Alhazen e o Método Científico

No episódio de Cosmos - Escondido na Luz, o astrofísico Neil deGrace Tyson fala sobre os estudos das propriedades da luz, realizados por Newton, Herschel, e outros. Ele explica de que maneira as investigações e descobertas dos fenômenos luminosos abriram novos horizontes, possibilitando um entendimento melhor das composições das estrelas e galáxias distantes, e até mesmo da própria consistência de todo o Cosmos.
Há um trecho narrado neste episódio, que eu gostei tanto que resolvi transcrevê-lo aqui. As palavras são atribuídas ao árabe Alhazen (ao lado), que viveu de 965 a 1040 d.C., o qual teria sido um dos primeiros a adotar uma postura crítica que se aproximava muito do que conhecemos atualmente como o Método Científico. Leiam:


"Encontrar a verdade é difícil, e o caminho é acidentado. Como buscadores da verdade, o melhor é não julgar e não confiar cegamente nos escritos dos antigos. É preciso questionar e examinar criticamente o que foi escrito, por todos os lados. É preciso aceitar apenas o argumento e a experiência, em vez do que qualquer pessoa diz, pois todo ser humano é vulnerável a todos os tipos de imperfeição. Como buscadores da verdade, devemos suspeitar e questionar nossas próprias ideias ao investigarmos fatos, para evitar preconceitos ou pensamentos descuidados. Sigam este caminho e a verdade vos será revelada."

As palavras de Alhazen, mesmo que as vezes soem meio proféticas ou pareçam ter sido ditas por um apóstolo qualquer, é o tipo de filosofia que não encontra um paralelo em muitos livros considerados doutrinadores, nos quais não há estímulo ao livre-pensamento, mas que ao contrário, sugerem que não devemos contrariar as tradições seculares, pois sendo elas tão duradouras não poderiam estar equivocadas.

Eternizando "verdades"
Esse é o problema. Cada vez mais, a Ciência, pelo fato de defender ideias tão diferentes das que professam a maioria das intocáveis escrituras consideradas sagradas, inevitavelmente acaba entrando em rota de colisão com elas. Uma determinada explicação dada para a origem do Universo ou da vida na Terra, por exemplo, com o passar do tempo vai se repetindo de formas diversas em diferentes culturas, sendo cada vez mais aceita e se eternizando dentro delas, até um ponto em que alguns dogmas em muitos casos se tornam quase inquestionáveis. Em dado momento, determinadas pessoas, por qualquer razão, podem vir a argumentar que uma "verdade", por assim se dizer, não deveria ser indiscutivelmente aceita como tal, simplesmente pelo fato de ter sido em algum dia revelada por alguém escolhido, dotado de capacidades sensitivas privilegiadas, ou mesmo por um grupo de pensadores supostamente "iluminados". Questionamentos assim, contrários às tradições, mesmo que munidos de argumentos aparentemente bem convincentes, muitas vezes enfrentam fortes resistências. Não precisaria nem citar, para aqueles que conhecem um pouco da história, casos famosos como os de Copérnico, Galileu, Giordano Bruno, Kepler, Darwin, ou daqueles que propuseram a Teoria do Big Bang.

A realidade brasileira
No Brasil, infelizmente temos visto na atualidade alguns casos em que o Método Científico é simplesmente desprezado, em nome de uma pressa por encontrar a cura de uma doença, e o que é pior, com políticos ou autoridades completamente leigas induzindo a população a acreditar em teorias conspiracionistas, sugerindo irresponsavelmente que sejam puladas etapas de certificações sobre possíveis efeitos colaterais ainda não totalmente conhecidos, na aplicação de uma determinada droga. Casos que ficaram famosos no nosso país, como o da Etanolamina, e mais recentemente da Hidroxicloroquina, me fazem voltar aproximadamente 1.000 anos na história do pensamento humano para tentar entender agora esses dois exemplos de pensamentos descuidados, aos quais provavelmente se referia Alhazen, e que só impedem ainda mais que a verdade possa ser de fato revelada aos brasileiros.  

Conexões 5G são prejudiciais à saúde?

Alguns programas de TV no Brasil noticiaram um caso em que centenas de aves foram encontradas mortas, caídas em um parque da Holanda, em 2018, provavelmente devido a um teste realizado com antenas que usavam a nova tecnologia de conexão 5G. Uma hipótese levantada por algumas pessoas foi que o coração das aves teria sido afetado pelas ondas eletromagnéticas emitidas durante o teste. Essa hipótese é no mínimo estranha. As ondas 5G operam realmente em frequências mais altas do que as usadas em conexões do tipo 3G ou 4G, mas será que isso poderia mesmo ter causado alterações no coração dos pássaros?


O que é 5G?
O 5G é o próximo passo evolutivo para a banda larga sem fio, que pretende elevar, e bastante, a velocidade de conexão e  a quantidade de usuários simultâneos, além de permitir uma taxa muito maior de transferências de dados.
As redes atuais no Brasil são capazes de fornecer uma velocidade média de conexão de aproximadamente 33 Mbps. Acredita-se que o 5G será capaz de fornecer velocidades 50 a 100 vezes maiores, podendo alcançar até 10 Gbps.

Morte dos pássaros
A misteriosa morte de pássaros ocorreu de fato em um parque da cidade de Haia, na Holanda, com comprovações de relatos e imagens. Veja uma das fotos de um site holandês na época do acontecimento.
O governo municipal de Haia, em seu site, afirmou que as aves começaram a morrer em 19 de outubro de 2018. Traduzi um trecho da nota. Leia:

“Entre sexta-feira, 19 de outubro e sábado, 3 de novembro de 2018, foram encontrados 337 estorninhos mortos... O município não descarta a possibilidade de que as aves tenham sido envenenadas..."

O teste 5G matou os pássaros?
Ainda é desconhecida a causa da morte das aves, mas o governo municipal de Haia descartou também a alegação de que as aves morreram devido ao teste 5G, e disse que nenhum teste desse tipo ocorreu no local nas datas em que se verificaram as mortes.

A Holanda de fato realizou um teste usando 5G em 28 de junho de 2018, mas nenhum pássaro morreu em decorrência das emissões das ondas durante ou logo após esse teste. Na verdade, as aves só começaram a aparecer mortas, como informa a nota do governo de Haia, 4 meses depois, em outubro de 2018.

Radiação Não Ionizante
As radiações não ionizantes estão a todo momento à nossa volta. São ondas eletromagnéticas como a luz, ondas de rádio, TV, celular, micro-ondas, e WiFi. No espectro eletromagnético, as ondas de 5G, com frequência de 3,5 GHz, estão próximas das micro-ondas, e bem distantes das radiações ionizantes, que são as ultravioletas, os raios X, e os raios gama (radiações nucleares), cujas frequências são bem maiores. Veja:    
Espectro eletromagnético, mostrando a localização das ondas 5G. 
Vamos proibir o 5G?
Eu entendo, pelo que li, que não há motivo para preocupação exagerada sobre os prováveis efeitos nocivos das ondas 5G à nossa saúde, mas não foi, por exemplo, o que pensaram os deputados Marcius Machado, e Nilso Berlanda, ambos do PL-SC, ao elaborarem um projeto de lei que, se fosse aprovado, iria fazer vigorar em todo o estado de Santa Catarina a proibição de testes com o 5G. Vejam a justificativa usada por eles:

Notem que há uma citação a Albert Einstein, sobre a importância das abelhas. A afirmação do grande físico é correta quanto ao futuro da humanidade, caso as abelhas sejam extintas, mas sabemos hoje que a maior causa da morte de abelhas se deve ao uso indiscriminado de agrotóxicos. Então penso que os nobres deputados poderiam elaborar projetos contra esse problema maior e real.
O texto do projeto de lei também cita o Dr. Lair Ribeiro, um médico envolvido em polêmicas discussões a respeito de seus métodos e conclusões pessoais sobre diversos assuntos de saúde. O mais recente deles foi sobre o jornalista Marcelo Rezende, que durante a luta contra o câncer, resolveu abandonar a quimioterapia e adotar a dieta cetogênica recomendada pelo Dr. Lair, segundo a qual, simplesmente cortando-se os alimentos com açúcar e carboidratos, as células com câncer também não teriam como se alimentar e morreriam.
O fato é que ao mesmo tempo em que os deputados provocam uma confusão de ideias, acabam chegando a conclusões no mínimo precipitadas e sem fundamentos científicos, com o suposto intuito de proteger os cidadãos catarinenses (e por que não dizer, do mundo). 

Alerta sobre o aplicativo que "envelhece" as pessoas

O FaceApp é um aplicativo que virou febre nas redes sociais. Ele "envelhece" as pessoas nas fotos, e pode também torná-las mais "jovens", colocar barbas ou modificar os cabelos, entre outras transformações muito realistas. Baixei o aplicativo e usei para me divertir no Facebook com os amigos. Vejam, por exemplo, na foto, como eu fiquei "velhinho".
Em meio a toda diversão, lendo alguns artigos, acabei descobrindo que ao baixarmos o aplicativo, corremos alguns riscos na segurança e privacidade dos dados do nosso smartphone. Pesquisei então um pouco mais, procurando entender melhor os graus desses riscos, e encontrei um artigo recente da Popular Science, onde eles informam que ao usarmos o Facebook ou o Twitter também estamos correndo riscos semelhantes. 
Traduzi o artigo para postar aqui, mas fiz pequenas adaptações e interpretações pessoais. Quem quiser ler o artigo original, é só clicar neste link. Vamos lá?

O FaceApp é um pesadelo para a sua privacidade, tanto quanto quase tudo o que você faz online
O aplicativo mais interessante do momento coleta seus dados, mas ele certamente não é o único.

Aparentemente do nada, os fenômenos da Internet tendem a se fortalecer e assumir totalmente nossas redes sociais. O meme atual que domina praticamente todas as plataformas envolve um aplicativo chamado FaceApp, que usa inteligência artificial para aplicar filtros surpreendentemente convincentes às imagens das pessoas. O aplicativo introduziu recentemente um filtro que mostra como você pode aparentar-se quando estiver velho. Os resultados são de certa forma convincentes e bastante divertidos. Mas, como acontece com toda diversão baseada em aplicativos, ela envolve um custo relacionado às suas informações pessoais, privacidade e segurança.

Esta não é a primeira vez que o FaceApp se espalha pela Internet. O aplicativo chamou a atenção quando estreou em 2017. Também já vimos esse tipo de fenômeno muitas vezes, incluindo o filtro de troca de gênero do Snapchat, que estava em todos os lugares há algumas semanas.

A reação ao FaceApp, no entanto, foi rápida e maior do que o normal porque o desenvolvedor opera na Rússia. Até o momento, no entanto, não há provas de que a empresa tenha ligações com o governo russo ou tenha más intenções quanto aos dados. A empresa já emitiu uma declaração sobre as preocupações de segurança.

Quando você faz o download do programa, ele pede permissão para acessar suas fotos, enviar notificações e ativar sua câmera. Estamos tão acostumados a esse processo de clicar nos textos de permissão que é fácil não ficar gastando tempo para ler tudo. Conceder acesso à nossa biblioteca de fotos é, de certa forma, concordar cegamente que estamos prontos para o acordo dos termos de serviço. Não estamos totalmente certos sobre onde estamos entrando, mas se há diversão do outro lado da caixa de diálogo, queremos nos apressar para chegar lá. 

Se você se inscrever no FaceApp, no entanto, estará concordando em ceder algumas de suas informações pessoais e de qualquer conteúdo gerado por meio do aplicativo. Concordar com os termos de serviço do aplicativo garante uso muito liberal de qualquer conteúdo que você enviar ou criar. Os termos contêm frases problemáticas como "comercial" e "sub-licenciável", o que significa que suas imagens - junto com as informações associadas a elas - podem acabar em anúncios. Isso não significa que a empresa "possua" suas fotos como alguns meios de comunicação sugeriram, mas sim que podem usá-las para praticamente qualquer coisa que quiserem no futuro.

Se isso soa familiar, é porque é um pouco semelhante ao acordo para muitas outras redes sociais. O Twitter, por exemplo, usa as seguintes palavras:

“Ao enviar, postar ou exibir o Conteúdo nos Serviços, você nos concede uma licença mundial, não exclusiva, isenta de royalties (com o direito de sublicenciar) para usar, copiar, reproduzir, processar, adaptar, modificar, publicar, transmitir, exibir e distribuir tal conteúdo em qualquer mídia ou método de distribuição (agora conhecido ou desenvolvido posteriormente) ”.

Você perceberá que a sinopse não inclui o uso "comercial" na frase, o que eleva sua segurança em relação ao FaceApp. Mas o Twitter tem regras que permitem que “parceiros do ecossistema” interajam com seu conteúdo de acordo com regras que você quase certamente não leu.

O Facebook tem uma cláusula similar em termos de serviço, que diz:

“… Quando você compartilha, publica ou faz upload de conteúdo que é coberto por direitos de propriedade intelectual (como fotos ou vídeos) ou em conexão com nossos produtos, você nos concede uma licença não exclusiva, transferível, sublicenciável e isenta de royalties, e licença mundial para hospedar, usar, distribuir, modificar, executar, copiar, executar publicamente ou exibir, traduzir e criar trabalhos derivados de seu conteúdo. ”

Assim como o Twitter, o Facebook deixa de fora o termo “comercial”, que aparece no contrato do FaceApp, mas você ainda está dando à empresa uma licença generosa.

As coisas ficam mais confusas quando você começa a usar aplicativos do Facebook que possuem seus próprios termos, que são guiados pelas regras da plataforma, mas variam muito de título para título. Então, se você já instalou um aplicativo do Facebook que permite ver o que estará escrito na lápide do seu túmulo ou outras coisas divertidas e estúpidas, de qualquer maneira você pode ter dado mais informações do que pretendia.

Mas e as coisas que você não queria compartilhar?
Quando você abre o FaceApp pela primeira vez, pode selecionar imagens para carregar e compartilhar. O aplicativo faz o processamento em seus próprios servidores, e não no dispositivo, portanto, você deve concordar em fazer o upload de uma imagem antes de obter o resultado da sua imagem filtrada. Alguns usuários notaram que você pode selecionar imagens individuais para upload, mesmo que você não tenha acesso ao aplicativo para suas fotos. Isso certamente parece nefasto, mas é na verdade um recurso do iOS que estreou no iOS 11. Você pode escolher uma imagem específica para o aplicativo acessar sem conceder uma visão completa da câmera e das bibliotecas do iCloud.

Se você der a um aplicativo acesso total às suas fotos, isso significa que ele pode ver qualquer coisa que você tenha, incluindo capturas de tela com informações pessoais. Além disso, também pode acessar os metadados associados ao arquivo de imagem que podem conter dados de GPS de quando a foto foi tirada. É uma grande quantidade de informações em potencial, mas não há nenhuma evidência real de que o aplicativo esteja carregando seu catálogo inteiro em segundo plano.

No momento, não há nenhuma ameaça específica que conhecemos com o FaceApp além de uma desconfiança geral em relação às empresas que coletam dados. Então, embora seja normal se sentir um pouco descuidado ao baixar e usar o aplicativo, também não é algo para entrar em pânico.

Reconhecimento Facial
No futuro, no entanto, é provável que você espere mais e mais aplicativos que tentem capturar informações sobre seu rosto. Empresas como o Facebook têm sua própria tecnologia de reconhecimento facial, além de bilhões de fotos úteis para treiná-lo. No entanto, nem toda empresa tem esse luxo.

A Amazon, por exemplo, tem uma controversa tecnologia de reconhecimento facial chamada Rekognition, que se baseia em bancos de dados de imagens externas de fontes legais. Os estádios esportivos estão usando o reconhecimento facial para saber mais sobre os fãs que participam de eventos, e a turnê de Taylor Swift usou isso para tentar garantir que os stalkers não comparecessem aos locais. Essas tecnologias funcionam melhor com bancos de dados de referência mais detalhados e cheios de fotos, por isso, se uma empresa como a FaceApp quisesse vender suas selfies precisamente identificadas, elas teriam o direito de fazê-lo e encontrar um comprador não seria difícil.

É provável que suas informações já estejam em vários bancos de dados que você nem conhece, como corretores de dados e sites de localização de pessoas. Adicionar informações faciais a esses bancos de dados só poderia torná-los mais valiosos.

Por enquanto, o FaceApp diz que não está compartilhando suas informações com terceiros, mas pode ser possível. Se você quiser que o aplicativo remova seus dados, pode fazê-lo, mas o processo não é tão simples e envolve o envio de um e-mail para a empresa. Mesmo assim, isso não vai necessariamente quebrar a licença que você já deu ao aplicativo para usar seu conteúdo. Por enquanto, você pode continuar usando o aplicativo ou excluí-lo antes de fornecer ainda mais dados sobre suas informações pessoais. Se optar por este último, provavelmente será mais bem sucedido.

A Física Quântica e as cores

Quando dou aulas de Física e entro no ramo da Óptica, sempre faço uma definição simples do que é a luz, e explico aos meus alunos como enxergamos as cores dos objetos, de acordo com a frequência que eles absorvem e/ou refletem para os nossos olhos, ao serem iluminados por luz branca ou outra luz monocromática qualquer. Já tratei deste assunto aqui, bem resumidamente, quando escrevi o post "As Diversas Visões", em 2012. No entanto, há sempre uma explicação mais complexa para qualquer assunto de Física. 
Esta semana, lendo as páginas de Ciências que eu sigo no Facebook, deparei-me com um artigo interessante, relacionado ao tema das cores, muito bem escrito por um professor americano, que de maneira relativamente simples e didática me fez entender um pouco melhor estas questões envolvendo o mecanismo da visão das cores. Fiz a tradução, e postei aqui no meu blog para quem se interessar. Deixei também o link do artigo original, no final deste post.

O autor, Chad Orzel, é Professor Associado no Departamento de Física e Astronomia da Union College e escreve livros sobre ciência para não-cientistas, o que ajuda muito, facilitando o entendimento destes temas por vezes complexos demais para quem não está familiarizado com termos de mecânica quântica ou dos complicados mecanismos envolvidos nas estruturas atômicas e moleculares. O professor Chad é bacharel em Física pelo Williams College e Ph.D. em Físico-Química pela Universidade de Maryland, além de possuir outros títulos. Quem quiser conhecer um pouco mais sobre ele, e os livros que ele já escreveu, é só clicar no link com seu nome, aí em cima. Vamos ao belíssimo artigo ?

The (Mostly) Quantum Physics Of Making Colors

Chad Orzel

Uma semana atrás, eu recebi uma pergunta no Facebook que foi retransmitida por uma das crianças de um amigo da faculdade, que eu parafraseio como "Qual é a explicação física do que dá aos objetos a sua cor?" É uma boa pergunta, mas infelizmente não há uma resposta simples além de "é complicado ..." o que a torna um bom motivo para um post no blog.

Para começar a responder, porém, é importante deixar claro sobre o que queremos dizer quando falamos sobre "a cor" de alguma coisa. Quando falamos de um objeto ter uma cor no sentido normal (não no sentido da cromodinâmica quântica, em que os quarks interagentes têm "cor", e na  qual "cor" é apenas uma palavra usada para indicar uma propriedade com três valores), estamos falando de luz, especificamente a luz que atinge nossos olhos a partir daquele objeto. Dependendo da condição exata do objeto, existem vários processos físicos diferentes que podem estar envolvidos e, provavelmente, em algum nível, quase todos se relacionam com a mecânica quântica.
1) A Natureza Ondulatória dos Elétrons: Se o objeto em questão tem uma pequena quantidade de vapor difuso que está emitindo sua própria luz, a cor que vemos é determinada pela física quântica. Os átomos são compostos de elétrons carregados negativamente ligados a um núcleo carregado positivamente, e a natureza ondulatória dessas coisas seleciona um conjunto único de estados especiais que têm energia bem definida devido à sua interação. Quando os elétrons em um átomo são excitados para um dos estados de energia mais alta (digamos, sendo aquecidos em um incêndio ou excitados em uma descarga de plasma como ocorre em uma luz fluorescente), eles eventualmente retornarão a estados de energia mais baixos emitindo espontaneamente fótons de luz cuja frequência depende da diferença de energia entre o estado inicial e final.

Cada elemento tem um número diferente de elétrons, e as interações entre eles deslocam os estados de energia permitidos de modo que cada elemento tenha um conjunto único de níveis de energia. Isso que dizer que cada um deles possui um conjunto exclusivo de diferenças entre os níveis, ou seja, um conjunto específico de "linhas espectrais", intervalos estreitos de frequência que serão emitidos. Esta coleção de linhas determina a cor que vemos a partir de uma amostra desse elemento, um fato que tem sido usado para identificar substâncias químicas desde a década de 1860 (aproximadamente seis décadas antes que alguém entendesse a física quântica que determina as linhas espectrais).

2) A Natureza da Luz como partícula: Se o objeto em questão tem uma coleção suficientemente grande de átomos, e está muito quente, outro fenômeno quântico essencial entra em ação, fazendo com que o objeto emita luz colorida de um modo muito diferente. Isso produz um amplo "espectro do corpo negro", emitindo luz em uma enorme gama de frequências.

Ao contrário das linhas espectrais dos átomos, esse espectro do corpo negro não depende da composição do material, apenas da sua temperatura - é o brilho vermelho característico de um objeto quente, que é o mesmo para todos os materiais. Um bastão de ferro preto e um vidro claro, aquecidos à mesma temperatura, emitirão o mesmo espectro de luz.

A natureza simples e universal desse problema sugere que ele deveria ter uma explicação simples e universal, a qual foi perseguida por muitos físicos no final do século 19. No final, a explicação encontrada por Max Planck é simples e elegante, mas não é o que os físicos do século 19 esperavam: vem da natureza da luz atuando como partícula, onde um feixe de luz é um fluxo de fótons, cada um carregando uma discreta quantidade de energia determinada pela frequência. Então, se você está olhando para a cor da luz da resistência elétrica quente de uma torradeira ou de uma lâmpada incandescente acesa, você está tendo uma percepção da natureza quântica da luz.
Imagem de fluorescência multifotônica de células HeLa coradas com a toxina de ligação a actina faloidina (vermelho), microtúbulos (ciano) e núcleos de células (azul).

3) A Natureza Ondulatória dos Elétrons II: Se o objeto de interesse é composto de mais de um tipo de átomo, mas não suficientemente quente para emitir uma radiação visível do corpo negro, você pode ver faixas largas de cor emitidas que não estão associadas aos átomos individuais, mas às moléculas de múltiplos átomos, como as proteínas fluorescentes que os biólogos usam para rotular diferentes partes das células sob um microscópio. Quando você reúne múltiplos átomos, seus elétrons acabam sendo compartilhados entre esses átomos, e há muitas maneiras bem semelhantes de fazer esse compartilhamento, com energias ligeiramente diferentes. Isso faz com que os estados de energia extremamente estreitos dos átomos se ampliem em coleções de números enormes de estados muito próximos. Isto, por sua vez, leva a um enorme número de linhas espectrais muito próximas umas das outras, que se misturam para se parecerem com bandas contínuas de cor. Tal como acontece com os átomos, cada molécula tem uma coleção única e, portanto, emitirá um conjunto único de cores.
Corantes em pó utilizados para o Festival Holi na Índia

4) A Natureza Ondulatória dos Elétrons IIa: Se o objeto de interesse não está recebendo energia de modo a fazer com que ele emita luz própria, a luz que vemos é somente a luz refletida a partir de outra fonte primária a partir da qual o objeto foi iluminado. Nesse caso, grande parte da cor vem do processo oposto ao descrito acima: a absorção de luz levando os elétrons de estados de baixa energia para os de alta energia.

Assim como as propriedades de emissão descritas acima, a cor que você obtém dessa maneira depende, em última análise, da física quântica dos átomos e moléculas que compõem o objeto, mas, nesse caso, o efeito não é adicionar luz de uma cor característica, mas removê-la. A luz de uma determinada frequência que cai dentro da faixa correta será absorvida pelo objeto, enquanto o resto da luz será refletida, de modo que a cor que vemos reflete a ausência das frequências absorvidas.

Isto é o que acontece com a maioria dos corantes e pigmentos, então grande parte das cores que vemos nos objetos do dia-a-dia se deve a esse processo.
Ampliação de penas iridescentes de peru.

5) A Natureza Ondulatória da Luz: Esta é a única na lista que não é realmente quântica. Existem duas maneiras de produzir cores que não dependem das propriedades quânticas de átomos e moléculas, mas sim da estrutura do material que compõe o objeto em escala microscópica. Ambas confiam no fato de que ondas de luz de duas fontes próximas podem se sobrepor de uma maneira tal que isso amplia as ondas ou as cancela.

O caso mais simples usa uma estrutura que consiste em muitas folhas planas ou escalas (quase) sobrepostas. Elas refletem todas as cores da luz em todas as direções, mas para ângulos de reflexão particulares, a distância percorrida pela luz de duas superfícies vizinhas em direção ao olho será diferente por um múltiplo exato de um determinado comprimento de onda. Nesse caso, essas ondas reforçam umas às outras, e você vê um reflexo brilhante daquela cor particular naquele ponto específico da superfície. Um ponto diferente a uma curta distância refletirá a luz em seus olhos em um ângulo ligeiramente diferente e, assim, você verá uma cor diferente refletida. Isso leva à cor cintilante de um objeto iridescente, que muda dependendo do ângulo que você está olhando.

Há também uma versão não iridescente de um processo similar, que é responsável pelas cores azuis nas penas de muitas espécies de aves. Neste caso, a estrutura responsável é uma teia complicada de filamentos espaçados por uma quantidade similar ao comprimento de onda da luz azul. Ondas desse comprimento de onda que tentam atravessar esse material se anularão mutuamente, fazendo um "intervalo de banda" que exclui essas frequências; desde que a luz incidente não possa entrar no material, ela é refletida, e isso dá a cor característica.
Barras de Ouro, alumínio, aço e cobre.

6) A Natureza Ondulatória dos Elétrons III: Talvez possamos chamar de cor "brilhante", mas o processo final relacionado à composição de um objeto material é o responsável pela ampla reflexão de muitos metais. Isso novamente tem a ver com a natureza quântica dos elétrons, especificamente o que acontece quando você coloca um grande número deles em um cristal sólido.

O processo-chave é semelhante ao que descrevi acima em relação às moléculas: os elétrons são compartilhados entre todos os átomos do cristal, levando a um número incontavelmente enorme de estados extremamente próximos que se comportam como uma faixa contínua de energias. Se a energia das bandas permitidas em um material e o número de elétrons nessas bandas se romperem da maneira correta, você acabará com um condutor elétrico, no qual os elétrons estarão efetivamente livres para se mover através do material com muito pouca resistência.

Se você aplicar um campo elétrico a um condutor, os elétrons distribuídos uniformemente através do cristal se reorganizarão rapidamente em resposta ao campo, até que a nova distribuição desigual crie seu próprio campo que anula o campo que você está tentando aplicar. Isso funciona tanto para uma distribuição estática como para um objeto carregado trazido para perto, como também para um campo oscilante como uma onda de luz, razão pela qual os condutores elétricos também tendem a ser metais brilhantes, refletindo a luz em uma ampla gama de comprimentos de onda.

É claro que "resistência muito pequena" não seria propriamente resistência, então há um limite para a rapidez com que os elétrons em qualquer condutor real possam se reorganizar. Isso significa que há uma frequência máxima de luz para a qual qualquer determinado condutor pode impedir a entrada de luz; em frequências mais altas, os elétrons se movem muito devagar, e a refletividade cai porque, na verdade, parte da luz pode penetrar. Isto explica por que diferentes metais brilhantes têm cores diferentes: a frequência máxima para o ouro é um pouco menor do que para a prata, então o ouro é um melhor refletor para luz vermelha e amarela de baixa frequência do que luz azul de alta frequência, fazendo-a parecer amarelada. A prata reflete tanto a luz azul quanto a vermelha, por isso não tem tanta cor.

7) Biologia Quântica: O determinante final da cor que vemos não depende do objeto que está sendo visto, mas da visão do observador. Os vários processos descritos acima determinam o espectro da luz que vem aos nossos olhos de um determinado objeto, mas, em última análise, a "cor" que vemos é uma função da interpretação do nosso cérebro.

Esse processo também tem um componente quântico, em que nossos olhos detectam a luz usando diferentes receptores moleculares que absorvem variações características de comprimentos de onda (um predominantemente vermelho, um predominantemente amarelo, um predominantemente azul-verde). Nossos cérebros captam os sinais desses três receptores e os combinam para produzir uma única sensação de "cor".
Este sistema leva a algumas peculiaridades que podem ser exploradas com grande efeito. Como processamos cores com base na resposta de três receptores diferentes, podemos enganar o olho para ver uma cor que não está lá usando uma mistura de três outras cores. Seja qual for o dispositivo em que você esteja lendo este texto, notebook ou celular, a tela usa um sistema que produz a luz em três comprimentos de onda correspondentes ao vermelho, verde e azul (RGB) que mistura habilmente diversas combinações que convencem o cérebro a ver luz nos comprimentos de onda que na verdade não estão lá.

Assim, como podemos ver, a única resposta simples para "Qual é a explicação física do que dá aos objetos sua cor?" é "É complicado ..."

Mars 2020

No ano de 2020, a NASA enviará a Marte mais um rover. Os objetivos da Missão Mars 2020 são:
Objetivo 1: Determinar se a vida existiu em Marte
A missão do robô Mars 2020 se concentrará em estudos do ambiente do planeta, buscando sinais preservados em amostras de rochas que se formaram nos primordiais ambientes marcianos, em condições que poderiam ter sido favoráveis à vida microbiana.
É a primeira missão do rover projetada para buscar sinais da vida microbiana do passado. Rovers anteriores confirmaram que Marte já teve condições habitáveis.

Objetivo 2: Caracterizar o clima de Marte
As condições climáticas marcianas primordiais são um dos focos da missão rover Mars 2020. Os instrumentos do veículo buscam evidências de antigos ambientes habitáveis onde a vida microbiana poderia ter existido no passado.

Objetivo 3: caracterizar a geologia de Marte
O Mars 2020 Rover foi projetado para estudar rochas e revelar mais sobre os processos geológicos que criaram e modificaram a crosta e a superfície marciana através dos tempos. Cada camada de rocha na superfície marciana contém um registro do ambiente no qual ela foi formada. O veículo busca sinais em rochas que se formaram na água e que preservam evidências de compostos orgânicos, os componentes químicos da vida.

Objetivo 4: Preparar-se para a exploração humana
O rover Mars 2020 está apontando para tecnologias que poderão ser a chave para o uso de recursos naturais no ambiente marciano para suporte de vida e combustível. Ele também irá monitorar as condições ambientais para que os planejadores da missão entendam melhor como proteger  os futuros exploradores humanos.

Esta meta da ciência está relacionada à política espacial nacional para enviar seres humanos a Marte até a década de 2030. Semelhante à história da exploração da Lua, as missões robóticas a Marte fornecem uma compreensão crucial do meio ambiente e testam tecnologias inovadoras para futuras explorações humanas.

Os investimentos em tecnologias incluem contribuições a longo prazo da NASA para desenvolver capacidades futuras para exploração espacial tripulada.

Fonte:
https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/science/goals/#mars2020-goal-1

Robôs no basquete

A Toyota, com sede no Japão, apresentou recentemente o robô de basquete CUE 3, que lança bolas de três pontos. A máquina de 2 metros de altura acertou cinco dos oito tiros de três pontos em uma demonstração. O robô calcula onde a cesta está, através de uma imagem tridimensional, usando sensores em seu torso, e ajusta os motores dentro do braço e dos joelhos para dar o ângulo e a propulsão corretos. A máquina ainda está longe de poder competir ao lado de jogadores profissionais da NBA, pois ainda é incapaz de driblar ou pular - habilidades essenciais para um jogador. No ano passado, O CUE 2 já havia conseguido vencer um desafio com dois jogadores profissionais japoneses, arremessando de uma distância de aproximadamente 5 metros, próximo ao local do lance livre, convertendo os 10 arremessos que fez, enquanto os jogadores acertaram apenas 8.

Cálculo da velocidade 
Vou mostrar aqui como a Física possibilita o cálculo da velocidade inicial, a partir da distância da cesta, usando as fórmulas de lançamento oblíquo. Usarei a altura de lançamento igual à altura do robô, que é de aproximadamente 2,00 m, altura oficial do aro, que é de 3,05 m, ângulo de lançamento de 45º, distância horizontal de 5,00 m da cesta, e uma aceleração da gravidade (g) de 10 m/s². Veja na figura as medidas envolvidas:

No lançamento oblíquo, a componente da velocidade da bola na vertical realiza um Movimento Uniformemente Variado (MUV), e então temos que usar a função horária dos espaços para este tipo de movimento, que é:$$\begin{equation*} \large S = So + Voy.t - \frac{g.t²}{2}\end{equation*}$$Substituindo os valores:$$\begin{equation*} \large 3,05 = 2,00 + Voy.t - \frac{10.t²}{2}\end{equation*}$$ $$\begin{equation*} \large 3,05 = 2,00 + (Vo.sen45º).t - 5.t²\end{equation*}$$ $$\begin{equation} \large 1,05 = 0,707.Vo.t - 5.t²\end{equation}$$
A componente da velocidade da bola na horizontal realiza um Movimento Uniforme (MU), e então temos que usar a função horária dos espaços para este tipo de movimento, que é:
$$\begin{equation*} \large S = So + Vox.t \end{equation*}$$ Substituindo os valores:$$\begin{equation*} \large 5,00 = 0 + (Vo.cos45º).t \end{equation*}$$$$\begin{equation} \large 5,00 = 0,707 Vo.t \end{equation}$$Desta forma, temos duas equações com duas incógnitas: t, e Vo. Substituindo o valor de t da equação (2) na equação (1), obtemos:$$\begin{equation*} \large Vo = 7,95 m/s   \end{equation*}$$$$\begin{equation*} \large Vo = 28,6 km/h\end{equation*}$$
Veja o vídeo do teste com arremessos de 3 pontos:
Fontes:
http://www.fisicaexe.com.br/fisica1/mecanica/cinvetorial/cinvetorial9a_nm.pdf
https://roblog.blogosfera.uol.com.br/2019/04/06/este-robo-joga-mais-basquete-do-que-voce/

Potência de um aquecedor

Vou resolver aqui mais esta questão que caiu na prova de Promoção por Mérito para professores do Estado de São Paulo:


Esta questão é muito semelhantes a uma atividade experimental que realizo com meus alunos, e compartilhei aqui no blog no post sobre o cálculo da potência útil de um micro-ondas.

Solução:
Calcula-se primeiramente a quantidade de calor recebida pela água:
Q = m . c . (tf - ti)
onde;
Q = calorias.
m = massa.
c = calor específico.
tf = temperatura final.
ti = temperatura inicial.

Q = 200 . 1 . (60 - 19)

Q = 8.200 cal = 34.276 J

Para calcular a potência, é só dividir pelo tempo de aquecimento:

Pot = 34.276 / 153

Pot = 224 W           Alternativa (D)

Gravidade de um exoplaneta

Questão da Prova de Promoção por Mérito 2019.
Solução:
A fórmula para calcular a gravidade na superfície de um planeta envolve a Constante Universal (G), a massa do planeta (M) e o seu raio (R):
g = G. M/ R²

Se dividirmos duas dessas equações, uma para a gravidade do exoplaneta (ge) e outra para a gravidade da Terra (gt), podemos obter:
ge = gt . Me . Rt² / Re². Mt

Substituindo os valores:
ge = 10 . 1,34.Mt . Rt² / (1,13.Rt)². Mt

ge = 10,5 m/s²           Alternativa (D).

Stephen Hawking e o Buraco Negro mais próximo

Mais uma questão da Prova de Promoção por Mérito do Governo de São Paulo. Solução:
A distância percorrida pela mensagem será de :
D=3500.9,5.10 15   m
D=33,25.10 18   m  
  
O tempo decorrido será:
T=33,25.10 18 /3.10 8
T=11,083.10 10 
Convertendo para anos:
T=11,083.10 10 3,17.10 -8
T=3513  anos

Como a mensagem foi enviada em 2018 ela chegará aproximadamente no ano de 5531. Alternativa (C).

Eratóstenes e o Terraplanismo

Vou resolver esta questão  da Prova de Física de Promoção por Mérito do Governo do Estado de São Paulo.
A questão trata de um assunto bem conhecido: a determinação (com boa precisão para a época) da circunferência da Terra, realizada há aproximadamente 2.200 anos por Eratóstenes. E depois de tanto tempo algumas pessoas ainda acreditam que a Terra é plana.

Vamos à solução:

Uma simples regra de três permite calcular o valor da circunferência.

7º  ----  842 km
360º --  C

C = 43.303 km

Sabendo que o comprimento de uma circunferência é dado por:

C = 2 . 3,14 . R
temos:

43.303 = 6,28 . R

R = 6.895 km.                       
A alternativa correta é a (C)

Só para efeito de comparação, hoje já sabemos que o raio do nosso planeta é de 6.371 km.

Devido à quantidade de pessoas que se declaram terraplanistas, só posso chegar à conclusão de que em termos de Ciências estamos sofrendo de uma involução. Para tentar fazer um contraponto, vou aproveitar para deixar aqui um dos melhores vídeos que já vi sobre a explicação do genial raciocínio de Eratóstenes.