Amplituhedron

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A ilustração acima é um representação artística do amplituhedron, feita por Andy Gilmore. E o que significa Amplituhedron? É um nome esquisito para um objeto geométrico recentemente descoberto, em 2013, onde a investigação nesta área tem sido liderada por Nima Arkani-Hamed.

Para que serve esse objeto? Simplifica os cálculos de interações de partículas e desafia a noção de que o espaço e tempo são componentes fundamentais da realidade. Amplituhedron torna tão simples os cálculos que é possível fazer facilmente, em papel, o que era inviável até mesmo com um computador.

Entedi a grande vantagem dessa simplificação, mas que cálculos são esses? Bem, os cálculos interações de partículas é um dos eventos mais básico da natureza, e é estruturada pela Teoria Quântica de Campos, em aplicação conjunta da mecânica quântica e da relatividade especial. E essa nova construção de Nima, codifica amplitudes (blocos de construção de probabilidades em física de partículas) em Teoria N = 4 Supersimétrico de Yang-Mills como a “área” de um análogo multi-dimensional de um poliedro (uma mistura de amplitude com poliedro), também conhecido como Grassmanniano.

Matematicamente falando, “um Grassmanniano é um espaço que parametriza todos os subespaços lineares de um espaço vetorial V de uma determinada dimensão. Por exemplo, o Grassmanniano Gr(1, V) é o espaço de linhas através da origem em V, de modo que é o mesmo que o espaço projectivo P(V-1).” Tradução livre do Wikipedia.

E o que quer dizer essa tal teoria N = 4 Supersimétrico? Teoria N = 4 Supersimétrico de Yang-Mills é um matemático e modelo físico criado para estudar as partículas através de um sistema simples, semelhante a teoria das cordas, com simetria conformal. E se baseia na Teoria de Yang-Mills que forma a base da nossa compreensão atual da física de partículas, o Modelo Padrão. O Modelo Padrão é uma teoria que descreve as forças fundamentais forte, fraca e eletromagnética, bem como as partículas fundamentais que constituem toda a matéria. Entretanto, não é uma teoria completa das interações fundamentais, primeiramente porque não descreve a gravidade.

Voltando ao amplituhedron, a nova versão geométrica da teoria quântica de campos poderia também facilitar a busca de uma teoria quântica da gravidade que possa conectar facilmente as grandes e pequenas escalas do universo. As tentativas, até agora, para incorporar gravidade as leis da física na escala quântica teem gerado absurdos infinitos e grandes paradoxos. O amplituhedron, ou um objeto geométrico similar, poderia ajudar, removendo dois princípios profundamente enraizados da física: local e unicidade.

Localidade é a noção de que as partículas podem interagir apenas a partir de posições adjacentes no espaço e no tempo. E unicidade sustenta que as probabilidades de todos os resultados possíveis de uma interação mecânica quântica devem somar um. Os conceitos são os pilares centrais da teoria quântica de campos em sua forma original, mas em determinadas situações envolvendo a gravidade, os dois se quebram, o que sugere não é um aspecto fundamental da natureza.

Em consonância com essa idéia, a nova abordagem geométrica para interações de partículas remove localidade e unicidade de suas premissas iniciais. O amplituhedron não é construída a partir do espaço-tempo e probabilidades; essas propriedades apenas surgem como conseqüências dessa geometria. A imagem usual de espaço e tempo, e partículas que se deslocam em torno deles, é uma construção.

É importante lembrar que toda esta história esta limitado à Teoria N = 4 Supersimétrico de Yang-Mills. Não se sabe como aplicá-lo a outras teorias, além disso, isto apenas se aplica à parte plana da teoria. É concebível que os físicos vão encontrar maneiras de contornar estes limites, mas por agora este resultado, apesar de impressionante, é bastante limitado. Só o tempo dirá se será possível generalizar esta construção, levando-a para além da parte plana da Teoria N = 4 Supersimétrico de Yang-Mills.

Fonte: There’s an article on it in Quanta Magazine.

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Meus Livros

Frodo lendo

Semana passada comprei A CIÊNCIA DOS SUPERPODERES, de Juan Scaliter. Li em dois dias, é muito divertido.

978-85-316-1219-0O livro é divido em tipos de poderes e em heróis e vilões. A leitura simples e divertida, não afasta a precisão do estudo científico, e nos mostra o que é possível, o que já existe de muito parecido com os superpoderes, e o que não seria possível.

Para escrever as 266 páginas do livro, Scaliter entrevistou mais de 20 cientistas cujas pesquisas são destaques nos campos da física à astronomia, da medicina à biotecnologia. E ele não parou por aí, conversou até mesmo com campeões do esporte. O autor ficou cerca de um ano investigando quais teorias e pesquisas científicas poderiam justificar os poderes de 60 super-heróis, vilões e anti-heróis, trazendo para a vida real o que só havia nas histórias em quadrinhos.

Ninguém pode sair voando como Super-Homem (não estamos falando do conceito chave da filosofia de Friedrich Nietzsche, o Übermensch), lembra o jornalista, mas pode contar com membros artificiais guiados pelo pensamento, como faz Dr. Octopus, o inimigo do Homem-Aranha; recuperar a mobilidade e aumentar a força com a ajuda de exoesqueletos, poder esbanjado pelo Homem de Ferro; e até criar um “super-humano” aos moldes do Capitão América, graças ao avanço das terapias genéticas.

Intrigantemente Quântico

Física quântica, um nome tão intrigante quanto o que ele representa. A palavra “quântica” (do Latim, quantum) quer dizer quantidade. Refere-se a uma unidade discreta que a teoria quântica atribui a certas quantidades físicas. Um ramo fundamental da física com vasta aplicação, a Mecânica Quântica estuda sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos.

A física quântica contém mistérios capazes de surpreender até mesmo as mentes mais criativas. E indica que partículas subatômicas, como o elétron, atua como onda em determinadas condições, e se comporta como partícula em outras. Esta propriedade é denominada dualidade onda-corpúsculo.Segundo o Wikipédia, “a dualidade partícula-onda foi enunciada pela primeira vez, em 1924, pelo físico francês Louis-Victor de Broglie.

Outro ponto abordado pela mecânica quântica, O princípio da incerteza de Heisenberg, “formulado inicialmente em 1927 por Werner Heisenberg, impondo restrições à precisão com que se podem efetuar medidas simultâneas de uma classe de pares de observáveis em nível subatômico.” Que, em resumo, quer dizer que na escala quântica ao se medir a velocidade de uma partícula com precisão, a posição dessa partícula não seria totalmente previsível. O mesmo acontece ao contrário, ao saber com precisão a posição de uma partícula, sua velocidade não será totalmente previsível.

Nos dois casos o olhar do observador interfere no que está sendo observado. Vemos muitos questionamentos sobre o que é realidade, tanto na física quanto na filosofia. O que é real? Será que é o que vemos? É o que interpretamos? Como percebemos a realidade?

Albert Einsten disse certa vez que “Loucura é querer resultados diferentes fazendo tudo exatamente igual!” Então vamos pensar fora da caixa, vamos mudar nosso olhar. Porque do mesmo jeito que nosso olhar pode interferir no que observamos, o que vemos pode mudar o que somos. Então vamos fazer diferente, vamos fazer a diferença!

Veja as coisas de uma forma diferente que essa diferença pode mudar você.

Slower Speed of Light

Slower Speed of Light é um pequeno jogo grátis feito pelo MIT Game Lab. Visualmente demonstra os efeitos da relatividade. No jogo, você anda na primeira pessoa e deve pegar orbs que retardam a velocidade da luz, o efeito começa como uma caminhada normal se aproximando cada vez mais perto velocidade da luz. Quando você se mover mais rápido – ou mais lento de luz – as cores começam a se transformar como as invisíveis mudanças no espectro visível, até que finalmente os próprios tempo e espaço começam a dobrar. O jogo é muito esquisito, mas baseado em física real.

Para Falar de Nada

Acabei de ler um artigo na Folha de São Paulo, do físico Marcelo Gleiser, A morte do Nada. Gosto muito da sua coluna.

Gleiser comenta o fim do Nada, um assunto que eu mesmo já abordei em Nada e Nada de novo. O Nada que o Gleiser aborda é o Nada “real“, ou o vácuo completo. Mas nada continua existindo em outras esferas de realidade, em pensamentos, conceitualmente. Até o fim.

Mas a grande questão é: Exite o fim? Porque o início todos dizem que foi o Big Bang, ou foi Deus quem fez. Mas e antes disso o que era? Nada? Ou realmente o início não existiu? Se não teve início não existe fim. Temos apenas conceito de início e fim, tudo e nada. Somos apenas um conceito? Existimos realmente? Física, Religião, Filosofia. Nada explica isso. Ou melhor: Nada explica isso!!!

Matéria Escura e Energia Escura

O que é Matéria Escura? E o que é Energia Escura? Podemos entender um mais sobre isso assistindo a esse vídeo e você perceberá que sabe muito pouco, ou melhor quase nada, sobre tudo.

Este vídeo é uma entrevista com o astrofísico americano e comunicador de ciência, Neil deGrasse Tyson. Ele é atualmente o diretor do Planetário Hayden no Centro Rose para a Terra e do Espaço, e Pesquisador Associado do Departamento de Astrofísica do Museu Americano de História Natural.

Nossa Origem Atômica

Este vídeo é uma entrevista com o astrofísico americano e comunicador de ciência, Neil deGrasse Tyson. Ele é atualmente o diretor do Planetário Hayden no Centro Rose para a Terra e do Espaço, e Pesquisador Associado do Departamento de Astrofísica do Museu Americano de História Natural.

É fascinante o ponto de vista de Tyson, onde menos de 1% é a diferença entre a inteligência e o nada, ou entre todo nosso conhecimento acumulado durantes todos os anos da raça humana e o nada.

Para quem não conhece o astrofísico, ele também um meme bem conhecido pelos internautas.