Outra lenda da música nos deixa hoje, o guitarrista e compositor David Crosby, fundador dos grupos Byrds e Crosby, Stills & Nash, morreu nesta quinta-feira, aos 81 anos. Em nota, a família do músico disse que ele enfrentou uma longa doença, mas não informou a causa da morte.
Descanse em Paz!
Em 1905, Albert Einstein, de 26 anos, propôs algo bastante ultrajante: que a luz poderia ser onda ou partícula . Essa ideia é tão estranha quanto parece. Como algo pode ser duas coisas tão diferentes? Uma partícula é pequena e confinada a um espaço minúsculo, enquanto uma onda é algo que se espalha. As partículas se chocam e se espalham. Ondas refratam e difratam. Eles se somam ou se anulam em superposições. São comportamentos muito diferentes.
Escondido na tradução
O problema com essa dualidade onda-partícula é que a linguagem tem problemas para acomodar ambos os comportamentos vindos do mesmo objeto. Afinal, a linguagem é construída de nossas experiências e emoções, das coisas que vemos e sentimos. Não vemos ou sentimos fótons diretamente. Investigamos sua natureza com configurações experimentais, coletando informações por meio de monitores, contadores e similares.
O comportamento dual dos fótons surge como uma resposta à forma como montamos nosso experimento. Se tivermos luz passando por fendas estreitas, ela irá difratar como uma onda. Se colidir com elétrons, ele se espalhará como uma partícula. Então, de certa forma, é nosso experimento, a pergunta que estamos fazendo, que determina a natureza física da luz. Isso introduz um novo elemento na física: a interação do observador com o observado. Em interpretações mais extremas, quase poderíamos dizer que a intenção do experimentador determina a natureza física do que está sendo observado – que a mente determina a realidade física. Isso está realmente lá fora, mas o que podemos dizer com certeza é que a luz responde à pergunta que estamos fazendo de maneiras diferentes. Em certo sentido, a luz é onda e partícula, e não é nenhuma das duas.
Isso nos leva ao modelo do átomo de Bohr , que discutimos algumas semanas atrás. Seu modelo fixa os elétrons que orbitam o núcleo atômico em órbitas específicas. O elétron só pode estar em uma dessas órbitas, como se estivesse nos trilhos de um trem. Ele pode pular entre as órbitas, mas não pode estar entre elas. Como isso funciona, exatamente? Para Bohr, era uma questão em aberto. A resposta veio de uma façanha notável da intuição física e desencadeou uma revolução em nossa compreensão do mundo.
A natureza ondulatória de uma bola de beisebol
Em 1924, Louis de Broglie, um historiador que se tornou físico, mostrou de forma bastante espetacular que as órbitas escalonadas do elétron no modelo atômico de Bohr são facilmente compreendidas se o elétron for retratado como consistindo de ondas estacionárias ao redor do núcleo. São ondas muito parecidas com as que vemos quando sacudimos uma corda que está presa na outra ponta. No caso da corda, o padrão de onda estacionária surge devido à interferência construtiva e destrutiva entre as ondas que vão e voltam ao longo da corda. Para o elétron, as ondas estacionárias aparecem pelo mesmo motivo, mas agora a onda do elétron se fecha sobre si mesma como um ouroboros, a mítica serpente que engole a própria cauda. Quando balançamos nossa corda com mais vigor, o padrão de ondas estacionárias exibe mais picos. Um elétron em órbitas mais altas corresponde a uma onda estacionária com mais picos.
Com o apoio entusiástico de Einstein, De Broglie ampliou corajosamente a noção da dualidade onda-partícula da luz para os elétrons e, por extensão, para todos os objetos materiais em movimento. Não apenas a luz, mas qualquer tipo de matéria estava associada às ondas.
De Broglie ofereceu uma fórmula conhecida como comprimento de onda de Broglie para calcular o comprimento de onda de qualquer matéria com massa m movendo-se à velocidade v . Ele associou o comprimento de onda λ a m e v — e assim ao momento p = mv — de acordo com a relação λ = h/p , onde h é a constante de Planck . A fórmula pode ser refinada para objetos que se movem perto da velocidade da luz.
Por exemplo, uma bola de beisebol movendo-se a 70 km por hora tem um comprimento de onda de Broglie associado de cerca de 22 bilionésimos de trilionésimo de trilionésimo de centímetro (ou 2,2 x 10 -32 cm). Claramente, não há muita coisa ondulando ali, e temos razão em imaginar a bola de beisebol como um objeto sólido. Em contraste, um elétron se movendo a um décimo da velocidade da luz tem um comprimento de onda de cerca de metade do tamanho de um átomo de hidrogênio (mais precisamente, metade do tamanho da distância mais provável entre um núcleo atômico e um elétron em seu estado de energia mais baixo). .
Embora a natureza ondulatória de uma bola de beisebol em movimento seja irrelevante para entender seu comportamento, a natureza ondulatória do elétron é essencial para entender seu comportamento nos átomos. O ponto crucial, porém, é que tudo ondula. Um elétron, uma bola de beisebol e você.
biologia quântica
A notável ideia de De Broglie foi confirmada em inúmeras experiências. Nas aulas de física da faculdade, demonstramos como os elétrons que passam por um cristal difratam como ondas, com superposições criando pontos escuros e brilhantes devido à interferência destrutiva e construtiva. Anton Zeilinger, que dividiu o prêmio Nobel de física este ano , defendeu a difração de objetos cada vez maiores , desde a molécula C 60 em forma de bola de futebol (com 60 átomos de carbono) até macromoléculas biológicas .
A questão é como a vida sob tal experimento de difração se comportaria no nível quântico. A biologia quântica é uma nova fronteira, onde a dualidade onda-partícula desempenha um papel fundamental no comportamento dos seres vivos. A vida pode sobreviver à superposição quântica? A física quântica pode nos dizer algo sobre a natureza da vida?
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*Fonte: sabersaude
Os oceanos produzem oxigênio, você sabe como?
Desde que as florestas tropicais ganharam a mídia pelos maus tratos impostos pela desnorteada política ambiental atual é comum ver ou ouvir na mídia que elas seriam os ‘pulmões do planeta’. As florestas tropicais são importantes para o clima no mundo, não resta dúvida. Mas não são os ‘pulmões da Terra’. A maior parte do oxigênio que respiramos vem dos oceanos. E os mais importantes produtores são alguns dos menores organismos da Terra. Os oceanos produzem oxigênio, você sabe como?
Os oceanos produzem oxigênio, você sabe como?
Matéria do Woods Hole Oceanographic Institution é quem explica: ‘O ar que respiramos é 78% nitrogênio e 21% oxigênio. O resto é composto de gases muito menos comuns, incluindo dióxido de carbono. Mas nem sempre foi assim’.
‘Até 600 milhões de anos atrás, a atmosfera da Terra tinha menos de 5% de oxigênio. Era principalmente uma mistura de nitrogênio e dióxido de carbono. As plantas terrestres não existiam até 470 milhões de anos atrás. As árvores não foram responsáveis pelo aumento do oxigênio no planeta. Então, de onde isso veio?’
Os Oceanos
Plantas, algas e cianobactérias criam oxigênio. Elas fazem isso por meio da fotossíntese. Usando a energia da luz solar elas transformam dióxido de carbono e água em açúcar e oxigênio. E usam os açúcares para se alimentar. Algum oxigênio é liberado na atmosfera.
Mas o oxigênio também se esgota. A maioria das células vivas o usa para produzir energia em um processo chamado respiração celular.
Quando os organismos morrem, eles se decompõem. A decomposição também usa oxigênio. A maior parte do oxigênio produzido é consumido por esses dois processos.
Ao longo de milhões de anos, minúsculas algas unicelulares e cianobactérias bombearam oxigênio. Muito disso foi usado na respiração ou decomposição.
Mas alguns desses organismos mortos não se decompuseram. Eles afundaram profundamente no oceano e se estabeleceram no fundo. Isso deixou um pouquinho de oxigênio para trás. Em vez de se esgotar, ficou no ar.
Foi desse modo que os oceanos lentamente acumularam oxigênio em nossa atmosfera. Ao mesmo tempo, diminuíram a quantidade de dióxido de carbono (a fotossíntese usa dióxido de carbono).
Hoje o processo continua
Agora sabemos que mais da metade do oxigênio do planeta vem do oceano, diz o texto do Woods Hole. Não todo o oceano – apenas os primeiros 200 metros de profundidade mais ou menos.
Isso é o máximo que a luz solar pode viajar através da água para alimentar a fotossíntese. Nesta zona fótica, encontramos todos os tipos de organismos fotossintéticos.
Para o site da NOAA ‘os cientistas estimam que 50-80% da produção de oxigênio na Terra vêm do oceano. A maior parte dessa produção é de plâncton – plantas à deriva, algas e algumas bactérias que podem fotossintetizar’.
Algumas algas, como os kelps, também chamadas florestas de algas, ou macroalgas, crescem em enormes filamentos semelhantes a plantas terrestres.
Na Califórnia estas florestas de algas estão morrendo devido ao aquecimento do planeta, em compensação, uma startup do Maine se projetou ao cultivar as florestas de algas para mitigar o aquecimento.
Para o site do Woods Hole, ‘A maioria das algas existem como células únicas que constituem o que chamamos de fitoplâncton. Diatomáceas são algas unicelulares importantes. Os cientistas estimam que o oxigênio, em uma de cada cinco respirações que fazemos, vem das diatomáceas’.
O texto acrescenta que ‘um organismo ainda menor desempenha um papel igualmente grande. As bactérias Prochlorococcus são tão pequenas que cerca de 20.000 delas cabem em uma única gota de água do mar. Elas vivem em uma ampla faixa dos oceanos do mundo’.
Bactéria produz porcentagem mais alta de oxigênio que todas as florestas tropicais combinadas
‘Cientistas calculam que ao todo existam algo em torno de 3 bilhões de bilhões de bilhões de células de Prochlorococcus. Juntas, produzem de 5 a 10 por cento do oxigênio que respiramos’, diz o Woods Hole.
Enquanto isso, o site da NOAA vai além sobre a bactéria Prochlorococcus: ‘Mas essa pequena bactéria produz até 20% do oxigênio em toda a nossa biosfera. Essa é uma porcentagem mais alta do que todas as florestas tropicais em terra combinadas’.
Já sobre a diferença entre as cifras dos dois sites, a NOAA explica: ‘Calcular a porcentagem exata de oxigênio produzido no oceano é difícil porque as quantidades mudam constantemente. Os cientistas podem usar imagens de satélite para rastrear o plâncton fotossintetizante e estimar a quantidade de fotossíntese que ocorre no oceano, mas as imagens de satélite não podem contar toda a história’.
Curiosamente, a matéria do Woods Hole Oceanographic Institution não comenta a importância de outra planta marinha fundamental na produção de oxigênio, os manguezais do planeta.
Assista ao vídeo The Ocean is Earth’s Oxygen Bank e saiba mais
*por Joao Lara Mesquita
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Fonte: marsemfim
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