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| Michio Kaku |
Meu nome é Professor Michio Kaku. Sou professor de física teórica na City University de Nova York e me especializei em algo chamado teoria das cordas. Eu sou um físico.
Algumas pessoas me perguntam: “O que a física tem feito por mim ultimamente? Quero dizer, eu tenho uma melhor televisão em cores, uma melhor recepção de internet com física?” E a resposta é sim. Veja, a física está na base da matéria e da energia. Nós, físicos, inventamos o raio laser, inventamos o transistor. Ajudamos a criar o primeiro computador. Nós ajudamos a construir a internet. Nós escrevemos a World Wide Web. Além disso, também ajudamos a inventar a televisão, o rádio, o radar, o micro-ondas, sem falar nas ressonâncias magnéticas, PET scans, raios-x. Em outras palavras, quase tudo que você vê em sua sala de estar, quase tudo que você vê em um hospital moderno, em algum ponto ou outro, pode ser atribuído a um físico.
Agora, eu me interessei por física quando era criança. Quando eu tinha oito anos, aconteceu comigo algo que mudou minha vida e eu queria fazer parte dessa grande busca por uma teoria de tudo. Quando eu tinha oito anos, um grande cientista acabara de morrer. Ainda me lembro de minha professora primária entrando na sala e anunciando que o maior cientista de nossa era acabava de falecer. E naquele dia, todos os jornais publicaram uma foto de sua mesa. A mesa de Albert Einstein. E a legenda dizia, nunca esquecerei: “O manuscrito inacabado da maior obra do maior cientista do nosso tempo”. E eu disse a mim mesmo: “Por que ele não conseguiu terminar? Quero dizer, o que é tão difícil? É um problema de lição de casa, certo? Por que ele não perguntou a sua mãe? Por que ele não pode terminar este problema?” Então, como uma criança de oito anos, Anos depois, comecei a perceber que era a teoria de tudo, a Teoria do Campo Unificado.
Teoria do Campo Unificado: Uma Teoria de Tudo.
Uma equação de uma polegada de comprimento que resumiria todas as forças físicas do universo. Uma equação como E=mc². Essa equação tem meia polegada de comprimento e essa equação desvenda o segredo das estrelas. Por que as estrelas brilham? Por que a galáxia acende? Por que temos energia na Terra? Tudo isso ligado a uma equação de meia polegada de comprimento.
Mas aí aconteceu outra coisa que aconteceu comigo quando eu tinha uns oito anos. Fiquei viciado nos programas de TV de sábado de manhã. Em particular, Flash Gordon. E eu estava viciado. Quero dizer, todos os sábados de manhã assistindo a programas sobre alienígenas do espaço sideral, naves estelares, armas de raios, escudos de invisibilidade, cidades no céu, isso era para mim. Mas depois de alguns anos, comecei a notar algo. Em primeiro lugar, comecei a notar que bem, eu não tinha cabelos loiros e olhos azuis, não tinha músculos como Flash Gordon, mas foi um cientista que fez a série funcionar. Em particular, um físico. Foi ele quem descobriu a arma de raios, as naves estelares. Foi ele quem criou a cidade no céu. Foi ele quem criou o escudo de invisibilidade. E então percebi outra coisa. Se você quer entender o futuro, você tem que entender física. A física está na base de todas as engenhocas, da feitiçaria, de todas as maravilhas da era tecnológica, tudo isso pode ser atribuído ao trabalho de um físico. Incluindo computadores, também biotecnologia. Tudo isso pode eventualmente ser atribuído à física.
Física e o impossível.
A maior parte da ficção científica está de fato dentro das leis da física, mas é possível dentro de talvez 100 anos. E então temos duas impossibilidades, impossibilidades que podem levar 1.000 anos ou mais. Isso inclui viagem no tempo, warp drive, dimensões superiores, portais através do espaço e do tempo, portões estelares, buracos de minhoca. Esse é o tipo dois. E então temos o tipo três, e essas são coisas que simplesmente violam todas as leis conhecidas da física, e são muito poucas delas.
Então na minha vida eu tive duas grandes paixões. A primeira é ajudar a completar o sonho de Einstein de uma teoria de tudo. Uma equação de uma polegada de comprimento que nos permitiria “ler a mente de Deus”.
Mas a segunda paixão da minha vida é ver o futuro.
Você sabe, se você conhecesse seus avós no ano de 1900, eles eram agricultores de terra naquela época. Eles não viviam muito além dos 40 anos, em média. A comunicação de longa distância no ano de 1900 estava gritando com seu vizinho. E, no entanto, se eles pudessem vê-lo agora, com iPads e iPods e satélites e GPS e raios laser, como eles o veriam? Eles o veriam como um mago ou feiticeiro.
No entanto, se agora pudermos conhecer nossos netos do ano 2100, como os veríamos? Nós os veríamos como deuses, como na mitologia grega. Zeus podia controlar objetos ao seu redor por puro pensamento. Materialize objetos apenas pensando. E há vantagens em ser um deus grego, Vênus tinha um corpo perfeito, um corpo atemporal. E estamos começando agora a desvendar a genética no nível molecular, do processo de envelhecimento. E então Apolo, ele tinha uma carruagem que ele podia andar pelos céus. Finalmente teremos aquele cavalo voador, quer dizer, aquele, teremos aquele carro voador que sempre quisemos ter em nossa garagem. Seremos capazes de criar formas de vida que não existem hoje.
E assim, em outras palavras, se você quer ver o futuro, você tem que entender a física, e você tem que perceber que no ano 2100, teremos o poder dos deuses.
Parafraseando Arthur C. Clark, “qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da divindade”.
Então vamos agora começar nossa história.
A História da Física
A história da física é a história da civilização moderna. Antes de Isaac Newton, antes de Galileu, estávamos envoltos nos mistérios da superstição. As pessoas acreditavam em todos os tipos de espíritos e demônios. O que fez os planetas se moverem? Por que as coisas interagem com outras coisas? Era um mistério.
Então, na Idade Média, por exemplo, as pessoas liam as obras de Aristóteles. E Aristóteles fez a pergunta: “Por que os objetos se movem em direção à Terra? E isso porque”, disse ele, “os objetos anseiam, anseiam por se unir à terra. E por que os objetos ficam mais lentos quando você os coloca em movimento? Objetos em movimento ficam mais lentos porque se cansam.” Estas são as obras de Aristóteles, que dominaram por quase 2.000 anos até o início da física moderna com Galileu e Isaac Newton.
Então, quando os antigos olhavam para o céu, o céu estava cheio de mistérios e maravilhas, e no ano de 1066, a data mais importante do calendário britânico, havia um cometa, um cometa que navegou sobre o campo de batalha de Hastings. Assustou as tropas do rei Harold, e um jovem da Normandia, invadiu a Inglaterra e derrotou o rei Harold na Batalha de Hastings, criando a moderna monarquia britânica. De fato, a história britânica data de 1066 com Guilherme, o Conquistador.
Mas a questão é: de onde veio o cometa? O que foi esse cometa que misteriosamente abriu o caminho para a chegada da monarquia britânica?
Bem, acredite ou não, aquele mesmo cometa, o mesmo cometa que iniciou a monarquia britânica, navegou sobre Londres mais uma vez em 1682. Desta vez, todos estavam perguntando: “De onde vêm os cometas? Eles sinalizam a morte do rei? Por que temos mensageiros dos céus no céu?” Bem, um homem se atreveu a penetrar os segredos dos cometas, e esse foi Isaac Newton. De fato, quando Isaac Newton tinha apenas 23 anos, ele se deparou com a força universal da gravitação.
De acordo com uma história, ele estava andando em sua propriedade em Woolsthorpe e viu uma maçã cair. E então Isaac Newton viu a lua, e então ele fez a pergunta chave que ajudou a abrir os céus. Se as maçãs caem, a lua também cai? E a resposta foi: “Sim”. E a resposta derrubou milhares de anos de mistério e especulação sobre os movimentos dos céus. A lua está em queda livre, assim como uma maçã. A lua está constantemente caindo em direção à terra. Não atinge a terra, porque gira em torno da terra, e a terra é redonda, mas está agindo sob uma força, uma força da gravidade.
Então Newton imediatamente tentou descobrir a matemática e percebeu que a matemática de 1600 não era suficiente para calcular o movimento de uma lua em queda. Então, o que Isaac Newton fez? Quando ele tinha 23 anos, não apenas tropeçou na força da gravidade, mas também criou cálculo. Na verdade, ele criou no ritmo em que você aprende, quando você é um calouro na faculdade. E por que ele criou o cálculo? Para calcular o movimento de uma lua caindo. A matemática de sua época era incapaz de calcular as trajetórias de objetos se movendo sob um campo de força inverso do quadrado, e foi isso que Isaac Newton fez. Ele elaborou o movimento da lua. E então ele percebeu que se ele entende a lua, ele também entende o movimento dos planetas no sistema solar. E Isaac Newton inventou um novo telescópio.
Bem, acontece que todos estavam falando sobre o cometa, incluindo um inglês bastante rico chamado Edmund Haley. Todo mundo estava falando sobre o cometa, então Edmund Haley, sendo um rico comerciante, decidiu fazer uma viagem a Cambridge para conversar com o ilustre cientista da Inglaterra, Sir Isaac Newton. Bem, Edmund Haley perguntou a Newton: “O que você acha deste cometa? Ninguém entende os cometas, eles são um mistério. Eles são pessoas fascinantes há séculos, há milênios, quais são seus pensamentos?” E então, parafraseando, mas Isaac Newton disse algo assim, ele disse: “Oh, isso é fácil. Esse cometa está se movendo em uma elipse perfeita. Ele está se movendo em um campo de força do quadrado inverso. Eu tenho rastreado todos os dias com meu telescópio refletor e o caminho desse cometa está exatamente de acordo com minha matemática.” E claro, não sabemos qual foi a reação de Edmund Haley, mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica o maior trabalho de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio.
Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia.
Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus.
Acredite ou não, esta é talvez uma das obras mais importantes já escritas por um ser humano nos 100.000 anos desde que evoluímos da África. Perceba que este livro põe em movimento uma física do universo. Forças que controlam o movimento dos planetas, forças que podem ser calculadas, forças que governam o movimento de balas de canhão, foguetes, seixos, tudo o que se move, move-se de acordo com as leis do movimento e o cálculo de Sir Isaac Newton.
Na verdade, ainda hoje, quando lançamos nossas sondas espaciais, não usamos as equações de Einstein, elas só se aplicam quando você chega perto da velocidade da luz ou perto de um buraco negro. Usamos as leis da gravidade de Newton. Eles são tão precisos que, quando passamos com uma sonda espacial pelos anéis de Saturno, usamos exatamente as mesmas equações que Isaac Newton desvendou em 1600. É por isso que temos fotografias gloriosas dos anéis de Saturno. É por isso que passamos direto por Netuno. É por isso que conseguimos desvendar os segredos do sistema solar, cumprimentos das leis do movimento de Isaac Newton.
Então, o que Newton fez não foi apenas colocar em movimento a capacidade de calcular planetas, ele também colocou em movimento uma mecânica. As máquinas agora operavam com leis bem definidas. As três leis do movimento de Newton. A primeira lei do movimento diz que os objetos em movimento permanecem em movimento para sempre, a menos que sejam atuados por uma força externa. Você vê isso em uma pista de patinação no gelo. Você deve um disco e ele vai para baixo para sempre, a menos que uma força externa aja. Isso é diferente da lei do movimento de Aristóteles. Aristóteles disse: “Os objetos em movimento eventualmente param, porque se cansam”. Newton diz: “Objetos em movimento permanecem em movimento para sempre”. Navegando além de Plutão, a menos que uma força externa aja.
A segunda lei do movimento diz que força é massa vezes aceleração. E essa equação tornou possível a Revolução Industrial. Motores a vapor, locomotivas, fábricas, máquinas, tudo isso devido à mecânica posta em movimento pela segunda lei do movimento de Isaac Newton, força é igual a massa vezes aceleração.
E então Newton tinha uma terceira lei do movimento. Para cada ação, há uma reação igual e oposta, essa é a lei dos foguetes. É por isso que temos foguetes que podem navegar para o espaço sideral. Na verdade, Newton foi o primeiro humano que conseguiu calcular o quão rápido você tem que correr para pular para a lua. Esse foi um número que mistificou os antigos. Como se chega à lua? Você pode pular para a lua? Bem, Newton poderia ter calculado esse número, 25.000 milhas por hora, que é a velocidade de escape da Terra, um número que poderia ter sido calculado pelo próprio Isaac Newton.
Então a lição aqui é, quando os cientistas desvendam a primeira força do universo, a gravidade, que colocou em movimento a Revolução Industrial. Uma revolução que derrubou os reis e rainhas da Europa, que deslocou o feudalismo, inaugurando a era moderna. Tudo porque um senhor de 23 anos olhou para cima e fez a pergunta: “A lua também cai?”
Assim, foguetes, o movimento dos planetas e até mesmo edifícios em Manhattan, todos eles devem sua existência às leis do movimento de Newton.
Você sabe, quando eu era criança na Califórnia, eu via fotos do Empire State Building. E eu disse a mim mesmo: “Como isso pode construir um prédio tão grande e não saber que vai cair? Quero dizer, por que não cai? Eles não construíram modelos em escala da coisa, você não poderia ter um Empire State Building tão grande para testar se vai cair ou não. Como eles sabiam de antemão que aquele prédio não cairia? E a resposta é: as leis do movimento de Newton.
Na verdade, hoje, eu ensino as leis do movimento de Newton, e você pode realmente calcular as forças em cada tijolo do prédio do Empire State. Cada parafuso, cada parafuso, você pode calcular precisamente a tensão em cada fragmento do Empire State Building, usando a segunda lei do movimento de Newton, força é massa vezes aceleração.
Essa foi a primeira força, quando Newton desvendou a força da gravidade, deu início à Revolução Industrial. Agora, vamos dar uma olhada na segunda força, uma força ainda maior que tocou todas as nossas vidas, e essa é a força eletromagnética.
Desde que os humanos viram relâmpagos iluminando o céu, desde que ficaram aterrorizados com o som do trovão, eles perguntaram: “Os deuses impulsionam relâmpagos e criam trovões? Eles estão com raiva de nós?”
Bem, com o passar do tempo, os cientistas começaram a perceber que os relâmpagos e os trovões podem ser duplicados na Terra. Que podemos realmente criar muitos relâmpagos usando eletricidade. E com os ímãs, também podemos liberar um novo tipo de força, a força da eletricidade e do magnetismo.
Mas foi só em 1800 que finalmente começamos a desvendar a segunda grande força que governa o universo, a força eletromagnética.
Então isso ajudou a inaugurar a era da descoberta. Perceba que antes da bússola, se você navegasse no oceano azul, você se perderia. Com a bússola sabendo a posição das estrelas, você pode começar a navegar por centenas, milhares de quilômetros no oceano. Assim, a descoberta de bússolas pelos chineses ajudou a inaugurar a Era dos Descobrimentos.
E quando pessoas como Michael Faraday, que fazia isso, Michael Faraday dava palestras de Natal em Londres, fascinando a todos, de adultos a crianças. E ele demonstraria as incríveis propriedades da eletricidade.
Algumas pessoas, por exemplo, fazem uma pergunta simples. Se você está em um carro ou avião, é atingido por um raio, por que não são todos eletrocutados? Por que vocês todos não morrem?
Bem, Faraday respondeu à pergunta. Ele criaria uma gaiola para crianças. Ele entraria nesta jaula de aço, eletrificaria, e não seria eletrocutado. Isso é chamado de gaiola de Faraday e toda vez que você entra em uma estrutura de metal, você fica protegido por esse objeto de metal e isso é chamado de gaiola de Faraday. Bem, o que Michael Faraday fez foi ajudar a desencadear a segunda grande revolução com algo chamado Lei de Faraday. Se eu pegar um fio e mover um fio em um campo magnético, o campo magnético empurra os elétrons no ímã, criando uma corrente elétrica. Essa ideia simples desencadeou a revolução elétrica. Um fio em movimento em um campo magnético, tem esses elétrons empurrados, criando uma corrente, e é por isso que temos geradores hidrelétricos. É por isso que temos barragens que podem produzir enormes quantidades de energia. É por isso que as pessoas constroem usinas nucleares. É por isso que temos espaço(?) agora. Tudo isso devido à simples observação de que um fio movendo-se em um campo magnético, tem seus elétrons empurrados, criando uma corrente elétrica.
Em uma escala muito pequena, você usa isso em sua bicicleta. Quando você coloca uma lâmpada de bicicleta em sua bicicleta, o giro da roda gira um ímã. O ímã então empurra elétrons em um fio e é por isso que a eletricidade acende na lâmpada da sua bicicleta. Esse é exatamente o mesmo princípio que ilumina sua casa através de uma represa hidrelétrica. Então, em outras palavras, eletricidade e magnetismo foram unificados em uma única força. Uma vez pensamos que a eletricidade e o magnetismo eram separados. Agora sabemos que eles são de fato a mesma força.
Então, se um ímã em movimento pode criar um campo elétrico, isso significa que um campo elétrico em movimento pode criar um campo magnético. Mas se eles podem criar um ao outro, por que não podem oscilar e criar uma onda? De modo que campos elétricos em movimento criam campos magnéticos, criam campos elétricos, criam campos magnéticos, infinitos para criar uma onda?
Bem, na época da Guerra Civil Americana, um físico matemático, James Clerk Maxwell, calculou, usando o trabalho de Faraday, a velocidade dessa onda, que a eletricidade se transforma em magnetismo, se transforma em eletricidade, se transforma em magnetismo, criando uma onda , e ele calculou a velocidade da onda. E em uma das maiores obras da história da humanidade, em um dos maiores avanços de todos os tempos, James Clerk Maxwell calculou a velocidade dessa onda e descobriu que era a velocidade da luz. E então ele fez essa descoberta incrível, isso é luz. Isso é que é luz. Ele não viaja por acaso na velocidade da eletricidade, é a própria luz.
Se eu tivesse um feixe de luz bem aqui e pudesse olhar para ele com um supermicroscópio, veria campos elétricos oscilantes, campos magnéticos, transformando-se uns nos outros criando uma onda, e essa onda é chamada de luz.
E as equações foram escritas por James Clerk Maxwell. Infelizmente, o próprio Michael Faraday não teve educação formal. Ele não conseguia colocar em forma matemática seu próprio trabalho. James Clerk Maxwell era um físico teórico, assim como eu. Ele escreveu a física matemática dos campos elétricos oscilantes e campos magnéticos e eles são chamados de equações de Maxwell. Essas equações devem ser memorizadas por todo físico na pós-graduação. Você não pode obter seu doutorado sem memorizar essas equações. Todo engenheiro que projeta rádio, radar, todo engenheiro que lida com radar e rádio tem que memorizar essas equações. E assim, se você for para Berkley, onde eu obtive meu doutorado, você pode comprar uma camiseta que diz: “No início, Deus disse que a divergência quadridimensional de um tensor antisimétrico de segunda ordem é igual a zero, e havia luz, e era bom. E no sétimo dia descansou”. Senhoras e senhores, esta é a equação da luz.
Da mesma forma que Newton descobriu uma equação de uma polegada que governava o movimento dos planetas, da mesma forma que Maxwell descobriu uma equação de uma polegada que desvendou o segredo da luz, nós físicos hoje queremos ter uma equação de uma polegada que resuma todos realidade física.
Bem, Michael Faraday em sua própria vida foi anunciado como um grande cientista, e quantos cientistas você conhece que aparecem no dinheiro? Bem, lá está ele, na nota britânica de 20 libras. Portanto, é muito raro que um cientista apareça na moeda de uma nação, mas foi tão grande a contribuição de Michael Faraday que lá está ele na nota de 20 libras.
A Revolução Eletromagnética e a Era Nuclear
As consequências da revolução eletromagnética tocam a todos nós. Esta é uma imagem da Terra vista do espaço sideral. Olhe para essa foto. Europa eletrizada, você pode realmente ver os frutos de todos os nossos esforços para criar eletricidade, para energizar nossas vidas, em uma imagem, vendo a Terra do espaço sideral. Então, vamos agora falar sobre como o trabalho de Faraday e Maxwell afeta sua vida também.
Esta é a internet. A internet é um simples subproduto da força eletromagnética. É uma solução das equações de Maxwell e você pode ver que onde há internet, há prosperidade. Há ciência, há entretenimento, há atividade econômica. Onde não há internet, há pobreza. E no futuro, a internet será miniaturizada e será colocada em seus óculos. Seus óculos reconhecerão os rostos das pessoas e exibirão suas biografias ao lado da imagem enquanto você fala com elas e, quando elas falam chinês com você, seus óculos traduzem chinês para inglês e imprimem legendas logo abaixo da imagem. Assim, no futuro, você saberá exatamente com quem está falando sem sequer falar com eles, e isso significa que em um coquetel, se estiver procurando emprego,
Bem, talvez você não queira parecer um refugiado de Star Trek, as crianças, claro, amam a força eletromagnética, eles querem torná-la elegante. Modelos de moda adotarão a tecnologia, as crianças dirão: “O quê? Você não está conectado? Você não pode baixar vídeos e sites em seus óculos? O que você tem?"
Assim, a força eletromagnética pode ser irradiada diretamente para seus olhos por meio de feixes de laser, ou através de uma ocular, ou usando os óculos como tela. Estes são os óculos de internet, este é o futuro do seu escritório em casa, o futuro do seu centro de entretenimento doméstico.
Mas digamos que você não goste de óculos. Digamos que você não use óculos. Então, como você acessará a internet, a força eletromagnética do futuro? Você vai fazer isso em sua lente de contato. Você piscará e ficará online. E quem vai cara essas lentes de contato da internet? Estudantes universitários estudando para exames finais. Eles piscarão e verão todas as respostas aparecerem em suas lentes de contato.
Quem mais vai comprar essas lentes de contato da internet? Artistas vão comprá-los. Porque movendo as mãos, eles farão com que a força eletromagnética se transforme em todos os diferentes tipos de empreendimentos artísticos em que se envolvem. Pinturas, desenhos, esculturas, tudo feito acenando com as mãos.
Sem falar que os arquitetos farão fila para conseguir essas coisas. Em vez de ter que redesenhar um modelo toda vez que movem alguma coisa, eles simplesmente acenam com as mãos e seus prédios, seus arranha-céus, simplesmente se reorganizam.
Os turistas farão fila para esses óculos porque, através da força eletromagnética, você verá o Império Romano ressuscitado enquanto caminha pelas ruas de Roma olhando as ruínas. Assim, os turistas poderão ressuscitar todas as maravilhas do passado.
E os militares, ei, vamos ser francos sobre isso. Os militares vêem a importância disso, os militares também estão aperfeiçoando sua versão disso, e eu tive a chance de levar uma equipe de filmagem do Science Channel, voar até Fort Benning, Geórgia, e fazer uma demonstração da versão militar. Você coloca um capacete, há uma ocular no capacete, você abaixa a ocular e em meio segundo, você vê agora todo o campo de batalha na internet bem dentro da sua ocular. Forças amigas, forças inimigas, aviões, artilharia, tudo isso, o campo de batalha disposto para você dentro de suas lentes. Tudo isso, elogios da força eletromagnética de Faraday.
E, claro, você já viu isso antes, onde você viu isso antes? Este é o governador da Califórnia de muito mau humor. Este é o robô Exterminador do Futuro. E como o robô Exterminador do Futuro viu você? Quando o robô Exterminador olhou para você, havia legendas dando o nome da pessoa para quem você estava olhando. Aqui está John Connor localizado por lentes de contato da internet dentro de um robô. Então você já viu isso antes. Isso se chama realidade aumentada e, no futuro, é onde passaremos a maior parte de nossa vida. Passaremos a maior parte de nossa vida em realidade aumentada. Quando piscamos, podemos baixar qualquer filme, qualquer site, qualquer informação. Piscamos, podemos reconhecer qualquer objeto, reconhecer qualquer pessoa, traduzir qualquer idioma, este é o futuro, elogios da força eletromagnética de Faraday.
Esta é a sua sala de estar, aliás, do futuro. Você vai ser cercado pela força eletromagnética, 360 graus cercado por telas de parede e como você vai decorar seu quarto? Bem, você vai decorar seu quarto com imagens, telas de celular, este é um celular típico do futuro, e o papel de parede do futuro será flexível. Acontece que os transistores podem ser feitos de plástico. E com os transistores de plástico vem o e-paper, papel eletrônico. Papel que você pode rolar direto do seu celular, ou para decorar sua casa. Este é o futuro do papel de parede. No futuro, os chips custarão apenas um centavo, porque podemos fabricar transistores cada vez menores e usar a força eletromagnética de Faraday no plástico para criar papel flexível. Então, no futuro, você irá até a parede e dirá: “Mude de cor.
Isso também afetará sua vida amorosa. Na sexta-feira à noite, todos nós sabemos que estudantes universitários quando não há encontro, eles ficam bêbados. No futuro, eles vão até a parede, evocam uma tela de parede e dizem: “Espelho, espelho na parede, quem está disponível hoje à noite?” A tela de parede então entrará em contato com todas as outras telas de parede de todos os outros que estão sozinhos naquela noite, a tela de parede sabe os desejos que você quer, o tipo de pessoa com quem você gosta de sair e bingo! Você tem um encontro. Então, no futuro, isso também mudará sua vida amorosa.
E também afetará a medicina. Você terá a força eletromagnética de Faraday dentro de seu corpo. Isso é uma pílula. Tem um chip, o chip é menor que uma aspirina, também tem uma câmera de TV e um ímã. Quando você engole, o ímã guia a câmera, tirando fotos de seu estômago, seus intestinos, porque todos nós sabemos o que os homens de meia idade mais temem, as colonoscopias. E isso dá um novo significado para a expressão, Intel Inside.
Agora, vamos falar sobre as próximas grandes forças que governam o universo. Falamos sobre a gravidade, que nos permite calcular o movimento dos planetas. A mecânica criada por Newton ajudou a desencadear a Revolução Industrial. Michael Faraday elaborou a força eletromagnética, que nos deu as maravilhas da era elétrica. E agora, vamos falar sobre a era nuclear, as estrelas e o sol. As pessoas ficaram fascinadas pelo sol, Apolo era o deus que cruzava os céus em sua carruagem de fogo. Mas ei, quando você calcula por quanto tempo o carvão ou o petróleo queimarão como o sol, você percebe que em apenas algumas centenas de anos, o sol queimaria até ficar crocante. Então, o que poderia durar bilhões de anos? Deve haver uma nova força, uma força nuclear.
Einstein e outros ajudaram a desvendar o segredo das estrelas. A força nuclear vem em dois tipos, fraco e forte. Ambos estão envolvidos na criação do sol. A equação que permite a liberação de energia é a famosa equação de Einstein, E=mc².
O que Einstein mostrou foi que quanto mais rápido você se move, mais pesado você fica. Portanto, seu peso não é uma constante. Quando você se move muito rapidamente, fica mais pesado, algo que medimos todos os dias no laboratório. Agora, isso significa que a energia do movimento se transformou em massa, porque você fica mais pesado. Agora, ouça com atenção. Quanto mais rápido você se move, mais pesado você fica. O que significa que a energia do movimento, “E”, se transforma em “m”, sua massa. E a relação entre E e m é muito simples, leva um segundo para anotá-la em uma folha de papel, é exatamente E=mc².
Assim, a derivação de uma das maiores equações de todos os tempos leva menos de uma página. Depois de entender o princípio básico por trás da relatividade, bingo! A equação simplesmente cai fora.
Assim, a força nuclear ajudou a explicar o segredo do sol. Mas também criou uma caixa de Pandora, porque dentro do núcleo do átomo estão partículas. E quando você esmaga essas partículas, o que você ganha? Mais partículas. E quando você os esmaga, o que você ganha? Mais partículas. Na verdade, estamos nos afogando em partículas subatômicas, centenas, milhares de partículas subatômicas toda vez que esmagamos átomos.
Agora, nós esmagamos átomos usando algo chamado esmagadores de átomos, ou aceleradores de partículas. Eu construí meu próprio acelerador de partículas quando estava no ensino médio. Quando eu estava no ensino médio, fui até minha mãe um dia e disse: “Posso ter permissão para construir um acelerador de partículas betatron de 2,3 milhões de elétron-volts na garagem?” E minha mãe disse: “Claro, por que não? E não se esqueça de levar o lixo para fora.”
Então eu fui para Westinghouse e, como um garoto do ensino médio, pedi 400 libras de aço para transformadores. Eu pedi 22 milhas de fio de cobre, porque eu queria criar um campo magnético de 6 kilowatts, 10.000 GOz para energizar meu destruidor de átomos. Com 22 milhas de fio de cobre, como você poderia enrolá-lo? Fizemos isso no campo de futebol da escola. Coloquei 22 milhas de fio de cobre na trave, dei para minha mãe, ela correu para a linha de 50 jardas, desenrolando o carretel de fio, ela deu para meu pai, que então correu para a trave, e nós enrolado 22 milhas de fio de cobre no campo de futebol da escola.
Bem, finalmente meu destruidor de átomos estava pronto. Ele consumiu 6 quilowatts de energia, isso é cada grama de energia que minha casa poderia fornecer. Tampei meus ouvidos, fechei os olhos, liguei a energia e ouvi esse enorme som de crepitação quando 6 quilowatts de energia surgiram através da minha explosão de capacidade. E então eu ouvi um pop, pop, pop quando eu estourei todos os disjuntores da casa. A casa inteira estava mergulhada na escuridão. Minha pobre mãe, toda vez que ela voltava para casa, ela via as luzes piscarem e morrerem. E ela deve ter se perguntado: “Por que eu não poderia ter um filho que joga beisebol? Por que ele não pode aprender basquete? E pelo amor de Deus, por que ele não consegue encontrar uma boa garota japonesa? Quero dizer, por que ele tem que construir essas máquinas na garagem?”
Bem, essas máquinas que construí na minha garagem chamaram a atenção de um físico. E minha carreira deu um salto. Esse físico ajudou a construir a bomba atômica e arranjou para mim uma bolsa de estudos para Harvard. Ele sabia exatamente o que eu estava fazendo. Não precisei explicar a ele que estava fazendo experiências com antimatéria. Eu estava criando antielétrons na garagem da minha mãe e usando esmagadores de átomos para eventualmente criar feixes de antimatéria, ele sabia exatamente o que eu estava fazendo.
Bem, seu nome era Edward Teller, pai da bomba de hidrogênio. Mas, ei, isso é outra história.
A antimatéria é o oposto da matéria, tem a carga oposta. Assim, um elétron tem carga negativa, o pósitron, ou anti-elétron, tem carga positiva. Isso significa que agora você pode criar antimoléculas e antiátomos. O anti-hidrogênio foi feito no CERN fora de Genebra, na Suíça, e também no Fermi Lab fora de Chicago, onde eles têm anti-elétrons circulando em torno de anti-prótons.
E no Laboratório Nacional de Brookhaven em Long Island, recentemente, eles detectaram anti-hélio. Temos dois anti-prótons com dois anti-nêutrons para criar anti-hélio. Então, em princípio, você pode criar anti-pessoas, anti-universos, anti-tudo. Para cada pedaço de matéria, há uma contraparte que é feita de antimatéria. E quando os dois colidem, a propósito, libera a maior fonte de energia do universo.
Assim, a colisão de matéria e antimatéria libera energia, que pode um dia nos levar às estrelas. É 100% conversão de matéria em energia pelas equações de Einstein, E=mc².
O modelo padrão
Então, de onde paramos, estávamos falando sobre o fato de que dentro do núcleo do átomo, temos partículas sobre partículas quando você as separa. Na década de 1950, estávamos nos afogando em partículas subatômicas. Na verdade, J. Robert Oppenheimer, o pai da bomba atômica, certa vez fez uma declaração. Ele declarou que o Prêmio Nobel de Física deveria ir para o físico que não descobrir uma nova partícula este ano. Essa é a quantidade de partículas que estavam sendo descobertas.
Então vamos falar sobre o zoológico de partículas. No momento, nós, físicos, desbloqueamos centenas, milhares de partículas subatômicas e conseguimos juntá-las em um quebra-cabeça. É um quebra-cabeça feio, é horrível, mas ei, funciona! Ele descreve todas as partículas subatômicas. Mas olhe para essa bagunça, é chamado de modelo padrão. Tem 36 quarks, 19 parâmetros livres, 3 gerações de **** sem rima, sem razão, mas esta é a base mais fundamental da realidade que nós físicos fomos capazes de construir. Bilhões de dólares, 20 prêmios Nobel foram investidos na criação do modelo padrão, e é a teoria mais feia conhecida pela ciência, mas funciona.
Está faltando uma peça, e essa peça que está faltando é chamada de Bóson de Higgs. Esperamos encontrá-lo, mas ainda é muito feio. Queremos criar uma versão superior dessa teoria. E essa teoria, pensamos, é a teoria das cordas.
Teoria das cordas: uma teoria de tudo?
A teoria das cordas baseia-se na ideia simples de que todas as quatro forças do universo, a gravidade, a força eletromagnética, as duas forças fortes, podem ser vistas como música. Música de minúsculos elásticos. Então, se eu tivesse um super-microscópio mostrado aqui e pudesse olhar direto no coração de um elétron, o que eu veria? Eu veria um elástico vibrando. E se eu agitá-lo, ele se transforma em um neutrino. Eu toco novamente, ele se transforma em um quark. Eu toco novamente, ele se transforma em uma partícula de Yang-Mills. Na verdade, se eu tocar várias vezes, recebo milhares de partículas subatômicas que foram catalogadas pacientemente pelos físicos.
Portanto, essas não são strings comuns, no entanto. Não são cordas comuns de piano ou cordas de violino, são super cordas. Eles vibram no hiperespaço, uma dimensão além da compreensão física. 10, talvez hiperespaço de 11 dimensões. O mundo em que vivo, como físico teórico, não é exatamente o mundo em que você vive. Vivo em um mundo que tem 11 dimensões. Todas as equações que escrevo, todas as imagens físicas que construo são de 11 dimensões, existindo no hiperespaço. Sabemos que a realidade física é tridimensional. Temos comprimento, largura, altura. Einstein nos dá o tempo como uma quarta dimensão. Mas nós, físicos, acreditamos que no instante do Big Bang, o universo não era 3 dimensional, não era 4 dimensional, era 11 dimensional.
Assim, a teoria das cordas diz que todas as partículas subatômicas do universo nada mais são do que notas musicais. A, B-flat, C-sharp, correspondem a elétrons, neutrinos, quarks e o que você tem. Portanto, a física nada mais é do que as leis da harmonia dessas cordas. A química nada mais é do que as melodias que podemos tocar nessas cordas. O universo é uma sinfonia de cordas e a mente de Deus, a mente de Deus sobre a qual Einstein escreveu eloquentemente nos últimos 30 anos de sua vida, pela primeira vez na história, agora temos um candidato à mente de Deus. É música cósmica ressoando através do hiperespaço de 11 dimensões. Essa é a mente de Deus.
E como vamos testá-lo? Como saberemos que o universo tem 10 ou 11 dimensões? Porque estamos construindo uma máquina. A maior máquina de ciência já construída na história da raça humana, fora de Genebra, na Suíça. É o grande Colisor de Hádrons. E não importa quão grande seja, no entanto, é um atirador de ervilhas comparado a uma máquina ainda maior que nós, físicos, queríamos construir fora de Dallas, Texas. Ronald Reagan queria grande o Super Collider, uma máquina muito maior, fora de Dallas, Texas, no entanto, o Congresso cancelou em 1993. O Congresso nos deu um bilhão de dólares para cavar um buraco enorme, uma versão menor mostrada aqui. O Congresso cancelou nossa máquina em 1993 e depois nos deu um segundo bilhão de dólares para preencher o buraco. Dois bilhões de dólares para cavar um buraco e preenchê-lo. Não consigo pensar em nada mais estúpido do que isso para o Congresso dos Estados Unidos. Mas o que houve?
Em 1993, pouco antes da votação final, um congressista perguntou a um físico: “Encontraremos Deus com sua máquina? Se sim, votarei nele”. Todo o destino de uma máquina de US$ 11 bilhões dependia dessa última questão final. Encontraremos Deus com sua máquina? Bem, o físico não sabia o que dizer, então ele disse: “Vamos encontrar o bóson de Higgs”. Bem, você quase podia ouvir todas as mandíbulas baterem no chão no Congresso dos Estados Unidos. Todo mundo estava dizendo: “US$ 11 bilhões por outra maldita partícula subatômica!” E a máquina foi cancelada no dia seguinte.
Desde então, nós, físicos, temos reproduzido essa cena repetidamente em nossas mentes. Como deveríamos ter respondido a essa pergunta? Não sei. Mas eu teria respondido diferente. Eu teria dito isso, eu teria dito: “Esta máquina, o Super Collider, nos levará o mais próximo possível humanamente da maior criação da Divindade, Gênesis. Esta é uma máquina de Gênesis. Celebrará o maior momento da história do universo, seu nascimento.” Em vez disso, dissemos “Higgs Boson” e nossa máquina foi cancelada. Me desculpe por isso.
Assim, o Bóson de Higgs, pensamos, será criado pelo Grande Colisor de Hádrons. Um tubo de 27 milhas de circunferência com dois feixes de proteínas circulando em direções opostas, depois se chocando bem aqui, criando uma chuva de partículas. E entre essas partículas, esperamos encontrar o Bóson de Higgs. Mas não só isso, esperamos encontrar partículas mesmo além do bóson de Higgs. O próximo conjunto de partículas além do bóson de Higgs são partículas, superpartículas, nada além de vibrações mais altas, notas musicais mais altas de uma corda vibrante.
E o que mais poderíamos fazer? Também podemos desvendar os segredos do Big Bang. Você vê, as equações de Einstein quebram no instante do Big Bang no centro de um buraco negro. Os dois lugares mais interessantes do universo estão fora do nosso alcance usando as equações de Einstein, precisamos de uma teoria superior, e é aí que entra a teoria das cordas. A teoria das cordas leva você antes do Big Bang, antes do próprio Gênesis. E o que diz a teoria das cordas? Diz que existe um multiverso de universos.
De onde veio o Big Bang? Bem, as equações de Einstein nos dão esta imagem convincente de que somos como insetos em uma bolha de sabão. Uma gigantesca bolha de sabão apenas se expandindo e ficamos presos como moscas em papel de mosca, não podemos escapar da bolha de sabão. E isso é chamado de teoria do Big Bang.
A teoria das cordas diz que deve haver outras bolhas por aí em um multiverso de bolhas. Quando dois universos colidem, pode formar outro universo. Quando um universo se divide ao meio, ele pode criar dois universos, e isso, pensamos, é o Big Bang. O Big Bang é causado pela colisão de universos ou pela fusão de universos.
A teoria das cordas, pensamos, é uma teoria de tudo. Ele une todas as forças, gravidade, força eletromagnética, força fraca e forte em uma imagem abrangente e essa piridina é música. Que todas as forças do universo não passam de notas musicais diferentes em uma corda vibrante, mas também nos dá uma imagem do próprio universo. Que o universo é uma bolha de sabão, como o que Einstein previu, mas existem outras bolhas de sabão por aí. E quando essas bolhas de sabão colidem, quando essas bolhas de sabão se dividem, isso cria uma violenta explosão de energia que achamos que poderia ser o Big Bang.
Agora, a teoria das cordas, por sua vez, pode ser resumida em uma equação de cerca de uma polegada de comprimento, essa é a minha equação. Isso é chamado de Teoria de Campos de Cordas. É uma equação que permite resumir todas as propriedades maravilhosas da teoria das cordas em uma equação.
Se você fosse resumir a marcha da física nos últimos 10.000 anos, seria a destilação das leis da natureza em quatro forças fundamentais. Gravidade, eletricidade e magnetismo, e as duas forças nucleares. Mas então a questão é: existe uma quinta força?
Uma quinta força?
Uma força além das forças que podemos medir em laboratório. E acredite ou não, existem físicos que realmente procuraram com muito cuidado uma quinta força. Algumas pessoas pensam que talvez sejam fenômenos psíquicos. Talvez seja telepatia. Talvez seja algo chamado sci-power. Talvez seja o poder da mente, talvez a consciência.
Bem, eu sou um físico. Acreditamos em testar teorias para garantir que sejam falsificáveis e reproduzíveis. Queremos garantir que, sob demanda, sua teoria funcione todas as vezes, sem exceção. E se sua teoria falhar uma vez, está errada. Em outras palavras, a teoria de Einstein tem que funcionar todas as vezes, sem exceção. Uma vez que a teoria de Einstein está errada, toda a teoria está errada.
Bem, até agora, podemos reproduzir essas quatro teorias físicas, mas uma quinta teoria não pode ser reproduzida, nós a procuramos. Algumas pessoas pensam que talvez uma quinta força possa ser de curto alcance, como não sobre o núcleo do átomo, mas variando por vários metros, então tentamos. Procuramos uma força gravitacional de algum tipo que aja não sobre estrelas e galáxias, não sobre distâncias nucleares, mas sobre essas distâncias. E não encontramos nenhum.
Hoje, no entanto, temos membranas, e ainda não entendemos como as membranas se encaixam nessa imagem, mas achamos que nosso universo é uma espécie de membrana. Assim, as cordas podem coexistir com as membranas.
Então a questão é, se existem outras dimensões, se existem outros universos, podemos ir entre universos? Bem, é claro que isso é muito difícil, no entanto, Alice no País das Maravilhas nos dá a possibilidade de que talvez um dia possamos criar um buraco de minhoca entre os universos. Este é um buraco de minhoca. Pense em pegar uma folha de papel e colocar dois pontos nela. A distância mais curta entre dois pontos é uma linha reta. Mas se eu puder dobrar aquela folha de papel, então talvez eu possa criar um atalho. Um atalho através do espaço e do tempo. Chamado de buraco de minhoca, esta é uma solução genuína das equações de Einstein. Podemos realmente ver isso na teoria das cordas. A questão é, quão prático é passar por uma dessas coisas. Nós não sabemos. Na verdade, há um debate entre os físicos hoje, Steven Hawking, muitos físicos estão entrando no jogo,
Porque se você pudesse, então você poderia usar isso como uma máquina do tempo. Como a teoria das cordas é uma teoria de tudo, também é uma teoria do tempo. E máquinas do tempo não são permitidas nas equações de Einstein, mas construir uma é extremamente difícil. Muito mais energia é necessária do que um simples DeLorean com plutônio. Mas então a questão é, se você voltar no tempo e conhecer sua mãe adolescente antes de nascer e ela se apaixonar por você, como você pode nascer se sua mãe adolescente simplesmente se apaixonou por você? Ou para esse assunto, se você se acha tão inteligente, aqui está a mãe de todas as histórias de viagem no tempo, e vamos ver se você é inteligente o suficiente para descobrir isso. Então ouça com atenção.
O ano é agora 1945, é uma noite escura e tempestuosa. Um vagabundo chega carregando uma menina em uma cesta que ele coloca na porta de um orfanato. Bem, no dia seguinte, as freiras deste orfanato pegaram esta menina. Eles não sabem de onde ela veio, não sabem como chamá-la, então a chamam de Jane. E Jane cresce no orfanato se perguntando: “Quem é minha mãe, meu pai, quem é minha família, de onde eu vim?” Bem, quando Jane tem 19 anos, ela se transforma nessa linda jovem e se apaixona. Um belo andarilho entra em sua vida, arrebata-a, mas não era para ser. Eles brigam e o andarilho sai para nunca mais ser visto. Mas é uma história muito triste. Jane fica grávida. Ela é levada às pressas para o hospital nove meses depois, dá à luz uma linda menina, mas naquela mesma noite, alguém quebra a janela do hospital e rouba sua preciosa filhinha, e é ainda pior do que isso. Acontece que Jane está sangrando. Ela está prestes a morrer. Ela não é normal. Os médicos precisam transformar Jane em Jim em uma operação de emergência.
Bem, Jim acorda no dia seguinte com uma enorme dor de cabeça, deixada como uma garotinha em um orfanato, sem pai, sem mãe, amante a engravida, a deixa abandonada, alguém rouba sua garotinha, e agora ela nem é Jane mais, ela é Jim. Bem, Jim entra em brigas de bar toda vez que alguém diz: “Jim, de onde você veio afinal? Quem é sua mãe, seu pai, seu irmão, sua irmã, quem é você, Jim? Bem, Jim se torna um bêbado de bar. Mas então, um dia, um barman chega até ele e diz: “Jim, Jim, acorde. Eu sou realmente um viajante do tempo. Entre na minha máquina e vamos resolver o mistério de quem é Jane/Jim.” Então eles giram o dial, eles voltam ao passado e então o pobre Jim é deixado em algum lugar no passado, ele não sabe onde. Mas então ele conhece essa linda garota de 19 anos e é amor à primeira vista. Mas, você sabe, não era para ser. Eles brigam e Jim vai embora, mas então ele descobre pela videira que sua namorada está grávida e ele percebe: “Oh, meu Deus, a história está se repetindo. Quero garantir que meu filho tenha a melhor educação possível.”
Então Jim vai ao hospital nove meses depois, quebra a janela do hospital, sequestra sua própria filhinha e volta para a máquina do tempo. E eles voltam, voltam, voltam ao passado até 1945. Jim vem da escuridão carregando sua preciosa menininha que ele deixou em um orfanato. Bem, no dia seguinte, as freiras do orfanato veem essa menina, não sabem mais como chamá-la, então a chamam de Jane. E Jane cresce se perguntando: “Quem é minha mãe, meu pai, minha família? Fui deixado como um enjeitado na porta deste orfanato.”
Bem, Jim finalmente diz a si mesmo, você sabe, viajar no tempo é meio legal. Vou parar de estar bêbado e vou fazer algo construtivo. Vou me juntar à Time Travelers Corp. Então Jim tem muitas façanhas, façanhas heróicas nas anulações do tempo. Mas agora Jim é um homem velho, ele é um homem velho prestes a se aposentar. Então, no dia de sua aposentadoria, eles lhe dão um relógio de ouro. Mas então Jim pede permissão para uma missão final no tempo. E isso é voltar no tempo para encontrar um certo bêbado de bar que briga sempre que alguém diz: “Quem é você, Jim? Quem é sua mãe? Seu pai? Seu irmão, sua irmã, sua tia, seu tio, de onde você veio?”
Bem, se você pegar uma folha de papel e desenhar a história da família de Jane, o que você descobrirá é que Jane é uma árvore genealógica em si mesma. Ela é sua própria mãe, seu próprio pai, seu próprio filho, sua própria neta, seu próprio tataravô, sua própria tataravó. Ela é uma árvore genealógica em si mesma.
E você pode imaginar o que acontece se eles têm uma família reunida e eles fazem uma guerra de comida e alguém diz: “Você fez isso comigo!” — Não, você fez isso consigo mesmo. E todos estariam certos. Porque se a viagem no tempo é possível, significa que você pode ser sua própria mãe ou seu próprio pai.
Mas o que a teoria das cordas diz sobre isso? Isso é ficção científica. O que a teoria das cordas diz sobre isso. Bem, a teoria das cordas diz, como Einstein, que o tempo é um rio. Estamos todos varridos no rio do tempo. O tempo pode acelerar e desacelerar. O tempo bate mais rápido na lua do que na terra. O tempo bate mais devagar em Júpiter do que na Terra. E medimos com seu celular. Seu celular capta sinais de GPS de satélites. Os satélites emitem sinais sonoros em taxas diferentes do seu celular e seu celular tem que compensar isso. Portanto, seu telefone celular precisa incluir a teoria da relatividade geral de Einstein em seu software e hardware.
Então, para resumir, as equações de Einstein permitem viagens no tempo. O tempo é um rio. O rio do tempo pode se bifurcar em dois rios e se o rio do tempo se bifurcar em dois rios, isso responde a todos os paradoxos da viagem no tempo. Porque se você pular em uma máquina do tempo, voltar no tempo, você não pode mudar seu próprio passado, você está mudando o passado de outra pessoa em outro fluxo de tempo. Assim, o rio do tempo se bifurca em dois rios e não há paradoxos na viagem no tempo se você começar a usar algo chamado teoria das cordas.
Mas então a questão é: o que seria necessário para um dia talvez ir de um universo para outro? Você sabe, daqui a trilhões de anos, o universo ficará muito frio. Achamos que o universo está caminhando para um grande congelamento. Daqui a trilhões de anos, todas as estrelas piscarão, serão estrelas mortas, estrelas de nêutrons, buracos negros. As estrelas deixarão de brilhar, o universo será tão grande, será muito frio. Nesse ponto, toda a vida inteligente no universo deve morrer. As leis da física são uma sentença de morte para toda vida inteligente. O universo deve eventualmente se aproximar da morte por calor prevista pelos físicos anos atrás. Mas há uma brecha. Apenas um. Só há uma maneira de escapar da morte do universo, e é deixar o universo. Bem, é claro que você está entrando no reino da ficção científica, mas pelo menos agora temos equações. As equações da teoria das cordas, que nos permitirão calcular se é possível passar por um buraco de minhoca para ir para outro universo onde é mais quente e talvez possamos começar tudo de novo. Porque talvez um dia possamos brincar com universos inteiros. A teoria das cordas é uma teoria de um universo inteiro. Portanto, quando você resolve as equações da teoria das cordas, encontra universos inteiros emergindo da teoria das cordas.
Agora, as pessoas fazem a pergunta: “Quando? Quando poderemos ter esse poder cósmico?” E a resposta é, depende da sua energia. Quando nós, físicos, olhamos para o espaço sideral em busca de energia, percebemos que qualquer civilização avançada acabaria encontrando três fontes de energia. Planetas, estrelas e galáxias. Assim, uma civilização do tipo um é planetária. Eles consomem energia planetária. Eles controlam o clima. Eles controlam terremotos, controlam vulcões. Qualquer coisa planetária eles controlam. Mais ou menos como Buck Rogers ou Flash Gordon.
Uma civilização tipo dois é estelar. Eles controlam a produção de energia de uma estrela inteira, como Star Trek e a Federação dos Planetas. Essa é uma típica civilização tipo dois.
Depois, há o tipo três, galáctico. Como o Império do Império Contra-Ataca. Eles vagam pelas rotas do espaço galáctico. Agora, qual é a energia da teoria das cordas? A energia da teoria das cordas é chamada de energia da prancha. É de 10 a 19 bilhões de elétron-volts. Esse é o universo em que vivo. Vivo em 11 dimensões, essas são as dimensões em que trabalho, essas são as dimensões com as quais sonho, e a escala de energia da teoria é a energia da prancha. 10 para os 19 bilhões de elétron-volts, isso é um quatrilhão de vezes mais poderoso que o Grande Colisor de Hádrons. Essa energia coloca você no tipo três. Uma vez que tenhamos o poder das galáxias, o poder dos sistemas estelares, teremos o poder da energia da prancha, talvez até a capacidade de dobrar o espaço e o tempo em um pretzel. O que está além disso?
Um dia dei uma palestra no velho planetário de lá, e um garotinho de 10 anos veio até mim, puxou minha calça e disse: “Professor, você está errado. Há o tipo quatro.” Então eu olhei para aquele garotinho irritante e disse a ele: “Cala a boca, garoto. Por que você não brinca no trânsito, tem um belo cruzamento ali, por que você não vai até lá?” Oh, não, o garoto não foi, ele continuou puxando minhas calças e continuou dizendo: “Professor, você está errado, há o tipo quatro”. E eu disse: “Olha, garoto, no universo, temos planetas, estrelas e galáxias, portanto, qualquer civilização inteligente terá energia planetária, energia estelar e energia galáctica. Isso é tudo que existe. Não há tipo quatro.” E então o garoto continuou puxando minhas calças novamente. E ele continuou dizendo: “Professor, você está errado. Há algo além do tipo três, e esse é o continuum.” E então eu disse a mim mesmo: “Hmm, talvez ele esteja em alguma coisa, o continuum, de Star Trek. Em Star Trek, há algo chamado Q. Os Q estão além de galácticos, estão no nível dos deuses. E, de fato, eles obtêm sua energia do continuum. Qual é o contínuo? Energia escura.
Energia escura
Nós, físicos, nos últimos dez anos descobrimos uma nova fonte de energia, maior que a própria galáxia. Energia escura. Realizado em nosso universo hoje, 73% do nosso universo, a energia da matéria, 73% está na forma de energia escura. A energia do nada. É isso que está afastando as galáxias cada vez mais. Essa é a energia do próprio Big Bang. As crianças fazem a pergunta, se o universo explodiu, então o que o fez explodir? E a resposta é energia escura. 73% da energia do universo é energia escura. 23% é matéria escura. Matéria escura é matéria invisível, se eu segurasse na minha mão, passaria direto pela minha mão. Ele mantém a galáxia unida. 23% do universo é matéria escura. Estrelas feitas de hidrogênio e hélio compõem 4% do universo.
E então e nós? Onde nós humanos arrogantes, numero uno, onde nos encaixamos no esquema maior das coisas? Nós fazemos 0,03% do universo. Deixe-me repetir isso novamente. Nós, os elementos superiores, nós, feitos de oxigênio, carbono, nitrogênio, tungstênio, ferro, formamos 0,03% do universo. Em outras palavras, nós somos a exceção. O universo é feito principalmente de energia escura. O universo é feito principalmente de matéria escura. Sobrepujando as estrelas, esmagando as galáxias, na verdade, e compomos apenas 0,03% do universo.
O futuro da física é você
Então, em outras palavras, para vocês jovens aspirantes a físicos na platéia, vocês podem estar se perguntando agora, por que eu deveria estudar física? Porque vocês já têm um candidato para a Teoria do Campo Unificado, certo? Apenas perceba que todo livro de texto de física está errado. Todos os livros de texto de física na Terra dizem que o universo é feito principalmente de átomos, certo? Aí está. O universo é feito principalmente de átomos. Errado.
Nos últimos dez anos, chegamos à conclusão de que a maior parte do universo é escura e há uma prateleira inteira cheia de Prêmios Nobel para os jovens que conseguem descobrir o segredo da matéria escura e da energia escura.
Devo também salientar que há um conto de moralidade. A matéria escura foi prevista pela primeira vez por uma mulher, Vera Reuben, mas ela foi ignorada por 40 anos porque era tão incrível. Matéria escura, matéria invisível, separando as galáxias? E essa é uma história muito triste no meu campo, física teórica, porque as mulheres muitas vezes são menosprezadas e não recebem crédito. O exemplo mais famoso disso, aliás, foi o caso de Jocelyn Bell. Ela era uma jovem estudante de doutorado em astronomia e olhou para o céu e uma estrela estava piscando para ela. As estrelas não piscam. Eles piscam por causa de imperfeições na atmosfera, mas não piscam assim. Quero dizer, eles não piscam regularmente. Ela catalogou isso dia após dia, semana após semana, mês após mês. E então ela cometeu o maior erro de sua vida, ela disse a seu orientador de tese.
Bem, quando chegou a hora de escrever o artigo, qual nome veio primeiro? Seu nome veio primeiro. Ele era o figurão, ela era uma estudante de pós-graduação humilde. Quando chegou a hora de dar palestras ao redor do mundo, quem deu as palestras? Ele fez. E quando chegou a hora de ganhar o Prêmio Nobel de Física pela descoberta do pulsar, quem ganhou o Prêmio Nobel de Física? Ele fez. Ela não.
Qual é a lição aqui? A lição é que, se você na platéia descobrir algo importante, diga-me primeiro. Quero dizer, sou um homem generoso. Posso arranjar dinheiro suficiente para uma ficha de metrô para você, serei o físico mais importante, colocarei meu nome em primeiro lugar e, ei, uma ficha de metrô não é tão ruim quanto um prêmio de consolação.
O ponto que estou levantando é que há uma prateleira inteira cheia de Prêmios Nobel para aquelas pessoas que podem descobrir o que constitui 73% do universo, a energia escura. E o que é a matéria escura, que compõe 23% do universo? Ninguém sabe. A teoria das cordas nos dá uma pista, mas não há uma resposta definitiva.
O que mais me intriga na física, ou mesmo na ciência, é encontrar a base mais fundamental para tudo. Em vez de tentar massagear uma teoria ou torná-la mais bonita, por que não descobrir por que ela funciona, o que a faz funcionar? Por exemplo, deixe-me dar-lhe algo da área da medicina. Certa vez eu estava lendo um artigo sobre câncer de mama recentemente no New York Times, e mencionava um número que achei absolutamente surpreendente. E isto é, que 95% do dinheiro que vai para a pesquisa do câncer de mama não vai para a cura do câncer de mama. Simplesmente massageia o câncer de mama, mantendo o quo estabelecido, aprimorando as terapias existentes, em vez de curá-lo no nível fundamental. Sabe, quando eu era criança, ainda me lembro, as pessoas falavam sobre pulmões de ferro. A pólio era uma doença horrível e havia gente dizendo que um dia teremos milhares de pulmões de ferro nos Estados Unidos. Aldeias inteiras de pulmões de ferro, porque temos que controlar a poliomielite. Mas você sabe de uma coisa? Jonas Salk foi lá e curou a maldita coisa. Hoje não temos pulmões de ferro, mas temos algo muito parecido. Temos um estabelecimento de câncer que investe muito dinheiro em massagear o câncer e apenas 5% desse dinheiro é destinado a realmente curá-lo.
Então essa é a analogia na biologia. Na física, o que queremos é a teoria fundamental que impulsiona todas essas partículas subatômicas. É difícil acreditar que a natureza possa ser tão maliciosa para criar um universo no nível fundamental baseado em milhares de partículas subatômicas e até mesmo o modelo padrão é feio. 36 quarks, 19 parâmetros livres que você pode ajustar, 3 gerações, cópias xerox entre si, 3 cópias redundantes de quarks. Por que a natureza deveria ser tão redundante para criar uma teoria fundamental que não é elegante, nem bonita, nem simples, mas horrível, mas funciona.
Sendo um físico, também temos alguns insights sobre a imagem energética do futuro. Em primeiro lugar, a energia solar é muito boa, mas é duas vezes mais cara que a tecnologia de combustível fóssil, em média. Portanto, se você apostar a loja na energia solar, vai falir. No entanto, as tecnologias solares, eólicas e renováveis estão caindo de preço a cada ano. Os combustíveis fósseis estão subindo de preço em média a cada ano e as duas curvas devem se cruzar em cerca de 10 anos. Não sabemos ao certo, mas quando isso acontecer, haverá uma mudança visível. Isso significa que será economicamente vantajoso ir com tecnologia solar, hidrogênio e renovável.
Por exemplo, na Europa de hoje, os investidores estão comprando direitos sobre o deserto do Saara. Não porque eles querem colocar painéis solares no deserto, é muito cedo para isso. Mas em 10 anos, quando a energia solar se tornar mais barata, mais eficiente, com créditos fiscais e produção em massa, em 10 anos, será tarde demais. Todos terão direito a áreas desérticas e colocarão painéis solares lá. Portanto, o momento de investir em energia solar é em algum momento entre agora, quando ainda é muito caro, e daqui a 10 anos, quando é tarde demais. Você quer colocar o pé na porta.
E além disso, o poder de fusão torna-se uma possibilidade. Os europeus estão licitando a loja do reator de fusão ITER com sede no sul da França, 10 bilhões de euros da União Europeia, também Rússia, Estados Unidos, Japão e Coréia, para criar o primeiro reator de fusão no sul da França e em mais 10 anos , até 2030, esperamos torná-lo comercial. Então, em 10 anos, poderíamos estar entrando na era solar, em 20 anos, entraremos na era da fusão solar, quando a água do mar, a água do mar é o ingrediente básico para uma usina de fusão.
Agora, e quanto ao poder de fissão? O poder de fissão é o poder do urânio. O poder da fusão é o poder das estrelas, o poder do hidrogênio. O urânio tem um problema. Quando você divide o urânio, você cria resíduos nucleares, toneladas de resíduos nucleares. Esse lixo nuclear é quente. Esse calor é o que está causando o colapso no Japão enquanto falamos. Na verdade, pode levar 30 anos, de acordo com a Hitachi Corporation, para que esse terrível acidente finalmente fique sob controle. 30 anos é uma das nossas melhores projeções de quando podemos finalmente parar o acidente do reator.
O poder de fissão tem problemas. Primeiro, colapsos. Em segundo lugar, o lixo nuclear. Onde o colocamos? O presidente Barack Obama decidiu cancelar o Repositório de Resíduos Nucleares das Montanhas Yucca. Então, no momento, os Estados Unidos estão sofrendo de um caso maciço de constipação nuclear. O lixo nuclear está se acumulando em todas as instalações nucleares. 104 deles nos Estados Unidos sem lugar para colocar o lixo nuclear.
Agora, minha atitude é que leva cerca de 10 anos para concluir uma nova usina nuclear. Nesses 10 anos, a energia solar se torna muito competitiva. Assim, o clima econômico muda. Agora pode parecer econômico construir uma usina nuclear, mas em 10 anos, a energia solar se torna muito competitiva com os combustíveis fósseis e, nesse caso, a energia nuclear pode ser uma ideia cujo tempo já passou.
Algumas pessoas fazem a pergunta: “Professor, se você está encontrando a teoria de tudo, então o que eu ganho com isso? Tudo se foi, certo?” Errado.
Há várias maneiras de olhar para esta questão. Pense em olhar para um jogo de xadrez pela primeira vez em sua vida e você observa os dois jogadores moverem as peças de xadrez. Se você nunca jogou xadrez em toda a sua vida, você pode descobrir as regras apenas olhando para o jogo. Como os peões se movem, como os reis se movem e, depois de um tempo, você descobre todos os movimentos. Mas isso faz de você um grande mestre? Não. Descobrir as regras do xadrez é como descobrir a Teoria do Campo Unificado. Agora sabemos como as partículas se movem, agora sabemos como cada objeto no universo se move. Conhecemos todos os movimentos da matéria e da energia. Essa é a Teoria do Campo Unificado. Então é como descobrir as regras do xadrez, mas isso faz de você um grande mestre? Isso faz de você um mestre da gravidade? Um mestre da eletricidade e do magnetismo? Um mestre das forças nucleares? Não.
Há outra maneira de ver isso. A matéria escura, a energia escura, foram descobertas nos últimos dez anos, o que forçou uma revisão em cada física do planeta Terra. Isso é embaraçoso. Porque agora percebemos que a maior parte do universo é escuro e não sabemos o que eles realmente são. Agora, temos algumas dicas, a teoria das cordas diz que a matéria escura pode ser uma vibração mais alta da corda chamada sparticle. Uma partícula é uma superpartícula, mas não está provada. A energia escura, mesmo a teoria das cordas, tem dificuldade em explicar a magnitude da energia escura.
Então, quando entendermos a energia escura e a matéria escura, entenderemos o Big Bang. Porque o que está impulsionando o Big Bang, mas a energia escura. Então, uma vez que entendermos a matéria escura, a energia escura, entenderemos o nascimento do universo e a morte do universo.
Eu sou um físico teórico. Sendo um físico teórico, meu laboratório é meu lápis. Posso carregá-lo no ônibus, no avião, no trem. Meu laboratório é meu lápis.
E em uma nota final, deixe-me dizer o seguinte. Que desde criança, meu modelo foi Albert Einstein e tive o raro privilégio de falar no Einstein Centennial há vários anos. E minha história favorita de Einstein é esta: quando Einstein era um homem velho, ele estava cansado de dar a mesma palestra repetidamente. Então, um dia, seu motorista veio até ele e disse: “Professor, eu sou realmente um ator de meio período. Já ouvi o seu discurso tantas vezes que o memorizei. Então, por que não trocamos de lugar? Vou colocar um bigode, vou colocar uma barba, quer dizer, vou colocar uma peruca. Eu serei o grande Einstein, e você pode ser meu motorista.” Bem, Einstein adorou a piada, então eles trocaram de lugar e isso funcionou notoriamente até que um dia, um matemático na parte de trás fez uma pergunta muito difícil. E então Einstein pensou: “Ah, o jogo acabou”. Mas então o chofer disse: “Essa pergunta é tão elementar que até meu chofer aqui pode responder para você”.
Deixe-me dar alguns conselhos para você, se você é um jovem físico, talvez acabando de sair do ensino médio, você tem sonhos de ser Einstein, sonhos de trabalhar na teoria das cordas e coisas assim. E então você atinge a física do calouro. Deixe-me ser franco. Nós, físicos, reprovamos a maioria dos alunos de física elementar e somos mais ou menos incentivados a fazê-lo pelo departamento de engenharia. Não queremos treinar engenheiros que fazem pontes que caem. Não queremos criar engenheiros que criam arranha-céus que caem. Há uma linha de fundo. Você tem que conhecer as leis da mecânica. Então, antes que você possa trabalhar com as leis de Einstein, você tem que trabalhar com as leis do atrito, alavancas, polias e engrenagens.
Então, se você é um jovem físico, se formando no ensino médio com estrelas nos olhos e encontra a física de calouro pela primeira vez, tenha coragem, se você tiver um momento difícil, é assim que é.
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QUEM ESTÁ NO VÍDEO
Dr. Michio Kaku é o co-fundador da teoria de campo de cordas e é um dos cientistas mais amplamente reconhecidos no mundo hoje. Ele escreveu 4 New York Times[…]
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E se pudéssemos encontrar uma única equação que explicasse todas as forças do universo? O professor Michio Kaku explora como a física poderia reduzir a ciência do big bang em uma equação tão pequena quanto E = mc².
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DESCRIÇÃOTRANSCRIÇÃO
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Meu nome é Professor Michio Kaku. Sou professor de física teórica na City University de Nova York e me especializei em algo chamado teoria das cordas. Eu sou um físico.
Algumas pessoas me perguntam: “O que a física tem feito por mim ultimamente? Quero dizer, eu tenho uma melhor televisão em cores, uma melhor recepção de internet com física?” E a resposta é sim. Veja, a física está na base da matéria e da energia. Nós, físicos, inventamos o raio laser, inventamos o transistor. Ajudamos a criar o primeiro computador. Nós ajudamos a construir a internet. Nós escrevemos a World Wide Web. Além disso, também ajudamos a inventar a televisão, o rádio, o radar, o micro-ondas, sem falar nas ressonâncias magnéticas, PET scans, raios-x. Em outras palavras, quase tudo que você vê em sua sala de estar, quase tudo que você vê em um hospital moderno, em algum ponto ou outro, pode ser atribuído a um físico.
Agora, eu me interessei por física quando era criança. Quando eu tinha oito anos, aconteceu comigo algo que mudou minha vida e eu queria fazer parte dessa grande busca por uma teoria de tudo. Quando eu tinha oito anos, um grande cientista acabara de morrer. Ainda me lembro de minha professora primária entrando na sala e anunciando que o maior cientista de nossa era acabava de falecer. E naquele dia, todos os jornais publicaram uma foto de sua mesa. A mesa de Albert Einstein. E a legenda dizia, nunca esquecerei: “O manuscrito inacabado da maior obra do maior cientista do nosso tempo”. E eu disse a mim mesmo: “Por que ele não conseguiu terminar? Quero dizer, o que é tão difícil? É um problema de lição de casa, certo? Por que ele não perguntou a sua mãe? Por que ele não pode terminar este problema?” Então, como uma criança de oito anos,
Anos depois, comecei a perceber que era a teoria de tudo, a Teoria do Campo Unificado.
Teoria do Campo Unificado: Uma Teoria de Tudo
Uma equação de uma polegada de comprimento que resumiria todas as forças físicas do universo. Uma equação como E=mc². Essa equação tem meia polegada de comprimento e essa equação desvenda o segredo das estrelas. Por que as estrelas brilham? Por que a galáxia acende? Por que temos energia na Terra? Tudo isso ligado a uma equação de meia polegada de comprimento.
Mas aí aconteceu outra coisa que aconteceu comigo quando eu tinha uns oito anos. Fiquei viciado nos programas de TV de sábado de manhã. Em particular, Flash Gordon. E eu estava viciado. Quero dizer, todos os sábados de manhã assistindo a programas sobre alienígenas do espaço sideral, naves estelares, armas de raios, escudos de invisibilidade, cidades no céu, isso era para mim. Mas depois de alguns anos, comecei a notar algo. Em primeiro lugar, comecei a notar que bem, eu não tinha cabelos loiros e olhos azuis, não tinha músculos como Flash Gordon, mas foi um cientista que fez a série funcionar. Em particular, um físico. Foi ele quem descobriu a arma de raios, as naves estelares. Foi ele quem criou a cidade no céu. Foi ele quem criou o escudo de invisibilidade. E então percebi outra coisa. Se você quer entender o futuro, você tem que entender física. A física está na base de todas as engenhocas, da feitiçaria, de todas as maravilhas da era tecnológica, tudo isso pode ser atribuído ao trabalho de um físico. Incluindo computadores, também biotecnologia. Tudo isso pode eventualmente ser atribuído à física.
Física e o impossível
A maior parte da ficção científica está de fato dentro das leis da física, mas é possível dentro de talvez 100 anos. E então temos duas impossibilidades, impossibilidades que podem levar 1.000 anos ou mais. Isso inclui viagem no tempo, warp drive, dimensões superiores, portais através do espaço e do tempo, portões estelares, buracos de minhoca. Esse é o tipo dois. E então temos o tipo três, e essas são coisas que simplesmente violam todas as leis conhecidas da física, e são muito poucas delas.
Então na minha vida eu tive duas grandes paixões. A primeira é ajudar a completar o sonho de Einstein de uma teoria de tudo. Uma equação de uma polegada de comprimento que nos permitiria “ler a mente de Deus”.
Mas a segunda paixão da minha vida é ver o futuro.
Você sabe, se você conhecesse seus avós no ano de 1900, eles eram agricultores de terra naquela época. Eles não viviam muito além dos 40 anos, em média. A comunicação de longa distância no ano de 1900 estava gritando com seu vizinho. E, no entanto, se eles pudessem vê-lo agora, com iPads e iPods e satélites e GPS e raios laser, como eles o veriam? Eles o veriam como um mago ou feiticeiro.
No entanto, se agora pudermos conhecer nossos netos do ano 2100, como os veríamos? Nós os veríamos como deuses, como na mitologia grega. Zeus podia controlar objetos ao seu redor por puro pensamento. Materialize objetos apenas pensando. E há vantagens em ser um deus grego, Vênus tinha um corpo perfeito, um corpo atemporal. E estamos começando agora a desvendar a genética no nível molecular, do processo de envelhecimento. E então Apolo, ele tinha uma carruagem que ele podia andar pelos céus. Finalmente teremos aquele cavalo voador, quer dizer, aquele, teremos aquele carro voador que sempre quisemos ter em nossa garagem. Seremos capazes de criar formas de vida que não existem hoje.
E assim, em outras palavras, se você quer ver o futuro, você tem que entender a física, e você tem que perceber que no ano 2100, teremos o poder dos deuses.
Parafraseando Arthur C. Clark, “qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da divindade”.
Então vamos agora começar nossa história.
A História da Física
A história da física é a história da civilização moderna. Antes de Isaac Newton, antes de Galileu, estávamos envoltos nos mistérios da superstição. As pessoas acreditavam em todos os tipos de espíritos e demônios. O que fez os planetas se moverem? Por que as coisas interagem com outras coisas? Era um mistério.
Então, na Idade Média, por exemplo, as pessoas liam as obras de Aristóteles. E Aristóteles fez a pergunta: “Por que os objetos se movem em direção à Terra? E isso porque”, disse ele, “os objetos anseiam, anseiam por se unir à terra. E por que os objetos ficam mais lentos quando você os coloca em movimento? Objetos em movimento ficam mais lentos porque se cansam.” Estas são as obras de Aristóteles, que dominaram por quase 2.000 anos até o início da física moderna com Galileu e Isaac Newton.
Então, quando os antigos olhavam para o céu, o céu estava cheio de mistérios e maravilhas, e no ano de 1066, a data mais importante do calendário britânico, havia um cometa, um cometa que navegou sobre o campo de batalha de Hastings. Assustou as tropas do rei Harold, e um jovem da Normandia, invadiu a Inglaterra e derrotou o rei Harold na Batalha de Hastings, criando a moderna monarquia britânica. De fato, a história britânica data de 1066 com Guilherme, o Conquistador.
Mas a questão é: de onde veio o cometa? O que foi esse cometa que misteriosamente abriu o caminho para a chegada da monarquia britânica?
Bem, acredite ou não, aquele mesmo cometa, o mesmo cometa que iniciou a monarquia britânica, navegou sobre Londres mais uma vez em 1682. Desta vez, todos estavam perguntando: “De onde vêm os cometas? Eles sinalizam a morte do rei? Por que temos mensageiros dos céus no céu?” Bem, um homem se atreveu a penetrar os segredos dos cometas, e esse foi Isaac Newton. De fato, quando Isaac Newton tinha apenas 23 anos, ele se deparou com a força universal da gravitação.
De acordo com uma história, ele estava andando em sua propriedade em Woolsthorpe e viu uma maçã cair. E então Isaac Newton viu a lua, e então ele fez a pergunta chave que ajudou a abrir os céus. Se as maçãs caem, a lua também cai? E a resposta foi: “Sim”. E a resposta derrubou milhares de anos de mistério e especulação sobre os movimentos dos céus. A lua está em queda livre, assim como uma maçã. A lua está constantemente caindo em direção à terra. Não atinge a terra, porque gira em torno da terra, e a terra é redonda, mas está agindo sob uma força, uma força da gravidade.
Então Newton imediatamente tentou descobrir a matemática e percebeu que a matemática de 1600 não era suficiente para calcular o movimento de uma lua em queda. Então, o que Isaac Newton fez? Quando ele tinha 23 anos, não apenas tropeçou na força da gravidade, mas também criou cálculo. Na verdade, ele criou no ritmo em que você aprende, quando você é um calouro na faculdade. E por que ele criou o cálculo? Para calcular o movimento de uma lua caindo. A matemática de sua época era incapaz de calcular as trajetórias de objetos se movendo sob um campo de força inverso do quadrado, e foi isso que Isaac Newton fez. Ele elaborou o movimento da lua. E então ele percebeu que se ele entende a lua, ele também entende o movimento dos planetas no sistema solar. E Isaac Newton inventou um novo telescópio.
Bem, acontece que todos estavam falando sobre o cometa, incluindo um inglês bastante rico chamado Edmund Haley. Todo mundo estava falando sobre o cometa, então Edmund Haley, sendo um rico comerciante, decidiu fazer uma viagem a Cambridge para conversar com o ilustre cientista da Inglaterra, Sir Isaac Newton. Bem, Edmund Haley perguntou a Newton: “O que você acha deste cometa? Ninguém entende os cometas, eles são um mistério. Eles são pessoas fascinantes há séculos, há milênios, quais são seus pensamentos?” E então, parafraseando, mas Isaac Newton disse algo assim, ele disse: “Oh, isso é fácil. Esse cometa está se movendo em uma elipse perfeita. Ele está se movendo em um campo de força do quadrado inverso. Eu tenho rastreado todos os dias com meu telescópio refletor e o caminho desse cometa está exatamente de acordo com minha matemática.” E claro, não sabemos qual foi a reação de Edmund Haley, mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica o maior trabalho de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. mas parafraseando, ele deve ter dito algo assim, ele disse: “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. “Pelo amor de Deus, cara, por que você não publica a maior obra de toda a história científica? Se estiver correto, você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. você decodificou o segredo das estrelas, o segredo dos céus. Ninguém entende de onde vêm os cometas.” E então Newton respondeu e disse: “Oh, bem, custa muito. Quer dizer, não sou um homem rico, custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus. custaria muito resumir esse cálculo que inventei e descobrir todo o movimento das estrelas.” E então Haley deve ter dito isso, ele deve ter dito: “Sr. Newton, sou um homem rico. Fiz minha fortuna no comércio. Pagarei pela publicação do maior trabalho científico em qualquer idioma.” E era Principia. Os princípios, os princípios matemáticos que guiam os céus.
Acredite ou não, esta é talvez uma das obras mais importantes já escritas por um ser humano nos 100.000 anos desde que evoluímos da África. Perceba que este livro põe em movimento uma física do universo. Forças que controlam o movimento dos planetas, forças que podem ser calculadas, forças que governam o movimento de balas de canhão, foguetes, seixos, tudo o que se move, move-se de acordo com as leis do movimento e o cálculo de Sir Isaac Newton.
Na verdade, ainda hoje, quando lançamos nossas sondas espaciais, não usamos as equações de Einstein, elas só se aplicam quando você chega perto da velocidade da luz ou perto de um buraco negro. Usamos as leis da gravidade de Newton. Eles são tão precisos que, quando passamos com uma sonda espacial pelos anéis de Saturno, usamos exatamente as mesmas equações que Isaac Newton desvendou em 1600. É por isso que temos fotografias gloriosas dos anéis de Saturno. É por isso que passamos direto por Netuno. É por isso que conseguimos desvendar os segredos do sistema solar, cumprimentos das leis do movimento de Isaac Newton.
Então, o que Newton fez não foi apenas colocar em movimento a capacidade de calcular planetas, ele também colocou em movimento uma mecânica. As máquinas agora operavam com leis bem definidas. As três leis do movimento de Newton. A primeira lei do movimento diz que os objetos em movimento permanecem em movimento para sempre, a menos que sejam atuados por uma força externa. Você vê isso em uma pista de patinação no gelo. Você deve um disco e ele vai para baixo para sempre, a menos que uma força externa aja. Isso é diferente da lei do movimento de Aristóteles. Aristóteles disse: “Os objetos em movimento eventualmente param, porque se cansam”. Newton diz: “Objetos em movimento permanecem em movimento para sempre”. Navegando além de Plutão, a menos que uma força externa aja.
A segunda lei do movimento diz que força é massa vezes aceleração. E essa equação tornou possível a Revolução Industrial. Motores a vapor, locomotivas, fábricas, máquinas, tudo isso devido à mecânica posta em movimento pela segunda lei do movimento de Isaac Newton, força é igual a massa vezes aceleração.
E então Newton tinha uma terceira lei do movimento. Para cada ação, há uma reação igual e oposta, essa é a lei dos foguetes. É por isso que temos foguetes que podem navegar para o espaço sideral. Na verdade, Newton foi o primeiro humano que conseguiu calcular o quão rápido você tem que correr para pular para a lua. Esse foi um número que mistificou os antigos. Como se chega à lua? Você pode pular para a lua? Bem, Newton poderia ter calculado esse número, 25.000 milhas por hora, que é a velocidade de escape da Terra, um número que poderia ter sido calculado pelo próprio Isaac Newton.
Então a lição aqui é, quando os cientistas desvendam a primeira força do universo, a gravidade, que colocou em movimento a Revolução Industrial. Uma revolução que derrubou os reis e rainhas da Europa, que deslocou o feudalismo, inaugurando a era moderna. Tudo porque um senhor de 23 anos olhou para cima e fez a pergunta: “A lua também cai?”
Assim, foguetes, o movimento dos planetas e até mesmo edifícios em Manhattan, todos eles devem sua existência às leis do movimento de Newton.
Você sabe, quando eu era criança na Califórnia, eu via fotos do Empire State Building. E eu disse a mim mesmo: “Como isso pode construir um prédio tão grande e não saber que vai cair? Quero dizer, por que não cai? Eles não construíram modelos em escala da coisa, você não poderia ter um Empire State Building tão grande para testar se vai cair ou não. Como eles sabiam de antemão que aquele prédio não cairia? E a resposta é: as leis do movimento de Newton.
Na verdade, hoje, eu ensino as leis do movimento de Newton, e você pode realmente calcular as forças em cada tijolo do prédio do Empire State. Cada parafuso, cada parafuso, você pode calcular precisamente a tensão em cada fragmento do Empire State Building, usando a segunda lei do movimento de Newton, força é massa vezes aceleração.
Essa foi a primeira força, quando Newton desvendou a força da gravidade, deu início à Revolução Industrial. Agora, vamos dar uma olhada na segunda força, uma força ainda maior que tocou todas as nossas vidas, e essa é a força eletromagnética.
Desde que os humanos viram relâmpagos iluminando o céu, desde que ficaram aterrorizados com o som do trovão, eles perguntaram: “Os deuses impulsionam relâmpagos e criam trovões? Eles estão com raiva de nós?”
Bem, com o passar do tempo, os cientistas começaram a perceber que os relâmpagos e os trovões podem ser duplicados na Terra. Que podemos realmente criar muitos relâmpagos usando eletricidade. E com os ímãs, também podemos liberar um novo tipo de força, a força da eletricidade e do magnetismo.
Mas foi só em 1800 que finalmente começamos a desvendar a segunda grande força que governa o universo, a força eletromagnética.
Então isso ajudou a inaugurar a era da descoberta. Perceba que antes da bússola, se você navegasse no oceano azul, você se perderia. Com a bússola sabendo a posição das estrelas, você pode começar a navegar por centenas, milhares de quilômetros no oceano. Assim, a descoberta de bússolas pelos chineses ajudou a inaugurar a Era dos Descobrimentos.
E quando pessoas como Michael Faraday, que fazia isso, Michael Faraday dava palestras de Natal em Londres, fascinando a todos, de adultos a crianças. E ele demonstraria as incríveis propriedades da eletricidade.
Algumas pessoas, por exemplo, fazem uma pergunta simples. Se você está em um carro ou avião, é atingido por um raio, por que não são todos eletrocutados? Por que vocês todos não morrem?
Bem, Faraday respondeu à pergunta. Ele criaria uma gaiola para crianças. Ele entraria nesta jaula de aço, eletrificaria, e não seria eletrocutado. Isso é chamado de gaiola de Faraday e toda vez que você entra em uma estrutura de metal, você fica protegido por esse objeto de metal e isso é chamado de gaiola de Faraday. Bem, o que Michael Faraday fez foi ajudar a desencadear a segunda grande revolução com algo chamado Lei de Faraday. Se eu pegar um fio e mover um fio em um campo magnético, o campo magnético empurra os elétrons no ímã, criando uma corrente elétrica. Essa ideia simples desencadeou a revolução elétrica. Um fio em movimento em um campo magnético, tem esses elétrons empurrados, criando uma corrente, e é por isso que temos geradores hidrelétricos. É por isso que temos barragens que podem produzir enormes quantidades de energia. É por isso que as pessoas constroem usinas nucleares. É por isso que temos espaço(?) agora. Tudo isso devido à simples observação de que um fio movendo-se em um campo magnético, tem seus elétrons empurrados, criando uma corrente elétrica.
Em uma escala muito pequena, você usa isso em sua bicicleta. Quando você coloca uma lâmpada de bicicleta em sua bicicleta, o giro da roda gira um ímã. O ímã então empurra elétrons em um fio e é por isso que a eletricidade acende na lâmpada da sua bicicleta. Esse é exatamente o mesmo princípio que ilumina sua casa através de uma represa hidrelétrica. Então, em outras palavras, eletricidade e magnetismo foram unificados em uma única força. Uma vez pensamos que a eletricidade e o magnetismo eram separados. Agora sabemos que eles são de fato a mesma força.
Então, se um ímã em movimento pode criar um campo elétrico, isso significa que um campo elétrico em movimento pode criar um campo magnético. Mas se eles podem criar um ao outro, por que não podem oscilar e criar uma onda? De modo que campos elétricos em movimento criam campos magnéticos, criam campos elétricos, criam campos magnéticos, infinitos para criar uma onda?
Bem, na época da Guerra Civil Americana, um físico matemático, James Clerk Maxwell, calculou, usando o trabalho de Faraday, a velocidade dessa onda, que a eletricidade se transforma em magnetismo, se transforma em eletricidade, se transforma em magnetismo, criando uma onda , e ele calculou a velocidade da onda. E em uma das maiores obras da história da humanidade, em um dos maiores avanços de todos os tempos, James Clerk Maxwell calculou a velocidade dessa onda e descobriu que era a velocidade da luz. E então ele fez essa descoberta incrível, isso é luz. Isso é que é luz. Ele não viaja por acaso na velocidade da eletricidade, é a própria luz.
Se eu tivesse um feixe de luz bem aqui e pudesse olhar para ele com um supermicroscópio, veria campos elétricos oscilantes, campos magnéticos, transformando-se uns nos outros criando uma onda, e essa onda é chamada de luz.
E as equações foram escritas por James Clerk Maxwell. Infelizmente, o próprio Michael Faraday não teve educação formal. Ele não conseguia colocar em forma matemática seu próprio trabalho. James Clerk Maxwell era um físico teórico, assim como eu. Ele escreveu a física matemática dos campos elétricos oscilantes e campos magnéticos e eles são chamados de equações de Maxwell. Essas equações devem ser memorizadas por todo físico na pós-graduação. Você não pode obter seu doutorado sem memorizar essas equações. Todo engenheiro que projeta rádio, radar, todo engenheiro que lida com radar e rádio tem que memorizar essas equações. E assim, se você for para Berkley, onde eu obtive meu doutorado, você pode comprar uma camiseta que diz: “No início, Deus disse que a divergência quadridimensional de um tensor antisimétrico de segunda ordem é igual a zero, e havia luz, e era bom. E no sétimo dia descansou”. Senhoras e senhores, esta é a equação da luz.
Da mesma forma que Newton descobriu uma equação de uma polegada que governava o movimento dos planetas, da mesma forma que Maxwell descobriu uma equação de uma polegada que desvendou o segredo da luz, nós físicos hoje queremos ter uma equação de uma polegada que resuma todos realidade física.
Bem, Michael Faraday em sua própria vida foi anunciado como um grande cientista, e quantos cientistas você conhece que aparecem no dinheiro? Bem, lá está ele, na nota britânica de 20 libras. Portanto, é muito raro que um cientista apareça na moeda de uma nação, mas foi tão grande a contribuição de Michael Faraday que lá está ele na nota de 20 libras.
A Revolução Eletromagnética e a Era Nuclear
As consequências da revolução eletromagnética tocam a todos nós. Esta é uma imagem da Terra vista do espaço sideral. Olhe para essa foto. Europa eletrizada, você pode realmente ver os frutos de todos os nossos esforços para criar eletricidade, para energizar nossas vidas, em uma imagem, vendo a Terra do espaço sideral. Então, vamos agora falar sobre como o trabalho de Faraday e Maxwell afeta sua vida também.
Esta é a internet. A internet é um simples subproduto da força eletromagnética. É uma solução das equações de Maxwell e você pode ver que onde há internet, há prosperidade. Há ciência, há entretenimento, há atividade econômica. Onde não há internet, há pobreza. E no futuro, a internet será miniaturizada e será colocada em seus óculos. Seus óculos reconhecerão os rostos das pessoas e exibirão suas biografias ao lado da imagem enquanto você fala com elas e, quando elas falam chinês com você, seus óculos traduzem chinês para inglês e imprimem legendas logo abaixo da imagem. Assim, no futuro, você saberá exatamente com quem está falando sem sequer falar com eles, e isso significa que em um coquetel, se estiver procurando emprego,
Bem, talvez você não queira parecer um refugiado de Star Trek, as crianças, claro, amam a força eletromagnética, eles querem torná-la elegante. Modelos de moda adotarão a tecnologia, as crianças dirão: “O quê? Você não está conectado? Você não pode baixar vídeos e sites em seus óculos? O que você tem?"
Assim, a força eletromagnética pode ser irradiada diretamente para seus olhos por meio de feixes de laser, ou através de uma ocular, ou usando os óculos como tela. Estes são os óculos de internet, este é o futuro do seu escritório em casa, o futuro do seu centro de entretenimento doméstico.
Mas digamos que você não goste de óculos. Digamos que você não use óculos. Então, como você acessará a internet, a força eletromagnética do futuro? Você vai fazer isso em sua lente de contato. Você piscará e ficará online. E quem vai cara essas lentes de contato da internet? Estudantes universitários estudando para exames finais. Eles piscarão e verão todas as respostas aparecerem em suas lentes de contato.
Quem mais vai comprar essas lentes de contato da internet? Artistas vão comprá-los. Porque movendo as mãos, eles farão com que a força eletromagnética se transforme em todos os diferentes tipos de empreendimentos artísticos em que se envolvem. Pinturas, desenhos, esculturas, tudo feito acenando com as mãos.
Sem falar que os arquitetos farão fila para conseguir essas coisas. Em vez de ter que redesenhar um modelo toda vez que movem alguma coisa, eles simplesmente acenam com as mãos e seus prédios, seus arranha-céus, simplesmente se reorganizam.
Os turistas farão fila para esses óculos porque, através da força eletromagnética, você verá o Império Romano ressuscitado enquanto caminha pelas ruas de Roma olhando as ruínas. Assim, os turistas poderão ressuscitar todas as maravilhas do passado.
E os militares, ei, vamos ser francos sobre isso. Os militares vêem a importância disso, os militares também estão aperfeiçoando sua versão disso, e eu tive a chance de levar uma equipe de filmagem do Science Channel, voar até Fort Benning, Geórgia, e fazer uma demonstração da versão militar. Você coloca um capacete, há uma ocular no capacete, você abaixa a ocular e em meio segundo, você vê agora todo o campo de batalha na internet bem dentro da sua ocular. Forças amigas, forças inimigas, aviões, artilharia, tudo isso, o campo de batalha disposto para você dentro de suas lentes. Tudo isso, elogios da força eletromagnética de Faraday.
E, claro, você já viu isso antes, onde você viu isso antes? Este é o governador da Califórnia de muito mau humor. Este é o robô Exterminador do Futuro. E como o robô Exterminador do Futuro viu você? Quando o robô Exterminador olhou para você, havia legendas dando o nome da pessoa para quem você estava olhando. Aqui está John Connor localizado por lentes de contato da internet dentro de um robô. Então você já viu isso antes. Isso se chama realidade aumentada e, no futuro, é onde passaremos a maior parte de nossa vida. Passaremos a maior parte de nossa vida em realidade aumentada. Quando piscamos, podemos baixar qualquer filme, qualquer site, qualquer informação. Piscamos, podemos reconhecer qualquer objeto, reconhecer qualquer pessoa, traduzir qualquer idioma, este é o futuro, elogios da força eletromagnética de Faraday.
Esta é a sua sala de estar, aliás, do futuro. Você vai ser cercado pela força eletromagnética, 360 graus cercado por telas de parede e como você vai decorar seu quarto? Bem, você vai decorar seu quarto com imagens, telas de celular, este é um celular típico do futuro, e o papel de parede do futuro será flexível. Acontece que os transistores podem ser feitos de plástico. E com os transistores de plástico vem o e-paper, papel eletrônico. Papel que você pode rolar direto do seu celular, ou para decorar sua casa. Este é o futuro do papel de parede. No futuro, os chips custarão apenas um centavo, porque podemos fabricar transistores cada vez menores e usar a força eletromagnética de Faraday no plástico para criar papel flexível. Então, no futuro, você irá até a parede e dirá: “Mude de cor.
Isso também afetará sua vida amorosa. Na sexta-feira à noite, todos nós sabemos que estudantes universitários quando não há encontro, eles ficam bêbados. No futuro, eles vão até a parede, evocam uma tela de parede e dizem: “Espelho, espelho na parede, quem está disponível hoje à noite?” A tela de parede então entrará em contato com todas as outras telas de parede de todos os outros que estão sozinhos naquela noite, a tela de parede sabe os desejos que você quer, o tipo de pessoa com quem você gosta de sair e bingo! Você tem um encontro. Então, no futuro, isso também mudará sua vida amorosa.
E também afetará a medicina. Você terá a força eletromagnética de Faraday dentro de seu corpo. Isso é uma pílula. Tem um chip, o chip é menor que uma aspirina, também tem uma câmera de TV e um ímã. Quando você engole, o ímã guia a câmera, tirando fotos de seu estômago, seus intestinos, porque todos nós sabemos o que os homens de meia idade mais temem, as colonoscopias. E isso dá um novo significado para a expressão, Intel Inside.
Agora, vamos falar sobre as próximas grandes forças que governam o universo. Falamos sobre a gravidade, que nos permite calcular o movimento dos planetas. A mecânica criada por Newton ajudou a desencadear a Revolução Industrial. Michael Faraday elaborou a força eletromagnética, que nos deu as maravilhas da era elétrica. E agora, vamos falar sobre a era nuclear, as estrelas e o sol. As pessoas ficaram fascinadas pelo sol, Apolo era o deus que cruzava os céus em sua carruagem de fogo. Mas ei, quando você calcula por quanto tempo o carvão ou o petróleo queimarão como o sol, você percebe que em apenas algumas centenas de anos, o sol queimaria até ficar crocante. Então, o que poderia durar bilhões de anos? Deve haver uma nova força, uma força nuclear.
Einstein e outros ajudaram a desvendar o segredo das estrelas. A força nuclear vem em dois tipos, fraco e forte. Ambos estão envolvidos na criação do sol. A equação que permite a liberação de energia é a famosa equação de Einstein, E=mc².
O que Einstein mostrou foi que quanto mais rápido você se move, mais pesado você fica. Portanto, seu peso não é uma constante. Quando você se move muito rapidamente, fica mais pesado, algo que medimos todos os dias no laboratório. Agora, isso significa que a energia do movimento se transformou em massa, porque você fica mais pesado. Agora, ouça com atenção. Quanto mais rápido você se move, mais pesado você fica. O que significa que a energia do movimento, “E”, se transforma em “m”, sua massa. E a relação entre E e m é muito simples, leva um segundo para anotá-la em uma folha de papel, é exatamente E=mc².
Assim, a derivação de uma das maiores equações de todos os tempos leva menos de uma página. Depois de entender o princípio básico por trás da relatividade, bingo! A equação simplesmente cai fora.
Assim, a força nuclear ajudou a explicar o segredo do sol. Mas também criou uma caixa de Pandora, porque dentro do núcleo do átomo estão partículas. E quando você esmaga essas partículas, o que você ganha? Mais partículas. E quando você os esmaga, o que você ganha? Mais partículas. Na verdade, estamos nos afogando em partículas subatômicas, centenas, milhares de partículas subatômicas toda vez que esmagamos átomos.
Agora, nós esmagamos átomos usando algo chamado esmagadores de átomos, ou aceleradores de partículas. Eu construí meu próprio acelerador de partículas quando estava no ensino médio. Quando eu estava no ensino médio, fui até minha mãe um dia e disse: “Posso ter permissão para construir um acelerador de partículas betatron de 2,3 milhões de elétron-volts na garagem?” E minha mãe disse: “Claro, por que não? E não se esqueça de levar o lixo para fora.”
Então eu fui para Westinghouse e, como um garoto do ensino médio, pedi 400 libras de aço para transformadores. Eu pedi 22 milhas de fio de cobre, porque eu queria criar um campo magnético de 6 kilowatts, 10.000 GOz para energizar meu destruidor de átomos. Com 22 milhas de fio de cobre, como você poderia enrolá-lo? Fizemos isso no campo de futebol da escola. Coloquei 22 milhas de fio de cobre na trave, dei para minha mãe, ela correu para a linha de 50 jardas, desenrolando o carretel de fio, ela deu para meu pai, que então correu para a trave, e nós enrolado 22 milhas de fio de cobre no campo de futebol da escola.
Bem, finalmente meu destruidor de átomos estava pronto. Ele consumiu 6 quilowatts de energia, isso é cada grama de energia que minha casa poderia fornecer. Tampei meus ouvidos, fechei os olhos, liguei a energia e ouvi esse enorme som de crepitação quando 6 quilowatts de energia surgiram através da minha explosão de capacidade. E então eu ouvi um pop, pop, pop quando eu estourei todos os disjuntores da casa. A casa inteira estava mergulhada na escuridão. Minha pobre mãe, toda vez que ela voltava para casa, ela via as luzes piscarem e morrerem. E ela deve ter se perguntado: “Por que eu não poderia ter um filho que joga beisebol? Por que ele não pode aprender basquete? E pelo amor de Deus, por que ele não consegue encontrar uma boa garota japonesa? Quero dizer, por que ele tem que construir essas máquinas na garagem?”
Bem, essas máquinas que construí na minha garagem chamaram a atenção de um físico. E minha carreira deu um salto. Esse físico ajudou a construir a bomba atômica e arranjou para mim uma bolsa de estudos para Harvard. Ele sabia exatamente o que eu estava fazendo. Não precisei explicar a ele que estava fazendo experiências com antimatéria. Eu estava criando antielétrons na garagem da minha mãe e usando esmagadores de átomos para eventualmente criar feixes de antimatéria, ele sabia exatamente o que eu estava fazendo.
Bem, seu nome era Edward Teller, pai da bomba de hidrogênio. Mas, ei, isso é outra história.
A antimatéria é o oposto da matéria, tem a carga oposta. Assim, um elétron tem carga negativa, o pósitron, ou anti-elétron, tem carga positiva. Isso significa que agora você pode criar antimoléculas e antiátomos. O anti-hidrogênio foi feito no CERN fora de Genebra, na Suíça, e também no Fermi Lab fora de Chicago, onde eles têm anti-elétrons circulando em torno de anti-prótons.
E no Laboratório Nacional de Brookhaven em Long Island, recentemente, eles detectaram anti-hélio. Temos dois anti-prótons com dois anti-nêutrons para criar anti-hélio. Então, em princípio, você pode criar anti-pessoas, anti-universos, anti-tudo. Para cada pedaço de matéria, há uma contraparte que é feita de antimatéria. E quando os dois colidem, a propósito, libera a maior fonte de energia do universo.
Assim, a colisão de matéria e antimatéria libera energia, que pode um dia nos levar às estrelas. É 100% conversão de matéria em energia pelas equações de Einstein, E=mc².
O modelo padrão
Então, de onde paramos, estávamos falando sobre o fato de que dentro do núcleo do átomo, temos partículas sobre partículas quando você as separa. Na década de 1950, estávamos nos afogando em partículas subatômicas. Na verdade, J. Robert Oppenheimer, o pai da bomba atômica, certa vez fez uma declaração. Ele declarou que o Prêmio Nobel de Física deveria ir para o físico que não descobrir uma nova partícula este ano. Essa é a quantidade de partículas que estavam sendo descobertas.
Então vamos falar sobre o zoológico de partículas. No momento, nós, físicos, desbloqueamos centenas, milhares de partículas subatômicas e conseguimos juntá-las em um quebra-cabeça. É um quebra-cabeça feio, é horrível, mas ei, funciona! Ele descreve todas as partículas subatômicas. Mas olhe para essa bagunça, é chamado de modelo padrão. Tem 36 quarks, 19 parâmetros livres, 3 gerações de **** sem rima, sem razão, mas esta é a base mais fundamental da realidade que nós físicos fomos capazes de construir. Bilhões de dólares, 20 prêmios Nobel foram investidos na criação do modelo padrão, e é a teoria mais feia conhecida pela ciência, mas funciona.
Está faltando uma peça, e essa peça que está faltando é chamada de Bóson de Higgs. Esperamos encontrá-lo, mas ainda é muito feio. Queremos criar uma versão superior dessa teoria. E essa teoria, pensamos, é a teoria das cordas.
Teoria das cordas: uma teoria de tudo?
A teoria das cordas baseia-se na ideia simples de que todas as quatro forças do universo, a gravidade, a força eletromagnética, as duas forças fortes, podem ser vistas como música. Música de minúsculos elásticos. Então, se eu tivesse um super-microscópio mostrado aqui e pudesse olhar direto no coração de um elétron, o que eu veria? Eu veria um elástico vibrando. E se eu agitá-lo, ele se transforma em um neutrino. Eu toco novamente, ele se transforma em um quark. Eu toco novamente, ele se transforma em uma partícula de Yang-Mills. Na verdade, se eu tocar várias vezes, recebo milhares de partículas subatômicas que foram catalogadas pacientemente pelos físicos.
Portanto, essas não são strings comuns, no entanto. Não são cordas comuns de piano ou cordas de violino, são super cordas. Eles vibram no hiperespaço, uma dimensão além da compreensão física. 10, talvez hiperespaço de 11 dimensões. O mundo em que vivo, como físico teórico, não é exatamente o mundo em que você vive. Vivo em um mundo que tem 11 dimensões. Todas as equações que escrevo, todas as imagens físicas que construo são de 11 dimensões, existindo no hiperespaço. Sabemos que a realidade física é tridimensional. Temos comprimento, largura, altura. Einstein nos dá o tempo como uma quarta dimensão. Mas nós, físicos, acreditamos que no instante do Big Bang, o universo não era 3 dimensional, não era 4 dimensional, era 11 dimensional.
Assim, a teoria das cordas diz que todas as partículas subatômicas do universo nada mais são do que notas musicais. A, B-flat, C-sharp, correspondem a elétrons, neutrinos, quarks e o que você tem. Portanto, a física nada mais é do que as leis da harmonia dessas cordas. A química nada mais é do que as melodias que podemos tocar nessas cordas. O universo é uma sinfonia de cordas e a mente de Deus, a mente de Deus sobre a qual Einstein escreveu eloquentemente nos últimos 30 anos de sua vida, pela primeira vez na história, agora temos um candidato à mente de Deus. É música cósmica ressoando através do hiperespaço de 11 dimensões. Essa é a mente de Deus.
E como vamos testá-lo? Como saberemos que o universo tem 10 ou 11 dimensões? Porque estamos construindo uma máquina. A maior máquina de ciência já construída na história da raça humana, fora de Genebra, na Suíça. É o grande Colisor de Hádrons. E não importa quão grande seja, no entanto, é um atirador de ervilhas comparado a uma máquina ainda maior que nós, físicos, queríamos construir fora de Dallas, Texas. Ronald Reagan queria grande o Super Collider, uma máquina muito maior, fora de Dallas, Texas, no entanto, o Congresso cancelou em 1993. O Congresso nos deu um bilhão de dólares para cavar um buraco enorme, uma versão menor mostrada aqui. O Congresso cancelou nossa máquina em 1993 e depois nos deu um segundo bilhão de dólares para preencher o buraco. Dois bilhões de dólares para cavar um buraco e preenchê-lo. Não consigo pensar em nada mais estúpido do que isso para o Congresso dos Estados Unidos. Mas o que houve?
Em 1993, pouco antes da votação final, um congressista perguntou a um físico: “Encontraremos Deus com sua máquina? Se sim, votarei nele”. Todo o destino de uma máquina de US$ 11 bilhões dependia dessa última questão final. Encontraremos Deus com sua máquina? Bem, o físico não sabia o que dizer, então ele disse: “Vamos encontrar o bóson de Higgs”. Bem, você quase podia ouvir todas as mandíbulas baterem no chão no Congresso dos Estados Unidos. Todo mundo estava dizendo: “US$ 11 bilhões por outra maldita partícula subatômica!” E a máquina foi cancelada no dia seguinte.
Desde então, nós, físicos, temos reproduzido essa cena repetidamente em nossas mentes. Como deveríamos ter respondido a essa pergunta? Não sei. Mas eu teria respondido diferente. Eu teria dito isso, eu teria dito: “Esta máquina, o Super Collider, nos levará o mais próximo possível humanamente da maior criação da Divindade, Gênesis. Esta é uma máquina de Gênesis. Celebrará o maior momento da história do universo, seu nascimento.” Em vez disso, dissemos “Higgs Boson” e nossa máquina foi cancelada. Me desculpe por isso.
Assim, o Bóson de Higgs, pensamos, será criado pelo Grande Colisor de Hádrons. Um tubo de 27 milhas de circunferência com dois feixes de proteínas circulando em direções opostas, depois se chocando bem aqui, criando uma chuva de partículas. E entre essas partículas, esperamos encontrar o Bóson de Higgs. Mas não só isso, esperamos encontrar partículas mesmo além do bóson de Higgs. O próximo conjunto de partículas além do bóson de Higgs são partículas, superpartículas, nada além de vibrações mais altas, notas musicais mais altas de uma corda vibrante.
E o que mais poderíamos fazer? Também podemos desvendar os segredos do Big Bang. Você vê, as equações de Einstein quebram no instante do Big Bang no centro de um buraco negro. Os dois lugares mais interessantes do universo estão fora do nosso alcance usando as equações de Einstein, precisamos de uma teoria superior, e é aí que entra a teoria das cordas. A teoria das cordas leva você antes do Big Bang, antes do próprio Gênesis. E o que diz a teoria das cordas? Diz que existe um multiverso de universos.
De onde veio o Big Bang? Bem, as equações de Einstein nos dão esta imagem convincente de que somos como insetos em uma bolha de sabão. Uma gigantesca bolha de sabão apenas se expandindo e ficamos presos como moscas em papel de mosca, não podemos escapar da bolha de sabão. E isso é chamado de teoria do Big Bang.
A teoria das cordas diz que deve haver outras bolhas por aí em um multiverso de bolhas. Quando dois universos colidem, pode formar outro universo. Quando um universo se divide ao meio, ele pode criar dois universos, e isso, pensamos, é o Big Bang. O Big Bang é causado pela colisão de universos ou pela fusão de universos.
A teoria das cordas, pensamos, é uma teoria de tudo. Ele une todas as forças, gravidade, força eletromagnética, força fraca e forte em uma imagem abrangente e essa piridina é música. Que todas as forças do universo não passam de notas musicais diferentes em uma corda vibrante, mas também nos dá uma imagem do próprio universo. Que o universo é uma bolha de sabão, como o que Einstein previu, mas existem outras bolhas de sabão por aí. E quando essas bolhas de sabão colidem, quando essas bolhas de sabão se dividem, isso cria uma violenta explosão de energia que achamos que poderia ser o Big Bang.
Agora, a teoria das cordas, por sua vez, pode ser resumida em uma equação de cerca de uma polegada de comprimento, essa é a minha equação. Isso é chamado de Teoria de Campos de Cordas. É uma equação que permite resumir todas as propriedades maravilhosas da teoria das cordas em uma equação.
Se você fosse resumir a marcha da física nos últimos 10.000 anos, seria a destilação das leis da natureza em quatro forças fundamentais. Gravidade, eletricidade e magnetismo, e as duas forças nucleares. Mas então a questão é: existe uma quinta força?
Uma quinta força?
Uma força além das forças que podemos medir em laboratório. E acredite ou não, existem físicos que realmente procuraram com muito cuidado uma quinta força. Algumas pessoas pensam que talvez sejam fenômenos psíquicos. Talvez seja telepatia. Talvez seja algo chamado sci-power. Talvez seja o poder da mente, talvez a consciência.
Bem, eu sou um físico. Acreditamos em testar teorias para garantir que sejam falsificáveis e reproduzíveis. Queremos garantir que, sob demanda, sua teoria funcione todas as vezes, sem exceção. E se sua teoria falhar uma vez, está errada. Em outras palavras, a teoria de Einstein tem que funcionar todas as vezes, sem exceção. Uma vez que a teoria de Einstein está errada, toda a teoria está errada.
Bem, até agora, podemos reproduzir essas quatro teorias físicas, mas uma quinta teoria não pode ser reproduzida, nós a procuramos. Algumas pessoas pensam que talvez uma quinta força possa ser de curto alcance, como não sobre o núcleo do átomo, mas variando por vários metros, então tentamos. Procuramos uma força gravitacional de algum tipo que aja não sobre estrelas e galáxias, não sobre distâncias nucleares, mas sobre essas distâncias. E não encontramos nenhum.
Hoje, no entanto, temos membranas, e ainda não entendemos como as membranas se encaixam nessa imagem, mas achamos que nosso universo é uma espécie de membrana. Assim, as cordas podem coexistir com as membranas.
Então a questão é, se existem outras dimensões, se existem outros universos, podemos ir entre universos? Bem, é claro que isso é muito difícil, no entanto, Alice no País das Maravilhas nos dá a possibilidade de que talvez um dia possamos criar um buraco de minhoca entre os universos. Este é um buraco de minhoca. Pense em pegar uma folha de papel e colocar dois pontos nela. A distância mais curta entre dois pontos é uma linha reta. Mas se eu puder dobrar aquela folha de papel, então talvez eu possa criar um atalho. Um atalho através do espaço e do tempo. Chamado de buraco de minhoca, esta é uma solução genuína das equações de Einstein. Podemos realmente ver isso na teoria das cordas. A questão é, quão prático é passar por uma dessas coisas. Nós não sabemos. Na verdade, há um debate entre os físicos hoje, Steven Hawking, muitos físicos estão entrando no jogo,
Porque se você pudesse, então você poderia usar isso como uma máquina do tempo. Como a teoria das cordas é uma teoria de tudo, também é uma teoria do tempo. E máquinas do tempo não são permitidas nas equações de Einstein, mas construir uma é extremamente difícil. Muito mais energia é necessária do que um simples DeLorean com plutônio. Mas então a questão é, se você voltar no tempo e conhecer sua mãe adolescente antes de nascer e ela se apaixonar por você, como você pode nascer se sua mãe adolescente simplesmente se apaixonou por você? Ou para esse assunto, se você se acha tão inteligente, aqui está a mãe de todas as histórias de viagem no tempo, e vamos ver se você é inteligente o suficiente para descobrir isso. Então ouça com atenção.
O ano é agora 1945, é uma noite escura e tempestuosa. Um vagabundo chega carregando uma menina em uma cesta que ele coloca na porta de um orfanato. Bem, no dia seguinte, as freiras deste orfanato pegaram esta menina. Eles não sabem de onde ela veio, não sabem como chamá-la, então a chamam de Jane. E Jane cresce no orfanato se perguntando: “Quem é minha mãe, meu pai, quem é minha família, de onde eu vim?” Bem, quando Jane tem 19 anos, ela se transforma nessa linda jovem e se apaixona. Um belo andarilho entra em sua vida, arrebata-a, mas não era para ser. Eles brigam e o andarilho sai para nunca mais ser visto. Mas é uma história muito triste. Jane fica grávida. Ela é levada às pressas para o hospital nove meses depois, dá à luz uma linda menina, mas naquela mesma noite, alguém quebra a janela do hospital e rouba sua preciosa filhinha, e é ainda pior do que isso. Acontece que Jane está sangrando. Ela está prestes a morrer. Ela não é normal. Os médicos precisam transformar Jane em Jim em uma operação de emergência.
Bem, Jim acorda no dia seguinte com uma enorme dor de cabeça, deixada como uma garotinha em um orfanato, sem pai, sem mãe, amante a engravida, a deixa abandonada, alguém rouba sua garotinha, e agora ela nem é Jane mais, ela é Jim. Bem, Jim entra em brigas de bar toda vez que alguém diz: “Jim, de onde você veio afinal? Quem é sua mãe, seu pai, seu irmão, sua irmã, quem é você, Jim? Bem, Jim se torna um bêbado de bar. Mas então, um dia, um barman chega até ele e diz: “Jim, Jim, acorde. Eu sou realmente um viajante do tempo. Entre na minha máquina e vamos resolver o mistério de quem é Jane/Jim.” Então eles giram o dial, eles voltam ao passado e então o pobre Jim é deixado em algum lugar no passado, ele não sabe onde. Mas então ele conhece essa linda garota de 19 anos e é amor à primeira vista. Mas, você sabe, não era para ser. Eles brigam e Jim vai embora, mas então ele descobre pela videira que sua namorada está grávida e ele percebe: “Oh, meu Deus, a história está se repetindo. Quero garantir que meu filho tenha a melhor educação possível.”
Então Jim vai ao hospital nove meses depois, quebra a janela do hospital, sequestra sua própria filhinha e volta para a máquina do tempo. E eles voltam, voltam, voltam ao passado até 1945. Jim vem da escuridão carregando sua preciosa menininha que ele deixou em um orfanato. Bem, no dia seguinte, as freiras do orfanato veem essa menina, não sabem mais como chamá-la, então a chamam de Jane. E Jane cresce se perguntando: “Quem é minha mãe, meu pai, minha família? Fui deixado como um enjeitado na porta deste orfanato.”
Bem, Jim finalmente diz a si mesmo, você sabe, viajar no tempo é meio legal. Vou parar de estar bêbado e vou fazer algo construtivo. Vou me juntar à Time Travelers Corp. Então Jim tem muitas façanhas, façanhas heróicas nas anulações do tempo. Mas agora Jim é um homem velho, ele é um homem velho prestes a se aposentar. Então, no dia de sua aposentadoria, eles lhe dão um relógio de ouro. Mas então Jim pede permissão para uma missão final no tempo. E isso é voltar no tempo para encontrar um certo bêbado de bar que briga sempre que alguém diz: “Quem é você, Jim? Quem é sua mãe? Seu pai? Seu irmão, sua irmã, sua tia, seu tio, de onde você veio?”
Bem, se você pegar uma folha de papel e desenhar a história da família de Jane, o que você descobrirá é que Jane é uma árvore genealógica em si mesma. Ela é sua própria mãe, seu próprio pai, seu próprio filho, sua própria neta, seu próprio tataravô, sua própria tataravó. Ela é uma árvore genealógica em si mesma.
E você pode imaginar o que acontece se eles têm uma família reunida e eles fazem uma guerra de comida e alguém diz: “Você fez isso comigo!” — Não, você fez isso consigo mesmo. E todos estariam certos. Porque se a viagem no tempo é possível, significa que você pode ser sua própria mãe ou seu próprio pai.
Mas o que a teoria das cordas diz sobre isso? Isso é ficção científica. O que a teoria das cordas diz sobre isso. Bem, a teoria das cordas diz, como Einstein, que o tempo é um rio. Estamos todos varridos no rio do tempo. O tempo pode acelerar e desacelerar. O tempo bate mais rápido na lua do que na terra. O tempo bate mais devagar em Júpiter do que na Terra. E medimos com seu celular. Seu celular capta sinais de GPS de satélites. Os satélites emitem sinais sonoros em taxas diferentes do seu celular e seu celular tem que compensar isso. Portanto, seu telefone celular precisa incluir a teoria da relatividade geral de Einstein em seu software e hardware.
Então, para resumir, as equações de Einstein permitem viagens no tempo. O tempo é um rio. O rio do tempo pode se bifurcar em dois rios e se o rio do tempo se bifurcar em dois rios, isso responde a todos os paradoxos da viagem no tempo. Porque se você pular em uma máquina do tempo, voltar no tempo, você não pode mudar seu próprio passado, você está mudando o passado de outra pessoa em outro fluxo de tempo. Assim, o rio do tempo se bifurca em dois rios e não há paradoxos na viagem no tempo se você começar a usar algo chamado teoria das cordas.
Mas então a questão é: o que seria necessário para um dia talvez ir de um universo para outro? Você sabe, daqui a trilhões de anos, o universo ficará muito frio. Achamos que o universo está caminhando para um grande congelamento. Daqui a trilhões de anos, todas as estrelas piscarão, serão estrelas mortas, estrelas de nêutrons, buracos negros. As estrelas deixarão de brilhar, o universo será tão grande, será muito frio. Nesse ponto, toda a vida inteligente no universo deve morrer. As leis da física são uma sentença de morte para toda vida inteligente. O universo deve eventualmente se aproximar da morte por calor prevista pelos físicos anos atrás. Mas há uma brecha. Apenas um. Só há uma maneira de escapar da morte do universo, e é deixar o universo. Bem, é claro que você está entrando no reino da ficção científica, mas pelo menos agora temos equações. As equações da teoria das cordas, que nos permitirão calcular se é possível passar por um buraco de minhoca para ir para outro universo onde é mais quente e talvez possamos começar tudo de novo. Porque talvez um dia possamos brincar com universos inteiros. A teoria das cordas é uma teoria de um universo inteiro. Portanto, quando você resolve as equações da teoria das cordas, encontra universos inteiros emergindo da teoria das cordas.
Agora, as pessoas fazem a pergunta: “Quando? Quando poderemos ter esse poder cósmico?” E a resposta é, depende da sua energia. Quando nós, físicos, olhamos para o espaço sideral em busca de energia, percebemos que qualquer civilização avançada acabaria encontrando três fontes de energia. Planetas, estrelas e galáxias. Assim, uma civilização do tipo um é planetária. Eles consomem energia planetária. Eles controlam o clima. Eles controlam terremotos, controlam vulcões. Qualquer coisa planetária eles controlam. Mais ou menos como Buck Rogers ou Flash Gordon.
Uma civilização tipo dois é estelar. Eles controlam a produção de energia de uma estrela inteira, como Star Trek e a Federação dos Planetas. Essa é uma típica civilização tipo dois.
Depois, há o tipo três, galáctico. Como o Império do Império Contra-Ataca. Eles vagam pelas rotas do espaço galáctico. Agora, qual é a energia da teoria das cordas? A energia da teoria das cordas é chamada de energia da prancha. É de 10 a 19 bilhões de elétron-volts. Esse é o universo em que vivo. Vivo em 11 dimensões, essas são as dimensões em que trabalho, essas são as dimensões com as quais sonho, e a escala de energia da teoria é a energia da prancha. 10 para os 19 bilhões de elétron-volts, isso é um quatrilhão de vezes mais poderoso que o Grande Colisor de Hádrons. Essa energia coloca você no tipo três. Uma vez que tenhamos o poder das galáxias, o poder dos sistemas estelares, teremos o poder da energia da prancha, talvez até a capacidade de dobrar o espaço e o tempo em um pretzel. O que está além disso?
Um dia dei uma palestra no velho planetário de lá, e um garotinho de 10 anos veio até mim, puxou minha calça e disse: “Professor, você está errado. Há o tipo quatro.” Então eu olhei para aquele garotinho irritante e disse a ele: “Cala a boca, garoto. Por que você não brinca no trânsito, tem um belo cruzamento ali, por que você não vai até lá?” Oh, não, o garoto não foi, ele continuou puxando minhas calças e continuou dizendo: “Professor, você está errado, há o tipo quatro”. E eu disse: “Olha, garoto, no universo, temos planetas, estrelas e galáxias, portanto, qualquer civilização inteligente terá energia planetária, energia estelar e energia galáctica. Isso é tudo que existe. Não há tipo quatro.” E então o garoto continuou puxando minhas calças novamente. E ele continuou dizendo: “Professor, você está errado. Há algo além do tipo três, e esse é o continuum.” E então eu disse a mim mesmo: “Hmm, talvez ele esteja em alguma coisa, o continuum, de Star Trek. Em Star Trek, há algo chamado Q. Os Q estão além de galácticos, estão no nível dos deuses. E, de fato, eles obtêm sua energia do continuum. Qual é o contínuo? Energia escura.
Energia escura
Nós, físicos, nos últimos dez anos descobrimos uma nova fonte de energia, maior que a própria galáxia. Energia escura. Realizado em nosso universo hoje, 73% do nosso universo, a energia da matéria, 73% está na forma de energia escura. A energia do nada. É isso que está afastando as galáxias cada vez mais. Essa é a energia do próprio Big Bang. As crianças fazem a pergunta, se o universo explodiu, então o que o fez explodir? E a resposta é energia escura. 73% da energia do universo é energia escura. 23% é matéria escura. Matéria escura é matéria invisível, se eu segurasse na minha mão, passaria direto pela minha mão. Ele mantém a galáxia unida. 23% do universo é matéria escura. Estrelas feitas de hidrogênio e hélio compõem 4% do universo.
E então e nós? Onde nós humanos arrogantes, numero uno, onde nos encaixamos no esquema maior das coisas? Nós fazemos 0,03% do universo. Deixe-me repetir isso novamente. Nós, os elementos superiores, nós, feitos de oxigênio, carbono, nitrogênio, tungstênio, ferro, formamos 0,03% do universo. Em outras palavras, nós somos a exceção. O universo é feito principalmente de energia escura. O universo é feito principalmente de matéria escura. Sobrepujando as estrelas, esmagando as galáxias, na verdade, e compomos apenas 0,03% do universo.
O futuro da física é você
Então, em outras palavras, para vocês jovens aspirantes a físicos na platéia, vocês podem estar se perguntando agora, por que eu deveria estudar física? Porque vocês já têm um candidato para a Teoria do Campo Unificado, certo? Apenas perceba que todo livro de texto de física está errado. Todos os livros de texto de física na Terra dizem que o universo é feito principalmente de átomos, certo? Aí está. O universo é feito principalmente de átomos. Errado.
Nos últimos dez anos, chegamos à conclusão de que a maior parte do universo é escura e há uma prateleira inteira cheia de Prêmios Nobel para os jovens que conseguem descobrir o segredo da matéria escura e da energia escura.
Devo também salientar que há um conto de moralidade. A matéria escura foi prevista pela primeira vez por uma mulher, Vera Reuben, mas ela foi ignorada por 40 anos porque era tão incrível. Matéria escura, matéria invisível, separando as galáxias? E essa é uma história muito triste no meu campo, física teórica, porque as mulheres muitas vezes são menosprezadas e não recebem crédito. O exemplo mais famoso disso, aliás, foi o caso de Jocelyn Bell. Ela era uma jovem estudante de doutorado em astronomia e olhou para o céu e uma estrela estava piscando para ela. As estrelas não piscam. Eles piscam por causa de imperfeições na atmosfera, mas não piscam assim. Quero dizer, eles não piscam regularmente. Ela catalogou isso dia após dia, semana após semana, mês após mês. E então ela cometeu o maior erro de sua vida, ela disse a seu orientador de tese.
Bem, quando chegou a hora de escrever o artigo, qual nome veio primeiro? Seu nome veio primeiro. Ele era o figurão, ela era uma estudante de pós-graduação humilde. Quando chegou a hora de dar palestras ao redor do mundo, quem deu as palestras? Ele fez. E quando chegou a hora de ganhar o Prêmio Nobel de Física pela descoberta do pulsar, quem ganhou o Prêmio Nobel de Física? Ele fez. Ela não.
Qual é a lição aqui? A lição é que, se você na platéia descobrir algo importante, diga-me primeiro. Quero dizer, sou um homem generoso. Posso arranjar dinheiro suficiente para uma ficha de metrô para você, serei o físico mais importante, colocarei meu nome em primeiro lugar e, ei, uma ficha de metrô não é tão ruim quanto um prêmio de consolação.
O ponto que estou levantando é que há uma prateleira inteira cheia de Prêmios Nobel para aquelas pessoas que podem descobrir o que constitui 73% do universo, a energia escura. E o que é a matéria escura, que compõe 23% do universo? Ninguém sabe. A teoria das cordas nos dá uma pista, mas não há uma resposta definitiva.
O que mais me intriga na física, ou mesmo na ciência, é encontrar a base mais fundamental para tudo. Em vez de tentar massagear uma teoria ou torná-la mais bonita, por que não descobrir por que ela funciona, o que a faz funcionar? Por exemplo, deixe-me dar-lhe algo da área da medicina. Certa vez eu estava lendo um artigo sobre câncer de mama recentemente no New York Times, e mencionava um número que achei absolutamente surpreendente. E isto é, que 95% do dinheiro que vai para a pesquisa do câncer de mama não vai para a cura do câncer de mama. Simplesmente massageia o câncer de mama, mantendo o quo estabelecido, aprimorando as terapias existentes, em vez de curá-lo no nível fundamental. Sabe, quando eu era criança, ainda me lembro, as pessoas falavam sobre pulmões de ferro. A pólio era uma doença horrível e havia gente dizendo que um dia teremos milhares de pulmões de ferro nos Estados Unidos. Aldeias inteiras de pulmões de ferro, porque temos que controlar a poliomielite. Mas você sabe de uma coisa? Jonas Salk foi lá e curou a maldita coisa. Hoje não temos pulmões de ferro, mas temos algo muito parecido. Temos um estabelecimento de câncer que investe muito dinheiro em massagear o câncer e apenas 5% desse dinheiro é destinado a realmente curá-lo.
Então essa é a analogia na biologia. Na física, o que queremos é a teoria fundamental que impulsiona todas essas partículas subatômicas. É difícil acreditar que a natureza possa ser tão maliciosa para criar um universo no nível fundamental baseado em milhares de partículas subatômicas e até mesmo o modelo padrão é feio. 36 quarks, 19 parâmetros livres que você pode ajustar, 3 gerações, cópias xerox entre si, 3 cópias redundantes de quarks. Por que a natureza deveria ser tão redundante para criar uma teoria fundamental que não é elegante, nem bonita, nem simples, mas horrível, mas funciona.
Sendo um físico, também temos alguns insights sobre a imagem energética do futuro. Em primeiro lugar, a energia solar é muito boa, mas é duas vezes mais cara que a tecnologia de combustível fóssil, em média. Portanto, se você apostar a loja na energia solar, vai falir. No entanto, as tecnologias solares, eólicas e renováveis estão caindo de preço a cada ano. Os combustíveis fósseis estão subindo de preço em média a cada ano e as duas curvas devem se cruzar em cerca de 10 anos. Não sabemos ao certo, mas quando isso acontecer, haverá uma mudança visível. Isso significa que será economicamente vantajoso ir com tecnologia solar, hidrogênio e renovável.
Por exemplo, na Europa de hoje, os investidores estão comprando direitos sobre o deserto do Saara. Não porque eles querem colocar painéis solares no deserto, é muito cedo para isso. Mas em 10 anos, quando a energia solar se tornar mais barata, mais eficiente, com créditos fiscais e produção em massa, em 10 anos, será tarde demais. Todos terão direito a áreas desérticas e colocarão painéis solares lá. Portanto, o momento de investir em energia solar é em algum momento entre agora, quando ainda é muito caro, e daqui a 10 anos, quando é tarde demais. Você quer colocar o pé na porta.
E além disso, o poder de fusão torna-se uma possibilidade. Os europeus estão licitando a loja do reator de fusão ITER com sede no sul da França, 10 bilhões de euros da União Europeia, também Rússia, Estados Unidos, Japão e Coréia, para criar o primeiro reator de fusão no sul da França e em mais 10 anos , até 2030, esperamos torná-lo comercial. Então, em 10 anos, poderíamos estar entrando na era solar, em 20 anos, entraremos na era da fusão solar, quando a água do mar, a água do mar é o ingrediente básico para uma usina de fusão.
Agora, e quanto ao poder de fissão? O poder de fissão é o poder do urânio. O poder da fusão é o poder das estrelas, o poder do hidrogênio. O urânio tem um problema. Quando você divide o urânio, você cria resíduos nucleares, toneladas de resíduos nucleares. Esse lixo nuclear é quente. Esse calor é o que está causando o colapso no Japão enquanto falamos. Na verdade, pode levar 30 anos, de acordo com a Hitachi Corporation, para que esse terrível acidente finalmente fique sob controle. 30 anos é uma das nossas melhores projeções de quando podemos finalmente parar o acidente do reator.
O poder de fissão tem problemas. Primeiro, colapsos. Em segundo lugar, o lixo nuclear. Onde o colocamos? O presidente Barack Obama decidiu cancelar o Repositório de Resíduos Nucleares das Montanhas Yucca. Então, no momento, os Estados Unidos estão sofrendo de um caso maciço de constipação nuclear. O lixo nuclear está se acumulando em todas as instalações nucleares. 104 deles nos Estados Unidos sem lugar para colocar o lixo nuclear.
Agora, minha atitude é que leva cerca de 10 anos para concluir uma nova usina nuclear. Nesses 10 anos, a energia solar se torna muito competitiva. Assim, o clima econômico muda. Agora pode parecer econômico construir uma usina nuclear, mas em 10 anos, a energia solar se torna muito competitiva com os combustíveis fósseis e, nesse caso, a energia nuclear pode ser uma ideia cujo tempo já passou.
Algumas pessoas fazem a pergunta: “Professor, se você está encontrando a teoria de tudo, então o que eu ganho com isso? Tudo se foi, certo?” Errado.
Há várias maneiras de olhar para esta questão. Pense em olhar para um jogo de xadrez pela primeira vez em sua vida e você observa os dois jogadores moverem as peças de xadrez. Se você nunca jogou xadrez em toda a sua vida, você pode descobrir as regras apenas olhando para o jogo. Como os peões se movem, como os reis se movem e, depois de um tempo, você descobre todos os movimentos. Mas isso faz de você um grande mestre? Não. Descobrir as regras do xadrez é como descobrir a Teoria do Campo Unificado. Agora sabemos como as partículas se movem, agora sabemos como cada objeto no universo se move. Conhecemos todos os movimentos da matéria e da energia. Essa é a Teoria do Campo Unificado. Então é como descobrir as regras do xadrez, mas isso faz de você um grande mestre? Isso faz de você um mestre da gravidade? Um mestre da eletricidade e do magnetismo? Um mestre das forças nucleares? Não.
Há outra maneira de ver isso. A matéria escura, a energia escura, foram descobertas nos últimos dez anos, o que forçou uma revisão em cada física do planeta Terra. Isso é embaraçoso. Porque agora percebemos que a maior parte do universo é escuro e não sabemos o que eles realmente são. Agora, temos algumas dicas, a teoria das cordas diz que a matéria escura pode ser uma vibração mais alta da corda chamada sparticle. Uma partícula é uma superpartícula, mas não está provada. A energia escura, mesmo a teoria das cordas, tem dificuldade em explicar a magnitude da energia escura.
Então, quando entendermos a energia escura e a matéria escura, entenderemos o Big Bang. Porque o que está impulsionando o Big Bang, mas a energia escura. Então, uma vez que entendermos a matéria escura, a energia escura, entenderemos o nascimento do universo e a morte do universo.
Eu sou um físico teórico. Sendo um físico teórico, meu laboratório é meu lápis. Posso carregá-lo no ônibus, no avião, no trem. Meu laboratório é meu lápis.
E em uma nota final, deixe-me dizer o seguinte. Que desde criança, meu modelo foi Albert Einstein e tive o raro privilégio de falar no Einstein Centennial há vários anos. E minha história favorita de Einstein é esta: quando Einstein era um homem velho, ele estava cansado de dar a mesma palestra repetidamente. Então, um dia, seu motorista veio até ele e disse: “Professor, eu sou realmente um ator de meio período. Já ouvi o seu discurso tantas vezes que o memorizei. Então, por que não trocamos de lugar? Vou colocar um bigode, vou colocar uma barba, quer dizer, vou colocar uma peruca. Eu serei o grande Einstein, e você pode ser meu motorista.” Bem, Einstein adorou a piada, então eles trocaram de lugar e isso funcionou notoriamente até que um dia, um matemático na parte de trás fez uma pergunta muito difícil. E então Einstein pensou: “Ah, o jogo acabou”. Mas então o chofer disse: “Essa pergunta é tão elementar que até meu chofer aqui pode responder para você”.
Deixe-me dar alguns conselhos para você, se você é um jovem físico, talvez acabando de sair do ensino médio, você tem sonhos de ser Einstein, sonhos de trabalhar na teoria das cordas e coisas assim. E então você atinge a física do calouro. Deixe-me ser franco. Nós, físicos, reprovamos a maioria dos alunos de física elementar e somos mais ou menos incentivados a fazê-lo pelo departamento de engenharia. Não queremos treinar engenheiros que fazem pontes que caem. Não queremos criar engenheiros que criam arranha-céus que caem. Há uma linha de fundo. Você tem que conhecer as leis da mecânica. Então, antes que você possa trabalhar com as leis de Einstein, você tem que trabalhar com as leis do atrito, alavancas, polias e engrenagens.
Então, se você é um jovem físico, se formando no ensino médio com estrelas nos olhos e encontra a física de calouro pela primeira vez, tenha coragem, se você tiver um momento difícil, é assim que é.
Muito obrigado.
