Tópico: De leigos para físicos!

[Luz]

Adoro física, mas sou leiga demais para entender determinados fatos, tendo dificuldade até mesmo com o significado de alguns termos. Leio bastante, mas algumas coisas ficam sempre vagas.

Todas as vezes que me lembrar de alguma coisa vou postar aqui e convido outros foristas a fazer o mesmo.

Bom, no momento, a dúvida é a seguinte: conservação de energia.

No vácuo, partículas virtuais surgem e rapidamente desaparecem, até ai tudo bem, a energia se conserva... mas quando elas colidem e se aniquilam formando uma partícula de matéria, isso não fere a conservação de energia?

E, em que circunstâncias foram observadas, até hoje, as oscilações do vácuo quântico? Somente em laboratório ou também no espaço? E como?

[Dbohr]

As partículas virtuais são exatamente isso: virtuais. Elas aparecem como "mensageiras" da interação entre partículas "reais" na teoria quântica de campos. Por exemplo, dois elétrons sentem a presença um do outro via troca de um fóton virtual. Fora isso, elas não são observáveis (até onde entendo).

Exatamente como isso é diferente dos anjos de Kepler, eu nunca entendi

A famosa energia do vácuo é outra história. Ela surge a partir da observação da energia esperada do vácuo, que é a mesma do oscilador quântico e da ordem da Constante de Planck. Essa energia é mensurável e, entre outras coisas, é responsável pelo Efeito Casimir, no qual duas placas eletricamente neutras muito próximas sofrem uma força atrativa.

Outras conseqüências estranhas da energia de ponto zero são a polarização do vácuo, a radiação de Hawking, etc.

Cumpre notar que conservação da energia não é violada aqui. De fato, a densidade da energia do vácuo é uma coisa que qualquer teoria quântica da gravidade precisa explicar -- há uma discrepância de 120 ordens de grandeza, dependendo do modelo cosmológico que se use...

[Luz]

As partículas virtuais são exatamente isso: virtuais. Elas aparecem como "mensageiras" da interação entre partículas "reais" na teoria quântica de campos. Por exemplo, dois elétrons sentem a presença um do outro via troca de um fóton virtual. Fora isso, elas não são observáveis (até onde entendo).

Exatamente como isso é diferente dos anjos de Kepler, eu nunca entendi

A famosa energia do vácuo é outra história. Ela surge a partir da observação da energia esperada do vácuo, que é a mesma do oscilador quântico e da ordem da Constante de Planck. Essa energia é mensurável e, entre outras coisas, é responsável pelo Efeito Casimir, no qual duas placas eletricamente neutras muito próximas sofrem uma força atrativa.

Outras conseqüências estranhas da energia de ponto zero são a polarização do vácuo, a radiação de Hawking, etc.

Cumpre notar que conservação da energia não é violada aqui. De fato, a densidade da energia do vácuo é uma coisa que qualquer teoria quântica da gravidade precisa explicar -- há uma discrepância de 120 ordens de grandeza, dependendo do modelo cosmológico que se use...

Você está me dando uma informação nova, até então eu acreditava que "virtual" era somente em função da brevidade das partículas, mas que elas existiam de "fato" por brevíssimos instantes e independentes da prsença de "matéria".

Essa "coisa" que eu falei de pares de partículas/anti-partículas se colidindo e se aniquilando para gerar uma partícula "real", então, não existe? 

Em que circunstâncias "dizem" que a matéria surge do nada (vácuo)? 

[Dbohr]

Olha, Luz, te confesso que eu mesmo não consegui ainda entender o mecanismo dessas coisas. Aliás, como disse o Richard Feynman certa vez (é o sujeito que empresta o retrato para o meu avatar): "Estou seguro que ninguém entende Mecânica Quântica".


Mas vamos lá:

Essa "coisa" que eu falei de pares de partículas/anti-partículas se colidindo e se aniquilando para gerar uma partícula "real", então, não existe?

Existir, existe. Mas é virtual

Vou tentar explicar com uma analogia. O elétron tem um momento magético intrínseco, que chamamos de spin. Se o elétron fosse um esfera pequena carregada, o spin poderia ser entendido como um giro dessa esfera pequena ao redor de um eixo.'

Só que o elétron não é uma pequena esfera. Então que diabos é o spin?

É a mesma coisa, a meu ver, com as partículas virtuais. Elas existem enquanto mensageiras das 3 interações conhecidas, e talvez da gravitação também. Elas explicam o Efeito Casimir e a radiação de Hawking. Mas observar, medir momento linear, colocar num laboratório? Não é possível.

(Salvo uma incompreensão minha, claro!)

Em que circunstâncias "dizem" que a matéria surge do nada (vácuo)?

Bom, existe quem diga que o Princípio da Incerteza abre a possibilidade de matéria e energia surgirem do nada, desde que voltem ao nada depois de um tempo muito curto.

Outros, eu inclusive, não vêem nada no Princípio da Incerteza que justifique essa interpretação. O que ele diz é que uma entidade quântica pode se manter num determinado estado de energia por algum tempo antes de realizar uma transição para outro estado. Nada implícito ou explícito sobre a conservação da energia.

[Luz]

Olha, Luz, te confesso que eu mesmo não consegui ainda entender o mecanismo dessas coisas. Aliás, como disse o Richard Feynman certa vez (é o sujeito que empresta o retrato para o meu avatar): "Estou seguro que ninguém entende Mecânica Quântica".

Bom, estou segura que eu não entendo, somente pequeninas partes isoladas (será?), mas é um ótimo exercício mental! 

Mas vamos lá:

Essa "coisa" que eu falei de pares de partículas/anti-partículas se colidindo e se aniquilando para gerar uma partícula "real", então, não existe?

Existir, existe. Mas é virtual

Vou tentar explicar com uma analogia. O elétron tem um momento magético intrínseco, que chamamos de spin. Se o elétron fosse um esfera pequena carregada, o spin poderia ser entendido como um giro dessa esfera pequena ao redor de um eixo.'

Só que o elétron não é uma pequena esfera. Então que diabos é o spin?

É a mesma coisa, a meu ver, com as partículas virtuais. Elas existem enquanto mensageiras das 3 interações conhecidas, e talvez da gravitação também. Elas explicam o Efeito Casimir e a radiação de Hawking. Mas observar, medir momento linear, colocar num laboratório? Não é possível.

(Salvo uma incompreensão minha, claro!)

Quântica é fantástico, né não? Se eu soubesse da existência disso aos 15 anos... 

Em que circunstâncias "dizem" que a matéria surge do nada (vácuo)?

Bom, existe quem diga que o Princípio da Incerteza abre a possibilidade de matéria e energia surgirem do nada, desde que voltem ao nada depois de um tempo muito curto.

Outros, eu inclusive, não vêem nada no Princípio da Incerteza que justifique essa interpretação. O que ele diz é que uma entidade quântica pode se manter num determinado estado de energia por algum tempo antes de realizar uma transição para outro estado. Nada implícito ou explícito sobre a conservação da energia.

Isso ajuda muito a esclarecer a dúvida que eu tinha... ficava imaginando o que acontecia com essa "matéria" surgida do nada. Pensava até que podia ter alguma relação com a "expansão" do Universo... esse troço dá muita margem a viagem!

Bom, não sei muito, mas sou interessada - não poderia me indicar textos (com uma linguagem humana) para eu entender melhor o assunto? 

[Dbohr]

Luz, qual é a sua formação? Assim fica mais fácil eu indicar alguma coisa.

Eu sei o que não indicar - Tao da Física e congêneres. Mas acho que você já sabe disso

[Guinevere]

Eu acho que indicaria um livro bom de fisica do segundo grau que usei pra estudar pro vest, mas nao lembro do nome de jeito nenhum...

[Dbohr]

Livros de ensino médio são bons para dar uma relembrada, mas não me lembro de nenhum agora que faça um tratamento básico de física moderna.

O que me lembra que o Nussensweig vol. 4 talvez seja uma boa para a Luz... deixa ela responder primeiro

[Luz]

Luz, qual é a sua formação? Assim fica mais fácil eu indicar alguma coisa.

Eu sei o que não indicar - Tao da Física e congêneres. Mas acho que você já sabe disso

Puxa! Minha formação não te nada a ver com física, Dbohr - projeto e decoração!

O meu interesse em física não é acadêmico, é pessoal - por prazer.... e, não, eu não sou doida!

Digamos que o "ensino médio" está em dia, na medida do possível... não domino, claro, mas basta dar uma recapitulada aqui e ali... estou tentando "entrar" na física "quântica" e na "Relatividade" por puro interesse de saber mesmo.

Indica o que souber e eu me viro, se complicar, corro atrás da base... e peço ajuda aos universitários.

[Dr. Manhattan]

Oi. Fico feliz que você se interesse por física!
Se você se interesssa por mecânica quântica, eu recomendo um livro do Feynman: QED
(aliás, como é o título em português? Sei que existe uma tradução.)
É um livro curto e que mostra as idéias básicas da mecânica quântica sem muito formalismo
matemático. Um livro bom também, que lí quando fazia ensino médio, se chama "Outros mundos",
infelizmente eu esqueci o nome do autor . Apesar do título cheirar a esoterismo, ele faz uma apresentação
muito boa da mecânica quântica. O único senão é que era uma edição portuguesa, cara pra burro.
Um livro que faz uma introdução básica à relatividade se chama "O universo de Einstein".
Agora, tirando o livro do Feynman, o livro que mais aguçou meu interesse pela física foi
"Dos raios X aos quarks", do Emilio Segré. Ele faz um apanhado da história da física no século XX, com
muita história, fotos e discussões sobre experiências e teorias (e para o pessoal que gosta da parte mais
técnica, ele tem também uns apêndices com detalhes de contas). Só tem um problema: acho meio difícil
você encontrar esse livro por aí...
Mesmo assim, boa sorte!
 

[Dbohr]

Nesse caso, fecho com a Gui: melhor pegar um bom livro de Ensino Médio primeiro, para dar uma relembrada nos conceitos. Eu recomendo o Beatriz Alvarenga (volume único).

Se você tiver acesso a uma biblioteca universitária, eu recomendaria também os quatro volumes de física básica do Moysés Nussensweig. Não tem como errar: o primeiro tem uma maçã na capa e a fonte imita um manuscrito. Tem uma matemática mais avançada, mas o texto é muito bom e desenvolve bem a teoria. O volume 4 é sobre física moderna e talvez seja interessante para você.

EDIT: Eu concordo com as sugestões do Dr Manhattan, mas preferi indicar livros técnicos que dão um bom tratamento teórico

Aliás, Dr - o título do livro do Feynman se refere à Eletrodinâmica Quântica? Então talvez seja EDQ

[Guinevere]

Ah, leia "o colapso do universo" de Isaac Asimov

[Luz]

Estou anotando... literário sobre o assunto o último que li foi "Uma nova história do Tempo". Achei gostoso de ler... Ai ai... tô pressentindo que essas novas descobertas vão me sair caaaaras ($)!!!

[Dbohr]

Bom, relate as suas novas descobertas na medida em que acontecerem

[Guinevere]

o Colapso que eu falei tem em varias bibliotecas publicas...

[HSette]

Um grupo de alunos e professores do Instituto de Física da USP estão traduzindo os livros de Física Básica do Feynman (3 volumes) para a Língua Portuguesa, os The Feynman Lectures on Physics.

http://fma.if.usp.br/~everton/texts/feynman/Index.html