Física Quântica EXPLICADA

a mecânica quântica é uma teoria física desenvolvida no começo do século 20 que mudou para sempre a física desde que ela foi desenvolvida ela tem seu teor ia fundamental por trás de revoluções tecnológicas possibilitando a criação de transistores que fizeram computadores cabelo e nas palmas das nossas mãos e novas tecnologias médicas como por exemplo a ressonância magnética ou tomografia por emissão de pósitrons que permite observar o interior do corpo humano de forma extremamente pouco invasiva e também foi a física nuclear junto com teoria da relatividade que levou o desenvolvimento das bombas atômicas marcando o final

da segunda metade do século 20 a teoria quântica não mudou somente a física mas também o mundo a mentalidade dos físicos até o fim do século 19 era fortemente marcada por uma perspectiva determinística da física naquela época um problema de física se resume a descrever como um objeto por exemplo um gás um campo elétrico ou magnético mudava no tempo mas esse tempo é extremamente rígido mas ainda não conhecemos a relatividade então a passagem do tempo era sempre a mesma para todo mundo todos nós experience a vamos o mesmo segundo a cada segundo isso significa que

o tempo flui continuamente e da mesma forma os objetos mudavam de posição continuamente por exemplo a temperatura de um gás aumenta alguns grãos a cada segundo a energia de um campo elétrico diminui por segundo conforme ele gera uma corrente elétrica e assim vai o primeiro sinal de que essa nossa noção de mundo não estava correta em 1877 uma espécie de descontinuidade apareceu nas leis da física clássica quando foi proposto que a energia em ligações moleculares não era contínua e sim discreta isso já vai ficar mais claro mas no momento interpretem energia discreta como se as

ligações moleculares só pudessem ter valores que fossem múltiplos inteiro de um valor base você pode ter uma unidade de energia duas unidades de energia ou até mesmo três unidades de energia mas você nunca pode ter duas siglas 7 ou 13,14 unidades isso é o que nós queremos dizer com um discreto de energia salvem mesmo no cérebro porque isso vai ser extremamente importante mais pra frente só que essa ideia era boa mas ela surpreendentemente passou despercebida até a virada do século quando em 1900 o físico max planck resolver um dos problemas mais importantes da história da

física o problema do corpo negra um corpo negro é um objecto ideal algo que não existe no mundo real ele não reflete luz apenas absorve e emite ela só que tem um detalhe por causa disso a emissão de radiação ou luz se você quiser interpretar assim depende única e exclusivamente da temperatura do corpo quanto mais quente o corpo negro estiver mais luz ele está mentindo só que o problema todo é o seguinte nós sabemos que corpos negros emitiam radiação e que essa radiação só depende da temperatura mas ninguém conseguia responder de maneira convincente quais eram

os tipos de radiação de um corpo de limite ia para uma determinada temperatura esse problema derrotou os maiores físicos do século 19 as ferramentas disponíveis na época eram a teoria eletromagnética e a termodinâmica que eram duas as teorias mais bem comprovados estabelecidas até então então se essas duas teorias não eram suficientes para explicar um problema tão simples isso significa que faltava algo extremamente fundamental na física porque conseguiu resolver o problema do corpo negro com a seguinte hipótese rock existe um objeto como o corpo negro só que ele só pode absorver e emite energia em quantidades

discretas isso é as paredes o corpo negro só podem absorver unidade de energia duas unidades três unidades e assim por diante nunca um valor quebrado eo mesmo vale para a missão outra forma de falar de um corpo negro só emite múltiplos inteiros de um valor base é dizer que a troca de energia com utilizada e bingo é isso que significa o quântica da palavra física quântica ou mecânica quântica certas coisas acontecem em etapas discretas em espécie de pacotes só que como toda grande revolução uma ciência essa ideia de concretização do planck não foi imediatamente bem

recebida mas não demorou muito pra você de nada de outras maneiras uma das formas de resolver o problema do corpo negro foi descoberta por albert einstein ea solução que ele encontrou deixava ainda mais confirmada a idéia de que a energia utilizada para resolver o problema a espanha assumiu que a própria luz era formada por pequenos pacotes de energia e esses pacotes eram utilizados ou um quanta se você quiser saber o nome técnico e isso tem implicações bem interessantes isso significa que você nunca pode ter um meio foto natureza você só pode ter um dois três

ou qualquer outro número inteiro e além disso foi essa idéia de que a luz é formada por pequenos pacotes de energia que fez em resolver outro problema em aberto na física o efeito fotoelétrico ok então agora nós sabemos que alguns processos natureza acontecem em intervalos de valores ou seja eles são acusados era oficialmente o começo da teoria quântica mas qualquer o próximo passo o próximo avanço significativo na teoria quântica foi feito em boa parte por nils boy ea sua explicação do átomo de hidrogênio o modelo atômico de bola é o seguinte um átomo é composto

por um núcleo positivamente carregado e esse núcleo é obstado por elétrons que tem carga negativa só que aqui entra a quantificação os elétrons não podem ter qualquer órbita existem apenas algumas órbitas permitidas só que como a energia de um elétron depende diretamente da órbita ao redor do núcleo do atom e as obras só podem ter alguns valores e não todos a conclusão que se tira disso é que a energia dos elétrons nos átomos tinham que ser concretizadas de acordo com essas regras o elétron não pode se mover lentamente entre a sua órbita atual em alguma

outra para passar para uma órbita mais energética o elétrico precisa absorver um fóton que é a partir da luz com a energia exata para fazer ele pular para a próxima obra lembre-se que agora as coisas são utilizadas então um eletro não pode absorver meio foto só fótons inteiros mas o espaço entre as órbitas ea diferença de energia entre elas é única a cada elemento da tabela periódica isso é se nós observamos qual tipo de luz é emitido absorvida por um material nós temos uma espécie de impressão digital que permite identificar esse elemento quase sem erros

e essa explicação quântica porque nós chamamos de espectro de emissão ou absorção de cada elemento se você olha esse espectro de absorção do hidrogênio por exemplo você vê lacunas cada uma dessas lacunas é a exata energia que o photo tinha quando foi absolvido totalmente por um elétron se você quer exercitar elétrons o hidrogênio você nem precisa se preocupar em demitir qualquer outra freqüência de lúcio você só precisa mandar essa freqüência exata porque é onde vai ser absorvida e sabem o que é ainda mais divertida foi estudando essas linhas que nós chegamos no próximo grande passo

do desenvolvimento da teoria atômica que foi a descoberta do spin do elétron o speedy uma partícula é basicamente um campo magnético intrínseco dela ele faz parte dela por exemplo todo o elétron tem uma energia magnética e isso é fato inicialmente se pensava que esse campo magnético era criado pela rotação da partícula mas alguns cálculos logo revelaram que isso seria impossível o elétron geral campo magnético que ele tem ele precisa girar quatro vezes a velocidade da luz e isso é impossível caso encerrado a nossa ideia estava errada mas sim a primeira quantidade é fundamentalmente quântica isso

quer dizer que não existe nada na física clássica que seja parecido ou possa explicar o spin das partículas eu acho que até esse ponto do roteiro já deu pra ficar bem claro como a física quântica diferente da física clássica e não fomos só nós que percebemos isso as próximas teorias que surgiram a partida que começará a fazer algo curioso algumas delas tentaram se basear nada na física clássica e esse rompimento com a física clássica é deixado ainda mais evidente com o desenvolvimento das primeiras e condições criadas para descrever sistemas quânticos como equação de schlesinger com

essas equações finalmente faz sentido usar o termo mecânica quântica física quântica porque agora nós resolvemos problemas quânticos como nós resolvemos problemas em física clássica mas começamos com um sistema numa configuração inicial conhecida e aplicamos equações fundamentais para descrever como que esse sistema evoluiu ao longo do tempo mas as equações fundamentais da mecânica quântica fizeram previsões que deixaram muitos físicos bastante desconfortáveis a primeira dessas previsões é a natureza probabilística da teoria quântica é impossível prever com completa certeza o comportamento de uma partícula ou qualquer sistema quântico isso não parecia ser apenas uma peculiaridade das nossas equações

e sim um aspecto fundamental do mundo quântico a segunda previsão que deixou as pessoas bastante desconfortáveis era o famoso princípio da incerteza esse princípio afirma que é impossível determinar a posição ea velocidade de uma partícula ao mesmo tempo com boa precisão você precisa escolher ou você erra na medida da posição ou serra na medida da velocidade você não tem como saber os dois com precisão ao mesmo tempo e nisso a mecânica quântica rompe completamente com as idéias de determinismo da física clássica isso gerou muita polêmica entre os físicos do começo do século 20 até mesmo

assim que foi nos fundadores a teoria quântica desaprovava essas idéias falando a famosa frase deus não joga dados como uma crítica à natureza probabilística da teoria só que daí bola respondeu a esteem não diga adeus o que fazer e mesmo tendo um começo turbulento logo ficou claro que a mecânica quântica trazia mais respostas do que dificuldades um exemplo disso foi a previsão da existência da antipartícula do elétron o pósitron quando físico ou diria que combinou mecânica quântica à teoria da relatividade e apenas alguns anos depois essa previsão foi comprovado experimentalmente essa foi a primeira vez

na história que uma partícula foi prevista matematicamente antes de ser detectada experimentalmente isso é incrível a relatividade nos mostrou que massa é equivalente à energia isso é famosa equação egon m seu quadrado ou seja se quisermos uma teoria quântica completa nós precisamos levar em conta a possibilidade de partículas serem criadas e destruídas a qualquer momento e aqui chegamos em um dos últimos estágios do desenvolvimento da teoria quântica porque é exatamente isso que a teoria quântica de campos faz a teoria quântica de campos é a teoria física mais bem sucedida que nós temos hoje e ela

foi o avanço natural das idéias da quântica ea relatividade e ela é responsável por uma previsão numérica confirmada com dez dígitos de precisão pra você ter uma idéia se a gente tivesse um gps com essa precisão nós poderíamos acompanhar o movimento de grãos de areia individuais aqui na terra enquanto estivéssemos em órbita mas talvez a maior contribuição da teoria quântica de campo seja o modelo padrão de partículas o famoso ele explica o comportamento de quase todas as partículas conhecidas ele previu a existência do bóson de rics e ele nada mais nada menos do que descreve

três das quatro forças fundamentais da natureza mas mesmo com todo esse sucesso a teoria quântica ainda ficou marcada como uma teoria impossível de ser entendida como disse uma vez o físico richard forma se você acha que você entender a mecânica quântica então você não entendeu nada de mecânica quântica e o problema que não é uma matemática difícil tanto que muitas tecnologias atuais depende de contas de alta precisão feitas usando mecânica quântica o problema é que essa teoria lida com as menores escalas natureza onde a intuição humana falha miseravelmente nós temos muita dificuldade em entender essa

natureza fundamentalmente probabilística ou o princípio da incerteza ou quem sabe o fato de que partículas podem surgir quase que do nada só que por mais que todas essas frustrações conceituais existam é incrível notar que conseguimos fazer ciência e tecnologia até mesmo com que nós não conseguimos entender completamente pra mim isso é uma prova de que a humanidade é de fato extremamente incrível muito obrigado e até a próxima pessoal chegaram as canecas e camisetas novas na loja oficial do ciência do dia nós montamos uma promoção especial para quem quiser comprar as novas camisetas e canecas e

ela ficou muito boa se você compra três camisetas você ganha duas canecas que você escolher de graça é só clicar no link que está aqui na descrição escolher as suas duas canecas favoritas e as suas três camisetas favoritas e instantaneamente as canecas vão ficar de graça sérgio não percam essa promoção e eu vejo vocês na semana que vem [Música] [Aplausos] [Música]