado!
Quando uma molécula de odor viaja pelo nariz, ela encontra no seu caminho um receptor.
Para distinguir cheiros diferentes, os receptores têm que enviar um sinal para o cérebro.
E esse sinal é desencadeado por um elétron.
A única maneira do elétron sinalizar para o cérebro
é atravessando a molécula sólida de odor,
embora essa seja uma barreira impenetrável,
mas quando a molécula certa atinge o receptor certo,
o elétron pode magicamente passar a molécula
e iniciar a sua viagem para o cérebro.
Este processo aparentemente impossível é chamado tunelamento quântico.
O que é notável, penso eu, sobre isso, é que
nós sabemos sobre mecânica quântica há 100 anos
mas somente nos últimos anos tem se tornado evidente
que a natureza efetivamente descobriu toda essa esquisitice quântica
um bilhão de anos antes dos seres humanos terem entrado em cena.
Você espera que ela seja muito interessante para ir do que parecia ser puramente teórico,
experimental, para algo que efetivamente faz parte do dia-a-dia.
Então, você está disposto a aceitar agora que a mecânica quântica é mais importante para vida do que apenas para os gatos vivos e mortos?
Sim, eu posso aceitar isso.
O cheiro do sucesso!
Sim, eu entendi.
A física quântica está por trás de tudo no mundo,
e nos dá um vislumbre do que a realidade efetivamente gosta.
Isso é incrível e estou muito satisfeito que pessoas inteligentes como Seth estejam trabalhando com tudo isso,
mas eu acho que nos desviamos um pouco.
Parti para medir um pedaço de corda
e eu não posso acreditar que 0,442 de um milímetro
não seja tão preciso para um começo.
Certamente, há um longo caminho a percorrer para obter uma medida melhor.
Então, Seth...
Vamos lá!
Você me mostrou um monte de partículas e ondas...
Eu sei um pouco sobre a mecânica quântica agora, mas eu não sei o comprimento do meu pedaço de corda.
É justo.
A ciência não é sempre assim?
Está se tornando assim.
Ela responde a muitas das perguntas, mas não o que você quer saber a resposta.
Quanto mede este pedaço de corda?
Absolutamente.
Bem, vamos ver a precisão com que você possivelmente poderia medir a sua corda. Sim, vamos.
Tudo bem, então você sabe que você pode medir sua corda muito
precisamente dentro de um milionésimo de metros, contando os comprimentos de ondas de luz que passam ao longo dela.
E então você diz: ei, eu posso medir com mais precisão
pondo à luz como um curto comprimento de onda, assim, se a luz
tem a metade do comprimento de onda, eu posso mensurá-lo com o dobro da precisão.
Isto é o que eles estavam falando no Laboratório Nacional de Física,
usando o comprimento de onda da luz do laser para medir a minha corda.
Apesar das incertezas da física quântica, é a melhor maneira de medir o comprimento.
Teoricamente, não há quase nenhum limite para o quão bem você pode medi-la.
Em princípio, você poderia fazer manobras com a luz para cima e para baixo muito, muito, muito, muito rápido,
e pensar, eu posso medir a minha corda em qualquer grau de precisão que eu quiser.
Isso te faria feliz? Sim.
Mas há um pequeno problema. Sim, eu pensei que teria um "mas" depois disso.
É. É, eu sei.
Eu sei. É sempre assim, né?
Yeah. Então... Vá em frente, o que é?
Ok, o obstáculo é que se a luz este balançando para cima e para baixo mais rapidamente,
cada fóton tem cada vez mais e mais energia.
Porque se mexe para cima e para baixo duas vezes mais rápido, você dobra a energia dos fótons.
Isso é Ok, nós só colocamos mais energia e temos melhor medição do seu pedaço de corda.
Mas o que Einstein nos ensinou foi que energia efetivamente tem ***,
e *** nos dá a gravidade, mas há um limite
para a forma como você pode embalar um punhado de energia num lote.
Qual é o limite?
As palavras, "buraco" "***" te lembram alguma coisa?
Posso fazer um buraco *** com minha corda? Bem, você pode.
Medição leva a buracos negros?
Para medir você precisa colocar energia. Energia causa gravitação.
Excesso de gravitação faz buracos negros.
Ah, essa é uma decepção terrível.
Eu estou indo com o buraco ***, Seth.
Você queria saber a resposta.
Eu não me importo mais.
Obrigado por tudo, mas...
kaboom!
ELES RIEM
Eu tenho aprendido algo.
Eu só pensei no início disso, num grupo de homens vestidos de branco
apontariam um laser na corda e papai, você teria um comprimento.
Mas acontece que tentar medir
algo tão simples como uma corda realmente é um viagem filosófica.
O conjunto da raça humana tem o volume de um cubo de açúcar.
Toda a gente do mundo?
Ela levou-me a descobrir o bloco fundamental da construção de tudo, que desafia a realidade.
Estamos apenas arranhando a superfície do que está realmente acontecendo no mundo.
O comprimento desta corda vai depender...
É uma tarefa simples, desta vez, não deve demorar muito.
Quanto mais você medir, mais ela aumenta.
Quanto mede este esse pedaço de corda?
Certo. E você quer uma resposta simples para isto?
319 milímetros e 442 micrômetros.
Aquele pedaço de corda, na verdade poderia ser infinito em comprimento.
As coisas não estão lá até você realmente olhar para elas.
VOZES ECOAM
32 centímetros.
Isso vai ser o fim de o programa, então.
Mas depois de toda essa matemática e física,
quanto mede este meu pedaço de corda?
Bem, eu prometi ao Marcus dizer a resposta.
Olá, como você está? Eu estou bem, e você?
Eu estou bem, bem, eu estou.
Minha cabeça está cheia de corda agora.
Então, em última análise, qual é a resposta? Quanto mede este seu pedaço de corda, Alan?
320 milímetros.
Isso é o que você disse logo no início.
Mas toda vez eu perguntei a alguém quanto media, levaram-me mais e mais
para dentro dela e disseram: realmente você não pode medir isso.
Quanto mede um pedaço de corda? Eu apenas não sei.
Acho que esse pedaço de corda merece uma bebida após sua longa jornada.
Vamos levá-la para uma cerveja? Ok.
Eu ainda não sei realmente porque eu tinha uma agulha de seis polegadas dentro do meu nariz.
Eu continuo não entendendo muito bem.
Legendas: Red Bee Media Ltd
Tradução - Mayra Clara www. mayraclara. mat. br www. mayraclara. mat. br/blog
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