AS 10 QUESTÕES MAIS IMPORTANTES DA CIÊNCIA

Marcelo Gleiser

Um livro acaba de ser publicado na Inglaterra listando os 20 desafios mais importantes da ciência moderna, ao menos segundo a visão do autor, Andrew Deutsch. Apesar de toda lista desta natureza ter uma dose de arbitrariedade, eis as primeiras 10 delas, com comentário.

1. Do que é feito o Universo? Conhecemos apenas 5% da composição cósmica. Os átomos dos quais somos feitos são a minoria absoluta , 95% consiste de "matéria escura" e "energia escura", cuja composição continua um mistério.

2. Como surgiu a vida? A vida surgiu na Terra em torno de 3,5 bilhões de anos atrás. Como que átomos, combinados em moléculas, atingiram um nível de complexidade em que essas moléculas formaram o primeiro sistema "vivo"?

3. Estamos sós no Universo? Hoje, sabemos que a maioria das estrelas têm planetas girando à sua volta. Será que a vida está presente em algum deles? Em muitos? E essa vida, seria inteligente ou simples? Se existe vida inteligente na nossa galáxia, porque ainda não temos confirmação definitiva?

4. O que nos torna humanos? Temos três vezes mais neurônios do que um gorila, mas nossos DNAs são quase iguais. Por outro lado, muitos animais têm linguagem rudimentar, usam ferramentas, reconhecem-se no espelho; seria nossa cultura, nosso polegar, a descoberta do fogo, o que nos tornou humanos?

5. O que é o consciente? Como que o cérebro gera a mente, nossa capacidade de termos autoconsciência, de podermos escrever poesias e sinfonias? E porque o consciente existe, qual a sua função evolutiva?

6. Por que sonhamos? Passamos um terço de nossas vidas dormindo e ainda não entendemos por que sonhamos. Terão alguma função essencial ou são apenas imagens aleatórias de um cérebro em repouso parcial?

7. Por que a matéria existe? De acordo com as leis da física, a matéria não deveria existir sozinha; cada elétron, cada próton, deveria ter seu companheiro de antimatéria, como gêmeos. O problema é que matéria e antimatéria, quando se encontram, desintegram-se em radiação. Se ambos existissem em pé de igualdade, não estaríamos aqui. Ninguém sabe a razão para essa assimetria da natureza.

8. Existem outros universos? Ou o nosso é único? Se existirem outros universos, poderiam ter propriedades diferentes do nosso. Como podemos saber se existem?

9. Onde poremos todo o carbono? Com a industrialização, a quantidade de carbono na atmosfera vem aumentando, causando o efeito estufa. O que faremos para reverter ou desacelerar esse processo?

10. Como conseguir mais energia do Sol? A energia solar, em tese, é a melhor das fontes. Como otimizar sua extração para resolver a questão da energia? Será que a fusão nuclear controlada vai se concretizar?

Devido ao espaço, terei que parar por aqui. Felizmente, leitores da micro/macro sem dúvida reconheceram todas essas questões como parte de nossos temas usuais. E assim seguiremos!

Marcrcelo Gleiser é professor de física e astronomia do Dartmouth College, em Hanover (EUA). É vencedor de dois prêmios Jabuti e autor, mais recentemente, de "Criação Imperfeita". Escreve aos domingos na versão impressa de "Ciência".

LIXO ESPACIAL

Há tanto lixo espacial ao redor da Terra que qualquer colisão no espaço pode levar a uma reação em cadeia que destruiria satélites vitais, de acordo com um relatório do Pentágono apresentado ao Congresso dos Estados Unidos. Uma colisão entre dois satélites, por exemplo, poderia resultar em centenas de peças em movimento que poderiam atingir outros equipamentos.

Um evento desse tipo e com grande porte seria desastroso, que poderia afetar sinais de TV, meteorologia, o sistema de navegação global e conexões de telefone internacionais, entre muitos outros serviços, inclusive alguns de uso secreto.Estima-se que existam entre 3 mil satélites em órbita ao redor do planeta, mas o número de destroços desde o lançamentodo Spunik, há 53 anos, chegaria a dezenas de milhões, muitos resultantes de velhos foguetes, satélites abandonados e estilhaçõs de mísseis.

O tanque propulsor principal de um veículo de lançamento Delta 2 que caiu em Georgetown, no Texas, em 22 de janeiro de 1997.

Lixo Espacial

Também conhecido como detrito espacial, abrange a presença de restos de naves, satélites desativados, combustíveis, lascas de tintas, foguetes, objetos metálicos, ferramentas e até uma luva de astronauta que forma uma nuvem de objetos que estão ao redor da atmosfera do planeta Terra.

Na órbita da Terra não apresentam nenhuma utilidade, podem ser peças de pequeno a grande porte. O lixo espacial representa riscos de acidentes que possam acontecer por possíveis colisões ou pela reentrada desses materiais na atmosfera terrestre.

Uma colisão ocorrida numa velocidade orbital pode danificar o funcionamento de novos satélites e a atividade de astronautas. Qualquer colisão de um lixo espacial sobre um outro lixo ou objeto espacial recém lançado, pode gerar a Síndrome de Kessler.

A síndrome de Kessler, apresentada por um físico da NASA,  define uma alta quantidade de detritos que, ao se chocarem, geram detritos secundários fragmentados, multiplicando o número de detritos na órbita do planeta.

Os primeiros lixos espaciais surgiram na época da corrida espacial entre EUA e URSS, iniciada na década de 50, quando o primeiro satélite russo, o Sputnik, foi lançado em 1957, e abandonado na órbita.

Em 1991, o ônibus espacial Discovery, foi o primeiro a realizar uma manobra de desvio para não colidir com os restos do satélite russo Kosmos. Os detritos circundam na órbita terrestre baixa 
(Low Earth Orbit), e na geoestacionária
(Geostationary Orbit).

No decorrer dos anos, os detritos perdem altitude, aumentando a possibilidade de queda na Terra, atraídos pela gravidade da Terra. Trazem o risco de caírem em alta velocidade e trazendo consigo restos de combustíveis.

As agências espaciais estão utilizando componentes feitos de alumínio que desintegram em grandes altitudes., diferente do que ocorre com o titânio, o aço inoxidável e o berílio.

 Todo detrito espacial é estudado da Terra através de radares, telescópios óticos e de espaçonaves em missão.

Um fazendeiro australiano encontrou em suas terras, no sudoeste de Queensland, uma bola retorcida de metal que ele acredita ser lixo espacial. O homem está certo que o destroço pertence a um foguete que é utilizado para lançar satélites comerciais. Na teoria, a peça teria de ser destruída totalmente ao reentrar na atmosfera da Terra. (Foto: Reuters)









 






Várias fontes

SUPERTERRA RICA EM ÁGUA

Superterra tem atmosfera rica em água, diz estudo

Um grupo de astrônomos diz ter detectado a assinatura da atmosfera de um planeta que não tem análogo no Sistema Solar. E ela seria rica em água.

O trabalho foi liderado por Norio Narita, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, e usou dois instrumentos do Telescópio Subaru para investigar uma superterra ao redor da estrela anã vermelha GJ 1214, localizada a 40 anos-luz da Terra. 

Infelizmente, esse mundo é quente demais para abrigar vida.

As superterras são planetas com tamanho intermediário entre os menores gigantes gasosos do Sistema Solar (Urano e Netuno) e os maiores planetas rochosos 

(Terra e Vênus).

Como não há correspondente em nosso sistema planetário, os astrônomos têm vários modelos de como podem ser esses mundos. 

Agora, com essa nova observação, eles parecem ter mais segurança de que não se trata de uma versão em miniatura de Netuno.

"Se fosse igual ao nosso Netuno deveria ter mais hidrogênio", afirma Cássio Leandro Barbosa, astrônomo da Univap (Universidade do Vale do Paraíba) que não se envolveu com a pesquisa.

Os pesquisadores têm a chance de analisar a atmosfera do planeta porque ele passa à frente de sua estrela periodicamente, num fenômeno conhecido como trânsito.

A luz da estrela, ao passar de raspão pelo invólucro gasoso daquele mundo, carrega sua "assinatura", que pode ser analisada pelos cientistas.

Contudo, não é fácil distinguir suas particularidades. O que os cientistas conseguiram ver é que não ocorre um espalhamento da luz que seria esperado se a atmosfera fosse rica em hidrogênio.

Sobra, portanto, o modelo que se apoia na grande presença de água. Mas os dados ainda não sugerem isso com absoluta confiança.

Por isso, os pesquisadores pretendem continuar observando, na esperança de obter mais medições que confirmem essa conclusão. O trabalho foi publicado no "Atrophysical Journal".

fontes:http://www1.folha.uol.com.br/ciencia/2013/09/1337064-superterra-tem-atmosfera-rica-em-agua-diz-estudo.shtml

Dr.Michio Kaku

Então voce quer ser um físico?

Você veio ao lugar certo

Voce tem  feito muito essa pergunta: como você pode se tornar um físico?

 Deixe-me começar por dizer que os físicos, a partir de uma idade muito precoce, são fascinados pelo universo e suas maravilhas fantásticas. Queremos ser parte da romântica, aventura emocionante para desmembrar seus mistérios e compreender a natureza da realidade física.

Essa é a força motriz por trás de nossas vidas. Estamos mais interessados ​​em buracos negros e a origem do Universo do que  fazer toneladas de dinheiro e dirigindo carros chamativos. Também percebemos que a física constitui a base para a biologia, química, geologia, etc, e as riquezas da civilização moderna. Percebemos que os físicos pioneiros das descobertas cruciais do século 20, que revolucionou o mundo (por exemplo, o transistor, o laser, a divisão do átomo, TV e rádio, exames de ressonância magnética e PET, a teoria quântica e da relatividade, desvendando a molécula de DNA foi feito por físicos .

Mas as pessoas muitas vezes  perguntam: eu tenho que ser um Einstein para se tornar um físico? A resposta é NÃO. Claro, os físicos têm de ser proficientes em matemática, mas o principal é ter essa curiosidade e rígido. Um dos maiores físicos de todos os tempos, Michael Faraday, começou como um pobre, ignorante aprendiz, mas ele foi persistente e criativo e, em seguida, passou a revolucionar a civilização moderna, com motores elétricos e dínamos. Grande parte do produto interno bruto de todos os mundos depende de seu trabalho.

Einstein também disse que por trás de cada grande teoria, há uma imagem física simples, que até mesmo leigos possam entender. Na verdade, disse ele, se uma teoria não tem uma imagem simples subjacente, então a teoria é, provavelmente, inútil. O importante é a imagem física, matemática nada mais é contabilidade.

Passos para se tornar um físico:

1) na escola, ler livros populares sobre física e tentar fazer contato com os físicos reais, se possível. (Os modelos são extremamente importantes. Caso não consiga falar com um físico de verdade, ler biografias dos gigantes da física, para entender sua motivação, sua carreira, os marcos na sua carreira.) Um modelo pode ajudá-lo a traçar uma carreira caminho que é realista e prático. A roda já foi inventada, para tirar proveito de um modelo. Fazendo um projeto de feira de ciências é uma outra maneira de mergulhar no maravilhoso mundo da física. Infelizmente, professores e conselheiros bem-intencionados, sem entender a física, provavelmente vai te dar um monte de conselhos inúteis, ou podem tentar desanimá-lo.
 Às vezes você tem que ignorar seus conselhos.

Obter boas notas em todas as disciplinas e boas pontuações SAT (ou seja, não ficam muito concentradas em física) para que possa ser admitido em uma escola superior, como Harvard, Princeton, Stanford, MIT, Cal Tech. (Indo para a faculdade de artes liberais de topo às vezes é uma vantagem sobre indo para uma escola de engenharia, já que é mais fácil mudar majors se você tem uma mudança de carreira.)

2) Em seguida, estudar quatro anos de faculdade. Os alunos geralmente têm que declarar seus cursos em seu segundo ano (2) ano na faculdade; majors física deve começar a pensar em fazer (a) física experimental ou (B) física teórica e escolher um campo específico.

O currículo padrão quatro anos:

a) primeiro ano de física, incluindo mecânica e eletricidade e magnetismo (cuidado: muitas universidades fazer este curso desnecessariamente difícil, para eliminar os engenheiros mais fracos e físicos, por isso não desanime se você não ace este curso Muitos físicos futuros fazer mal neste primeiro ano de curso, pois é feito deliberadamente difícil.).

Além disso, tome primeiro cálculo (ou segundo) ano.

b) segundo ano de física - mecânica intermediários e EM teoria.

Além disso, segundo cálculo ano, incluindo equações diferenciais e integrais de superfície e de volume.

c) física do terceiro ano - uma seleção a partir de: óptica, termodinâmica, mecânica estatística, começando atômica e nuclear teoria

d) quatro anos de física - a mecânica quântica elementar

Dentro da física, existem muitas sub-disciplinas que você pode escolher. Por exemplo, não é de estado sólido, matéria condensada, baixa temperatura, e física do laser, que têm aplicações imediatas em eletrônica e óptica. Meu próprio campo abrange a física de partículas elementares, bem como a relatividade geral. Outros ramos incluem física nuclear, astrofísica, geofísica, biofísica, etc

Muitas vezes você pode se candidatar a empregos industriais logo após a faculdade. Mas, para os empregos mais bem remunerados, é bom para obter um grau mais elevado.

3) assim, então não há pós-graduação. Se o seu objetivo é ensinar física no ensino médio ou nível superior júnior, em seguida, obter um mestrado geralmente envolve dois anos de trabalho do curso avançado, mas nenhuma pesquisa laboratorial. Há uma escassez de professores de física da faculdade júnior e ensino médio.

Se você quer se tornar um físico de pesquisa ou professor, você deve obter um Ph.D., que geralmente envolve de 4 a 5 anos (às vezes mais), e envolve a publicação de pesquisa original. (Isto não é tão difícil como pode parecer, pois geralmente isso significa encontrar um orientador de tese, que simplesmente irá atribuir-lhe um problema de pesquisa ou incluí-lo em seu trabalho experimental.) Financiamento de um Ph.D. também não é tão difícil quanto parece, uma vez que um professor geralmente tem uma bolsa ou financiamento do departamento para apoiá-lo a uma taxa de cerca de US $ 12.000 por ano ou mais. Comparado com Inglês ou estudantes de pós-graduação de história, os alunos de pós-graduação de física tem uma vida muito confortável.

Depois de um Ph.D: Três fontes de emprego

a) do governo

b) da indústria

c) a universidade

Trabalho do governo pode envolver estabelecimento de normas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (antigo National Bureau of Standards), que é importante para toda a pesquisa em física. Empregos públicos pagam bem, mas você nunca vai ficar rico sendo um físico governo. Mas o trabalho do governo também pode envolver a trabalhar na indústria de armas, que eu altamente desencorajar. (Não só por razões éticas, mas porque essa área está sendo reduzido rapidamente.)

Trabalho industrial tem seus fluxos e refluxos. Mas lasers e semi-condutores e pesquisa de computador serão os motores do século 21, e haverá postos de trabalho nestas áreas. Uma característica gratificante deste trabalho é a constatação de que você está construindo a arquitetura científica que vai enriquecer as nossas vidas. Não há segurança no emprego, a este nível, mas o pagamento pode ser muito bom (especialmente para aqueles em posições de gestão - é mais fácil para um cientista para se tornar um gerente de negócios do que para um grande negócio para aprender ciência.) De fato, alguns dos mais ricos bilionários na indústria eletrônica e do Vale do Silício veio de física / engenharia fundos e depois passou para a gestão ou criar a sua própria empresa.

Mas eu pessoalmente acho que a posição da universidade é o melhor, porque então você pode trabalhar em qualquer problema que você deseja. Mas o trabalho na universidade são escassos, o que pode significar tomar vários "pós-doutorado" posições de dois anos em vários colégios antes de aterrar uma posição de ensino como professor assistente, sem mandato (tenure significa que você tem uma posição permanente). Então você tem mais 5-7 anos para estabelecer um nome para si mesmo como um professor assistente.

Se você receber a posse, então você tem uma posição permanente e são promovidos a professor associado e professor finalmente completo. O pagamento pode média entre US $ 40.000 a US $ 100.000, mas também há sérios obstáculos a este caminho.

Na década de 1960, por causa do Sputnik, um enorme número de postos de trabalho da universidade abriu. O número de professores aumentou exponencialmente. Mas isso não poderia durar para sempre. Por meados dos anos 1970, a expansão do emprego, inevitavelmente, começou a desacelerar, forçando muitos dos meus amigos fora do trabalho. Portanto, o número de cargos de docente estabilizado em 1980.

Então, muitas pessoas previram que, com a aposentadoria da geração Sputnik, novos postos de trabalho nas universidades abriria na década de 90. Exatamente o oposto ocorreu. Em primeiro lugar, o Congresso aprovou uma legislação contra a discriminação baseada na idade, por isso os professores poderiam ficar em contanto que eles gostam. Muitos físicos em seus setenta anos decidiu ficar, o que torna difícil encontrar empregos para os jovens. Em segundo lugar, após o cancelamento do SSC e do fim da Guerra Fria, as universidades eo governo começou a reduzir lentamente o financiamento para a física. Como resultado, a idade média de um físico aumenta oito meses por ano, o que significa que há muito pouco novas contratações.

Como eu disse, os físicos não se tornem cientistas para o dinheiro, então eu não quero minimizar os problemas financeiros que você pode enfrentar. Na verdade, muitos teóricos das supercordas que não conseguiram emprego professores foi para Wall Street (onde eram chamados incorretamente "cientistas de foguetes"). Isto pode significar deixar o campo. No entanto, para os obstinados que desejam fazer física, apesar de um mercado de trabalho ruim, você pode planejar para ter um emprego "fall-back" para pagar as contas (por exemplo, de programação) quando você realizar uma pesquisa em seu próprio tempo.

Mas esta situação triste não pode durar. Dentro de dez anos, a geração Sputnik vai finalmente se aposentar, espero que a abertura de novos postos de trabalho para jovens, físicos talentosos. O financiamento para a física nunca pode rivalizar com a da Guerra Fria, mas a física continuará a ser uma parte indispensável de criar a riqueza do século 21. Não há muitos de nós (cerca de 30 mil ou então são membros da Sociedade Americana de Física), mas que formam a vanguarda do futuro. Ela também ajuda a unir-se a APS e receber a revista Physics Today, que tem uma página de volta excelente, que enumera as diversas vagas de emprego em todo o país.

Fonte:http://mkaku.org/home/?page_id=256

TELETRANSPORTE

Graças a dois estudos publicados na revista Nature essa semana, as chances de um teletransporte com sucesso aumentaram consideravelmente. Isso é uma coisa boa, certo?

Querendo ou não, você já se imaginou sendo capaz de magicamente desaparecer de um lugar e reaparecer em outro. E a pergunta natural para um físico é se existe alguma maneira de conseguir isso na prática.

Na verdade, algo conhecido como “teletransporte quântico” tornou-se realidade em 1997. Esta primeira demonstração foi com partículas de luz (fótons). Desde então, os cientistas também têm aplicado o teletransporte para outras coisas muito pequenas, como por exemplo para átomos individuais.

Então, quando podemos nos teleportar para qualquer lugar escolhido?

O primeiro passo para teletransportar uma pessoa é medir e registrar a posição, a direção de movimento e de energia de cada partícula no corpo, o que requer um armazenamento de dados de 1.022 gigaytes, de acordo com uma estimativa conservadora. No entanto, não temos nenhum método para fazer essas medições, muito menos reconstruir uma pessoa com base em seus dados. Assim, podemos esquecer o teletransporte de pessoas, por enquanto.

Conhecendo o suficiente – mas não muito

Que tal algo muito simples – como uma única partícula? Um átomo ou um fóton? Como eles podem ser teletransportados?

O problema aqui foi  surgiu com o princípio da incerteza de Heisenberg, um dos pilares da mecânica quântica, que limita o que você pode saber.

Pode parecer contra-intuitivo, mas se você tentar medir a posição de um único átomo você vai mudar sua velocidade. Se você descobrir exatamente o quão rápido ele está se movendo, então você não vai saber onde ele está.

O problema é que, se você quiser teletransportar uma partícula, estas são precisamente as informações que você quer medir e transmitir.

Um físico chamaria essas informações de o “estado” da partícula. Se você não pode medir o estado completo da partícula, o teletransporte parece impossível.

Portanto, a chave para o teletransporte é não conhecer tudo. Enquanto as medições que você faz não revelam a posição ou velocidade, então você tem uma brecha que permite contornar o princípio da incerteza.

E se você pudesse perturbar a partícula antes de medi-la? Você nunca saberia o seu estado, mas poderia recriar em outra extremidade o estado original da partícula.

Esta foi a constatação que o físico americano Charles Bennett teve, em 1993. A chave estava em perturbar a partícula que você quer que se teletransporte de um modo particular. Você pode fazer isso usando um par de partículas quânticas emaranhadas.

Estas partículas estão ligadas entre si de modo que se medirmos o estado de uma das partículas do par entrelaçado, a outra partícula do par irá refletir a mudança instantaneamente, não importa a distância que as separe.

Segurança

Acontece que o teletransporte quântico não é apenas um bom truque. A natureza da comunicação entre Alice e Bob neste sistema é bastante interessante.

A informação que Alice mediu e enviou para Bob não pode ser usada para recriar o estado sem outra partícula entrelaçada. Isso significa que a intrusa Eva não pode espionar a medição de Alice e obter a informação por si só.

O par entrelaçado é único, portanto, apenas Bob pode recriar o estado original. Imediatamente você tem uma técnica para comunicação segura.

Se você codificar a informação em suas partículas, medi-las com uma parte de um estado emaranhado e, em seguida, enviar as informações para Bob, você tem uma forte criptografia que é assegurada pela física quântica. Você realmente não pode quebrá-la por qualquer meio, a menos que você tenha a outra parte do par emaranhado.

Computação de alta velocidade

O teletransporte tem muitos outros usos em sistemas de informação quântica.

Estes são os métodos propostos para a construção de computadores e redes de comunicação que usam a mecânica quântica como uma parte essencial da sua funcionalidade e têm um enorme potencial para proporcionar comunicações seguras e computação de alta velocidade.

O problema é que toda vez que você deseja mover informação quântica de um lugar para outro em um destes sistemas, você pode não apenas medir as informações e enviá-las para a próxima parte do processo, uma vez que a medida irá destruir a informação. Em vez disso, você pode teleportá-la.

De volta à natureza

Os dois artigos publicados em conjunto na Nature desta semana mostram algo muito importante.

Até agora, o teletransporte de fótons de luz, utilizando o método descrito acima, era probabilístico, porque você não pode sincronizar a chegada dos fótons emaranhados com a chegada do fóton a ser medido.

Na ocasião impar quando os fótons são alinhados, a medida só funcionaria na metade do tempo. Isso significa que cada vez que você tentasse teletransportar suas informações, a técnica só funcionaria muito ocasionalmente – menos do que 1% das tentativas.

Se você tem um monte de circuitos de teletransporte em seu computador quântico ou rede quântica, as chances de eles todos estarem trabalhando juntos tornam-se muito pequenas.

Estas duas experiências mais recentes mostram que teletransporte quântico em dois sistemas diferentes não é mais probabilístico. Em vez disso, pode, em princípio, trabalhar cada vez que um fóton esteja pronto para ser teletransportado.

Um dos novos estudos – realizado por pesquisadores do Japão e da Alemanha – mostra como é possível teletransportar fótons de luz que estão no espectro infravermelho, logo abaixo do comprimento de onda visível ao olho humano.

O outro experimento  - conduzido por pesquisadores da Suíça e da Austrália – demonstra o teletransporte de fótons de microondas com frequências entre 4 e 7 GHz.

Embora o teletransporte já não seja mais probabilístico, ainda não é 100% eficiente – uma possibilidade de 40% de sucesso no caso de o sistema ser infravermelho, e de 25% no caso do sistema ser de microondas.

Fontes:

http://misteriosdomundo.com/o-teletransporte-ficou-mais-facil