Tópico: Perguntas sem-vergonha sobre física...

[Caio Gomes]

Se por um motivo bizarro tivessemos chegado primeiro a teoria de cordas, as outras seriam limites de baixas energias. Nenhum problema apareceria ai.

[Dbohr]

Agora uma minha: imagine que você tem uma turma de calouros entusiasmados, mas meio "verdes" em física. Como vocês planejariam um curso de Mecânica Quântica para eles? A tradicional, com base em Estrutura da Matéria, ou partindo para a abstração dos espaços de Hilbert, teoria probabilística, etc.?

[Dr. Manhattan]

Agora uma minha: imagine que você tem uma turma de calouros entusiasmados, mas meio "verdes" em física. Como vocês planejariam um curso de Mecânica Quântica para eles? A tradicional, com base em Estrutura da Matéria, ou partindo para a abstração dos espaços de Hilbert, teoria probabilística, etc.?

Eu daria primeiro umas duas aulas explicando o experimento de dupla fenda e de Stern-Gerlach, usando os primeiros capítulos das Lectures do Feynman.
Entao diria: MQ É ISSO AÍ. Agora vamos ver como tirar resultados. Entao faria uma breve mencao aa Velha MQ, e entraria na Eq. de Schroedinger.

[Dbohr]

É, essa idéia tinha ficado latente depois de eu ler o JJ Sakurai, que já "entra de sola" com notação de Dirac. Tenho a impressão que ensinar o arcabouço matemático primeiro e introduzir os significados físicos depois talvez seja mais orgânico.

[SnowRaptor]

A abordagem do JJ Sakurai é muito boa nesse aspecto. O aluno pára de se perder nas comparações indevidas com a mecânica clássica que sempre aparecem. Já as comparações com a mecânica clássica que devem aparecer são bem interessantes (como comparar o comutador com os colchetes do peixe).

E o melhore de tudo: não tem que ficar fazendo integral que nem um condenado e a noção de função de onda é bem mais concreta de "A funçào de onda é tal que ela ao quadrado dá a probabilidade µµµ)

[Dbohr]

A abordagem do JJ Sakurai é muito boa nesse aspecto. O aluno pára de se perder nas comparações indevidas com a mecânica clássica que sempre aparecem. Já as comparações com a mecânica clássica que devem aparecer são bem interessantes (como comparar o comutador com os colchetes do peixe).

Colchetes do Peixe, hehehehe. Tenho que usar isso algum dia...

(Pra quem não sabe, o Snow está se referindo aos Parênteses de Poisson)

Mas sim, eu gostei muito do Sakurai por causa disso. Quando eu comecei a estudar MQ, perdeu-se um tempão de aula fazendo aquelas comparações com mecânica clássica. Seguimos o caminho tortuoso que os primeiros físicos da velha MQ construíram -- o que não deixa de ser interessante, mas dá margem para muita confusão. Afinal, ninguém hoje ensina Gravitação usando os métodos geométricos do Newton. Por que deveríamos reconstruir os mesmos passos do Bohr e cia.?

E o melhore de tudo: não tem que ficar fazendo integral que nem um condenado e a noção de função de onda é bem mais concreta de "A funçào de onda é tal que ela ao quadrado dá a probabilidade µµµ)

Foi só eu, ou vocês também sentiram que não estavam contando a vocês a história toda da Função de Onda quando foram introduzidos a esse conceito? A impressão que dava é que tinham tirado ela do chapéu...

[SnowRaptor]

Mas sim, eu gostei muito do Sakurai por causa disso. Quando eu comecei a estudar MQ, perdeu-se um tempão de aula fazendo aquelas comparações com mecânica clássica. Seguimos o caminho tortuoso que os primeiros físicos da velha MQ construíram -- o que não deixa de ser interessante, mas dá margem para muita confusão. Afinal, ninguém hoje ensina Gravitação usando os métodos geométricos do Newton. Por que deveríamos reconstruir os mesmos passos do Bohr e cia.?

É exatamente essa a questão. Não dá pra ficar mostrando historicamente os problemas e suas soluçães até chegarmos na metodologia usada hoje, que torna trivial a solução daqueles mesmos problemas. É interessante, sim, como contextualização, mas passe uma aula ou duas atiçando os alunos com esses problemas, depois notação de Dirac neles!

Foi só eu, ou vocês também sentiram que não estavam contando a vocês a história toda da Função de Onda quando foram introduzidos a esse conceito? A impressão que dava é que tinham tirado ela do chapéu...

Nào foi só você, não. Pra mim, função de onda só não era mais tirada d chapéu que função de Green.

[West]

Não sei se essa já foi formulada (estou sem muito tempo para acompanhar as postagem desde o começo).

É uma pergunta fundamental: o tempo realmente existe? Não seria ele mero efeito mental, ou seja, uma forma de percepção simplesmente criada por nossas mentes para uma causa fundamental diversa. O que é então o tempo? O tempo, não seria, em essência, tão somente um modo diferente de se medir o espaço (Deslocamento. por exemplo, um dia equivale ao deslocamento sofrido por um ponto fixo na superfície da terra ao descrever uma trajetória circular (volta completa) de 360º como efeito do movimento terrestre de rotação; uma hora seria 1/24 desse desclocamento; um minuto 1/60 do deslocamento a que denominamos hora, e assim por diante. Idem para o ano)? Desse ponto de vista, não estaríamos cometendo um erro fundamental ao diferenciar espaço e tempo como sendo entidades de existência próprias, apesar de as considerarmos imanentemente dependestes?

Do pouco que li sobre física não encontrei nenhuma referência acerca desse questionamento. Geralmente é levantado equivalente em relação ao espaço, mas em si tratando de tempo simplesmente postula-se sua existência (por tratar-se de algo considerado "evidente") sem nenhum questionamento e passasse a análise de sua natureza, sempre tomando-o como uma entidade existente e constituinte fundamental da natureza(espaço-tempo relativístico, p. ex.). Em nenhum momento se discute a possibilidade de ser o tempo mera criação humana e não parte essencial da natureza.

[Dbohr]

Santo Agostinho escreveu: "quando não me perguntam o que é o tempo, eu o sei; mas se perguntam, não o sei" (Confissões, Livro XI). Séculos mais tarde Newton escreveria: "Eu não defino tempo, espaço, lugar e movimento, já que são bem conhecidos por todos. Devo apenas observar que o vulgo concebe tais quantidades sob nenhuma outra noção senão a relação que têm elas com outros objetos. Levantam-se daí certos preconceitos e para removê-los será conveniente distingui-los entre absoluto e relativo, verdadeiro e aparente, matemático e comum" (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, Escólio Geral)

Na Física de hoje tratamos o tempo como um parâmetro em muitos dos nossos modelos, mas não temos uma resposta definitiva para o que ele é. Sabemos, diferente de Newton, que o tempo não é absoluto por causa das teorias Eletromagnética e da Relatividade; mas isso pouco bastou para o definirmos melhor do que antes.

Aliás, você poderia perguntar o que é carga e massa. Dois conceitos fundamentais que são utilizados o tempo todo pelos físicos e que até agora tampouco são compreendidos em sua totalidade!

Agora, se estiver interessado em ler algumas idéias malucas sobre o tempo, eis um artigo de estimação:

http://arxiv.org/abs/hep-th/0410270v1

[Gaúcho]

Bom, eu vou viajar de avião dia 10, e me lembrei de dilatação temporal

Já ouvi falar de que viajando a certa velocidade, com um relógio atomico no ponto de partida e outro no avião, o relógio que viajou adianta tantos 0,00000sei-la-eu segundos.

Minha dúvida: qual o efeito disso na prática? Supondo que podessemos viajar em uma velocidade em que eu chegasse no destino com o relógio tendo adiantado 3 minutos. Que diferença eu veria? O que aconteceria?

Por favor, tentem simplificar

[Dbohr]

Para você não faria diferença nenhuma. Você simplesmente não perceberia a dilatação do tempo, e se não soubesse que viajou a velocidades muito altas, poderia pensar que seu relógio está com defeito...

Porém, satélites GPS são instrumentos de altíssima precisão. Se não levassem as correções relativísticas em conta, errariam suas medidas por vários metros!

[SnowRaptor]

Porém, satélites GPS são instrumentos de altíssima precisão. Se não levassem as correções relativísticas em conta, errariam suas medidas por vários metros!

Acumulariam erro de 11km ao dia.

[Gaúcho]

Para você não faria diferença nenhuma. Você simplesmente não perceberia a dilatação do tempo, e se não soubesse que viajou a velocidades muito altas, poderia pensar que seu relógio está com defeito...

Porém, satélites GPS são instrumentos de altíssima precisão. Se não levassem as correções relativísticas em conta, errariam suas medidas por vários metros!

Primeiramente, obrigado pela resposta!

Agora, uma outra dúvida sobre o mesmo assunto (pode complicar agora se quiser =D):

E se a dilatação fosse de por exemplo várias horas, eu ainda não perceberia?

Outra, digamos que eu viaje a uma velocidade de cerca de 60% da velocidade da luz. Eu viajaria por exemplo por 5 dias, mas pra quem não viajou, já teriam se passado mais dias (eu acho). Como isso é possível? Na verdade eu viajei mais(ou menos, se eu errei a teoria) de 5 dias mas não percebi? 0.o

[SnowRaptor]

E se a dilatação fosse de por exemplo várias horas, eu ainda não perceberia?

Você não perceberia que o tempo está andando "mais devagar". Você só imaginaria que haveria algo errado se fosse noite e pelos ses cálculos devesse ser dia, por exemplo.

[Caio Gomes]

No seu relógio se passaram exatods 5 dias. No relógio da pessoa que ficou se passram MAIS de cinco dias.

Essa é o detalhe: Não é um efeito fisilógico. Não tem ligação com a percepção do tempo.

[Gaúcho]

É um efeito apenas em relógios, então?

[Caio Gomes]

Não. É um efeito que ocorre em TODOS fenomenos físicos.

[Gaúcho]

No seu relógio se passaram exatods 5 dias. No relógio da pessoa que ficou se passram MAIS de cinco dias.

Essa é o detalhe: Não é um efeito fisilógico. Não tem ligação com a percepção do tempo.

Eu viajei 5 dias. Pra quem ficou se passaram mais. Porque o tempo pra mim passou mais devagar?

Se eu não tiver "salvação", podem falar hehe

PS: achei esse video http://www.overstream.net/view.php?oid=m4u0t0nytylr , acho que to começando a entender.

[Dbohr]

Eu viajei 5 dias. Pra quem ficou se passaram mais. Porque o tempo pra mim passou mais devagar?

É uma conseqüência das constância da velociade da luz. Quanto mais rápido você viaja, mais um observador em repouso perceberia seus intervalos de tempo se esticando. Mas para você tudo seria tão normal como sempre -- embora, se fizesse a conta, acharia que percorreu uma distância mais curta do que o normal.

O legal da Relatividade é que dá para mostrar isso com geometria simples...

[Moro]

Dbhor

No link passado pelo Atheo, aparece a Luz seguindo a trajetória e velocidade das naves enquanto essas avançam, além da luz viajando em c na direção perpendicular a da nave.

A luz é sujeita à inércia?

Sempre tinha um exemplo da relatividade para mim do laser sendo lançado da frente de uma nave próxima a velocidade da luz e essa se afastando com velocidade c da nave.

confundiu agora...

[Dbohr]

Boa pergunta. E a resposta é "não exatamente"

A Relatividade mostra que não existem referenciais inerciais privilegiados. Dito de outra forma, não é possível determinar se um corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Assim, se os pilotos percebessem o puslo de laser ficando para trás, teriam como determinar que eles estão em MRU!

Além disso, como a velocidade da luz é constante em todos os referenciais, um observador no asteróide precisa medir a mesma velocidade do pulso de laser que os pilotos. Só que para ele parece que a primeira nave disparou um pulso na diagonal, que é refletido pela segunda nave e retorna para a primeira.

A conseqüência disso é que o tempo e as distâncias medidas pelos pilotos precisam ser diferentes daqueles medidas pelo observador no asteróide. A única coisa que todos concordam é que a velocidade da luz é c! E é por isso que os tempos medidos diferem.

[Fenrir]

Algumas perguntas:
1
O que é um buraco cinza? Qual é a razão deste nome?

2
O comprimento de Planck é a menor unidade de comprimento possível? todas as medidas são quantizadas?
O mesmo vale para o tempo de Planck e a massa de Planck?

3
Sabemos que existem grandezas escalares como massa, que podem ser expressas por um número apenas e grandezas vetoriais, que alem de magnitude, precisam de direcao e sentido para serem adequadamente expressas.

Os tensores seriam outro tipo de grandeza?

Caso afirmativo, haveriam outros tipos de grandezas alem das escalares, vetoriais e tensoriais?

Existe alguma relacao entre o numero de dimensoes e o numero de "caracteristicas" necessarias para expressar uma grandeza?
Por exemplo, para expressar a velocidade de um corpo no espaço tridimensional, preciso da direcao e do sentido do movimento deste corpo.
Elaborando...
Direcao, sentido e magnitude seriam suficientes se eu pensasse na "velocidade" de alguma coisa movendo em n dimensões?

4
Que reposta os físicos modernos dariam a um dos paradoxos de Zenão, o que nega a realidade do espaço por afirmar que se o espaço contem algo, então uma outra coisa deveria conter o espaço e assim ao infinito (adInfinitum)?

5
Se todo movimento (na acepção mais geral e englobante do termo, o que incluiria até mesmo pensamentos) cessasse, o tempo deixaria de existir?
O tempo existe independentemente do espaço? Se o tempo estiver indissoluvelmente ligado ao movimento e o movimento se dá no espaço, faz sentido falar de tempo, prescindindo do espaço?

6
Ha dimensões espaciais e temporais (ouvi dizer que os físicos postulam a existência de mais de uma dimensão temporal).
Haveriam outras dimensões de outras "qualidades" ou "tipos"?

7
Quais seriam as propriedades de uma onda eletromagnética cujo comprimento se aproximasse de zero ou se aproximasse de infinito?

[SnowRaptor]

Vou responder o que sei:

A Massa de Planck não é um limite inferior para massa, pois é um valor macroscópico, comparável à massa de um grão de pó. Há coisas com massa muito menor que ela. Não tenho certeza sobre o comprimento e o tempo de Planck, mas eles estào atrelados de forma que o tempo de Planck é o tempo que a luz leva para percorrer um comprimento de Planck.

Uma onda eletromagnético cujo comprimento de onda se aproxima de infinito é um campo uniforme. Uma onda eletromagnética cujo comprimento de onda se aproxima de zero carrega energia próxima de infinito: E=hf, onde f é a freqüência: f=c/l e l é o comprimento de onda.

[Dbohr]

Algumas perguntas:
1
O que é um buraco cinza? Qual é a razão deste nome?

Nunca tinha ouvido falar até agora

Fui pesquisar e aparentemente trata-se de um quase-buraco-negro, composto de matéria exótica. Do tipo que ocorre quando você espreme ainda mais uma estrela de neutrons, mas sem exatamente criar um BN.

2
O comprimento de Planck é a menor unidade de comprimento possível? todas as medidas são quantizadas?
O mesmo vale para o tempo de Planck e a massa de Planck?

Vide resposta do SnowRaptor. Essas são quantidades úteis que aparecem no estudo da Teoria Quântica de Campos.

Não sabemos ainda se espaço e tempo são quantizados.

3
Sabemos que existem grandezas escalares como massa, que podem ser expressas por um número apenas e grandezas vetoriais, que alem de magnitude, precisam de direcao e sentido para serem adequadamente expressas.Os tensores seriam outro tipo de grandeza?

Caso afirmativo, haveriam outros tipos de grandezas alem das escalares, vetoriais e tensoriais?

Tensores são bastante úteis em mecânica de fluidos e obviamente em Relatividade. Escalares e vetores são Tensores de ordem 0 e 1, respectivamente; e portanto, que eu saiba, são os objetos mais genéricos que se pode ter.

Existe alguma relacao entre o numero de dimensoes e o numero de "caracteristicas" necessarias para expressar uma grandeza?

Depende estritamente do que você entende por "dimensão". Em Física Estatística, por exemplo, tratamos de espaços de fase com 10²⁴ graus de liberdade. Como você pode imaginar, não é muito útil tentar fazer cálculos com tantas dimensões assim, então temos que partir para outros tratamentos!

4
Que reposta os físicos modernos dariam a um dos paradoxos de Zenão, o que nega a realidade do espaço por afirmar que se o espaço contem algo, então uma outra coisa deveria conter o espaço e assim ao infinito (adInfinitum)?

Cálculo Diferencial

5
Se todo movimento (na acepção mais geral e englobante do termo, o que incluiria até mesmo pensamentos) cessasse, o tempo deixaria de existir?

Complicado...

Eu diria que se tudo no Universo fosse reduzido a estados estacionários (i.e., independentes do tempo), então o tempo deixaria de ter sentido. Todos os sistemas cessariam de evoluir temporalmente e seria impossível diferenciar um instante de outro.

Se isso não é equivalente a dizer que "o tempo pararia", eu não sei o que é.

O tempo existe independentemente do espaço? Se o tempo estiver indissoluvelmente ligado ao movimento e o movimento se dá no espaço, faz sentido falar de tempo, prescindindo do espaço?

O problema é que não sabemos definir o que é o tempo. É um parâmetro útil nas nossas equações, mas o que ele "é", mesmo, não se sabe.

Aliás, não sabemos definir carga, massa...

6
Ha dimensões espaciais e temporais (ouvi dizer que os físicos postulam a existência de mais de uma dimensão temporal).
Haveriam outras dimensões de outras "qualidades" ou "tipos"?

Novamente, tudo depende de que você entende por "dimensão". Eu mesmo não faço idéia do que seria uma outra dimensão temporal.

7
Quais seriam as propriedades de uma onda eletromagnética cujo comprimento se aproximasse de zero ou se aproximasse de infinito?

Vide a resposta do Snowraptor.

[uiliníli]

Li em uma Scientific American antiga que o comprimento de Planck corresponde ao comprimento fundamental de uma corda na teoria das supercordas. Segundo a Wikipédia:

the fundamental constituents of reality are strings of the Planck length (about 10−33 cm) which vibrate at resonant frequencies.
http://en.wikipedia.org/wiki/Superstring_theory

Mas você sabe que a teoria das cordas ainda é polêmica.