COMO SURGIU A FÍSICA QUÂNTICA | Lutz Podcast

a própria mecânica quântica surgiu assim ela surgiu contestando a física clássica como que surgiu então o plk Max plk em 1900 aliás uma coisa assim antes de falar do pl claro claro claro claro a meia dispersão é um dos países que mais investiu em ciência no final do século X foi a Alemanha Alemanha se unificou em 1871 e eles investiram pesado em ciência no início do século XIX as melhores universidades do mundo eram Eng no final do século X eram as alemãs e é interessante que a mecânica quântica e a relatividade que são as duas

teorias que embasam o nosso mundo nosso universo né a relatividade tem uns pontos que não casa com a quântica que é a grande sonho da física né cas as duas perdão é o grande sonho da física Desculpa aí reposicionar aqui não tranquilo é o grande sonho da física é unir as duas enfim [Música] eh quem criou a mecânica quântica Max plan que é onde Alemanha e a relatividade Einstein De onde ele é alemão Não é coincidência os caras investiram pesado em ciência e se um país quiser ter Ciência e Tecnologia tem que investir pesado tá

tem que investir se um país investe em ciência e tecnologia vai ter retorno porque ISO impacta da industrialização a Alemanha ela no ano de 1900 ela ultrapassou a produção industrial inglesa aí estourou a Primeira Guerra né quando um começa a ficar um pouco mais rico os outros vão lá e dão uma paulada o mundo não mudou nada né Agora a China aí tá despontando verdade a galera queria pegar a China né às vezes não diretamente vai pegando pelas beiradas né vai pegando pelo Oriente Médio pela pelo leste europeu tal enfim mas parece que todo mundo

aí eu também não sou Analista político pelo amor de Deus tenho medo de falar besteira sou físico mas me parece que o negócio que eles querem pegar é a China né querem pegar a China e aí a Alemanha foi a mesma coisa né a Alemanha de 1900 foi uma Alemanha que investia muito em ciência tecnolog e lá surge a mecânica quântica como que surge eh se você tem um forno e você quer precisa de de para metalurgia né você precisa trabalhar com forno você precisa medir a temperatura desse forno vamos supor que esse forno tem

a temperatura de 1000º c você não pode pegar um termômetro e encostar no forno né é derrete Como saber a temperatura do Forno você vai ver a radiação eletromagnética que que aquele forno tá emitindo E aí nos no final do século XIX eles viram que existia uma correlação entre a temperatura do corpo e a radiação eletromagnética Que el emite inclusive lutos nós emitimos radiação eletromagnética você pode chegar numa menina e falar assim eu sou Radiante Todos nós somos radiantes né existe uma correlação entre uma as nossa temperatura e uma radiação que a gente emite ou

falar Eu sou radioativo radioativo é outra coisa é outra coisa porque seria assim se a banana Ela tem ela tem alguns átomos radioativos né você pratica Gil jits não é isso Você come muita banana né então você é radioativo em pequenas doses mas é a banana ela tem acho que é o potássio radioativo não lembro agora qual é o átomo que ela tem ela tem um isótopo radioativo Enfim então você é radioativo mas em termos de que a gente emite mais é radiação entendi radiação eletromagnética que radiação eletromagnética não mas é que onda eletromagnética que

a gente emite então eles já sabiam que existia uma correlação entre a temperatura do corpo e a onda que ele emitia já sabiam disso só que o problema era o seguinte quando você pegar e os elétrons o elétron foi descoberto no final do século X né o o Thomson agora não lembro o primeiro nome dele descobriu elétron tal eles fizeram o seguinte modelo como que eu vou explicar essa radiação se eu tenho uma carga elétrica parada ela tem um campo elétrico se eu me Chacal essa carga ele vai ter uma onda eletromagnética Ok Ora se

os corpos eles têm elétrons que estão vibrando eles emitem essas ondas a temperatura de um corpo ela tá ligada temperatura de um corpo sólido ela tá ligada à vibração molecular como que essas moléculas vibram Então você tem um elétron ali daquele corpo o corpo vibra com a temperatura então emite uma radiação então que eles falaram Ora eu tenho empiricamente empiricamente que significa Eu meço temperaturas correlacion com radiação eletromagnética e vejo isso na prática faço uma figura ali e tal né Quais são as radiações emitidas de acordo com a temperatura acontece que quando foram fazer os

cálculos de quanto que a matéria deveria emitir de radiação de acordo com a temperatura o cálculo dava tudo errado que que acontecia se você fizesse um cálculo de quanto que a matéria tava emitindo de radiação eh pelos cálculos a matéria deveria irradiar um monte de energia e esfriar totalmente Uhum Ela ela daria um pulso Grande de energia metia um monte de radiação e depois esfriaria eh abruptamente só que não é isso que acontece a gente emite radiação e a gente não esfria de repente não só nós todos os corpos emit tem essa radiação térmica essa

mesa emite radiação térmica e só que assim isso é um detalhe interessante até E se eu se eu tiver muito disperso por favor era legal até você ter um fio elétrico que você apertar o botão para dar um choque quando tiver sendo eu começo a viajar que eu tô sou meio a tá aqui para viajar Cara sou meio Valeu obrigado digníssimo eh e aí eh essa radiação eletromagnética quando ela ela ela ela ela é emitida por todos os corpos né Por exemplo se eu se eu pegar essa garrafa e deixar na temperatura do corpo humano

ela emitiria a mesma radiação que a gente emite é uma radiação que depende da temperatura Só que os cálculos da física clássica não batiam com o que se observava e eles falaram e agora e aí apavorou pessoal acharam que a física clássica Então tava errada em algum nível exatamente só que eles não queriam admitir que tava errado então que porque não que não queriam Pô você tem uma teoria que explica tudo só um fenômeno particular não tá explicando Total então o que que eles pensaram não é que algum cálculo o cálculo tá errado e aí

começaram a fazer modelos ó vamos introduzir uma correlação entre a frequência e a a a a amplitude né que a distância que anda começaram a pô várias hipóteses e e foi uma época de muitas hip colocando e e nenhuma hipótese explicava a radiação que estava sendo observada nenhum cálculo Estava explicando Por que que ela emite a radiação em vez de emitir tudo de uma vez ela vai emitindo aos poucos isso até salva a nossa vida se não fosse assim a gente perderia todo o nosso calor e morreria E aí o PL num domingo de 1900

bebendo cerveja tá não é pro pessoal beber cerveja igual ele não sei quanto que ele bebeu mas ele narra na autobiografia dele ele tava bebendo até me arrependi de falar que ele tava beb po V vão me acusar já é professor de de Federal acusado já de ser comunista né comunista e induz o pessoal alcool e eu nem bebo cerveja eu larguei a bebida eu não lembro aonde tá certo larguei a bebida Não realmente muito pouco assim tipo uma vez a cada dois TR meses eu não não meu vício é isso aqui ó café café

enfim e aí o o o essa radiação que que esses corpos emitem o plan fez a seguinte hipótese em vez do corpo emitir continuamente essa radiação eletromagnética ele só poderia emitir se a energia dele fosse tivesse determinados valores vamos só assim fazer uma analogia e grotesca mas que acho que vai ser didática vamos supor que eu tivesse uma pilha tá que ela tivesse 10 J de energia uma hipótese ela armazen asse energia de 10 J aí ela só poderia emitir energia quando ela tivesse com 10 9 8 7 ele não poderia emitir energia por exemplo

7,5 J ele não poderia emitir energia 6,1 não poderia só múltiplos inteiros de um certo valor tá limite isso faria com que a matéria não irradiasse tudo de uma vez fosse uma uma emissão mais moderada né quando ele fez esses cálculos com essa hipótese né Eh que inclusive assim era uma constante vezes a frequência de vibração da partícula era essa essa era a unidade de energia tá eh essa constante hoje é chamada de constante PL eu acho isso Ma legal se o eu fizer uma descoberta vou pô meu nome constante Leonardo ou constante siof ou

constante fund enfim eu vou isso aí eu não tenho nem constante nem constante no meu nome tal mas o plk e bom o nome dele já era grandioso né Max plk o cara já Max o cara já nasceu né com esse nome Max plk verade nome de cientista né nome de cientista Max plk e esse Max plk ele fez essa hipótese e fez o cálculo quando ele fez o cálculo batia exatamente com a radiação que você observava caramba cara exatamente E aí Ele publicou esse cálculo e ele mesmo ficou desconfortável com esse cálculo que ele

falou bom Por que que a natureza tá tá acontecendo isso Por que que ela só emite em certos valores se você parar para pensar imagina o seguinte que eu só conseguisse tirar água daqui dessa garrafa se eh essa garrafa contivesse quantidades específicas de água aham não seria muito doido isso então quando ele viu esse comportamento da matéria ele achou muito estranho e essa quantidade de de energia esses múltiplos quantidade em Latim é quanta que aí vem a palavra quantidade na verdade desculpe não é quanta é Quantum Quantum e o plural de Quantum é quanta porque

o plural em latim você põe o a e daí que vem o nome começa o nome de uma física quântica caramba ou seja uma física dos Quantum de energia E aí o Max plk fez essa hipótese ele mesmo ficou contrariado ele mesmo ele mesmo não gostou muito da da própria descoberta não é que ele não gostou muito ele quis entender Por que era assim não é que ele não gostou seria uma frase forte e ele tenta elaborar Porque que a matéria a a irradiação de energia tinha esse comportamento e aí o negócio fica o pessoal

mesmo a contra goosto Aceita esse resultado mesmo a contra gosto eles aceitam é é é a seguinte questão que é que é uma coisa que a gente tava falando de filosofia da ciência a ciência ela tem um compromisso com o que você observa então mesmo que você não goste daquilo que você tá observando você tem que aceitar e o o plan deu foi desconfortável a a a esse começo da mecânica quântica só o que que aconteceu tinha um efeito chamado efeito fotoelétrico que era como a onda eletromagnética incidindo sobre o metal produzia eh arrancava elétrons

desse metal e eles não estavam conseguindo entender também isso aí o Einstein pegou essa ideia do plk de que as partículas só poderiam irradiar certas quantidades e ele fez ao contrário ele falou a própria onda eletromagnética ela só pode existir em certas quantidades que é de onde vem o fóton a ideia do fóton que a radiação ela vai existir múltiplo de uma quantidade então aquele princípio de quantização do plk o Einstein aplicou pro efeito foto elétrico e ganhou o prêmio Nobel por causa disso O plk também ganhou o prêmio Nobel o prêmio Nobel do do

Einstein não foi da relatividade foi do efeito fotoelétrico aí depois existe um fenômeno similar né um cálculo algo similar que acontece em paralelo que em 1910 um físico chamado Rutherford eh que é marca de carro do átomo né Rutherford is horrível essa foi mal ele eh descobre que o átomo tinha um núcleo e ganha o prêmio Nobel com essa descoberta né que o átomo não era uma geleia com elétrons encrustados não era um pudim com elétrons encostados ele ele descreve o átomo como um núcleo positivo e elétrons orbitando esse átomo e ele faz esse modelo

prova que o átomo tinha um núcleo fo o experimento famoso com raios alfa enfim só que o pessoal faz o cálculo e fala assim escuta se o elétron girasse como um planeta gira em torno do sol elétron girar em torno do núcleo ele vai emitir radiação eletromagnética E se ele emitir essa radiação nessa velocidade ele vai cair no núcleo o átomo não duraria nemhum segundo ué mas os átomos duram aqui já tem átomo aqui como ele onura veja que o problema é similar ao do corpo negro no problema do corpo negro a matéria emitiria radiação

e esfriaria nesse aí o elétron cairia o problema similar aí eu não lembro se é aluno dele o News Born né que até o pessoal brinca como é que o Eletro arrota né bor F horrível Aí o News bor fala assim não então pera aí existe uma quantidade ligado à rotação que chama Momento Angular Esse Momento Angular eh ele eh tá ligado à rotação e o elétron Ele só pode ter múltiplos de um certo Momento Angular então só pode ser 1 2 3 el não pode ter momentos angulares intermediários e isso impediria que o elétron

fizesse esse caminho espiralado e caísse no núcleo Ah então ele quantização que o elétron emite que o que o elétron do átomo emite sensacional exatamente Ou seja a ideia do pl foi usada pelo Einstein e pelo Born eh Nossa esse plk aí ele merecia ser mais famoso Esse plk aí é o cara foi sensacional Ele é o pai da física quântica Ele é o pai da física quântica exatamente só que aí ele é um pai é meio pai e meio avô Por quê ele é meio pai e meio avô por quê eh você tem esses

fenômenos eh que a gente pode chamar de quântico de de que a matéria tem só degraus de energia mas aí vem um problema que é o problema que o plk bateu a cabeça com esse problema Por que que é assim porque no nosso mundo as coisas não são assim aí um sujeito chamado de Broli que ele tinha origem nobre é assim acho que é o físico mais feio da história falta do cara feio parce o cão chupando manga o o cara assim ele tinha que ganhar ele ganh o prêmio Nobel o de Brolin mas ele

tinha que ganhar um prêmio por feiura também cara mas um cara genial não também sou feio não sou genial ele pelo menos era E aí o o o o de Broli ele vai propor que os elétrons se comportam como onda no átomo e tendo esse comportamento ondulatório que Vejam o Einstein né no começo da entrevista a gente falou ele provou que a radiação eletromagnética se comportava como uma partícula foton Uhum ele vai por o contrário que o elétron se comporta como onda e essas interferências das ondas do elétron com ele mesmo vão iriam gerar as

órbitas eletrônicas iria impedir até que ele caísse enfim iria gerar as órbitas com equações muito parecidas com cordas de um violão com equações muito parecidas com cordas de um violão bom E aí e eh isso já daria um pouco Base pro que o plk pensava embora ele não tratou do problema do plk ele tratou do problema do do Born né bom nesse interim quando o pessoal começa a ver que um monte de sistema tem esses comportamentos bizarros né de só ter quantidades em degraus repito algo totalmente diferente do mundo que a gente vive sim quando

alguém não acha a mecânica quântica normal Ah isso é normal eu eu eu pergunto pra pessoa imagina que você tem um carro que o velocímetro de que o a velocidade dele só pode ser múltiplo de 10 km/h só pode ser 10 20 30 não pode ser 25 km/h não pode ser 105 imagina um carro que só salta isso que você tá com 100 por hora você precisa diminuir você diminuiria para 80 de repente esse seria um comportamento similar ao que se observava nas partículas é muito nosso mundo não é assim e aí o tem dois

caras que aí vão aparecer nessa história que vão sistematizar tudo né tá bom A distância tá ótimo a a o som aí tá bom vocês TM um né obrigado obrigado obrigado por pela estrutura aí e tá boa a minha voz tá ótimo tá não tá muito anasalada não né Não tá perfeito beleza eu tô com um pouquinho de rinite aí às vezes a cavidade aqui né fica com rinit no zit essa zit toda eh Não se preocupa tá ótimo tá bom então beleza obrigado pelo feedback e aí o Vão entrar dois caras nessa história um

é o Heisenberg né que o Heisenberg ele vai falar o seguinte ó essas esse negócio de degraus de de energia de Momento Angular tal ele parece muito com soluções de equações matriciais equações de matrizes tem um negócio com matrizes que chama auto valor e alto vetor que não é difícil o problema é tempo isso quero chamar atenção você telespectador telespectador você é inteligente ponha isso na sua cabeça certo estudar matemática demanda tempo você é inteligente ponha isso na sua cabeça vocês todos que estão ouvindo é que demora para estudar essas coisas e aí eh ele

viu que esses degraus de energia pareciam soluções de equações de matrizes E aí ele falou eu vou propor que a natureza as leis da natureza não é mais leis de trajetórias de partículas mas de soluções de equações abstratas totalmente abstratas e ele punha as equações das matrizes e resolvia e descrevia tudo que tava ali ou seja aqueles degraus de energia não era uma exceção a natureza era daquele jeito é o nosso mundo macroscópico e ele esconde devido a um problema de escala esses degraus de energia esses espaçamentos de energia eram muito eh são muito pequenos

em relação às nossas energias aqui a energia de um cara andando de um carro andando de uma pessoa andando de um de uma lesma andando é muito maior do que essas escalas de energia então parece que é tudo contínuo no mundo né mas aí o Heisenberg ele notou que inclusive até alguns sistemas não são não são degraus de energia tem sistema de energia que é contínuo um monte não eram todos mas ele justificou com a equação quando em que condições você apareceriam esses degraus maneira E aí então muitos vão colocar que ele é o pai

da mecânica quântica Heisenberg só que ao introduzir essas matrizes ele chegou num efeito que os outros não tinham visto que era o seguinte primeiro a a partícula não teria localização exata e nem teria velocidade exata não que ela não tem velocidade você não consegue determinar a posição e a velocidade uhum e mais se você aumentasse a precisão do que você tá vendo a precisão da localização você aumentaria a incerteza na velocidade então eu sei eu consigo Então achava que minha garrafa perdão eu saí do microfone eu acharia que a minha garrafa tá numa região grande

agora eu sei que ela tá numa região pequena Aumentou a precisão na localização nas partículas Se você fosse aumentando muito você começaria a interferir na incerteza da velocidade ou seja eu sei mais ou menos bem Onde o corpo tá mas não sei a velocidade se eu sei onde o corpo tá e não sei a velocidade eu não sei onde ele vai tá no futuro ou seja continua o indeterminismo E se eu determinar a velocidade eu aumento A incerteza na posição isso é chamado de princípio da incerteza de Heisenberg interessante Car se você aumenta incerteza na

posição se você desculpa diminui incerteza na posição faz precisão né Por incerteza eu quero dizer a região mais provável de se achar a partícula você aumenta diminui incerteza na posição você aumenta incerteza na velocidade e vice Vera isso explica porque que físicos têm relacionamentos difíceis porque quando ele tá na posição certa ele não não tá na velocidade certa quandoe tá na velocidade não tem a posição certa e aí Eh você vê que um monte deles Fica solteiro até uma idade avançada né eh e aí o o foi mal a piada o rio desculpe telespectador eu

eu piada de nerd piada de nerde né Eh foi mal foi mal piada posso posso interromper a narrativa da mecânica quântica para contar a história do professor de matemática que tinha três alunos Óbvio professor de matemática tinha três alunos Aí ele chegou falou 1 2 trê já para o quatro negro aí o aluno respondeu cinco muito Professor eu não seis nada aí ele falou sete se venha oito aí o aluno novemente professor ele falou ah desculpe 11 você estava aluno falou eu fui lá fora tomar uma dose de coca-cola desculpa fiz fi lá fora tomar

dose de água perdão eu nem tomo refrigerante eu fui lá fora tomar uma dose de água aí ele falou mas por que não 13 para mim aí o aluno é o 14 mas o senhor não 15 é 16 para outro eu não consegui inventar mais mas é infinito na verdade Não inventei eu ouvi essa piada de uma amiga minha que chama Michele eu não lembro o sobrenome dela lá da Unicamp ela me contou e como tem uma sequência numérica é fácil decorar né Essa eu não decorar cara achei difícil não em três vezes que eu

te contara aí você vê depois a gravação é é que ela é ruim mesmo talvez seu cérebro resista fala não não vou decorar isso ocupa espaço de memória né e e E aí o voltando Aí perdão o interlúdio aí e então o Heisenberg ele fez isso ele descobriu Esse princípio da incerteza o que introduzia algo que o plan o Einstein o deboli e o Born não tinham visto que é o seguinte a observação a medição do fenômeno altera o fenômeno isso é muito doido muito É como se eu medi a tua posição alterasse sua posição

eu medi a sua velocidade alterasse a sua velocidade é algo que não tem no mundo macroscópico eu não vou não vou eu medindo o tamanho dessa mesa não vou modificar o tamanho da mesa eu olhando o velocímetro eu eu me instalando o velocímetro do carro o velocímetro não vai alterar a velocidade do carro a gente sabe o por disso tipo é porque tem uma interferência algo assim então aí é que tá o que a gente tem são equações que explicam isso aí as interpretações são múltiplas né E aí o Heisenberg viu isso e descobriu isso

tudo com 20 e Poucos Anos caramba e o Heisenberg assim é um sujeito que que mostra às vezes que a vida é injusta porque o cara era genial com 20 e Poucos Anos parece um modelo cara cara bonito rico inteligente que que sobra para mim eu tô com 47 não fiz nenhuma Grande descoberta o reisenberger cara tinha 20 o cara muito brilhante muito brilhante