9 incríveis descobertas da física

A física estuda o universo e, mais especificamente, a forma como o universo funciona.

É, sem dúvida, um dos ramos mais interessantes da ciência, porque o universo, como se vê, é muito mais complicado do que parece ser superficialmente. 

De facto, o universo funciona de algumas maneiras realmente estranhas. Aqui estão nove das coisas mais incríveis que os físicos descobriram acerca do universo.

9. O tempo pára à velocidade da luz

Segundo a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, a velocidade da luz no vácuo nunca pode variar – ela é de quase 300 mil km/s. Isto em si já é incrível o suficiente, uma vez que nada se pode mover mais rapidamente do que a luz, mas ainda é muito teórico. A parte realmente interessante da Relatividade Especial é uma ideia chamada dilatação do tempo, que diz que quanto mais rápido um corpo se move, mais devagar o tempo passa em relação ao seu entorno. 

Assim, um hipotético astronauta a viajar a uma velocidade de 50% da velocidade da luz voltaria para a Terra bem mais jovem do que o seu hipotético irmão gémeo que ficou no planeta. Talvez mais incrível do que isso é o fato de que se você pudesse atingir a velocidade da luz, o tempo simplesmente pararia. No entanto, tal velocidade parece impossível de alcançar.

8. Entrelaçamento quântico

A mecânica quântica, em essência, é o estudo da física a uma escala microscópica, como o comportamento das partículas subatómicas. Estes tipos de partículas são incrivelmente pequenos, mas muito importantes, pois eles formam os blocos de construção de tudo no universo. 

O entrelaçamento (também conhecido como emaranhamento) quântico é um processo especial que envolve o emparelhamento destas partículas. Quando isso acontece, as coisas ficam estranhas, porque a partir de agora, esses electrões ficam idênticos. Isso significa que se você alterar um deles (como alterar a sua velocidade orbital), a sua partícula parceira ficará alterada exatamente da mesma maneira. Instantaneamente. 

Não importa onde ela esteja – pode estar do outro lado do universo. As consequências deste processo são enormes e significam que a informação pode, essencialmente, ser teletransportada para qualquer parte do universo instantaneamente.

7. A luz é afetada pela gravidade

A Teoria da Relatividade Geral (também de Einstein)a envolve uma ideia chamada deflexão de luz, que afirma que o caminho de um feixe de luz pode não ser totalmente recto. Por mais estranho que possa parecer, isso tem sido repetidamente provado. O que isto significa é que, embora a luz não tenha massa, ela é afetada pelas coisas que têm, como o sol, e outros objetos massivos.

Então, se um feixe de luz de uma estrela distante passa perto o suficiente do Sol, ela vai-se curvar ligeiramente em torno dele. O efeito sobre o observador, como nós, é que vemos a estrela num local diferente do céu de onde ela realmente está localizada. Lembre-se da próxima vez que você olhar para as estrelas que tudo pode ser apenas um truque da luz.

6. Matéria escura

Graças a algumas das teorias os físicos têm algumas maneiras muito precisas de medir a massa total do universo. Eles também têm algumas maneiras muito precisas de medir a massa total que podemos observar. Só que esses números não coincidem. Na verdade, a quantidade de massa total no universo é muito maior do que a massa total que vemos. 

Os físicos foram forçados a encontrar uma explicação para isso, e a principal teoria agora envolve uma substância misteriosa que não emite luz e é responsável por aproximadamente 95% da massa do universo. Embora não tenhamos provas da sua existência (até porque não podemos vê-la diretamente), a matéria escura é apoiada por uma tonelada de evidências, e tem que existir de uma forma ou de outra, a fim de explicar o universo.

5. O universo está a expandir-se rapidamente

Para entender o porquê disso estar a acontecer, temos que voltar ao Big Bang. A Teoria do Big Bang foi uma importante explicação para a origem do nosso universo. Na mais simples analogia possível, funcionou mais ou menos como uma explosão de um ponto infinitamente pequeno, quente e denso. Detritos  foram arremessados em todas as direções, impulsionados pela enorme energia da explosão. 

No entanto, como esses detritos (que hoje formam os planetas, estrelas e galáxias) são tão pesados, era de se esperar que essa “explosão” tivesse desacelerado ao longo do tempo. Mas isso não aconteceu. Na verdade, a expansão do nosso universo está a ficar mais rápida ao longo do tempo. A única maneira de explicar isto é através da energia escura, que seria uma força motriz por trás dessa aceleração cósmica. No entanto, não temos ideia do que ela seja ou como funciona.

4. Toda a matéria é apenas energia

A matéria e a energia são apenas dois lados da mesma moeda. Na verdade, você já deve saber disso se já ouviu falar da famosa fórmula E=mc^2. O E representa energia, e o m representa a massa. A quantidade de energia contida numa determinada quantidade de massa é determinada pelo fator da conversão de c ao quadrado, onde c representa a velocidade da luz.

A explicação para esse fenómeno é realmente muito fascinante, e tem a ver com o fato de que a massa de um objeto aumenta à medida que ele se aproxima da velocidade da luz. Prova disse são as bombas atómicas. que convertem pequenas quantidades de matéria em grandes quantidades de energia.

3. Dualidade onda-partícula

À primeira vista, as partículas (como um electrão) e ondas (como a luz) não poderiam ser mais diferentes uma das outras. Um deles é um bloco de matéria sólido e o outro é um feixe de energia radiante, mais ou menos. Mas, como se vê, coisas como a luz e electrões não podem limitar-se a um estado de existência – eles agem como partículas e ondas, dependendo de quem está a observar.

Isso soa estranho, mas há provas concretas que mostram que a luz é uma onda, e outras provas concretas que mostram que a luz é uma partícula (idem para os electrões). Não é uma espécie de estado intermediário entre os dois, ocorrem simultâneamente. Tal facto bizarro pertence ao reino da mecânica quântica e, a esse nível, o universo não gosta de fazer sentido de maneira alguma.

2. Todos os objetos caem à mesma velocidade

No senso comum, as pessoas assumem que os objetos mais pesados ​​caem mais rapidamente do que os leves. E isso é verdade, mas não tem nada a ver com a gravidade – a única razão pela qual isso ocorre é porque a atmosfera da Terra oferece resistência. 

Na realidade, como Galileu primeiramente notou há cerca de 400 anos, a gravidade funciona da mesma forma para todos os objetos, independentemente da sua massa. O que isto significa é que se você lançar uma pena e uma bola de ferro na lua (que não tem atmosfera), os objetos vão tocar o chão exatamente ao mesmo tempo – e à mesma velocidade.

1. Espuma quântica

O espaço vazio, aparentemente, está de fato vazio. Isso soa como uma suposição bastante segura e óbvia. Mas acontece que o universo é muito inquieto, razão pela qual as partículas estão constantemente a aparecer e a desaparecendo do nada em todos os lugares. Elas são chamadas de partículas virtuais, mas não se engane, elas existem e foram comprovadas. 

Elas existem apenas por uma fração de segundo, o que é tempo suficiente para quebrar algumas leis fundamentais da física, mas rápido o suficiente para que isso não importe muito nas nossas vidas quotidianas. Os cientistas chamaram esse fenómeno de “espuma quântica”, porque o fenómeno lembra as bolhas de gás que aparecem “do nada” num refrigerante.