Particulas y Ondas - El Universo mecanico (Vídeo / em espanhol)

Física Quântica

Há pouco mais de cem anos, o físico Max Planck, considerado conservador, tentando compreender a energia irradiada pelo espectro da radiação térmica, expressa como ondas eletromagnéticas produzidas por qualquer organismo emissor de calor, a uma temperatura x, chegou, depois de muitas experiências e cálculos, à revolucionária ‘constante de Planck’, que subverteu os princípios da física clássica.

Este foi o início da trajetória da Física ou Mecânica Quântica, que estuda os eventos que transcorrem nas camadas atômicas e sub-atômicas, ou seja, entre as moléculas, átomos, elétrons, prótons, pósitrons, e outras partículas. Planck criou uma fórmula que se interpunha justamente entre a Lei de Wien – para baixas frequências – e a Lei de Rayleight – para altas frequências -, ao contrário das experiências tentadas até então por outros estudiosos.

Albert Einsten, criador da Teoria da Relatividade, foi o primeiro a utilizar a expressão "quantum" para a constante de Planck E = hv, em uma pesquisa publicada em março de 1905 sobre as consequências dos fenômenos fotoelétricos, quando desenvolveu o conceito de fóton. Este termo se relaciona a um evento físico muito comum, a quantização – um elétron passa de uma energia mínima para o nível posterior, se for aquecido, mas jamais passará por estágios intermediários, proibidos para ele, neste caso a energia está quantizada, a partícula realizou um salto energético de um valor para outro. Este conceito é fundamental para se compreender a importância da física quântica.

Seus resultados são mais evidentes na esfera macroscópica do que na microscópica, embora os efeitos percebidos no campo mais visível dependam das atitudes quânticas reveladas pelos fenômenos que ocorrem nos níveis abaixo da escala atômica. Esta teoria revolucionou a arena das idéias não só no âmbito das Ciências Exatas, mas também no das discussões filosóficas vigentes no século XX.

No dia-a-dia, mesmo sem termos conhecimento sobre a Física Quântica, temos em nossa esfera de consumo muitos de seus resultados concretos, como o aparelho de cd, o controle remoto, os equipamentos hospitalares de ressonância magnética, até mesmo o famoso computador.

A Física Quântica envolve conceitos como os de partícula – objeto com uma mínima dimensão de massa, que compõe corpos maiores – e onda – a radiação eletromagnética, invisível para nós, não necessita de um ambiente material para se propagar, e sim do espaço vazio. Enquanto as partículas tinham seu movimento analisado pela mecânica de Newton, as radiações das ondas eletromagnéticas eram descritas pelas equações de Maxwell. No início do século XX, porém, algumas pesquisas apresentaram contradições reveladoras, demonstrando que os comportamentos de ambas podem não ser assim tão diferentes uns dos outros. Foram essas idéias que levaram Max Planck à descoberta dos mecanismos da Física Quântica, embora ele não pretendesse se desligar dos conceitos da Física Clássica.

A conexão da Mecânica Quântica com conceitos como a não-localidade e a causalidade, levou esta disciplina a uma ligação mais profunda com conceitos filosóficos, psicológicos e espirituais. Hoje há uma forte tendência em unir os conceitos quânticos às teorias sobre a Consciência.

Físicos como o indiano Amit Goswami se valem dos conceitos da Física moderna para apresentar provas científicas da existência da imortalidade, da reencarnação e da vida após a morte. Professor titular da Universidade de Física de Oregon, Ph.D em física quântica, físico residente no Institute of Noetic Sciences, suas idéias aparecem no filme Quem somos nós? e em obras como A Física da Alma, O Médico Quântico, entre outras. Ele defende a conciliação entre física quântica, espiritualidade, medicina, filosofia e estudos sobre a consciência. Seus livros estão repletos de descrições técnicas, objetivas, científicas, o que tem silenciado seus detratores.

Fritjof Capra, Ph.D., físico e teórico de sistemas, revela a importância do observador na produção dos fenômenos quânticos. Ele não só testemunha os atributos do evento físico, mas também influencia na forma como essas qualidades se manifestarão.

A consciência do sujeito que examina a trajetória de um elétron vai definir como será seu comportamento.

Assim, segundo o autor, a partícula é despojada de seu caráter específico se não for submetida à análise racional do observador, ou seja, tudo se interpenetra e se torna interdependente, mente e matéria, o indivíduo que observa e o objeto sob análise.

Outro renomado físico, prêmio Nobel de Física, Eugen Wingner, atesta igualmente que o papel da consciência no âmbito da teoria quântica é imprescindível.

Por Ana Lucia Santana

Fonte:

infoescola

A Força Eletromagnética

A interação eletromagnética, ou força eletromagnética, é aquela que ocorre quando corpos possuidores de cargas elétricas e/ou corpos magnetizados interagem.

As interações eletromagnéticas são descritas por uma parte da física chamada eletrodinâmica. Esta é a teoria física que descreve os fenômenos elétricos e magnéticos, ou seja todos os processos de interação que ocorrem entre corpos carregados que interagem por meio de forças eletromagnéticas. A formulação clássica da Eletrodinâmica foi feita por James Clerk Maxwell.

Interação entre corpos carregados: a lei de Coulomb

Sabemos que os elétrons têm carga negativa enquanto que os prótons têm cargas positivas. Desta forma, quando dois ou mais prótons, elétrons ou uma mistura destas partículas são colocadas próximas, sempre ocorre um processo de interação eletromagnética.

A interação elétrica não ocorre apenas entre elétrons e prótons mas também entre dois ou mais corpos quaisquer que possuam carga elétrica.

Já era conhecido que corpos possuidores do mesmo tipo de carga elétrica se repeliam enquanto que se as cargas fossem diferentes eles se atraiam . Mas foi o físico francês Charles Augustin Coulomb que conseguiu, a partir de experiências realizadas em seu laboratório, colocar estas observações sobre o comportamento de corpos carregadas em uma forma matemática.

Segundo Coulomb, a força elétrica entre duas partículas carregadas é dada pela fórmula, onde q e q' são as cargas elétricas dos dois corpos, d é a distância entre eles e k é uma constante (análoga à constante G que surge quando estudamos a gravidade). Esta é a chamada lei de Coulomb.

Observando que, uma vez que as cargas elétricas podem ter sinais diferentes, a força calculada pode ser positiva ou negativa. Se ela for positiva isso significa que os corpos têm cargas elétricas com o mesmo sinal e, portanto, se repelem. Se o sinal da força for negativo, isso nos mostra que as cargas elétricas possuem sinais contrários e, portanto, os corpos carregados se atraem.

As equações de Maxwell

As interações eletromagnéticas, ou seja o conjunto de fenômenos que ocorrem com corpos que possuem carga elétrica ou magnetismo, são regidas pelas chamadas equações de Maxwell.

James Clerk Maxwell foi um físico escocês que viveu de 1831 à 1879 e notou que todos os fenômenos elétricos e magnéticos que ocorrem na natureza podem ser descritos por um conjunto de apenas quatro equações!

As equações de Maxwell não são simples matemáticamente, exceto para os profissionais de ciências. Elas estabelecem uma íntima relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, mostrando que estes não são fenômenos isolados. Os fenômenos elétricos produzem os efeitos magnéticos e vice versa. É por esta razão que os fenômenos elétricos e magnéticos passaram a ser tratados por uma única teoria chamada eletromagnetismo.

A luz como uma onda

Também foi Maxwell que mostrou que a radiação eletromagnética, ou seja a luz, se propaga como uma onda. A partir de transformações matemáticas que ele realizou sobre as quatro equações do eletromagnetismo, Maxwell mostrou que elas se reduziam a uma equação de propagação de uma fenômeno ondulatório. Desta forma, a luz se propaga no espaço como uma onda e é por este motivo que a eletrodinâmica é o estudo das propriedades das ondas eletromagnéticas. A luz que recebemos das estrelas nada mais é do que a radiação eletromagnética produzida por fenômenos físicos que ocorrem no seu interior e, posteriormente, emitida por elas. Estas ondas eletromagnéticas se propagam no espaço interestelar e chegam até nós permitindo-nos ver os objetos celestes.

Também foi Maxwell que mostrou, a partir da obtenção da equação de propagação ondulatória da luz, que a velocidade desta propagação, ou seja a velocidade da luz, no vácuo é

vluz = c = 300000 km/seg

Observação:

É um erro comum vermos escrito que a velocidade de propagação da luz é de 300000 quilômetros por segundo. Isto não é verdade. Esta é a velocidade de propagação da luz no vácuo. Em um meio material a luz tem uma velocidade menor do que essa. Este "detalhe" é importante porque a velocidade da luz no vácuo é a velocidade limite máxima para todos os corpos materiais, princípio esse estabelecido pela Teoria da Relatividade Restrita de Einstein. Em um meio material a velocidade da luz pode ser inferior à sua velocidade de propagação no vácuo.

O alcance da força eletromagnética

Vimos anteriormente que a força eletromagnética é cerca de 1040 vezes maior do que a força da gravidade. Se ambas são forças de longo alcance, então qual o motivo para a gravitação, e não o eletromagnetismo, dominar as interações entre os corpos celestes? Porque a maioria das regiões do espaço são eletricamente neutras e, portanto, não sentem a interação eletromagnética.

A diferença de intensidade entre as forças gravitacional e eletromagnética não é aparente por causa da natureza dual (atrativa/repulsiva) dessa última. No entanto, no nosso dia-a-dia as forças que impedem você de cair no chão ou de sua cadeira, as forças que são exercidas quando você empurra um objeto (fricção, etc.) são exemplos da força eletromagnética em ação (elas são responsáveis pela solidez dos corpos).

A eletrodinâmica quântica

A teoria clássica da eletrodinâmica, construída por Maxwell, já era consistente com a teoria da relatividade especial de Einstein.

No entanto, para aplicar estas equações aos fenômenos eletromagnéticos que ocorriam entre partículas elementares carregadas , foi necessário construir uma nova teoria envolvendo a mecânica quântica. O "casamento" do eletromagnetismo com a mecânica quântica, ou seja, a construção de uma "Eletrodinâmica Quântica", foi realizada por grandes nomes da física tais como Dirac, Feynman, Tomonaga e Schwinger nos anos da década de 1940.

A eletrodinâmica quântica é uma das teorias mais bem construídas da física. Os equipamentos eletrônicos que você usa em sua casa possuem circuitos integrados cuja construção se baseia na eletrodinâmica quântica. De fato , a precisão verificada entre os resultados previstos teoricamente e aqueles obtidos no laboratório é fantástica !

A eletrodinâmica quântica nos diz que existe uma partícula que é a mediadora de todas as interações eletromagnéticas. Esta partícula é o fóton : um processo de interação de partículas carregadas eletricamente significa uma troca incessante de fótons .

A descrição das interações eletromagnéticas sob qualquer ponto de vista é uma das áreas mais importantes para nós que gostamos de astrofísica. Lembre-se que vemos as estrelas porque elas emitem radiação e esta radiação nada mais é do que fótons produzidos por processos quânticos que ocorrem no interior da estrela.

Fonte:

Observatório Nacional

Dr Quantum x Experimento da Fenda Dupla

Clássico experimento da física quântica chamado Experimento da Fenda Dupla, onde demostra o carater dualístico da "matéria" que pode se comportar hora como partícula, hora como onda.

A animação é com o personagem Dr. Quantum do filme "Quem Somos Nós? Uma Nova Evolução.

Através do trabalho de Albert Einstein, Louis de Broglie e de muitos outros, estabeleceu-se agora que os objetos pequenos, tais como átomos, têm a natureza de onda e de partícula, e que os mecânica quântica fornecem a teoria que resolve este aparente paradoxo.