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Como os humanos adquiriram o poder para transformar o planeta dessa forma?
Olhando para a Terra à noite
nos revela o quanto fomos bem sucedidos
na obtenção e manipulação de energia
e o quanto isso é importante para a nossa existência.
A energia é vital para todos nós.
Nós a usamos para construir as estruturas que nos cercam e protegem.
A usamos para mover o nosso transporte e iluminar nossas casas.
E ainda mais crucialmente, a energia é essencial para a própria vida.
Sem a energia que obtemos da comida que comemos, morreríamos.
Mas o que exatamente é a energia?
E o que a faz ser tão útil para nós?
Ao tentar responder essas questões,
os cientistas geraram um estranho conjunto de leis
que iriam unir tudo, de motores, a humanos, a estrelas.
Acontece que a energia, tão crucial para nossas vidas,
também nos ajuda a entender o universo inteiro.
Esse filme é a intrigante história
de como descobrimos as regras que governam o universo.
É a história de como percebemos
que todas as formas de energia está destinada a se degradar e desaparecer.
A se mover da ordem para a desordem.
É a história de como esse incrível processo
foi usado pelo universo
para criar tudo que vemos ao nosso redor.
Ao longo do curso da história humana,
inventamos diferentes meios
de extrair energia do nosso ambiente.
Desde colher frutas,
queimar madeira, barcos a vela, até rodas d'água.
Mas cerca de 300 anos atrás, algo incrível aconteceu.
Os humanos desenvolveram máquinas
que eram capazes de processar incríveis quantias de energia
para realizar tarefas antes inimagináveis.
Isso aconteceu graças a muitas pessoas e por muitas razões diferentes,
mas eu gostaria de começar essa história
com um dos personagens mais intrigantes
da história da ciência.
Um dos primeiros que tentou entender a energia.
Gottfried Leibniz era um diplomata, cientista, filósofo e gênio.
Ele estava sempre tentando entender os mecanismos
que fazem o universo funcionar.
Leibniz, como muitos de seus grandes contemporâneos
estava absolutamente convencido que o mundo que vemos ao nosso redor
é uma vasta máquina projetada por uma pessoa sábia e poderosa.
E se pudessem entender como as máquinas funcionam,
poderia-se portanto entender como o universo
e os princípios que haviam sido usados para fazer o universo, funcionavam.
Para Leibniz então existia estreita relação
entre teologia e filosofia em uma mão,
e engenharia e mecânica na outra.
Era esse relacionamento entre filosofia e engenharia
que em 1676 o levariam a investigar
o que inicialmente parecia ser uma questão muito simples.
O que acontece quando objetos colidem?
Era com isso que Leibniz
e muito de seus contemporâneos se preocupavam.
Então quando essas das bolas batem uma na outra,
o movimento de uma se transfere para a outra.
É como se algo houvesse passado entre elas
e foi a isso que Leibniz chamou de força vital.
Ele imaginou que isso fosse uma coisa,
uma substância física que é trocada durante as colisões.
Leibniz argumentou que o mundo é uma máquina viva
e que dentro da máquina,
está uma quantidade de força vital colocada por Deus durante a Criação.
que irá continuar a mesma para sempre.
Então a quantidade de força vital no mundo irá ser conservada.
O enigma era como definí-la.
Leibniz logo iria achar uma simples maneira matemática
de descrever a força vital.
Mas ele também veria outra coisa.
Ele percebeu que na pólvora, fogo e vapor
sua força vital estava sendo liberada de formas poderosas e violentas.
Se pudesse ser aproveitada,
daria à humanidade poder inimaginável.
Leibniz logo ficaria fascinado
com maneiras de capturar a força vital.
Um escritor prolífico, Leibniz se correspondeu
com um jovem cientista francês chamado Denis Papin.
Ao se corresponderem, Leibniz e Papin perceberam
que a força vital em certas situações
podia de fato ser aproveitada.
Calor podia ser convertido em alguma forma de ação útil.
Mas até onde essa ideia podia ser levada?
Papin não tinha dúvidas.
Esse é um trecho de uma carta dele para Leibniz:
"Posso te garantir que quanto mais eu avanço,
"mais encontro razões para ter essa invenção em alta conta,
"que em teoria, poderá aumentar os poderes do homem ao infinito.
"Mas na prática, eu acredito que posso dizer sem exagero
"que um homem com esses meios
"conseguirá fazer tanto quanto 100 outros sem eles."
Agora você pode estar esperando que eu te diga
que Leibniz e Papin mudaram o mundo para sempre.
Bom, eles não mudaram.
Suas ideias foram profundas e importantes, sim,
mas eles não moveram realmente as coisas adiante.
Para isso, você precisa de algo muito mais tangível.
Você precisa de inovação, indústria.
Você precisa de inúmeros trabalhadores e artesãos
que irão aplicar essas ideias,
fazer experimentos com elas de maneiras novas e singulares.
No século que se seguiu a Leibniz e Papin,
isso iria acontecer da maneira mais dramática imaginável.
150 anos depois das discussões de Leibniz e Papin,
a força vital foi aproveitada de maneiras espetaculares.
As máquinas que eles sonharam se tornaram realidade.
Motores a vapor eram agora a ponta de lança da tecnologia do século 19.
Se você olhar para os passos da civilização,
então um grande passo foi o motor a vapor, pois ele substituiu o músculo,
músculo animal, inclusive o nosso músculo, por energia a vapor.
E a energia a vapor era efetivamente ilimitada
e incrivelmente importante para fazer coisas quase inimagináveis.
Mas a tecnologia do vapor faria mais que apenas transformar a sociedade humana.
Ela iria revelar a verdade sobre o que Leibniz chamou
de força vital e traria novas visões
sobre o funcionamento do nosso universo.
Essa é a Crossness, no sudeste de Londres.
É uma incrível catedral industrial,
lar de alguns dos motores vitorianos mais impressionantes já feitos.
Construída em 1854, Crossness tem quatro enormes motores
cada qual consumia 5000 toneladas de carvão por ano
para impulsionar seus eixos de 47 toneladas.
Tudo neste lugar parece ter sido feito para impressionar.
Das ferragens luxuosas
aos enormes pilares que parecem pertencer a um templo grego ou romano.
É o tipo de esforço que se imagina que faça parte
de um luxuoso cruzador atlântico para os ricos e famosos.
E no entanto, esse lugar foi feito para processar esgoto.
Ainda que apenas alguns operários e engenheiros veriam seu interior,
o vapor tinha se tornado
uma parte tão vital do poder e prosperidade econômica britânicos
que lhe era conferido respeito quase religioso.
Mas apesar de todo sucesso e enorme poder
que os motores davam a seus criadores
ainda havia grande confusão e mistério
sobre como e porque eles de fato funcionavam.
Em particular, questões como "Qual a eficiência que podem alcançar?"
"Quais os limites de seu poder?"
Fundamentalmente, as pessoas queriam saber
exatamente o que era possível alcançar com o vapor.
A razão pela qual essas questões persistiam era simples - quase ninguém
havia entendido a fundamental natureza do motor a vapor.
Pouquíssimos eram cientes do princípio cósmico que os sustenta.
Essas máquinas enormes e pesadas que lembramos como os primeiros motores a vapor
na verdade foram a semente do entendimento
de tudo o que acontece no universo.
Por mais improvável que possa parecer,
os motores a vapor guardavam dentro de si os segredos do cosmos.
Esse é o Chateau de Vincennes em Paris.
Eventos aqui motivariam a jornada de um homem para descobrir a verdade cósmica
sobre o motor a vapor, e ajudariam a criar uma nova ciência.
A ciência do calor e movimento. Termodinâmica.
Em março de 1814, durante as guerras napoleônicas,
enquanto Napoleão e seus exércitos lutavam em outro lugar,
Paris sofreu um ataque constante
das forças combinadas da Rússia, Prússia e Áustria.
Os cidadãos foram colocados em locais estratégicos para defesa.
Esse chateau foi defendido por um grupo de estudantes inexperientes
que foram forçados a recuar sob fogo cerrado de artilharia.
Um deles era um jovem e brilhante soldado e cientista.
Seu nome era Nicolas Leonard Sadi Carnot
e a humilhação que ele sentiu pessoalmente
iriam compeli-lo e motivá-lo
a descobrir uma profunda visão de como todos motores funcionam.
Carnot vinha de uma família militar muito respeitada.
Depois da derrota francesa aqui e em outros lugares da Europa,
ele ficou determinado e reconquistar o orgulho francês.
O que realmente incomodava Carnot era a superioridade tecnológica
que os inimigos da França pareciam possuir.
E a Inglaterra em particular, tinha uma grande vantagem,
tanto econômica quanto militar,
por conta de seu domínio da energia a vapor.
Então Carnot jurou que entenderia como os motores a vapor funcionam
e usaria esse conhecimento para o benefício da França.
Ele disse de forma explícita, que se pudesse tirar
os motores a vapor da Inglaterra
o império britânico entraria em colapso.
E ele está escrevendo logo após uma derrota militar francesa
ele se propõe a analisar,
literalmente, a fonte do poder britânico
ao analisar a maneira como o fogo e os motores a calor funcionam.
Vivendo com um salário de meio período com seu irmão Hippolyte
em um pequeno apartamento em Paris,
em 1824 Carnot escreveu o agora lendário
Reflexões sobre Potência Motriz do Fogo.
Com menos de 60 páginas,
ele desenvolveu e abstraiu a maneira fundamental
de como todos os motores a calor funcionam.
Carnot viu que todos os motores a calor
se compulham em uma fonte de calor em um ambiente mais frio.
Carnot acreditava que o calor era um tipo de substância
que fluiria como água do quente para o frio.
E assim como água caindo de uma certa altura
o fluxo de calor podia ser aproveitado para realizar trabalho útil.
A ideia crucial de Carnot
era mostrar que para fazer qualquer motor a calor ser mais eficiente
tudo o que você tinha que fazer era aumentar a diferença de temperatura
entre a fonte de calor e o ambiente mais frio.
Essa ideia tem guiado os engenheiros por 200 anos.
Fundamentalmente, um motor de um carro é mais eficiente que um motor a vapor
porque ele trabalha em uma temperatura muito mais alta.
Os motores a jato são mais eficientes ainda
graças às incríveis temperaturas em que trabalham.
Carnot havia revelado
que os motores a calor não eram apenas uma invenção inteligente
eles estavam se utilizando de uma propriedade mais fundamental da natureza.
Eles estavam explorando o fluxo de energia
entre quente e frio.
Carnot havia enxergado a verdadeira natureza dos motores a calor, e com isso,
iniciou um novo ramo da ciência.
Mas ele não veria o impacto que sua ideia teria no mundo.
Em 1832, uma epidemia de cólera se espalhou por Paris.
Foi tão severa que matou quase 19.000 pessoas.
Naquele tempo, não havia conhecimento científico real
de como as doenças se espalham, então deve ter sido muito assustador.
Carnot, apesar dos riscos,
decidiu estudar e documentar a propagação da doença.
Mas, infelizmente, ele a contraiu e morreu um dia depois.
Ele tinha apenas 36 anos.
Muitos de seus preciosos estudos científicos foram queimados
para frear o avanço da doença
e suas ideias caíram em temporário esquecimento.
Parece que o mundo não estava mesmo pronto para Carnot.
Carnot fez a primeira grande contribuição
para a ciência da termodinâmica.
Mas à medida que o século 19 progredia, o estudo do calor, movimento e energia
começou a chamar a atenção da comunidade científica.
Logo se percebeu que essas ideias podiam fazer muito mais
que simplesmente explicar como motores a calor funcionam.
Assim como Leibniz suspeitou com sua noção de energia vital,
essas ideias eram aplicáveis em uma escala muito maior.
Em meados do século 19,
os cientistas e engenheiros haviam medido com muita precisão
como as diferentes formas de energia se relacionam.
Eles mediram quanto de um tipo particular de energia era necessário
para fazer uma certa quantidade de um outro tipo.
Deixe-me dar um exemplo.
A quantidade de energia necessária para aquecer 30ml de água
em 1 grau centígrado
é a mesma quantidade de energia necessária
para elevar esse peso de 12.5 Kg em um metro.
A questão fundamental aqui que as pessoas perceberam
era que apesar de o trabalho mecânico e o calor parecerem muito diferentes,
eles eram, de fato, facetas da mesma coisa - energia.
Essa ideia viria ficar conhecida como a primeira lei da termodinâmica.
A primeira lei revela como a energia nunca é criada ou destruída.
Ela apenas muda de uma forma para outra.
Cientistas do século 19 perceberam que isso significa que o total de energia
do universo inteiro é na verdade fixo.
Incrivelmente, existe uma quantia fixa de energia
que apenas muda em muitas diferentes formas.
Então, em um motor a vapor a energia não é criada,
apenas mudou, de calor para trabalho mecânico.
Mas por mais impressionante que primeira lei seja, ela gerava uma enorme dúvida.
O que exatamente acontece quando uma forma de energia muda para outra?
Aliás, porque isso sequer acontece?
A resposta seria achada, em parte, achava pelo cientista alemão Rudolf Clausius
E formaria a base do que viria a ser conhecida como
a segunda lei da termodinâmica.
Rudolf Clausius era um brilhante estudante de física alemão
da Pomerania
que estudou em Berlim
e, com uma idade ridiculamente jovem, se tornou um professor brilhante
em Berlim e então em Zurique
na nova universidade de tecnologia que foi feita na Suíça.
Nas décadas de 1850 e 60, Clausius ofereceu o que foi realmente
a primeira análise matematica completa e coerente
de como a termodinâmica funciona.
Clausius percebeu que não apenas havia
uma quantia fixa de energia no universo
mas que a energia parecia seguir uma regra muito rígida.
De forma simples, energia na forma de calor
sempre se movia em uma direção em particular.
Essa sua revelação é,
de fato, uma das ideias mais importantes de toda a ciência.
Como Clausius disse,
"O Calor não pode por si só passar de um corpo frio para um quente."
Essa era uma ideia muito intuitiva.
Se não for manipulada, essa xícara de chá quente irá sempre esfriar.
O que isso significa é que o calor irá passar da xícara quente
para, digamos, a minha mão, e então da minha mão para o meu peito.
Isso pode parecer completamente óbvio, mas foi uma revelação crucial.
O fluxo de calor era um processo em uma direção que parecia estar escrito
de maneira muito fundamental no funcionamento de todo o universo.
É claro, objetos podem ficar mais quentes
Mas você sempre precisa algo com eles para que isso aconteça.
Deixados sozinhos, a energia sempre parece ir da concentração
para a dispersão.
Uma de minhas frases favoridas da ciência foi feita
pelo bioquímico Albert St Georce que disse que,
"A ciência é feita ao ver algo que todos veem,
e então pensar o que ninguém pensou".
E ele, Rudolf Clausius, olhou para o mundo cotidiano
e viu algo que todos haviam visto,
que o calor não flui expontâneamente de um corpo frio para um quente
O caminho é sempre o oposto.
Mas ele não disse, "Ah, então tá bom."
Ele sentou e pensou a respeito.
Clausius combinou todas essas ideias sobre como a energia
é transferida e as colocou em um contexto matemático.
Pode ser resumido por essa equação.
O que Clausius introduziu foi uma nova quantia que ele chamou de entropia.
Essa letra S.
Basicamente o que isso diz no contexto dessa equação
é que quando o calor é transferido de um corpo quente para um frio,
a entropia sempre aumenta.
A entropia parecia ser uma medida do quanto o calor se dissipa, ou se espalha.
À medida que coisas quentes esfriam, sua entropia aumenta.
Para Clausius, parecia que em qualquer sistema isolado
esse processo seria irreversível.
Clausius confiava tanto em sua matemática
que ele calculou que esse processo irreversível
estava acontecendo lá fora, no amplo cosmos.
Ele especulou que a entropia do universo inteiro
tinha que estar aumentando em direção a um máximo
e não havia nada que poderíamos fazer para evitar isso.
Essa ideia ficou conhecida como a segunda lei da termodinâmica
e se revelou ser mais estranha, e mais bonita,
mais universal, de qualquer coisa que Clausius pudesse ter imaginado.
A segunda lei da termodinâmica parecia dizer que todas as coisas
que emitem calor são, de alguma forma, conectadas.
Todas as coisas que emitem calor são parte de um processo irreversível
que está acontecendo por toda a parte.
Um processo de espalhamento e dispersão.
Um processo com entropia cada vez maior.
Parecia que, de alguma forma, o universo partilhava do mesmo destino
de uma xícara de chá.
A coisa incrível a respeito dos cientistas vitorianos
é que eles puderam fazer esses grandes saltos
e puderam ver seus estudos de um termômetro em um frasco
realmente podiam ser transferidos... podiam ser extrapolados,
podiam ser aumentados para englobar todo o universo.
Apesar dos sucessos da termodinâmica,
em meados do século 19,
havia muito debate e confusão sobre isso.
O que exatamente era essa coisa estranha chamada entropia
e porque ela sempre aumentava?
A resposta a essa pergunta iria pedir um enorme salto intelectual
mas iria no final revelar a verdade sobre a energia
e as muitas formas de ordem e desordem
que vemos no universo ao nosso redor.
Muitos cientistas iriam enfrentar os misteriosos conceitos da entropia.
Mas um mais que qualquer outro iria iluminar a verdade.
Ele mostraria o que a entropia realmente é
e porque, com o tempo ela deve realmente aumentar.
Seu nome era Ludwig Boltzmann
e ele foi um dos grandes revolucionários da ciência.
Boltzmann nasceu em Viena em 1844.
Era um mundo de certezas científicas e culturais.
Mas Boltzmann mal tomou nota
das crenças arraigadas de seus contemporâneos.
Para ele, o mundo físico
era algo que era melhor explorado com a mente aberta.
Boltzmann não era o esteriótipo do cientista.
Na verdade, ele tinha o tipo de temperamento
que as pessoas costumam associar com grandes artistas.
Ele era impiedosamente lógico e ***ítico, sim,
mas enquanto trabalhava, ele passava por períodos de intensa emoção
seguida por terríveis depressões
que o deixavam incapaz de pensar claramente por completo.
Ele tinha terríveis
crises mentais e colapsos
nos quais ele realmente achava que o mundo estava se desfazendo
e no entanto, eram também acompanhadas
de algumas ideias mais profundas sobre a natureza do nosso mundo.
Fora da matemática, Boltzmann era apaixonado por música
e era cativado pelas grandes e dramáticas operas de Wagner
e a emoção crua de Beethoven.
Ele era um brilhante pianista
e podia se perder por horas nos trabalhos de seus compositores preferidos
assim como ele se perdia em profundas teorias matemáticas.
Boltzmann era um cientista guiado por emoção e instinto
mas também por sua crença na habilidade da matemática
de revelar os segredos da natureza.
Foi um desses traços que o levariam a se tornar
um dos defensores de uma nova e chocante teoria.
Uma que viria a descrever a realidade nas menores escalas.
Muito menor que qualquer coisa que se via à olho nu.
Em meados do século 19, um pequeno grupo de cientistas
começaram a especular que, nas menores escalas,
o universo pode operar de maneira muito diferente
de nossas experiências cotidianas.
Se você olhar realmente de perto, parecia possível que o universo
era feito de minúsculas partículas sólidas, em constante movimento.
Visto em termos de átomos,
o calor de repente se tornava um conceito muito menos misterioso.
Boltzmann e outros viram que se um objeto estava quente
significava simplesmente que seus átomos estavam se movendo mais rapidamente.
Ver o mundo como átomos parecia ser uma idéia extremamente poderosa.
Mas essa imagem do universo
tinha um problema aparentemente intransponível.
Como se poderia estudar sequer um pequeno volume de gás
se ele era composto de trilhões e trilhões de átomos?
Como poderíamos inventar equações matemáticas
para descrever tudo isso?
Afinal, os átomos estão constamenteme se chocando
mudando de velocidade e direção, e são muitíssimos deles.
Parecia ser um problema quase impossível.
Mas então Boltzmann viu um caminho.
Boltzmann viu, mais claramente que qualquer outro,
que para a física explicar essa nova camada da realidade
ela deveria abandonar a certeza.
Ao invés de entender e medir os movimentos exatos
de cada átomo individual, Boltzmann viu que se podia criar teorias funcionais
simplesmente usando a probabilidade de que os átomos estariam viajando
a certas velocidades e certas direções.
Boltzmann havia se transportado para dentro da matéria.
Ele imaginou um mundo abaixo de nossa realidade cotidiana
e achou a matemática para descrevê-lo.
Seria aqui, nessa escala que Boltzmann conseguiria um dia
revelar o segredo mais profundo da energia,
apesar da hostilidade geral às suas teorias.
As ideias de Boltzmann foram muitíssimo, muitíssimo controversas.
E você precisa lembrar que hoje tomamos o átomo como verdade.
Mas a razão que tomamos o átomo por verdade é precisamente por conta
de que a matemática de Boltzmann casou tão lindamente com os experimentos.
Um dos aspectos mais surpreendentes dessa história é de que
muitas contemporâneos de Boltzmann viam suas idéias sobre átomos
com intensa hostilidade.
Hoje, a existência dos átomos,
a ideia de que toda a matéria é composta de minúsculas partículas
é algo que aceitamos sem questão.
Mas na época de Boltzmann
haviam físicos eminentes que simplesmente não acreditavam nisso.
E porque deveriam?
Ninguém havia visto um átomo e provavelmente nunca veriam.
Como podiam essas partículas serem consideradas reais?
Após uma das palestras de Boltzmann sobre a teoria atômica em Viena
o grande físico austríaco Ernst Mach levantou
e disse simplesmente "Eu não acredito que os átomos existam!"
Foi incisivo e desdenhoso.
E um comentário deste ter vindo de um cientista tão respeitado
como Ernst Mach, deve ter sido duplamente doloroso.
Eles diziam "Não, os átomos não existem."
Eles são nomes, rótulos,
convenientes ficções, dispositivos de cálculo.
Eles não existem de fato. Não podemos observá-los.
Nunca ninguém viu um.
E por essa razão, diziam os críticos de Boltzmann, ele era um fantasista.
Mas Boltzmann estava certo.
Ele havia penetrado na realidade mais longe que qualquer outro havia ousado,
e viu um universo que podia ser construído a partir da hipótese atômica
e entendido pela matemática da probabilidade.
As fundações e certezas da ciência do século 19
estavam começando a ruir.
À medida que Boltzmann via esse admirável mundo novo dos átomos
ele começou a perceber que sua nova visão do universo continua dentro de si
uma explicação para um dos grandes mistérios da ciência.
Boltzmann viu que os átomos podiam revelar porque a segunda lei da termodinâmica
era verdadeira, porque a natureza estava presa em um processo irreversível.
Os átomos tinham o poder de revelar o que a entropia realmente era
e porque ela sempre aumenta.
Boltzmann entendeu que todos os objetos - essas paredes,
você, eu, o ar nesse quarto, são feitos de constituintes muito menores.
Basicamente, tudo o que vemos é feito de uma construção
de trilhões e trilhões de átomos e moléculas.
E isso era a chave para sua ideia sobre a entropia e a segunda lei.
Boltzmann viu o que Clausius não pôde.
A real razão pela qual um objeto quente em repouso sempre esfria.
Imagine um pedaço de metal quente.
Os átomos dentro dele estão vibrando.
Mas ao vibrarem, os átomos na borda do objeto
transferem parte de sua energia para os átomos na superfície da mesa.
Esses átomos então batem em seus vizinhos, e desta forma,
a energia do calor lentamente e naturalmente se espalha e dispersa.
O sistema inteiro foi de um estado especial, ordenado
com toda a energia concentrada em um lugar,
para um sistema desordenado
onde a quantidade de energia está distribuída entre muitos mais átomos.
A mente brilhante de Boltzmann
viu que esse processo podia ser descrito matematicamente.
A grande contribuição de Boltzmann é a de que,
ainda que possamos falar em termos relativamente casuais,
sobre as coisas ficando piores, e a desordem aumenta,
a grande contribuição de Boltzmann foi que ele pôde colocar isso em números.
Ele foi capaz de derivar uma fórmula que nos permite
calcular a desordem de um sistema.
Essa é a famosa equação de Boltzmann.
É a sua contribuição duradoura para a ciência,
de tal forma, que foi gravada em sua lápide em Viena.
O que essa equação significa em essência
é que existem muitas mais maneiras das coisas serem desorganizadas e bagunçadas
do que existem delas serem arrumadas e organizadas.
É por isso que, deixado por conta própria, o universo sempre ficará mais desordenado.
As coisas vão da ordem para a desordem.
É uma lei que se aplica a tudo
de uma jarra caindo no chão a uma estrela queimando.
De uma xícara de chá quente aos produtos que consumimos todo dia.
Tudo isso é uma expressão da tendência do universo
a se mover da ordem para a desordem.
A desordem é o destino de tudo.
Clausius mostrou que algo a que chamou de entropia
estava aumentando o tempo todo.
Agora Boltzmann havia revelado que o que isso realmente significava.
A entropia era, na verdade, uma medida da desordem das coisas.
A energia está se esvaindo.
Está esvaindo agora mesmo.
Então a segunda lei é sobre a entropia aumentando.
É só uma forma técnica de dizer que as coisas ficam piores.
A paixão e sensibilidade romântica de Boltzmann
e sua crença no poder da matemática
o levaram a uma das mais importantes descobertas
da história da ciência.
Mas essas mesmas intensas emoções
também tinham um lado sombrio e auto-destrutivo.
Por toda sua vida
Boltzmann era propenso a severas crises de depressão.
Às vezes motivadas por críticas a suas teorias
outras vezes elas simplesmente aconteciam.
Em 1906, ele foi forçado a tirar folga de seus estudos em Viena
durante uma crise particularmente grave.
Em setembro de 1906, Boltzmann e sua família estavam de férias
Em Duino, perto de Trieste na Itália.
Quando sua esposa e família estavam na praia,
Boltzmann se enforcou,
trazendo sua curta estadia em nosso universo a um abrupto fim.
Talvez o aspecto mais triste da história de Boltzmann
é de que, em poucos anos após a sua morte,
suas ideias que haviam sido atacadas e ridicularizadas durante sua vida,
foram finalmente aceitas.
Mais ainda, elas viraram a nova ortodoxia da ciência.
No fim, não há escapatória da entropia, é o movimento definitivo
da ordem, para a decadência e desordem, que governa a todos nós.
as equações de Boltzmann contêm em si a mortalidade de tudo
de uma jarra de porcelana, à vida humana, ao próprio universo.
O processo de mudança e degradação é inevitável.
A segunda lei diz que o próprio universo deve um dia
atingir um estado máximo de máxima entropia, máxima desordem.
O universo inteiro deve, um dia, morrer.
Se tudo se degrada, se tudo se torna desordenado,
você pode estar se perguntando como é que NÓS existimos.
Como o universo conseguiu criar
a incrível complexidade e estrutura da vida na Terra?
Ao contrário do que você possa achar,
é precisamente por conta da segunda lei que tudo isso existe.
O grande desordenamento do cosmos criou a sua complexidade.
É possível aproveitar o fluxo natural
de ordem para desordem, drenar o processo
e gerar algo novo, criar nova ordem, e nova estrutura.
É algo que os primeiros pioneiros do vapor fizeram sem saber
com seus motores
e é algo que faz tudo o que consideramos especial no nosso mudo
de carros, a prédios, a obras de arte, até a própria vida.
O motor do meu carro, como todos os motores,
é projetado para explorar a segunda lei.
Ele começa com algo bonito e ordenado como essa gasolina
recheada de energia.
Mas quanto é incinerada no motor ela se transforma desse líquido compacto
em uma mistura de gases, com volume 2000 vezes maior,
sem contar a quantidade de calor e som que joga no ambiente.
Está transformando ordem em desordem.
O que é espetacularmente inteligente sobre o meu carro
é que ele consegue aproveitar toda essa energia em dissipação.
Ele consegue colher uma pequena parte dela
e usá-la para impulsionar um processo mais ordenado,
como movimentar os pistões que movimentam as rodas. É isso que os motores fazem.
Eles drenam o fluxo de ordem para desordem
e fazem algo útil.
e não é só nos carros.
A evolução projetou nossos corpos para trabalhar
seguindo o mesmo princípio.
Se eu comer essa barra de chocolate
recheada de energia ordenada,
meu corpo a processa e a transforma em energia mais desordenada
mas tira para si a energia para funcionar.
Tanto carros quanto humanos se movem ao aproveitarem
o fluxo cósmico da ordem para a desordem.
Ainda que na média o mundo esteja se desfazendo em desordem
ele o está fazendo de uma maneira muito interessante.
É como uma cachoeira que está caindo,
mas essa queda joga para cima um spray de estrutura
e esse spray pode ser você, eu, um narciso, ou qualquer outra coisa.
Então você vê que o desenrolar do universo
esse colapso para a desordem, pode de fato ser construtivo.
Motores a vapor,
estações de energia,
a vida na Terra,
todas essas coisas se utilizando do fluxo cósmico
de ordem para desordem.
A razão pela qual a Terra é como ela é hoje
é porque aprendemos a utilizar essa energia desintegrante
do universo para manter e melhorar nosso pequeno bolsão de ordem.
Mas à medida que a humanidade evoluiu,
tivemos que achar novas fontes de energia concentrada
para podermos desmembrar e impulsionar a cada vez mais exigente
construção de nossas tecnologias, nossas cidades, e nossa sociedade.
Da comida, para a madeira, para os combustíveis fósseis. Na história humana
nós descobrimos formas cada vez mais concentradas de energia,
que quebramos para podermos florescer.
Agora no século 21 estamos na beira de utilizar
a forma suprema de energia concentrada.
A coisa que impulsiona o sol.
Hidrogênio.
Esse é o Centro Cullham para Energia de Fusão em Oxford
e aqui nesta instalação estão tentando recriar
uma estrela na Terra.
Mas como você pode imaginar
criar e conter uma pequena estrela
não é um processo fácil.
São precisos centenas de pessoas
e tecnologias extremamente engenhosas.
Essa máquina é chamada de tokamak e é projetada para extrair
um tipo antigo de energia altamente concentrada.
A energia ordenada dos átomos de hidrogênio.
Esses pequenos pacotes de energia foram criados no universo primordial,
apenas três minutos após o momento da criação.
Agora usando o tokamak, podemos extrair a energia concentrada
contida nesses átomos, ao fundí-los.
Dentro da máquina tokamak dois tipos de átomos de gas hidrogênio,
deutério e trítio,
são misturados em um estado super quente chamado plasma.
Em funcionamento, esse plasma pode atingir a incrível temperatura
de 150 milhões de graus.
Enormes ímas nas paredes do tokamak contêm o plasma
e o impedem de tocar as laterais onde ele esfriaria.
Quando ele fica quente o suficiente os dois tipos de átomos de hidrogênio
se fundem para formar hélio e cospem um neutron.
Esses neutrons voam para fora do plasma
e batem nas paredes do tokamak, mas eles carregam energia,
e se espera que essa energia possa um dia ser usada para aquecer água,
transformá-la em vapor para movimentar uma turbina e gerar eletricidade.
Essencialmente, por um breve momento no tokamak
uma pequena estrela na forma de um donut é criada.
O problema é que é extremamente difícil de manter
a reação de fusão o bastante para se aproveirar a energia dela.
E é isso que os cientistas em Cullham estão trabalhando para melhorar.
É a fronteira entre física e engenharia.
Como podemos manter essa coisa super aquecida que é o plasma?
E como podemos melhorar a performance desse plasma?
Então o que queremos é que as partículas fiquem lá dentro o suficiente
para aumentar a chance de baterem umas nas outras.
Estamos tentando levar até o limite
com o que temos disponível nessa máquina.
E o que pudermos aprender para entender melhor o plasma
nos permitirá projetar uma máquina melhor no futuro.
Ainda que aconteça várias vezes por dia... Ah, vamos lá.
Os cientistas aqui todos ficam olhando para as telas.
Ok, está prestes a ligar.
O que o tomakak está fazendo
é a mineração das férteis cinzas do big ***.
Extraindo a energia altamente concentrada capturada no início dos tempos.
Como o hidrogênio é o elemento mais abundante do universo,
se máquinas futuras puderem sustentar reações de fusão,
elas nos oferecerão a possibilidade de energia quase ilimitada.
Para uma ciência que começou como subproduto das questões
sobre os motores a vapor,
a termodinâmica teve um impacto desconcertante sobre nossas vidas.
Ela nos mostrou porque precisamos consumir formas concentradas de energia para ficarmos vivos
e nos revelou como o próprio universo deve acabar.
Olhar para a Terra à noite revela o quanto
uma ideia aparentemente simples transformou o planeta.
Nos últimos 300 anos nós desenvolvemos formas cada vez mais engenhosas
de aproveitar a energia concentrada do mundo ao nosso redor.
Mas nossos esforços e conquistas são deveras insignificantes
quando vistos da perspectiva do vasto universo.
Deste ponto de vista, tudo que estamos tentando fazer é preservar
nosso minúsculo bolsão de ordem em um cosmos que está se esfacelando.
Ainda que não possamos escapar de nosso destino final
as leis da física nos permitiram
esse breve, lindo momento criativo
no grande desenrolar cósmico.
É a minha esperança que ao entendermos o universo cada vez melhor
possamos estender esse momento por muitos milhões
talvez até bilhões de anos.
NO PRÓXIMO EPISÓDIO A História da Informação
O conceito de informação é bastante estranho
na verdade é uma idéia bastante difícil de ser entendida.
Mas na jornada para tentar entendê-lo
os cientistas iriam descobrir que
a informação é na verdade parte fundamental do nosso universo.
Timing por Red Bee Media Ltd Tradução por Rodrigo Oliveira