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O Experimento MAIS BIZARRO da FÍSICA — Transcript

by Ciência Todo Dia · 3,478 words · 530 segments · language en · Watch on YouTube

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0:00a mecânica quântica é a nossa melhor
0:02teoria para descrever o mundo
0:03microscópico onde átomos elétrons e
0:05Campos quânticos atuam para formar o que
0:07nós experienciamos como realidade e
0:09apesar do Sucesso Absoluto em descrever
0:11a realidade a mecânica quântica tem uma
0:14característica única ela nem sempre
0:16conta histórias que nós somos capazes de
0:18entender nós precisamos criar
0:20interpretações que muitas vezes são
0:22matematicamente desnecessárias para
0:24conseguir dar algum sentido ao Estranho
0:26Mundo quântico a matemática funciona mas
0:29sem essas adições a teoria não é
0:31facilmente compreensível diferente do
0:34mundo clássico no mundo clássico tudo ao
0:36nosso redor nós sabemos que tudo tem
0:38começo meio e fim uma bola voando em
0:41direção ao gol e um jogo de futebol
0:43sempre foi chutada por alguém e sempre
0:45vai parar ou no goleiro ou na rede na
0:48verdade às vezes vai parar na
0:49arquibancada também eu não entendo de
0:50futebol toda a trajetória e o fato de
0:52que aviões voam são resultado de forças
0:55complexas mas que contam uma história
0:57Coesa que nós conseguimos entender e a
0:59até a relatividade de Einstein com as
1:01suas quatro dimensões e espaço tempo
1:04Curvo permite que a gente crie histórias
1:06bem determinadas para explicar os
1:07eventos buracos negros são negros porque
1:09o espaço-tempo está tão curvado que nem
1:11mesmo a luz escapa ondas gravitacionais
1:14são resultado de Corpos massivos criando
1:16perturbações no tecido do espaço-tempo
1:19da mesma forma que o meu cachorro
1:20perturba o cobertor brincando em cima
1:22dele min corda do processo essas
1:24histórias são extremamente úteis para
1:26nos ajudar a entender mais profundamente
1:28a física e o universo um entendimento
1:31além da Matemática formal só que o mesmo
1:33não é verdade pra mecânica quântica e
1:35hoje eu vou apresentar um experimento
1:36que convenceu alguns dos melhores
1:38físicos da história de que o futuro pode
1:41determinar o passado a ideia de
1:43retrocausality
1:59minha loja estão com uma promoção
2:01especial e na compra de seis camisetas a
2:03sétima e a oitava vem de graça é a
2:05famosa compre 3 lev 4 e compre seis leve
2:08o mas isso só vai funcionar por tempo
2:11limitado é só entrar no site uzil.com.br
2:13colocar as camisetas que você mais gosta
2:16no carrinho e puf o desconto vai
2:18aparecer Como Mágica só não demore
2:21escolha suas camisetas favoritas e vem
2:23vestir o universo junto comigo e agora
2:25sim nós podemos entender o experimento
2:26da Fenda Dupla original o experimento da
2:29Fenda Dupla um dos experimentos mais
2:30importantes da mecânica quântica e ele é
2:33o seguinte alguma coisa é jogada contra
2:36uma parede com duas fendas e atrás dessa
2:39parede tem outra parede em que a coisa é
2:41jogada vai deixar uma marca e essa
2:43segunda parede que fica marcada é
2:45chamada de anteparo o tipo de marca
2:48deixada no anteparo depois das duas
2:49fendas revela informações sobre a
2:51natureza do que nós jogamos contra essas
2:53fendas e no mundo da física clássica
2:54existem dois tipos de coisa partículas e
2:57ondas partículas são objetos que TM
2:59posições bem bem determinadas como uma
3:01bola de futebol ou uma pedra se você
3:03jogar partículas através da Fenda Dupla
3:06a partícula só tem duas opções ou ela
3:08passa por uma fenda ou ela passa pela
3:10outra fenda e como resultado ela vai
3:12bater no anteparo ou atrás de uma fenda
3:15ou atrás da outra fenda e Se você
3:17repetir o experimento com várias e
3:18várias partículas o padrão final formado
3:21vai ser um padrão de duas listras com as
3:24listras atrás das fendas ou seja esse
3:26padrão de duas listras caracteriza como
3:29Pat partículas se comportam Na Fenda
3:31Dupla se nós vemos listras pensamos nas
3:33partículas e ondas são diferentes das
3:35partículas elas não têm uma posição bem
3:37definida no espaço elas são vibrações
3:39que se espalham e por conta disso ondas
3:41são representadas com uma ondulação em
3:43regiões do espaço os pontos mais altos
3:46são os Picos das ondas e os mais baixos
3:48são os chamados de vales da onda se você
3:51jogar uma onda contra Fenda Dupla a onda
3:53se espalha pelo espaço e passa pelas
3:56duas fendas do outro lado das fendas é
3:58como se duas novas ondas surgissem uma
4:00em cada fenda Quando essas ondas colidem
4:03elas interferem uma na outra quando o
4:05pico de uma onda encontra o vale de
4:07outra as duas ondas se destroem e ela
4:09some naquela região isso é interferência
4:12destrutiva agora se os Picos se
4:14encontram eles se somam e a intensidade
4:16das ondas aumenta e isso é a
4:18interferência construtiva e a maior
4:20parte da interferência acontece entre
4:22esses dois extremos o anteparo Além da
4:24Fenda Dupla o que nós vemos como
4:26resultado de uma onda é um padrão de
4:28interferência várias listras marcando os
4:30pontos de interferência construtiva
4:32separados por regiões Sem marcas onde
4:34ocorreu interferência destrutiva e é
4:36esse padrão de interferência que
4:37caracteriza uma onda na Fenda Dupla o
4:40experimento da Fenda Dupla caracteriza
4:42como objetos se comporta ondas deixam
4:44padrões de interferência e partículas
4:46deixam duas listras marcadas no nosso
4:48mundo macroscópico é muito fácil de
4:50saber o que é o que só olhando mas o
4:53mesmo não é verdade no mundo
4:54microscópico a Fenda Dupla oferece a
4:56capacidade de determinar o comportamento
4:58de um objeto indiretamente Então qual
5:00que é o comportamento dos componentes
5:02fundamentais da matéria elétrons que
5:04orbitam átomos ou os fótons que formam a
5:06luz será que eles se comportam como
5:08ondas ou como partículas e a resposta é
5:11que ambos se comportam como os dois
5:13dependendo de como você montou o
5:15experimento ou seja se você jogar um
5:17elétron contra uma Fenda Dupla é
5:19possível que você veja um padrão de duas
5:21listras sólidas como se o elétron fosse
5:24uma partícula ou é possível que você
5:26veja um padrão de interferência
5:28associado com homem e só para ser
5:30preciso você vai ter que repetir o
5:32experimento várias vezes para ver o
5:35padrão jogando um elétron por vez mas a
5:38conclusão é a mesma o elétron pode tanto
5:40se comportar como onda quanto se
5:42comportar como partícula o que decide
5:44qual comportamento vai ser observado é
5:47se o caminho que o elétron fez é
5:48determinado por uma medida essa
5:50informação é muito importante se você
5:52colocar um detector de corrente por
5:54exemplo para saber por qual das fendas o
5:56elétron passou você vai fazer uma medida
5:58e aí o o elétron vai deixar um padrão de
6:00partículas no anteparo mas se você não
6:03observar e não fizer Nenhuma medida para
6:05saber por qual fenda o elétron passa ele
6:08se comporta como uma onda e gera um
6:10padrão de interferência de onda ou seja
6:12obter informações sobre o caminho do
6:14elétron destrói o comportamento de onda
6:17a forma usual de descrever o
6:18comportamento do elétron é a seguinte
6:20quando ele é jogado contra as fendas ele
6:22se propaga Como Uma Onda a sua posição
6:25não é bem determinada por conta disso O
6:27elétron pode passar pelas duas fendas ao
6:29mesmo tempo tempo da mesma forma que uma
6:30onda faz e esse caso gera duas ondas do
6:33outro lado representando as possíveis
6:34posições do elétron E aí as duas ondas
6:36se encontram interferem uma com a outra
6:39e determinam as possíveis posições
6:41finais do elétron no experimento de
6:43acordo com o padrão de interferência
6:45agora se você coloca um detector nas
6:47fendas você determina a posição do
6:50elétron e Destrói essa natureza
6:52espalhada pelo espaço medir o caminho do
6:55elétron força Ele a escolher passar por
6:58uma ou por outra outra fenda como uma
7:00partícula faria isso é chamado de
7:02dualidade onda partícula e é uma
7:04característica fundamental da mecânica
7:08quântica Pedro essa nossa explicação
7:10está imprecisa mas logo você vai
7:12entender a verdade tá Isso foi bem
7:15estranho vamos continar a dualidade onda
7:18partícula aponta para uma das
7:20características mais curiosas do mundo
7:22quântico a
7:23complementaridade a natureza quântica
7:26parece formada de duas coisas Opostas
7:28que co existem ao mesmo tempo mas da
7:31qual nós só podemos observar um dos
7:33lados por vez Tipo uma moeda que é
7:36formada por cara e por coroa mas quando
7:38a gente joga a moeda ela só pode cair em
7:40um dos lados por vez a natureza de onda
7:43e de partícula do elétron são
7:44complementares o elétron é uma onda e
7:47uma partícula ao mesmo tempo e nós só
7:49vamos conseguir observar um desses
7:51comportamentos do elétron por vez
7:52posição e velocidade são complementares
7:55aprender a posição precisa de uma
7:57partícula destrói a informação sobre a
8:00velocidade dela diferentes informações
8:02do campo magnético são complementares
8:05aprender Qual que é a orientação de um
8:06campo magnético em uma direção destrói a
8:09informação sobre o campo magnético em
8:11outras direções complementaridade é a
8:14chave da mecânica quântica é o conceito
8:16mais profundo que a imaginação humana
8:18parece ser capaz de compreender sobre a
8:19verdadeira natureza do universo tudo na
8:21mecânica quântica é complementar da
8:23mesma forma o experimento da Fenda Dupla
8:26é complementar se Nós escolhemos medir o
8:28caminho do elétron nós destruímos o
8:30padrão de interferência e observar o
8:32padrão de interferência de onda
8:33significa abrir mão de medir informação
8:35sobre o caminho do elétron e a pergunta
8:37que abre as portas pro experimento da
8:39Fenda Dupla atrasada é a seguinte no
8:41experimento da Fenda Dupla com um
8:42detector nas fendas quando exatamente
8:44que o elétron decide se comportar como
8:46uma partícula vocês já pararam para
8:48pensar nisso isso é em quais pontos do
8:50experimento nós podemos afirmar que nós
8:52sabemos que o elétron é uma partícula a
8:54nossa intuição diria que bom foi a
8:56partir da detecção a partir do momento
8:58em que nós coletamos estamos a
8:59informação de por qual fenda o elétron
9:01passou ele tem que decidir como que ele
9:03se comporta a partir da coleção dos
9:05dados o elétron passa a ter uma natureza
9:08determinada faz sentido faz e tá errado
9:11nós não podemos dizer que o elétron age
9:14como partícula Depois da sua informação
9:16do caminho ser coletada e o que
9:18demonstra isso é o experimento do
9:20apagador quântico e esse é um bom
9:22momento para lembrar que todos os
9:23experimentos que eu vou descrever nesse
9:25vídeo foram feitos na vida real eu estou
9:27descrevendo resultados reais eu só vou
9:29simplificar muitos detalhes o
9:31experimento do apagador quântico
9:33funciona da seguinte forma um elétron é
9:35jogado na Fenda Dupla a informação de
9:37por qual fenda ele passou é coletada e
9:39armazenada em um sinal e o sinal precisa
9:42ser algo quântico se a gente fizer isso
9:44dessa forma o elétron do experimento da
9:46Fenda Dupla fica emaranhado com um sinal
9:49que contém a informação de por qual
9:50fenda ele passou o emaranhamento
9:52quântico torna impossível de escrever o
9:54elétron sem levar o sinal em conta a
9:57história dos dois fica ligada e o
9:59resultado do experimento depende tanto
10:01do elétron quanto do sinal do caminho o
10:03elétron segue em direção ao anteparo e o
10:06sinal com a informação do caminho que
10:08ele tomou é enviado para um segundo
10:10experimento e nesse segundo experimento
10:12Existem duas possibilidades ou a
10:14informação sobre o caminho do elétron
10:16vai ser lida e nós vamos descobrir por
10:18qual fenda o elétron passou ou a
10:20informação vai ser apagada e vai se
10:22tornar impossível de saber por qual
10:23fenda o elétron passou e a decisão de se
10:25nós vamos ou não ler o sinal pode ser
10:27aleatória ou intencional mas nesse caso
10:29nós vamos focar no aleatório o
10:31experimento da Fenda Dupla começa como
10:33normal mas existe 50% de chance de o
10:36caminho que o elétron fez ser revelado
10:38pelo sinal e 50% de chance de que ele
10:41vai ser destruído se nós repetirmos o
10:43experimento várias vezes nós vamos ter
10:45dois tipos de elétrons os elétrons que
10:48tiveram o sinal da sua posição coletada
10:50e então lida e o seu caminho determinado
10:52e Nós também vamos ter os elétrons que
10:54tiveram a informação do caminho coletada
10:56mas apagada logo em seguida os elétrons
10:58com as posições determinadas formam um
11:00padrão de duas listras sólidas seguindo
11:03o comportamento de partícula e os
11:04elétrons que tiveram o sinal apagado
11:06formam um padrão de interferência como
11:08uma onda o detalhe aqui é que a decisão
11:10sobre o que nós fazemos com o sinal
11:12acontece depois de o elétron ter passado
11:15pelas fendas nós decidimos O que nós
11:17vamos fazer com o sinal depois que o
11:19elétron interage com o detector então
11:21mesmo depois de o elétron interagir com
11:23o detector ele ainda pode se comportar
11:25tanto como partícula quanto como onda
11:27Não é possível determinar como o elétron
11:30se comporta mesmo depois de a gente
11:32coletar informações sobre ele não dá
11:34para determinar a partir de quando que o
11:35elétron começou a se comportar como uma
11:37partícula ou como uma onda o
11:39comportamento do elétron depende da
11:41escolha de destruir ou não o sinal sobre
11:43a sua posição que pode acontecer a
11:45qualquer momento depois da coleção do
11:47sinal então ler ou destruir o sinal pode
11:50inclusive acontecer depois do
11:52experimento da Fenda Dupla ter terminado
11:54e aqui nós finalmente vamos chegar no
11:57experimento da Fenda Dupla atrasada que
11:59é especialmente Bizarro o experimento da
12:02Fenda Dupla atrasada É esse mesmo
12:04experimento que eu acabei de descrever
12:05um elétron Segue pela Fenda Dupla pela
12:08Fenda Dupla se passou é guardada num
12:10sinal quântico e o elétron segue pro
12:12anteparo normalmente e na Fenda Dupla
12:14atrasada nós só decidimos O que fazer
12:17com o sinal depois que o experimento da
12:19Fenda Dupla acabar depois que o elétron
12:21bater no anteparo e a gente medir a
12:23posição final dele o resultado também é
12:26o mesmo que eu acabei de descrever os
12:28elons que tem a sua posição lida agem
12:31como partículas e os elétrons que
12:32tiveram o seu sinal destruído agem como
12:34ondas só que aqui tá a informação que eu
12:36preciso que vocês entendam a decisão de
12:39o que acontece com o sinal só vem depois
12:41que o elétron já bateu no anteparo e o
12:43experimento acabou o comportamento dos
12:45elétrons parece ser decidido por algo
12:47que só acontece no futuro e a ideia de
12:49que o comportamento do elétron é
12:51decidido só depois que o sinal é lido no
12:53futuro é tão mas tão louca que fez
12:56alguns físicos considerarem seriamente a
12:58ideia de de retrocausality
13:29como partícula ou como onda no
13:30experimento não existe tudo que existe é
13:33a marca do elétron deixada no fim do
13:35experimento é inútil tentar responder
13:37quando que o elétron é uma partícula ou
13:39quando ele é uma onda se tudo que nós
13:41temos acesso ao resultado do experimento
13:44o passado não existe de forma
13:45determinada o passado também pode conter
13:48incerteza e por conta disso registros no
13:51presente ou futuro podem acabar
13:54implicando coisas sobre o passado que
13:56não podiam ser descobertas no passado e
13:59isso fica ainda mais dramático quando
14:00nós imaginamos uma versão cósmica do
14:02experimento da Fenda Dupla no qual o
14:04sinal e o elétron são separados de forma
14:06tornar comunicação via sinais de luz
14:08impossíveis entre os dois e nessa
14:10situação o sinal parece afetar o Elon
14:13Independente de distâncias no espaço no
14:15tempo colocando isso de outra forma é
14:17impossível determinar Quando que o
14:18elétron está agindo como uma partícula e
14:20quando ele está agindo como onda então a
14:22minha explicação do experimento da Fenda
14:24Dupla usual estava um
14:27segundo
14:30Pedro essa nossa explicação está
14:32imprecisa mas logo você vai entender a
14:34verdade ele provavelmente vai achar isso
14:37muito estranho a ideia de que os efeitos
14:39quânticos hoje podem mudar a história do
14:41passado foi levada em frente de outras
14:44formas em outras teorias da física
14:45Stephen Hawking propôs um modelo de
14:47universo que depende de ser observado
14:49para ter uma história determinada willer
14:51com o seu aluno Richard fean trabalhou
14:54em uma teoria na qual a radiação
14:55eletromagnética seria capaz de viajar
14:58tanto pro futuro quanto pro passado
15:00parte da motivação para essa ideia ser
15:02levada a sério é a não localidade
15:04existem efeitos quânticos que podem
15:06atuar Independente de distâncias
15:08ignorando qualquer limitação espacial
15:10como o emaranhamento quântico que é a
15:12chave do experimento da Fenda Dupla
15:13atrasada então talvez os mesmos efeitos
15:16possam ignorar limitações no tempo e
15:18sejam não locais no tempo curiosamente
15:21mesmo com efeitos não locais ainda é
15:24impossível de enviar informação pro
15:26passado ou mensagens mais rápidas do que
15:28a luz mas é importante notar que essa
15:30não é a única interpretação possível do
15:32resultado do experimento e aqui entra um
15:35elemento frustrante do mundo quântico a
15:37matemática desse experimento todo que
15:39parece criar um paradoxo no tempo é
15:41relativamente simples esse experimento
15:43que é complicado de descrever com
15:45palavras e que tem um resultado absurdo
15:47e Óbvio dá o resultado esperado se você
15:49descrever ele com a matemática do mundo
15:51quântico e isso mostra uma das verdades
15:53da mecânica quântica o mundo quântico
15:56não precisa fazer sentido PR as nossas
15:58as mentes feitas de física clássica
16:00mesmo assim dá para salvar linha de
16:03tempo usando a chave da mecânica
16:04quântica complementaridade para entender
16:07por que esse experimento não
16:08necessariamente mostra uma informação
16:10sendo enviada pro passado nós vamos
16:12entender melhor como o sinal que
16:13determina o comportamento do elétron
16:15funciona o sinal é quântico e isso
16:17significa que a informação que Ele
16:18carrega está guardada em algo quântico
16:20como por exemplo a orientação do campo
16:22magnético de outro elétron numa direção
16:24específica isso também significa que a
16:26informação que o sinal carrega pode ser
16:28destruída se a gente medir alguma
16:30quantidade complementar a informação do
16:32sinal informações complementares se
16:34excluem da mesma forma que medir
16:36informação sobre a posição destrói
16:38informação sobre a velocidade ou medir o
16:40comportamento de uma partícula do
16:41elétron destrói o padrão de
16:43interferência medir algo complementar ao
16:45sinal destrói e apaga o sinal original
16:48então processar o sinal também é fazer
16:50uma medida experimental se nós quisermos
16:52ler o sinal nós vamos medir o que
16:54queremos saber se quisermos destruir o
16:56sinal nós vamos medir algo que destrói
16:58informação original e a chave para
16:59remover efeitos que parecem afetar o
17:01passado é inverter a lógica do que é o
17:04sinal e do que é o experimento no caso
17:07da Fenda Dupla atrasada ao invés de
17:09dizer que o comportamento do elétron é
17:10determinado pelo sinal nós podemos dizer
17:13que o comportamento do sinal é
17:14determinado pelo elétron se a leitura da
17:16informação acontece só depois do
17:18experimento da Fenda Dupla ter acabado
17:20nós podemos interpretar o elétron da
17:22Fenda Dupla como contendo informação
17:24sobre o sinal e não o contrário Então se
17:26o elétron Na Fenda dupla atuar como uma
17:29partícula isso indica que o sinal vai
17:31ser lido e se o elétron na frenda Dupla
17:33atuar como onda isso indica que o sinal
17:35vai ser destruído da mesma forma que o
17:37sinal quântico carrega informação sobre
17:39o elétron via emaranhamento o elétron
17:42carrega informação sobre o sinal
17:44quântico e essa situação é simétrica e é
17:46justamente essa simetria que cria a
17:49impressão de que alguma informação
17:50viajou pro passado é igualmente possível
17:53e correto de escrever o comportamento do
17:55elétron através do sinal ou o
17:57comportamento do sinal através do
17:59elétron qualquer uma das duas partes do
18:02experimento pode ser interpretada como
18:03relacionada com a outra e isso via
18:06emaranhamento quântico ou seja o
18:08resultado final vai ser o mesmo e essa
18:10simetria no tempo permite que o
18:11experimento faça sentido quando
18:13interpretado como se o sinal mudasse o
18:15passado mas essa interpretação não é
18:17necessária para que o experimento ocorra
18:19como ele acontece o experimento da Fenda
18:21Dupla não mostra que o futuro pode mudar
18:23o passado mas ele pode ser interpretado
18:26assim e ele também pode ser interpretado
18:27de outras maneiras só que essas
18:29interpretações do experimento não estão
18:31construídas na matemática da mecânica
18:33quântica tudo que a mecânica quântica
18:35nos diz é que o resultado do experimento
18:36da Fenda Dupla e o resultado da medida
18:38do sinal estão correlacionados e só isso
18:41quem sente a necessidade de falar de
18:43causa e efeito e de criar uma história
18:45pro elétron e pro sinal Somos Nós seres
18:47humanos o que a fem da dupla trasada
18:49aponta é justamente que o mundo quântico
18:52não precisa contar histórias que nós
18:53somos capazes de entender Até a ideia de
18:55que às vezes o elétron é uma partícula e
18:57às vezes é uma uma onda é descartada por
18:59esse experimento tudo que nós sabemos é
19:01o resultado do experimento e o padrão de
19:03onda ou de partícula no anteparo é
19:05impossível de saber como que o elétron
19:07se comportou no meio do caminho o mais
19:09perto que nós podemos chegar de uma
19:10afirmação verdadeira sobre a natureza do
19:12elétron é que a natureza é complementar
19:14onda e partícula misturadas juntas e
19:17shallow
19:19Now de novo por favor Pedro não me diz
19:22que você fez essa piada Tarde demais já
19:25fiz muito obrigado e até a próxima
19:35h

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This page contains the full transcript of O Experimento MAIS BIZARRO da FÍSICA by Ciência Todo Dia, generated from the public captions YouTube serves with the video. The transcript has 3,478 words across 530 segments, with the original timestamps preserved so you can click any line to jump to that moment in the embedded player.

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