1
00:00:01,233 --> 00:00:03,266
♪ ♪

2
00:00:06,100 --> 00:00:08,800
ANUNCIANTE:
O seguinte programa "NOVA"
contém cenas

3
00:00:08,800 --> 00:00:11,833
da física quântica,
que é conhecido por causar

4
00:00:11,833 --> 00:00:15,066
confusão, ansiedade,
e até desgosto.

5
00:00:15,066 --> 00:00:16,700
Por favor, consulte seu físico

6
00:00:16,700 --> 00:00:18,833
se os sintomas persistirem.

7
00:00:20,433 --> 00:00:22,533
NARRADOR:
Física quântica.

8
00:00:22,533 --> 00:00:25,033
É a ciência
dos muito pequenos,

9
00:00:25,033 --> 00:00:29,133
mas dá um soco
muito acima do seu peso.

10
00:00:29,133 --> 00:00:31,066
A física quântica não apenas
sido importante,

11
00:00:31,066 --> 00:00:33,633
foi revolucionário.

12
00:00:33,633 --> 00:00:35,700
NARRADOR:
É o mais bem sucedido
teoria científica

13
00:00:35,700 --> 00:00:37,266
dos últimos 100 anos.

14
00:00:37,266 --> 00:00:39,766
A mecânica quântica já
permeia tudo o que fazemos.

15
00:00:40,733 --> 00:00:44,300
NARRADOR:
Tudo do seu computador
ou celular

16
00:00:44,300 --> 00:00:46,833
sobre como mantemos o tempo

17
00:00:46,833 --> 00:00:50,800
depende do nosso entendimento
do mundo quântico.

18
00:00:50,800 --> 00:00:52,700
DAVID KAISER:
Podemos dizer agora que
vivemos em uma era quântica.

19
00:00:52,700 --> 00:00:55,966
NARRADOR:
E está atrás de um dos
as maiores descobertas

20
00:00:55,966 --> 00:00:58,800
na história da ciência:

21
00:00:58,800 --> 00:01:02,133
ondas gravitacionais,

22
00:01:02,133 --> 00:01:06,566
pequenas ondulações no tecido
do próprio espaço-tempo.

23
00:01:06,566 --> 00:01:08,966
SEAN CARROLL:
Ondas gravitacionais
nos dê uma maneira totalmente nova

24
00:01:08,966 --> 00:01:10,333
olhar para o universo.

25
00:01:10,333 --> 00:01:14,333
NARRADOR:
E ainda assim, além da matemática,

26
00:01:14,333 --> 00:01:17,800
física quântica
faz uma afirmação chocante:

27
00:01:17,800 --> 00:01:21,333
que em seu nível mais profundo,

28
00:01:21,333 --> 00:01:24,266
a realidade funciona como um jogo
do acaso...

29
00:01:24,266 --> 00:01:26,500
ELBA ALONSO-MONSALVE:
As probabilidades não são

30
00:01:26,500 --> 00:01:29,000
uma medida do que não sabemos.

31
00:01:29,000 --> 00:01:31,333
Eles são apenas intrínsecos
à teoria quântica.

32
00:01:31,333 --> 00:01:35,666
NARRADOR:
...com comportamentos incompreensíveis
como superposição

33
00:01:35,666 --> 00:01:37,133
e emaranhamento.

34
00:01:37,133 --> 00:01:38,800
Isso é estranho - é estranho.

35
00:01:38,800 --> 00:01:42,033
NARRADOR:
O que a física quântica
realmente significa

36
00:01:42,033 --> 00:01:44,433
permanece profundamente misterioso.

37
00:01:44,433 --> 00:01:47,400
Mas foi criado
o mundo em que vivemos hoje.

38
00:01:47,400 --> 00:01:49,500
Física quântica, na verdade
governa tudo ao nosso redor.

39
00:01:49,500 --> 00:01:52,733
Tara Fortier:
Não é um posto avançado estranho
da física que está longe.

40
00:01:52,733 --> 00:01:54,533
Está completamente mudado

41
00:01:54,533 --> 00:01:56,866
a maneira como costumávamos viver
na maneira como vivemos agora.

42
00:01:56,866 --> 00:02:01,500
NARRADOR:
"Decodificando o Universo:
Quântico."

43
00:02:01,500 --> 00:02:03,766
Agora mesmo, em "NOVA".

44
00:02:03,766 --> 00:02:15,933
♪ ♪

45
00:02:34,600 --> 00:02:37,100
NARRADOR:
12 de dezembro de 1970.

46
00:02:37,100 --> 00:02:41,100
NASA lança foguete Scout B

47
00:02:41,100 --> 00:02:46,266
de uma antiga exploração de petróleo
plataforma ao largo da costa do Quénia.

48
00:02:46,266 --> 00:02:48,766
♪ ♪

49
00:02:48,766 --> 00:02:52,966
Sua carga útil é um pequeno satélite
chamado Uhuru,

50
00:02:52,966 --> 00:02:55,633
uma palavra suaíli
que significa "liberdade".

51
00:02:55,633 --> 00:02:58,833
Uhuru é o primeiro espaço
telescópio

52
00:02:58,833 --> 00:03:01,966
dedicado à observação de raios X,

53
00:03:01,966 --> 00:03:06,433
ondas de luz de alta energia
invisível aos nossos olhos.

54
00:03:06,433 --> 00:03:10,833
Fontes poderosas de raios X
bombardeiam constantemente a Terra,

55
00:03:10,833 --> 00:03:15,500
mas nossa atmosfera os bloqueia.

56
00:03:15,500 --> 00:03:18,466
Com isso
telescópio inovador,

57
00:03:18,466 --> 00:03:22,200
uma nova perspectiva para exploração
abre.

58
00:03:23,800 --> 00:03:27,700
Mas enterrado nos dados coletados
de Uhuru

59
00:03:27,700 --> 00:03:30,933
é algo ameaçador.

60
00:03:30,933 --> 00:03:33,433
Em 1971,

61
00:03:33,433 --> 00:03:37,366
cientistas revelam
que a constelação Cygnus,

62
00:03:37,366 --> 00:03:38,833
o Cisne,

63
00:03:38,833 --> 00:03:41,733
contém o que até então

64
00:03:41,733 --> 00:03:46,866
era mais um
besta matemática mítica.

65
00:03:49,366 --> 00:03:52,433
Um buraco negro.

66
00:03:52,433 --> 00:03:53,666
ALONSO-MONSALVE:
Os buracos negros são

67
00:03:53,666 --> 00:03:55,866
os objetos mais misteriosos
no universo.

68
00:03:55,866 --> 00:03:58,700
Também o mais violento.

69
00:04:00,600 --> 00:04:03,500
Jana Levin:
Mesmo Einstein não pensou
a natureza permitiria

70
00:04:03,500 --> 00:04:05,500
um objeto tão louco.

71
00:04:05,500 --> 00:04:10,133
NARRADOR:
Os buracos negros são
monstros temíveis,

72
00:04:10,133 --> 00:04:14,133
capaz de devorar
planetas inteiros...

73
00:04:16,133 --> 00:04:18,166
...estrelas inteiras...

74
00:04:20,066 --> 00:04:24,033
...e até um ao outro.

75
00:04:24,033 --> 00:04:27,700
Um buraco negro é criado
quando as forças gravitacionais

76
00:04:27,700 --> 00:04:30,166
reunir massa suficiente

77
00:04:30,166 --> 00:04:34,033
fazer um rasgo no tecido
do espaço-tempo.

78
00:04:34,033 --> 00:04:36,933
KAISER:
Alguns deles são genuinamente
monstruoso.

79
00:04:36,933 --> 00:04:38,700
Quero dizer, milhões, bilhões,

80
00:04:38,700 --> 00:04:39,933
talvez até dez bilhões de vezes

81
00:04:39,933 --> 00:04:41,366
a massa do nosso próprio sol.

82
00:04:41,366 --> 00:04:43,166
ALONSO-MONSALVE:
Na verdade não temos

83
00:04:43,166 --> 00:04:44,500
leis da física para prever

84
00:04:44,500 --> 00:04:46,166
o que vai acontecer conosco
quando entrarmos.

85
00:04:46,166 --> 00:04:49,766
Esperamos que nenhum de nós
experimente isso em breve.
(risos)

86
00:04:55,500 --> 00:04:59,033
NARRADOR:
Nas décadas
desde o primeiro avistamento,

87
00:04:59,033 --> 00:05:01,400
a ciência aprendeu muito sobre

88
00:05:01,400 --> 00:05:04,533
esses ameaçadores e misteriosos
objetos de destruição.

89
00:05:06,233 --> 00:05:08,033
Eles não são tão raros.

90
00:05:10,166 --> 00:05:12,433
Buracos negros supermassivos
sente-se no centro

91
00:05:12,433 --> 00:05:16,600
da maioria das grandes galáxias.

92
00:05:16,600 --> 00:05:19,466
Temos um no nosso.

93
00:05:19,466 --> 00:05:22,700
Mas acontece
esses gigantes cósmicos

94
00:05:22,700 --> 00:05:26,700
também pode ter calcanhar de Aquiles.

95
00:05:28,233 --> 00:05:32,700
Previsto pela primeira vez por
Stephen Hawking em 1974,

96
00:05:32,700 --> 00:05:35,466
os cientistas pensaram
de um buraco negro

97
00:05:35,466 --> 00:05:39,366
como uma viagem só de ida ao esquecimento.

98
00:05:39,366 --> 00:05:45,166
Que além do seu horizonte de eventos,
nada poderia escapar.

99
00:05:45,166 --> 00:05:48,000
Mas Hawking discordou.

100
00:05:48,000 --> 00:05:52,633
Ele teorizou que algo aconteceu
escapar desses gigantes poderosos:

101
00:05:52,633 --> 00:05:55,200
radiação.

102
00:05:55,200 --> 00:05:58,466
Ironicamente, o resultado final
da física

103
00:05:58,466 --> 00:06:03,733
na menor das escalas:
física quântica.

104
00:06:03,733 --> 00:06:05,333
♪ ♪

105
00:06:05,333 --> 00:06:09,066
Clifford Johnson
é um autor gráfico de não ficção

106
00:06:09,066 --> 00:06:13,033
e também uma teoria
físico.

107
00:06:13,033 --> 00:06:14,766
JOHNSON:
Uma das coisas principais

108
00:06:14,766 --> 00:06:16,666
que foi descoberto em quantum
física

109
00:06:16,666 --> 00:06:19,666
é o próprio espaço vazio
não está vazio.

110
00:06:19,666 --> 00:06:21,066
Está fervilhando de possibilidades.

111
00:06:21,066 --> 00:06:25,233
Em vez de ter espaço vazio
aqui,

112
00:06:25,233 --> 00:06:29,533
uma partícula e sua antipartícula
pode aparecer,

113
00:06:29,533 --> 00:06:33,133
dançar um pouco,

114
00:06:33,133 --> 00:06:36,366
e então aniquilar
de volta ao espaço vazio.

115
00:06:36,366 --> 00:06:40,233
Agora imagine isso acontecendo
perto de um horizonte de buraco negro,

116
00:06:40,233 --> 00:06:43,733
que nos disseram
é uma porta de mão única.

117
00:06:43,733 --> 00:06:48,133
E se uma dessas partículas
cai?

118
00:06:48,133 --> 00:06:50,366
E agora o parceiro não tem
qualquer coisa para aniquilar.

119
00:06:50,366 --> 00:06:54,233
Então ele realmente voará,

120
00:06:54,233 --> 00:06:57,733
e um observador distante
verá aquela partícula

121
00:06:57,733 --> 00:07:01,666
como radiação
vindo do buraco negro.

122
00:07:03,000 --> 00:07:07,233
NARRADOR:
Sem consumir mais matéria,
se emite radiação,

123
00:07:07,233 --> 00:07:12,100
irá encolher gradualmente
em tamanho.

124
00:07:12,100 --> 00:07:14,700
O buraco negro realmente começa
evaporar.

125
00:07:14,700 --> 00:07:18,166
Agora, isso é completamente
revelação impressionante.

126
00:07:19,666 --> 00:07:22,200
 
NARRADOR:
Conhecida como Radiação Hawking,

127
00:07:22,200 --> 00:07:25,266
sua existência
ainda é apenas uma teoria.

128
00:07:25,266 --> 00:07:27,700
Mas talvez, com tempo suficiente...

129
00:07:27,700 --> 00:07:33,133
e é muito,
muito, muito tempo...

130
00:07:33,133 --> 00:07:34,500
Para muitos buracos negros,

131
00:07:34,500 --> 00:07:37,533
mais do que a idade atual
do universo.

132
00:07:37,533 --> 00:07:40,833
NARRADOR:
...até mesmo um supermassivo
buraco negro,

133
00:07:40,833 --> 00:07:44,600
como aquele que está no coração
da Via Láctea,

134
00:07:44,600 --> 00:07:50,300
pode evaporar e desaparecer,

135
00:07:50,300 --> 00:07:53,033
vencido pelo mundo quântico

136
00:07:53,033 --> 00:07:56,866
e a física
dos muito pequenos.

137
00:08:01,733 --> 00:08:04,366
♪ ♪

138
00:08:04,366 --> 00:08:08,200
O mundo quântico é frequentemente lançado
tão estranho,

139
00:08:08,200 --> 00:08:12,400
e com certeza pode parecer assim
nos filmes.

140
00:08:12,400 --> 00:08:13,400
JANET VAN DYNE:
Você está enviando um sinal

141
00:08:13,400 --> 00:08:15,300
até o Reino Quântico.

142
00:08:15,300 --> 00:08:16,866
(mulher grita)

143
00:08:16,866 --> 00:08:17,866
Cássia!

144
00:08:17,866 --> 00:08:20,266
♪ ♪

145
00:08:20,266 --> 00:08:22,900
(sussurros):
Onde estamos?

146
00:08:23,933 --> 00:08:27,233
NARRADOR:
Mas o que é física quântica?

147
00:08:29,233 --> 00:08:33,700
Surgiu como a solução
para um problema.

148
00:08:33,700 --> 00:08:37,233
Ciência durante o século 19
tinha investigado

149
00:08:37,233 --> 00:08:41,933
quantidades cada vez menores
de matéria e energia.

150
00:08:41,933 --> 00:08:45,266
Mas nas primeiras duas décadas
do século XX,

151
00:08:45,266 --> 00:08:48,366
a linha existente
entre a física das partículas

152
00:08:48,366 --> 00:08:50,766
e a física das ondas

153
00:08:50,766 --> 00:08:54,866
ficou obscuro,

154
00:08:54,866 --> 00:08:56,900
especialmente
ao tentar entender

155
00:08:56,900 --> 00:09:00,200
a natureza fundamental da luz.

156
00:09:02,433 --> 00:09:05,066
KAISER:
Às vezes é realmente importante
para descrever a luz

157
00:09:05,066 --> 00:09:09,633
como uma onda, como um objeto estendido
esse tipo de ondas no espaço

158
00:09:09,633 --> 00:09:10,933
e viaja no tempo,

159
00:09:10,933 --> 00:09:14,200
analogamente a uma onda do mar
na água.

160
00:09:14,200 --> 00:09:16,500
Outras vezes, como as pessoas
como Albert Einstein e outros

161
00:09:16,500 --> 00:09:19,533
começou a, a descobrir, eles realmente,
realmente tive que descrever

162
00:09:19,533 --> 00:09:23,133
aspectos da luz como se
era uma coleção de partículas

163
00:09:23,133 --> 00:09:25,666
que viajou quase
como bolas de bilhar em miniatura.

164
00:09:27,266 --> 00:09:31,666
NARRADOR:
Em última análise, a resposta foi
um novo tipo de física,

165
00:09:31,666 --> 00:09:33,533
mecânica quântica,

166
00:09:33,533 --> 00:09:36,500
que incluía
um amálgama de ideias

167
00:09:36,500 --> 00:09:39,966
sobre partículas e ondas.

168
00:09:39,966 --> 00:09:45,233
Sua formulação mais antiga
remonta a cerca de 100 anos.

169
00:09:45,233 --> 00:09:48,900
Esta conferência de 1927 em Bruxelas

170
00:09:48,900 --> 00:09:51,933
é onde o líder mundial
físicos se conheceram

171
00:09:51,933 --> 00:09:55,200
discutir
a teoria recém-formada.

172
00:09:55,200 --> 00:09:56,633
(pessoas falando ao fundo)

173
00:09:56,633 --> 00:09:59,300
NARRADOR:
E havia muito o que discutir.

174
00:09:59,300 --> 00:10:03,433
Porque a mecânica quântica
representou uma mudança radical

175
00:10:03,433 --> 00:10:05,800
do paradigma anterior
de física--

176
00:10:05,800 --> 00:10:09,900
o que chamamos hoje
"física clássica".

177
00:10:09,900 --> 00:10:11,600
CARROLL:
Na física clássica,

178
00:10:11,600 --> 00:10:14,466
transmitida por Newton,
tínhamos determinismo.

179
00:10:14,466 --> 00:10:16,433
Tínhamos o universo mecânico.

180
00:10:16,433 --> 00:10:19,733
Então, se você jogar uma bola, isso é
um objeto clássico -

181
00:10:19,733 --> 00:10:21,566
com a mesma força,
a mesma velocidade,

182
00:10:21,566 --> 00:10:22,900
o mesmo ângulo,

183
00:10:22,900 --> 00:10:24,466
sempre irá embora
para o mesmo lugar, certo?

184
00:10:24,466 --> 00:10:28,233
Em princípio,
se você soubesse exatamente o estado

185
00:10:28,233 --> 00:10:30,300
do mundo inteiro de uma só vez,

186
00:10:30,300 --> 00:10:32,066
e você conhecia as leis
da física,

187
00:10:32,066 --> 00:10:35,633
você poderia prever exatamente
o que tudo iria fazer

188
00:10:35,633 --> 00:10:38,533
arbitrariamente longe no futuro
e para o passado.

189
00:10:40,433 --> 00:10:42,433
NARRADOR:
Na física clássica,

190
00:10:42,433 --> 00:10:47,466
até mesmo eventos que pensamos
tão aleatórios não são, na verdade.

191
00:10:47,466 --> 00:10:48,866
HAKEEM OLUSEYI:
Existem coisas

192
00:10:48,866 --> 00:10:50,933
que aparecem aleatoriamente em nosso
vidas cotidianas,

193
00:10:50,933 --> 00:10:52,633
como jogar dados.

194
00:10:52,633 --> 00:10:54,000
Parece aleatório, certo?

195
00:10:55,233 --> 00:10:57,266
Mas na verdade, é um
determinístico

196
00:10:57,266 --> 00:10:59,200
conjunto de eventos que leva

197
00:10:59,200 --> 00:11:01,966
qualquer resultado que os dados mostrem.

198
00:11:01,966 --> 00:11:04,800
Se eu te dissesse exatamente como
Eu ia jogar os dados...

199
00:11:04,800 --> 00:11:07,933
OLUSEYI:
...você poderia prever,
com base nesse lançamento inicial,

200
00:11:07,933 --> 00:11:09,700
qual o resultado final
vai ser.

201
00:11:09,700 --> 00:11:11,700
É muito difícil
problema matemático,

202
00:11:11,700 --> 00:11:13,033
mas não é intratável.

203
00:11:13,033 --> 00:11:15,700
Quântico mecanicamente,
esse não é o caso.

204
00:11:15,700 --> 00:11:20,300
NARRADOR:
Mecânica Quântica
jogou fora a certeza

205
00:11:20,300 --> 00:11:23,733
do clássico
universo mecânico

206
00:11:23,733 --> 00:11:27,600
para aquele que só permitiu
para previsões probabilísticas

207
00:11:27,600 --> 00:11:32,000
sobre possíveis observações.

208
00:11:32,000 --> 00:11:34,400
Probabilidade em física quântica
é diferente.

209
00:11:34,400 --> 00:11:36,600
Porque mesmo que tenhamos

210
00:11:36,600 --> 00:11:39,500
a descrição mais completa

211
00:11:39,500 --> 00:11:43,200
que as leis da física
permita-nos ter,

212
00:11:43,200 --> 00:11:45,633
normalmente,
não podemos prever

213
00:11:45,633 --> 00:11:49,533
precisamente o que veremos quando
observamos um sistema quântico.

214
00:11:49,533 --> 00:11:53,366
CARROLL:
A mecânica quântica diz que podemos
saiba tudo o que há para saber

215
00:11:53,366 --> 00:11:55,333
sobre a configuração agora.

216
00:11:55,333 --> 00:11:58,300
E ainda assim, quando queremos fazer
uma medida disso

217
00:11:58,300 --> 00:12:00,366
no futuro,
o melhor que podemos fazer é dizer:

218
00:12:00,366 --> 00:12:02,700
"Há 50% de chance
de obter esse resultado,

219
00:12:02,700 --> 00:12:05,466
30% de chance disso,
20% de chance disso."

220
00:12:05,466 --> 00:12:07,200
Na teoria quântica,

221
00:12:07,200 --> 00:12:11,400
as probabilidades não são
uma medida do que não sabemos.

222
00:12:11,400 --> 00:12:14,166
Eles são apenas intrínsecos
à teoria quântica.

223
00:12:14,166 --> 00:12:15,366
Não podemos contorná-los.

224
00:12:15,366 --> 00:12:16,900
Isso é impossível.

225
00:12:18,766 --> 00:12:21,600
NARRADOR:
Alguns físicos,
levantado sobre o determinismo,

226
00:12:21,600 --> 00:12:26,200
teve dificuldade em aceitar
esta nova visão probabilística.

227
00:12:26,200 --> 00:12:30,266
Albert Einstein disse a famosa frase
que ele não acreditou

228
00:12:30,266 --> 00:12:34,166
Deus joga dados
com o universo.

229
00:12:36,333 --> 00:12:40,166
Mas há outro relacionado,
aspecto ainda mais estranho

230
00:12:40,166 --> 00:12:42,233
à mecânica quântica.

231
00:12:43,866 --> 00:12:47,200
Na física clássica,

232
00:12:47,200 --> 00:12:49,633
realidade externa
é independente do observador.

233
00:12:49,633 --> 00:12:54,400
Olhando para a lua
não muda a lua.

234
00:12:54,400 --> 00:12:56,800
E se você desviar o olhar,

235
00:12:56,800 --> 00:12:58,500
as leis determinísticas
da física

236
00:12:58,500 --> 00:13:01,700
continue guiando a lua
em seu caminho.

237
00:13:03,066 --> 00:13:06,833
Mas na mecânica quântica,
as coisas são mais estranhas.

238
00:13:08,900 --> 00:13:10,800
CARROLL:
A ideia básica
da mecânica quântica,

239
00:13:10,800 --> 00:13:13,166
aquilo que realmente
lutar com

240
00:13:13,166 --> 00:13:15,966
para entendermos,
mesmo como físicos profissionais,

241
00:13:15,966 --> 00:13:19,800
é que diferente de qualquer outra versão
da física,

242
00:13:19,800 --> 00:13:23,600
a mecânica quântica separa
o que acontece em um sistema

243
00:13:23,600 --> 00:13:26,300
quando não estamos observando

244
00:13:26,300 --> 00:13:27,900
pelo que vemos
quando o medimos.

245
00:13:31,266 --> 00:13:34,833
NARRADOR:
Deixando de lado algumas raras exceções,

246
00:13:34,833 --> 00:13:37,500
a mecânica quântica diz
que não podemos saber

247
00:13:37,500 --> 00:13:40,166
a posição de uma partícula
como um elétron

248
00:13:40,166 --> 00:13:44,333
quando não estamos observando.

249
00:13:44,333 --> 00:13:47,566
Na melhor das hipóteses, só pode
ser descrito matematicamente

250
00:13:47,566 --> 00:13:49,800
como uma onda,

251
00:13:49,800 --> 00:13:55,233
sua posição exata
dado em probabilidades.

252
00:13:55,233 --> 00:13:59,000
Mas no momento
que a partícula é observada,

253
00:13:59,000 --> 00:14:02,466
a função de onda probabilística
entra em colapso

254
00:14:02,466 --> 00:14:06,100
para um local específico.

255
00:14:07,500 --> 00:14:11,133
Para o observador, que nunca
vê essa qualidade ondulatória,

256
00:14:11,133 --> 00:14:17,533
é como a partícula
era uma partícula o tempo todo.

257
00:14:17,533 --> 00:14:19,866
Isso abre um mundo inteiro
de perguntas, sabe?

258
00:14:19,866 --> 00:14:23,433
O que acontece com o
resultados observacionais

259
00:14:23,433 --> 00:14:25,100
que não são observados?

260
00:14:25,100 --> 00:14:27,600
O que escolhe qual resultado
vai acontecer?

261
00:14:27,600 --> 00:14:30,300
Isso ainda é o que
estamos pensando hoje.

262
00:14:31,366 --> 00:14:33,666
NARRADOR:
Durante esse período misterioso,

263
00:14:33,666 --> 00:14:36,900
quando a partícula é considerada
nem aqui nem ali,

264
00:14:36,900 --> 00:14:41,700
diz-se que é
em superposição--

265
00:14:41,700 --> 00:14:47,666
em certo sentido, uma combinação
de todos os resultados possíveis.

266
00:14:47,666 --> 00:14:50,500
Mas o que isso realmente significa?

267
00:14:50,500 --> 00:14:52,933
O elétron está em todo lugar
ao mesmo tempo?

268
00:14:52,933 --> 00:14:54,633
Não está em lugar nenhum?

269
00:14:54,633 --> 00:14:57,666
Está em um lugar específico
e simplesmente não sabemos?

270
00:14:57,666 --> 00:15:00,600
Todas essas perguntas
estão realmente fora

271
00:15:00,600 --> 00:15:03,866
do que a própria teoria quântica
na verdade pode responder.

272
00:15:03,866 --> 00:15:05,700
Não faz parte da teoria
de jeito nenhum.

273
00:15:05,700 --> 00:15:07,633
Então, se você me perguntar,
seu palpite é tão bom quanto o meu.

274
00:15:07,633 --> 00:15:11,166
(risos): Infelizmente,
isso é o melhor que posso fazer.

275
00:15:11,166 --> 00:15:13,833
♪ ♪

276
00:15:13,833 --> 00:15:16,633
NARRADOR:
Para a maioria das pessoas,
a mecânica quântica permanece

277
00:15:16,633 --> 00:15:19,666
profundamente não intuitivo.

278
00:15:19,666 --> 00:15:24,333
E ainda assim provou-se
de novo e de novo

279
00:15:24,333 --> 00:15:27,133
fazendo previsões
com incrível precisão.

280
00:15:27,133 --> 00:15:29,433
Em termos práticos,

281
00:15:29,433 --> 00:15:34,133
é a teoria de maior sucesso
a ciência já produziu,

282
00:15:34,133 --> 00:15:37,333
e isso moldou
nossa vida moderna.

283
00:15:37,333 --> 00:15:39,366
♪ ♪

284
00:15:39,366 --> 00:15:41,666
OLUSEYI:
A física quântica não apenas

285
00:15:41,666 --> 00:15:43,566
sido importante,
foi revolucionário.

286
00:15:43,566 --> 00:15:44,933
Está completamente mudado

287
00:15:44,933 --> 00:15:47,300
a maneira como costumávamos viver
na maneira como vivemos agora.

288
00:15:47,300 --> 00:15:50,100
♪ ♪

289
00:15:50,100 --> 00:15:53,600
NARRADOR:
Considere nossa noção de tempo.

290
00:15:53,600 --> 00:15:58,233
(música de tango tocando)

291
00:15:58,233 --> 00:16:02,200
Talvez não haja melhor
ilustração

292
00:16:02,200 --> 00:16:03,666
do nosso relacionamento íntimo
com isso

293
00:16:03,666 --> 00:16:05,166
do que música e dança.

294
00:16:05,166 --> 00:16:09,300
♪ ♪

295
00:16:09,300 --> 00:16:11,800
FORTIER:
O movimento subjacente do tango

296
00:16:11,800 --> 00:16:15,200
depende da batida, que é
dependente do tempo,

297
00:16:15,200 --> 00:16:17,000
que cria sincronização.

298
00:16:17,000 --> 00:16:20,533
Para criar uma dança verdadeiramente suave,

299
00:16:20,533 --> 00:16:23,666
não basta apenas ser
sincronizado na batida.

300
00:16:23,666 --> 00:16:25,933
É também a sincronicidade

301
00:16:25,933 --> 00:16:27,800
entre as batidas
isso é importante.

302
00:16:27,800 --> 00:16:29,566
Essa é a verdadeira beleza nisso,

303
00:16:29,566 --> 00:16:31,766
em encontrar essa conexão
através,

304
00:16:31,766 --> 00:16:34,200
esticando aquele segundo.

305
00:16:34,200 --> 00:16:37,400
♪ ♪

306
00:16:41,500 --> 00:16:45,100
NARRADOR:
Tara Fortier
é um profissional de tango

307
00:16:45,100 --> 00:16:48,766
e um físico profundamente envolvido

308
00:16:48,766 --> 00:16:51,400
na ciência do tempo.

309
00:16:51,400 --> 00:16:53,300
Então, temos vários sistemas
neste laboratório.

310
00:16:53,300 --> 00:16:54,300
NARRADOR:
Ela trabalha aqui...

311
00:16:54,300 --> 00:16:55,666
Esses sistemas são usados

312
00:16:55,666 --> 00:16:57,433
para caracterizar relógios atômicos,

313
00:16:57,433 --> 00:16:59,133
e também comparar
relógios atômicos.

314
00:16:59,133 --> 00:17:02,333
NARRADOR:
...em Boulder, Colorado,
laboratórios

315
00:17:02,333 --> 00:17:05,633
do Instituto Nacional
de Padrões e Tecnologia,

316
00:17:05,633 --> 00:17:08,033
ou NIST,

317
00:17:08,033 --> 00:17:10,433
casa para alguns
dos relógios atômicos

318
00:17:10,433 --> 00:17:14,700
que ajudam a definir a hora oficial
para o país.

319
00:17:16,633 --> 00:17:17,933
Ao longo dos séculos,

320
00:17:17,933 --> 00:17:20,466
nós rastreamos o tempo
uma variedade de maneiras:

321
00:17:20,466 --> 00:17:22,733
pelo movimento do sol,

322
00:17:22,733 --> 00:17:25,566
o balanço dos pêndulos,

323
00:17:25,566 --> 00:17:27,933
as oscilações das molas,

324
00:17:27,933 --> 00:17:29,800
e, no século XX,

325
00:17:29,800 --> 00:17:33,300
as vibrações
de cristais de quartzo.

326
00:17:33,300 --> 00:17:36,133
Mas desde a década de 1960,

327
00:17:36,133 --> 00:17:38,933
o tempo foi oficialmente
determinado

328
00:17:38,933 --> 00:17:41,800
usando relógios atômicos

329
00:17:41,800 --> 00:17:45,166
e as características quânticas
de átomos.

330
00:17:45,166 --> 00:17:48,000
E a ideia é que as leis
da física são imutáveis,

331
00:17:48,000 --> 00:17:50,300
diferente de algo como
a rotação da Terra.

332
00:17:50,300 --> 00:17:52,433
A rotação da própria Terra
pode mudar

333
00:17:52,433 --> 00:17:53,833
por causa das placas tectônicas,

334
00:17:53,833 --> 00:17:56,466
porque a lua está se afastando
da Terra.

335
00:17:56,466 --> 00:17:58,800
Sua física
não é verdadeiramente fundamental.

336
00:17:58,800 --> 00:18:02,266
JUNHO:
A razão pela qual amamos
relógio atômico,

337
00:18:02,266 --> 00:18:04,366
é um tempo universalmente definido.

338
00:18:04,366 --> 00:18:06,133
Não importa quem faça
o experimento,

339
00:18:06,133 --> 00:18:08,200
não importa
onde você faz o experimento,

340
00:18:08,200 --> 00:18:09,800
você sabe, em princípio, uma vez
você corrigiu

341
00:18:09,800 --> 00:18:11,833
para todos os efeitos sistemáticos,

342
00:18:11,833 --> 00:18:14,933
você deve produzir ao mesmo tempo
não importa onde.

343
00:18:17,466 --> 00:18:20,900
NARRADOR:
A consistência
dos relógios atômicos surge

344
00:18:20,900 --> 00:18:24,633
da própria natureza dos átomos.

345
00:18:24,633 --> 00:18:27,400
Os relógios atômicos dependem crucialmente

346
00:18:27,400 --> 00:18:29,266
sobre a física quântica dos átomos.

347
00:18:29,266 --> 00:18:33,533
Você tem um núcleo,

348
00:18:33,533 --> 00:18:35,900
em torno do qual existem elétrons

349
00:18:35,900 --> 00:18:38,366
em certos níveis de energia.

350
00:18:38,366 --> 00:18:41,400
E esses níveis de energia
são possíveis estados de energia

351
00:18:41,400 --> 00:18:44,966
que o elétron pode ter
dentro do átomo.

352
00:18:44,966 --> 00:18:49,300
NARRADOR:
Como um elétron só pode ser
em certos níveis de energia

353
00:18:49,300 --> 00:18:53,433
e não no meio,
para chegar a um nível superior,

354
00:18:53,433 --> 00:18:57,300
ele precisa encontrar
uma ajuda muito específica,

355
00:18:57,300 --> 00:19:01,300
como um fóton específico.

356
00:19:03,266 --> 00:19:05,900
se fosse absorvido
um fóton chegando,

357
00:19:05,900 --> 00:19:08,500
teria que ser
da energia certa

358
00:19:08,500 --> 00:19:12,500
pular de um nível
para um nível superior.

359
00:19:12,500 --> 00:19:14,400
NARRADOR:
Esse relacionamento especial

360
00:19:14,400 --> 00:19:17,266
entre os elétrons
de um determinado átomo

361
00:19:17,266 --> 00:19:20,266
e um fóton
de um nível de energia específico

362
00:19:20,266 --> 00:19:23,766
é uma assinatura única
para esse átomo.

363
00:19:23,766 --> 00:19:27,033
Chama-se
uma "frequência ressonante".

364
00:19:28,833 --> 00:19:31,500
JOHNSON:
Então esta assinatura característica
deste átomo

365
00:19:31,500 --> 00:19:34,333
nos dá uma visão muito específica
padrão de frequência

366
00:19:34,333 --> 00:19:38,566
que podemos usar para construir
um dispositivo de cronometragem.

367
00:19:39,733 --> 00:19:42,666
NARRADOR:
Relógios atômicos
trabalhar de maneiras diferentes,

368
00:19:42,666 --> 00:19:45,766
mas todos eles usam
um tipo específico de átomo

369
00:19:45,766 --> 00:19:49,133
ou molécula
como referência para travar

370
00:19:49,133 --> 00:19:52,400
a frequência
de uma onda eletromagnética,

371
00:19:52,400 --> 00:19:56,800
cujas oscilações fornecem
o "tique-taque" do relógio.

372
00:20:00,133 --> 00:20:03,733
Hoje, um segundo
está oficialmente definido

373
00:20:03,733 --> 00:20:06,166
contando as oscilações

374
00:20:06,166 --> 00:20:08,666
do primário
frequência ressonante

375
00:20:08,666 --> 00:20:11,633
de um átomo de césio-133.

376
00:20:13,500 --> 00:20:18,033
Isso é mais de nove bilhões
oscilações por segundo.

377
00:20:19,733 --> 00:20:22,633
E você interage
com aquela referência de tempo

378
00:20:22,633 --> 00:20:24,433
mais do que você imagina.

379
00:20:24,433 --> 00:20:28,833
Por exemplo, através
o Sistema de Posicionamento Global:

380
00:20:28,833 --> 00:20:30,933
GPS.

381
00:20:30,933 --> 00:20:33,733
♪ ♪

382
00:20:33,733 --> 00:20:34,900
GPS:
Vire à esquerda.

383
00:20:34,900 --> 00:20:36,500
FORTIER:
Eu acho que o GPS

384
00:20:36,500 --> 00:20:38,500
é realmente meio louco,
quando você pensa sobre isso.

385
00:20:38,500 --> 00:20:40,966
Como fizemos alguma coisa
antes do GPS?

386
00:20:42,233 --> 00:20:45,333
NARRADOR:
O sistema GPS baseado nos EUA

387
00:20:45,333 --> 00:20:48,466
usa mais de 30 dedicados
satélites em órbita,

388
00:20:48,466 --> 00:20:52,200
cada um com
vários relógios atômicos.

389
00:20:52,200 --> 00:20:54,433
Quando você usa o GPS
no seu celular,

390
00:20:54,433 --> 00:20:57,966
seu receptor verifica os sinais

391
00:20:57,966 --> 00:21:01,000
de quatro ou mais satélites.

392
00:21:01,000 --> 00:21:03,766
O sinal contém informações

393
00:21:03,766 --> 00:21:08,666
sobre a posição do satélite
e a hora em que enviou o sinal.

394
00:21:08,666 --> 00:21:11,500
Esse carimbo de data/hora é crítico.

395
00:21:11,500 --> 00:21:15,233
Seu telefone o usa para calcular
quanto tempo demorou

396
00:21:15,233 --> 00:21:17,966
para receber o sinal,
e a partir disso,

397
00:21:17,966 --> 00:21:20,966
conhece a distância
para o satélite.

398
00:21:20,966 --> 00:21:24,733
Com essa informação
de vários satélites,

399
00:21:24,733 --> 00:21:27,833
é possível triangular
a posição do telefone

400
00:21:27,833 --> 00:21:30,200
dentro de alguns metros.

401
00:21:31,800 --> 00:21:36,733
Mas todo o sistema depende
em saber a hora.

402
00:21:36,733 --> 00:21:39,433
FORTIER:
No final, acho incrível,

403
00:21:39,433 --> 00:21:42,566
quão fortemente estamos comprometidos
e amarrado a relógios atômicos

404
00:21:42,566 --> 00:21:44,566
e quanto levamos
como garantido.

405
00:21:44,566 --> 00:21:46,400
Mesmo que eu construa
relógios atômicos,

406
00:21:46,400 --> 00:21:47,766
mas quando estou dirigindo,

407
00:21:47,766 --> 00:21:49,166
sendo guiado
por este serviço GPS,

408
00:21:49,166 --> 00:21:51,866
você realmente não se torna consciente

409
00:21:51,866 --> 00:21:54,466
de quanto relógio atômico
a tecnologia permeou

410
00:21:54,466 --> 00:21:57,000
em todos os lugares da vida moderna.

411
00:21:59,466 --> 00:22:04,033
♪ ♪

412
00:22:04,033 --> 00:22:05,633
Você já teve a chance de olhar

413
00:22:05,633 --> 00:22:08,233
de forma mais sistemática
variando o V-Z?

414
00:22:08,233 --> 00:22:11,600
NARRADOR:
Jun Ye é um físico
com nomeações conjuntas:

415
00:22:11,600 --> 00:22:14,366
com o NIST,

416
00:22:14,366 --> 00:22:16,166
a Universidade do Colorado-
Pedregulho,

417
00:22:16,166 --> 00:22:19,166
e seu instituto conjunto, JILA.

418
00:22:19,166 --> 00:22:21,466
E se você trancasse exatamente
um em cima do outro

419
00:22:21,466 --> 00:22:23,900
e veja se
esse pico desaparece completamente?

420
00:22:23,900 --> 00:22:28,000
NARRADOR:
Ele trabalha na nova geração
dos relógios atômicos,

421
00:22:28,000 --> 00:22:32,000
conhecidos como relógios atômicos ópticos.

422
00:22:32,000 --> 00:22:33,600
Enquanto os relógios de césio

423
00:22:33,600 --> 00:22:34,866
usar microondas,

424
00:22:34,866 --> 00:22:37,033
relógios ópticos usam lasers,

425
00:22:37,033 --> 00:22:40,766
que funcionam em frequências mais altas.

426
00:22:40,766 --> 00:22:44,633
Isso também significa
usando um átomo diferente.

427
00:22:44,633 --> 00:22:49,900
Em vez de césio, o trabalho de Jun
usa principalmente átomos de estrôncio,

428
00:22:49,900 --> 00:22:52,566
junto com um laser
cuidadosamente sintonizado

429
00:22:52,566 --> 00:22:56,600
para um dos estrôncios
frequências ressonantes.

430
00:22:56,600 --> 00:23:02,033
Coloca um dos estrôncio
elétrons em superposição,

431
00:23:02,033 --> 00:23:07,433
então ambos estão animados
e desinteressado ao mesmo tempo,

432
00:23:07,433 --> 00:23:12,600
criando o que Jun chama
um pêndulo quântico.

433
00:23:12,600 --> 00:23:15,933
Este pêndulo
está balançando a uma velocidade

434
00:23:15,933 --> 00:23:19,100
de quase um milhão
bilhões de ciclos por segundo.

435
00:23:19,100 --> 00:23:21,966
Está indo e voltando,
para frente e para trás.

436
00:23:21,966 --> 00:23:25,400
E esta superposição
cria este pêndulo quântico.

437
00:23:25,400 --> 00:23:27,966
NARRADOR:
E quando chegar
com precisão,

438
00:23:27,966 --> 00:23:31,166
mais oscilações ou frequência mais alta

439
00:23:31,166 --> 00:23:33,566
equivale a mais precisão.

440
00:23:33,566 --> 00:23:37,500
Se você pensa em balanços
como marcas em uma régua,

441
00:23:37,500 --> 00:23:42,400
quanto mais marcas você tiver, mais
mais exatamente você pode medir.

442
00:23:42,400 --> 00:23:46,866
Então, comparado a um relógio de césio,
Relógio de estrôncio de junho

443
00:23:46,866 --> 00:23:51,700
é cerca de 100.000 vezes
mais preciso.

444
00:23:53,066 --> 00:23:56,866
E tanta sensibilidade faz
ainda mais aparente

445
00:23:56,866 --> 00:23:59,833
alguns dos aspectos mais estranhos
de tempo,

446
00:23:59,833 --> 00:24:04,466
incluindo um primeiro previsto
por Einstein:

447
00:24:04,466 --> 00:24:07,800
dilatação do tempo gravitacional.

448
00:24:07,800 --> 00:24:10,333
No filme "Interestelar",

449
00:24:10,333 --> 00:24:13,133
parte da tripulação de uma nave espacial

450
00:24:13,133 --> 00:24:15,666
desce em um ônibus
para um planeta

451
00:24:15,666 --> 00:24:19,566
orbitando
um buraco negro supermassivo.

452
00:24:22,433 --> 00:24:23,766
Quando o ônibus retornar,

453
00:24:23,766 --> 00:24:25,400
aqueles que estão em missão sentem

454
00:24:25,400 --> 00:24:27,633
eles só se foram há três
horas,

455
00:24:27,633 --> 00:24:30,800
mas não o membro da tripulação que
permaneceu em órbita.

456
00:24:30,800 --> 00:24:32,266
Olá, Rom.

457
00:24:32,266 --> 00:24:34,233
Esperei anos.

458
00:24:34,233 --> 00:24:38,066
CASO: 23 anos, quatro meses,
oito dias.

459
00:24:38,066 --> 00:24:40,500
NARRADOR: A diferença de tempo
é outro efeito

460
00:24:40,500 --> 00:24:45,166
 
da deformação do buraco negro
da estrutura do espaço-tempo.

461
00:24:45,166 --> 00:24:48,600
A deformação não significa apenas
a gravidade fica mais forte

462
00:24:48,600 --> 00:24:53,866
mais perto do buraco negro,
mas o tempo também fica mais lento.

463
00:24:53,866 --> 00:24:57,933
E você não precisa de um buraco negro
para poder medi-lo.

464
00:24:57,933 --> 00:25:02,066
Mesmo na Terra, a gravidade varia,

465
00:25:02,066 --> 00:25:05,200
e o tempo também,
com base na distância

466
00:25:05,200 --> 00:25:07,733
do centro do planeta.

467
00:25:07,733 --> 00:25:12,100
Então, uma pessoa no topo
do Empire State Building

468
00:25:12,100 --> 00:25:14,766
experimenta gravidade mais fraca

469
00:25:14,766 --> 00:25:16,933
e o tempo passando mais rápido

470
00:25:16,933 --> 00:25:19,000
do que uma pessoa no nível da rua,

471
00:25:19,000 --> 00:25:21,600
onde a gravidade é mais forte.

472
00:25:21,600 --> 00:25:25,100
Mas tudo isso acontece
imperceptivelmente.

473
00:25:25,100 --> 00:25:28,200
Nossos relógios de pulso
simplesmente não são precisos o suficiente

474
00:25:28,200 --> 00:25:30,966
para mostrar a diferença.

475
00:25:32,000 --> 00:25:35,633
Mas os relógios ópticos de Jun
são tão precisos

476
00:25:35,633 --> 00:25:40,566
que mesmo uma pequena diferença
em elevação entre dois relógios

477
00:25:40,566 --> 00:25:46,633
revelará uma discrepância
na passagem do tempo.

478
00:25:46,633 --> 00:25:49,200
Quando o relógio muda de elevação
por algumas centenas de mícrons,

479
00:25:49,200 --> 00:25:52,100
basicamente do tamanho de um fio de cabelo humano,

480
00:25:52,100 --> 00:25:53,866
você começará a ver

481
00:25:53,866 --> 00:25:55,366
esse tempo está realmente correndo
diferentemente.

482
00:25:55,366 --> 00:25:58,300
♪ ♪

483
00:25:58,300 --> 00:26:02,533
NARRADOR:
Com tanta precisão,
um relógio transforma

484
00:26:02,533 --> 00:26:04,166
em algo mais
do que um relógio.

485
00:26:04,166 --> 00:26:09,700
Torna-se uma nova janela
na natureza do universo.

486
00:26:09,700 --> 00:26:11,966
♪ ♪

487
00:26:11,966 --> 00:26:15,566
SIM:
Fazer um relógio é muito mais
do que apenas uma peça para marcar o tempo.

488
00:26:15,566 --> 00:26:19,033
É um sensor para explorar
física fundamental,

489
00:26:19,033 --> 00:26:22,000
para expandir nossa curiosidade,

490
00:26:22,000 --> 00:26:24,933
para construir novas tecnologias
que pode se conectar

491
00:26:24,933 --> 00:26:27,666
para computação quântica,
processamento de informação quântica,

492
00:26:27,666 --> 00:26:29,500
e comunicação.

493
00:26:35,333 --> 00:26:37,433
♪ ♪

494
00:26:37,433 --> 00:26:41,666
NARRADOR:
Central para fazer Jun's
relógios atômicos de precisão funcionam

495
00:26:41,666 --> 00:26:45,900
são lasers ultra-estáveis,

496
00:26:45,900 --> 00:26:50,733
que também são
uma tecnologia quântica.

497
00:26:50,733 --> 00:26:53,533
Eles datam da década de 1960.

498
00:26:53,533 --> 00:26:56,400
DEDO DE OURO:
Você está procurando
em um laser industrial,

499
00:26:56,400 --> 00:26:58,333
que emite
uma luz extraordinária

500
00:26:58,333 --> 00:26:59,533
não pode ser encontrado na natureza.

501
00:26:59,533 --> 00:27:00,966
Eu vou te mostrar.

502
00:27:00,966 --> 00:27:02,933
(rachaduras de laser)

503
00:27:02,933 --> 00:27:05,300
NARRADOR:
Esta cena de 1964
"Dedo de Ouro"

504
00:27:05,300 --> 00:27:09,000
é considerado um dos primeiros
representações populares

505
00:27:09,000 --> 00:27:11,966
desta nova tecnologia de ponta.

506
00:27:11,966 --> 00:27:13,700
Acho que você já entendeu o que queria,
Dedo de ouro.

507
00:27:13,700 --> 00:27:14,966
Obrigado pela demonstração.

508
00:27:16,133 --> 00:27:20,700
♪ ♪

509
00:27:20,700 --> 00:27:25,200
NARRADOR:
Hoje, os lasers estão por toda parte.

510
00:27:27,600 --> 00:27:30,566
Existem lasers médicos
para corrigir a visão,

511
00:27:30,566 --> 00:27:33,433
lasers no caixa,

512
00:27:33,433 --> 00:27:36,133
lasers para corte,

513
00:27:36,133 --> 00:27:37,466
comunicando,

514
00:27:37,466 --> 00:27:39,333
gatos divertidos,

515
00:27:39,333 --> 00:27:43,366
e, claro, para shows de luzes.

516
00:27:43,366 --> 00:27:46,033
(multidão aplaudindo)

517
00:27:46,033 --> 00:27:49,500
NARRADOR:
O que encoraja todos nós
fazer tropeçar na luz é fantástico.

518
00:27:49,500 --> 00:27:54,566
(banda tocando)

519
00:27:59,866 --> 00:28:01,866
(torcendo)

520
00:28:01,866 --> 00:28:04,766
(toca nota)

521
00:28:06,166 --> 00:28:07,633
(nota para)

522
00:28:07,633 --> 00:28:09,266
NARRADOR:
Talvez seja por isso...

523
00:28:09,266 --> 00:28:11,233
♪ ♪

524
00:28:11,233 --> 00:28:14,166
...físico experimental
Rana Adhikari

525
00:28:14,166 --> 00:28:18,566
é focado em lasers.

526
00:28:18,566 --> 00:28:19,866
Quando falo sobre como,

527
00:28:19,866 --> 00:28:21,533
que lindo um laser
é como um instrumento,

528
00:28:21,533 --> 00:28:23,400
Eu não quero me entusiasmar
isso demais.

529
00:28:23,400 --> 00:28:24,933
Tipo, eu estou apaixonado por lasers,
Eu não sei.

530
00:28:24,933 --> 00:28:26,166
Eu me sinto como um fanático esquisito

531
00:28:26,166 --> 00:28:27,966
ou algo assim, mas...

532
00:28:27,966 --> 00:28:29,266
Eles são apenas,
há algo sobre eles.

533
00:28:30,566 --> 00:28:34,166
NARRADOR:
Para entender o que faz
luz laser tão especial,

534
00:28:34,166 --> 00:28:38,766
faz sentido olhar
em uma lâmpada comum -

535
00:28:38,766 --> 00:28:41,800
do tipo antiquado,
com um filamento de tungstênio.

536
00:28:41,800 --> 00:28:46,700
Produz luz através
radiação térmica--

537
00:28:46,700 --> 00:28:49,700
uma corrente elétrica
passando pelo filamento

538
00:28:49,700 --> 00:28:51,266
aquece.

539
00:28:51,266 --> 00:28:54,633
Seus átomos de tungstênio
ficar animado

540
00:28:54,633 --> 00:28:57,300
e vibrar em velocidades diferentes,

541
00:28:57,300 --> 00:28:59,666
o que os causa
emitir fótons

542
00:28:59,666 --> 00:29:04,866
em todas as direções,
em uma variedade de comprimentos de onda.

543
00:29:04,866 --> 00:29:10,800
Comparado a um laser,
isso é um caos.

544
00:29:10,800 --> 00:29:12,866
ADHIKARI:
A maneira como você deveria pensar
sobre uma lâmpada

545
00:29:12,866 --> 00:29:13,866
é algo como,

546
00:29:13,866 --> 00:29:15,333
eles são apenas uma multidão de pessoas,

547
00:29:15,333 --> 00:29:17,100
todos cantando em tons diferentes,

548
00:29:17,100 --> 00:29:18,833
então é como
público de um show de rock.

549
00:29:18,833 --> 00:29:22,133
MULTIDÃO (cantando):
♪ Nós vamos, nós vamos arrasar com você ♪

550
00:29:22,133 --> 00:29:24,600
Mas um laser,
um laser é mais parecido

551
00:29:24,600 --> 00:29:27,900
se você for para Juilliard
ou Escola de Música Berklee

552
00:29:27,900 --> 00:29:29,933
e você vai a um show.

553
00:29:29,933 --> 00:29:33,500
(cantando em um tom)

554
00:29:33,500 --> 00:29:35,366
ADHIKARI:
É como um coro de pessoas

555
00:29:35,366 --> 00:29:36,766
que têm afinação perfeita,

556
00:29:36,766 --> 00:29:38,000
mas é um coral
de algo como

557
00:29:38,000 --> 00:29:40,000
um milhão de trilhões de pessoas

558
00:29:40,000 --> 00:29:41,933
cantando ao mesmo tempo,
o mesmo tom.

559
00:29:43,133 --> 00:29:45,000
NARRADOR: Isso porque

560
00:29:45,000 --> 00:29:46,600
luz laser é gerada

561
00:29:46,600 --> 00:29:48,566
de uma maneira totalmente diferente,

562
00:29:48,566 --> 00:29:50,800
um fato escondido em seu nome:

563
00:29:50,800 --> 00:29:53,466
emissão estimulada.

564
00:29:53,466 --> 00:29:55,700
Digamos que temos,
dentro de um átomo,

565
00:29:55,700 --> 00:29:59,033
um elétron que é
em algum estado excitado,

566
00:29:59,033 --> 00:30:01,333
algum nível de energia mais alto,

567
00:30:01,333 --> 00:30:03,133
e agora um fóton de
apenas a frequência certa

568
00:30:03,133 --> 00:30:06,200
passa pelo átomo.

569
00:30:06,200 --> 00:30:09,966
Isso aciona o átomo
para fazer algo interessante.

570
00:30:09,966 --> 00:30:15,066
O elétron perde energia
e vai para uma energia mais baixa,

571
00:30:15,066 --> 00:30:20,333
e emite um fóton de
precisamente a mesma frequência

572
00:30:20,333 --> 00:30:21,933
como aquele que entrou.

573
00:30:21,933 --> 00:30:24,666
Está indo na mesma direção
e tem a mesma fase.

574
00:30:24,666 --> 00:30:26,766
Então o que temos lá é

575
00:30:26,766 --> 00:30:28,633
uma mecânica quântica
processo de amplificação.

576
00:30:28,633 --> 00:30:33,200
NARRADOR:
Se colocarmos um grupo de
esses mesmos átomos excitados

577
00:30:33,200 --> 00:30:36,900
dentro de uma câmara
com espelhos em ambas as extremidades,

578
00:30:36,900 --> 00:30:41,833
os fótons emitidos
vai saltar para frente e para trás,

579
00:30:41,833 --> 00:30:46,666
continuando a estimular
a emissão de mais fótons,

580
00:30:46,666 --> 00:30:51,766
que por sua vez estimula
ainda mais fótons.

581
00:30:51,766 --> 00:30:55,733
Um dos espelhos é apenas
parcialmente reflexivo.

582
00:30:55,733 --> 00:31:00,233
Permite um pouco da luz
para escapar.

583
00:31:00,233 --> 00:31:02,100
Agora, essa luz é muito especial.

584
00:31:02,100 --> 00:31:04,433
É composto de fótons

585
00:31:04,433 --> 00:31:06,266
isso é tudo
a mesma frequência--

586
00:31:06,266 --> 00:31:10,033
então, a mesma cor--
e eles estão todos na mesma fase,

587
00:31:10,033 --> 00:31:11,800
e todos entrando
a mesma direção.

588
00:31:11,800 --> 00:31:14,166
Então você tem essa intensa
puro feixe de luz,

589
00:31:14,166 --> 00:31:15,833
e esse é o laser.

590
00:31:15,833 --> 00:31:18,533
♪ ♪

591
00:31:18,533 --> 00:31:22,566
NARRADOR:
Os lasers provaram ser
uma ferramenta extremamente versátil,

592
00:31:22,566 --> 00:31:25,933
inclusive para
medindo distância.

593
00:31:27,933 --> 00:31:30,400
O trabalho de Rana com
lasers estáveis de alta frequência

594
00:31:30,400 --> 00:31:33,200
leva isso ao extremo.

595
00:31:33,200 --> 00:31:35,300
Quando você os usa,

596
00:31:35,300 --> 00:31:37,500
você está em um ambiente totalmente diferente
reino de medição

597
00:31:37,500 --> 00:31:38,966
do que qualquer outra coisa
isso tem a ver com governantes

598
00:31:38,966 --> 00:31:40,266
e qualquer uma dessas outras coisas.

599
00:31:40,266 --> 00:31:42,733
Qualquer um que seja um verdadeiro profissional

600
00:31:42,733 --> 00:31:45,200
sabe que a única coisa
que você já mediu

601
00:31:45,200 --> 00:31:46,333
é frequência.

602
00:31:46,333 --> 00:31:47,666
Se você está medindo
qualquer outra coisa,

603
00:31:47,666 --> 00:31:49,033
você é meio amador.

604
00:31:51,966 --> 00:31:53,833
NARRADOR:
Graças à velocidade fixa
de luz,

605
00:31:53,833 --> 00:31:56,100
o feixe
de um laser de alta frequência

606
00:31:56,100 --> 00:31:59,200
tem um incrivelmente curto
comprimento de onda,

607
00:31:59,200 --> 00:32:04,433
perfeito para medir extremamente
pequenas mudanças na distância.

608
00:32:05,800 --> 00:32:09,400
Desde 1996, Rana faz parte
de um projeto

609
00:32:09,400 --> 00:32:11,500
que usa luz laser

610
00:32:11,500 --> 00:32:16,200
medir algo incrivelmente,
inimaginavelmente pequeno -

611
00:32:16,200 --> 00:32:17,433
e estranho:

612
00:32:17,433 --> 00:32:20,100
pequenas flutuações

613
00:32:20,100 --> 00:32:24,400
na estrutura do espaço e do tempo
em si.

614
00:32:24,400 --> 00:32:26,866
Ondulação do espaço e do tempo.

615
00:32:26,866 --> 00:32:29,233
Não são coisas fixas,
e então,

616
00:32:29,233 --> 00:32:31,266
a distância
entre minhas duas mãos

617
00:32:31,266 --> 00:32:33,000
nem sempre será assim
se eu os mantiver firmes.

618
00:32:34,500 --> 00:32:36,566
NARRADOR:
A ideia, como tantas outras,

619
00:32:36,566 --> 00:32:38,700
remonta a Einstein.

620
00:32:39,800 --> 00:32:42,800
No início do século 20,
seu trabalho levou

621
00:32:42,800 --> 00:32:46,733
à fusão do espaço e do tempo
em um conceito:

622
00:32:46,733 --> 00:32:48,700
espaço-tempo.

623
00:32:48,700 --> 00:32:51,866
E ele teorizou que a gravidade

624
00:32:51,866 --> 00:32:54,500
foi a deformação
desse tecido espaço-tempo

625
00:32:54,500 --> 00:32:57,666
pela massa de objetos.

626
00:32:57,666 --> 00:33:02,066
Mas isso levou
uma implicação surpreendente,

627
00:33:02,066 --> 00:33:05,033
que a aceleração
de objetos com massa

628
00:33:05,033 --> 00:33:08,466
criaria ondulações
no espaço-tempo

629
00:33:08,466 --> 00:33:11,600
que se espalhou
na velocidade da luz:

630
00:33:11,600 --> 00:33:15,233
ondas gravitacionais.

631
00:33:15,233 --> 00:33:16,733
TIFFANY NICHOLS:
Ondas gravitacionais

632
00:33:16,733 --> 00:33:18,300
foram previstos pela primeira vez
por Einstein,

633
00:33:18,300 --> 00:33:20,766
e ele não acreditou
a princípio.

634
00:33:20,766 --> 00:33:22,233
Então ele foi e voltou

635
00:33:22,233 --> 00:33:24,833
através, eu acredito,
meados dos anos 30.

636
00:33:24,833 --> 00:33:26,366
Mas sua primeira previsão foi

637
00:33:26,366 --> 00:33:29,666
eles eram muito minuciosos
para ser detectado.

638
00:33:29,666 --> 00:33:31,966
♪ ♪

639
00:33:31,966 --> 00:33:36,033
NARRADOR:
Na década de 1980, isso
o sentimento mudou,

640
00:33:36,033 --> 00:33:39,100
e LIGO--
o Interferômetro Laser

641
00:33:39,100 --> 00:33:41,766
Onda Gravitacional
Observatório--

642
00:33:41,766 --> 00:33:46,266
foi fundada como uma união
Caltech e M.I.T. projeto.

643
00:33:48,666 --> 00:33:52,366
Parte do trabalho de Rana na Caltech
tem sido

644
00:33:52,366 --> 00:33:55,200
para melhorar continuamente
a arte essencial do LIGO:

645
00:33:55,200 --> 00:33:57,933
interferometria laser.

646
00:34:00,433 --> 00:34:03,133
Este é o,
onde tudo começa.

647
00:34:03,133 --> 00:34:04,533
Eu vou te mostrar

648
00:34:04,533 --> 00:34:06,600
todo o interferômetro laser
aqui

649
00:34:06,600 --> 00:34:08,333
isso é um protótipo
do sistema LIGO.

650
00:34:08,333 --> 00:34:12,933
NARRADOR:
O projeto básico
é fácil de entender.

651
00:34:12,933 --> 00:34:15,966
O interferômetro LIGO
tem dois braços

652
00:34:15,966 --> 00:34:18,033
em ângulos retos
um para o outro.

653
00:34:18,033 --> 00:34:20,266
Um laser infravermelho muito estável

654
00:34:20,266 --> 00:34:22,533
alimenta um divisor de feixe,

655
00:34:22,533 --> 00:34:25,566
que direciona metade do feixe
descendo cada braço.

656
00:34:25,566 --> 00:34:28,633
ADHIKARI:
Metade da luz vai para um lado
e metade vai para o outro lado.

657
00:34:28,633 --> 00:34:31,166
E então você tem espelhos
nas extremidades,

658
00:34:31,166 --> 00:34:33,400
e eles refletem a luz de volta.

659
00:34:33,400 --> 00:34:36,133
NARRADOR:
A fase de um braço
do laser

660
00:34:36,133 --> 00:34:38,000
é o inverso do outro.

661
00:34:38,000 --> 00:34:39,433
Se tudo estiver normal,

662
00:34:39,433 --> 00:34:43,033
quando recombinado,
eles vão se cancelar,

663
00:34:43,033 --> 00:34:46,166
resultando em nenhum sinal.

664
00:34:46,166 --> 00:34:50,033
Mas se uma onda gravitacional
passa,

665
00:34:50,033 --> 00:34:52,100
distorcendo o espaço-tempo,

666
00:34:52,100 --> 00:34:55,566
o comprimento de cada braço
vai mudar,

667
00:34:55,566 --> 00:34:59,200
mudando a fase
das duas vigas.

668
00:34:59,200 --> 00:35:01,533
Por um breve momento,

669
00:35:01,533 --> 00:35:04,266
o equipamento irá registrar
um sinal.

670
00:35:05,933 --> 00:35:08,000
Em vez de ter exato
cancelamento

671
00:35:08,000 --> 00:35:09,700
e interferência destrutiva,

672
00:35:09,700 --> 00:35:11,833
você tem um pouco de luz
vazando.

673
00:35:11,833 --> 00:35:13,166
E aquele pouquinho de luz

674
00:35:13,166 --> 00:35:14,566
que vaza
é o que detectamos.

675
00:35:16,066 --> 00:35:17,700
NARRADOR:
Mas há uma diferença fundamental

676
00:35:17,700 --> 00:35:19,866
entre o teste de trabalho de Rana

677
00:35:19,866 --> 00:35:21,966
e o verdadeiro negócio:

678
00:35:21,966 --> 00:35:25,000
tamanho.

679
00:35:25,000 --> 00:35:27,833
Este é um dos
duas instalações LIGO

680
00:35:27,833 --> 00:35:29,500
nos Estados Unidos.

681
00:35:29,500 --> 00:35:32,533
Enquanto os braços de
o instrumento Caltech

682
00:35:32,533 --> 00:35:35,100
têm cerca de 44 metros de comprimento,

683
00:35:35,100 --> 00:35:40,800
os que aqui cobrem
dois quilômetros e meio cada.

684
00:35:42,233 --> 00:35:45,000
Custando centenas
de milhões de dólares,

685
00:35:45,000 --> 00:35:49,933
LIGO foi uma grande aposta
numa ideia não comprovada...

686
00:35:51,233 --> 00:35:53,300
...isso valeu a pena.

687
00:35:53,300 --> 00:35:55,733
♪ ♪

688
00:35:55,733 --> 00:35:59,166
Em 2015, um sinal foi detectado.

689
00:36:01,366 --> 00:36:04,933
E foi uma loucura.

690
00:36:04,933 --> 00:36:08,000
LEVINO:
O primeiro evento
que o LIGO detectou

691
00:36:08,000 --> 00:36:11,900
foi o evento mais poderoso
os seres humanos registraram

692
00:36:11,900 --> 00:36:14,033
desde o próprio Big Bang.

693
00:36:14,033 --> 00:36:15,666
Saiu mais energia

694
00:36:15,666 --> 00:36:17,066
daquela colisão
desses dois buracos negros

695
00:36:17,066 --> 00:36:19,366
do que foi emanado por

696
00:36:19,366 --> 00:36:21,966
todas as estrelas do universo
combinado.

697
00:36:21,966 --> 00:36:24,600
Todo esse poder saiu

698
00:36:24,600 --> 00:36:26,600
no toque do tambor
do espaço-tempo.

699
00:36:26,600 --> 00:36:29,300
NARRADOR:
Desde o evento original,

700
00:36:29,300 --> 00:36:31,866
LIGO confirmou a detecção

701
00:36:31,866 --> 00:36:35,566
de mais de 80 outros.

702
00:36:35,566 --> 00:36:37,300
É difícil exagerar

703
00:36:37,300 --> 00:36:40,266
o significado
da descoberta.

704
00:36:40,266 --> 00:36:45,100
♪ ♪

705
00:36:45,100 --> 00:36:46,133
LIGO é enorme.

706
00:36:46,133 --> 00:36:47,966
Albert Einstein previu

707
00:36:47,966 --> 00:36:49,133
que ondas gravitacionais
deveria existir,

708
00:36:49,133 --> 00:36:50,533
e agora nós os medimos.

709
00:36:50,533 --> 00:36:52,933
Este é o mais
observação direta

710
00:36:52,933 --> 00:36:54,400
de buracos negros
que já tivemos.

711
00:36:54,400 --> 00:36:57,566
Esta é uma revolução completa
na ciência.

712
00:36:59,666 --> 00:37:01,700
NARRADOR:
E tudo é possível

713
00:37:01,700 --> 00:37:03,866
por causa disso
tecnologia quântica

714
00:37:03,866 --> 00:37:07,600
que se tornou completamente
incorporado em nossas vidas:

715
00:37:07,600 --> 00:37:09,633
o laser.

716
00:37:09,633 --> 00:37:11,800
Quanto mais estável for o seu laser,

717
00:37:11,800 --> 00:37:13,866
quanto mais coisas no universo
você pode medir.

718
00:37:13,866 --> 00:37:16,033
E não há limite para isso.

719
00:37:16,033 --> 00:37:17,533
Então, todos os anos, quando chegamos
laser

720
00:37:17,533 --> 00:37:18,866
cada vez melhor, poderemos
ver

721
00:37:18,866 --> 00:37:20,566
mais longe no universo

722
00:37:20,566 --> 00:37:22,333
e ver coisas menores

723
00:37:22,333 --> 00:37:25,300
na natureza microscópica
da realidade, da matéria,

724
00:37:25,300 --> 00:37:27,400
espaço e tempo--
qualquer coisa assim.

725
00:37:27,400 --> 00:37:29,400
Você apenas tem que continuar trabalhando
nesta ferramenta

726
00:37:29,400 --> 00:37:31,066
e torná-lo cada vez melhor.

727
00:37:31,066 --> 00:37:33,133
♪ ♪

728
00:37:33,133 --> 00:37:36,900
NARRADOR:
Indiscutivelmente, o mais importante
mudança na física quântica

729
00:37:36,900 --> 00:37:40,066
nas últimas décadas
é uma compreensão mais profunda

730
00:37:40,066 --> 00:37:44,166
de um tipo especial
de estado compartilhado

731
00:37:44,166 --> 00:37:47,100
chamado emaranhamento quântico.

732
00:37:47,100 --> 00:37:52,766
Imagine uma máquina que cospe
pares de moedas,

733
00:37:52,766 --> 00:37:56,000
que, na superfície,
parecem moedas comuns.

734
00:37:56,000 --> 00:37:59,600
Se você virar um,
surge cara ou coroa

735
00:37:59,600 --> 00:38:01,866
cerca de 50% do tempo.

736
00:38:01,866 --> 00:38:04,466
Nada de estranho aí.

737
00:38:04,466 --> 00:38:08,433
Mas usando um par de moedas
recém-saído da máquina,

738
00:38:08,433 --> 00:38:11,266
você vira um, dá cara.

739
00:38:11,266 --> 00:38:13,266
E então o outro,

740
00:38:13,266 --> 00:38:15,533
também surge cara.

741
00:38:15,533 --> 00:38:17,166
Isso pode ser apenas sorte.

742
00:38:17,166 --> 00:38:18,800
(chilrear da máquina,
multidão aplaudindo)

743
00:38:18,800 --> 00:38:21,966
NARRADOR:
Então você faz a mesma coisa
com outro par novo.

744
00:38:21,966 --> 00:38:25,033
Desta vez,
a primeira moeda é coroa,

745
00:38:25,033 --> 00:38:26,900
e o segundo também -

746
00:38:26,900 --> 00:38:29,166
acordo novamente.

747
00:38:29,166 --> 00:38:32,066
Então você vira outro par,

748
00:38:32,066 --> 00:38:34,200
e depois outro,

749
00:38:34,200 --> 00:38:36,666
e outro,

750
00:38:36,666 --> 00:38:39,033
e outro.

751
00:38:39,033 --> 00:38:40,966
 
Par após par,

752
00:38:40,966 --> 00:38:45,133
as duas moedas sempre concordam
no primeiro lance.

753
00:38:45,133 --> 00:38:47,600
O que está acontecendo?

754
00:38:49,066 --> 00:38:51,333
Talvez a primeira moeda lançada,

755
00:38:51,333 --> 00:38:53,266
uma vez que surge cara ou coroa,

756
00:38:53,266 --> 00:38:56,766
está de alguma forma dizendo
a outra moeda como se comportar.

757
00:38:57,866 --> 00:38:59,900
Para garantir que isso não aconteça,

758
00:38:59,900 --> 00:39:03,966
você separa as moedas
voando um para a lua

759
00:39:03,966 --> 00:39:06,600
e virá-los ao mesmo tempo,

760
00:39:06,600 --> 00:39:10,766
então nenhuma mensagem poderia
viajar entre eles.

761
00:39:10,766 --> 00:39:14,466
Ainda assim, eles surgem
de acordo.

762
00:39:14,466 --> 00:39:16,700
♪ ♪

763
00:39:16,700 --> 00:39:20,366
Tudo parece muito estranho
para ser verdade,

764
00:39:20,366 --> 00:39:25,700
mas as partículas realmente podem se comportar
como aquelas moedas.

765
00:39:25,700 --> 00:39:30,066
Na física quântica,
é chamado de "emaranhamento".

766
00:39:30,066 --> 00:39:32,833
KAISER:
O emaranhamento é realmente apenas
um teimoso, teimoso,

767
00:39:32,833 --> 00:39:35,966
emocionante e/ou frustrante
fato

768
00:39:35,966 --> 00:39:37,633
isso leva muito tempo

769
00:39:37,633 --> 00:39:38,866
para tentar entender.

770
00:39:38,866 --> 00:39:40,400
O emaranhado é certamente

771
00:39:40,400 --> 00:39:42,500
o mais interessante e o
mais confuso

772
00:39:42,500 --> 00:39:44,800
aspecto do quantum.

773
00:39:44,800 --> 00:39:46,666
É uma dessas coisas
não vemos,

774
00:39:46,666 --> 00:39:48,500
você sabe, ingenuamente
no mundo que nos rodeia,

775
00:39:48,500 --> 00:39:51,433
mas está acontecendo profundamente
nos materiais

776
00:39:51,433 --> 00:39:52,933
que existem ao nosso redor
todos os dias.

777
00:39:52,933 --> 00:39:56,266
NARRADOR:
E embora você provavelmente
não vai se deparar

778
00:39:56,266 --> 00:40:01,066
um emaranhador de moedas em breve,

779
00:40:01,066 --> 00:40:04,466
no laboratório, cientistas
gerar rotineiramente

780
00:40:04,466 --> 00:40:07,166
pares de partículas emaranhadas

781
00:40:07,166 --> 00:40:10,200
que compartilham um estado quântico
tão completamente,

782
00:40:10,200 --> 00:40:15,233
eles podem ser pensados
como um objeto quântico.

783
00:40:15,233 --> 00:40:17,066
Você simplesmente não consegue diferenciar
entre eles.

784
00:40:17,066 --> 00:40:18,966
É apenas um estado puro.

785
00:40:18,966 --> 00:40:21,433
É como se
você tem uma única entidade

786
00:40:21,433 --> 00:40:24,500
que está espacialmente separado
sem uma conexão física.

787
00:40:24,500 --> 00:40:28,000
NARRADOR:
Partículas emaranhadas
permanecer conectado

788
00:40:28,000 --> 00:40:31,166
mesmo quando eles estão separados
por centenas de quilômetros -

789
00:40:31,166 --> 00:40:34,166
e provavelmente muito mais.

790
00:40:34,166 --> 00:40:37,466
KAISER:
Então isso significa que pode
ir entre aqui e Andrômeda?

791
00:40:37,466 --> 00:40:40,000
Provavelmente-- as equações nos dão
não há razão para pensar que não.

792
00:40:40,000 --> 00:40:44,733
NARRADOR:
O emaranhamento parece bizarro.

793
00:40:44,733 --> 00:40:47,100
Einstein ridicularizou a ideia

794
00:40:47,100 --> 00:40:50,233
como "ação assustadora
à distância."

795
00:40:50,233 --> 00:40:53,200
Mas desde a década de 1970,

796
00:40:53,200 --> 00:40:57,000
experimento após experimento
confirmou

797
00:40:57,000 --> 00:41:00,833
emaranhado é um verdadeiro
fenômeno quântico.

798
00:41:02,433 --> 00:41:05,200
Agora, é claro, muitos,
muitas décadas depois,

799
00:41:05,200 --> 00:41:08,166
sabemos que o emaranhamento é
inegavelmente uma parte do mundo.

800
00:41:08,166 --> 00:41:10,600
É assim que o mundo funciona
nível da mecânica quântica.

801
00:41:10,600 --> 00:41:12,433
É melhor nos acostumarmos com isso,

802
00:41:12,433 --> 00:41:13,866
e agora veja,
o que podemos fazer com isso?

803
00:41:13,866 --> 00:41:16,500
Porque é poderoso,
vamos tentar usá-lo.

804
00:41:16,500 --> 00:41:18,100
Tornou-se esta nova ferramenta.

805
00:41:18,100 --> 00:41:20,233
Ser capaz de
crie e controle

806
00:41:20,233 --> 00:41:23,100
pode ser discutivelmente pensado
como um dos maiores

807
00:41:23,100 --> 00:41:24,733
científico e de engenharia
desenvolvimentos

808
00:41:24,733 --> 00:41:25,933
do século XXI.

809
00:41:27,466 --> 00:41:30,633
NARRADOR:
E isso está acontecendo
em diversas frentes.

810
00:41:30,633 --> 00:41:32,466
Emaranhamento
foi colocado para trabalhar

811
00:41:32,466 --> 00:41:34,700
em criptografia quântica

812
00:41:34,700 --> 00:41:37,400
e comunicação quântica,

813
00:41:37,400 --> 00:41:39,666
em relógios atômicos,

814
00:41:39,666 --> 00:41:43,200
e em melhorias contínuas
para LIGO,

815
00:41:43,200 --> 00:41:46,566
mas talvez com
a maior fanfarra

816
00:41:46,566 --> 00:41:49,966
em computação quântica.

817
00:41:49,966 --> 00:41:52,633
E isso começa com isto:

818
00:41:52,633 --> 00:41:55,866
o qubit.

819
00:41:57,966 --> 00:42:00,966
O qubit recebe seu nome
de seu primo

820
00:42:00,966 --> 00:42:04,100
na computação clássica,
o bit binário.

821
00:42:04,100 --> 00:42:07,733
♪ ♪

822
00:42:07,733 --> 00:42:09,933
Como o próprio nome sugere,

823
00:42:09,933 --> 00:42:14,033
um bit binário só pode ser definido
para zero ou um.

824
00:42:14,033 --> 00:42:19,233
Mas a partir de origens tão humildes,
muito fluiu -

825
00:42:19,233 --> 00:42:24,100
mais ou menos toda a computação
que compõe o mundo moderno.

826
00:42:24,100 --> 00:42:26,433
Todos os cálculos,
todos os e-mails.

827
00:42:26,433 --> 00:42:29,433
Quer você esteja falando
para seu amigo

828
00:42:29,433 --> 00:42:31,333
ou se você
é um cientista da NASA

829
00:42:31,333 --> 00:42:33,600
fazendo alguns cálculos de foguete,

830
00:42:33,600 --> 00:42:37,133
tudo isso pode se resumir
para apenas zeros e uns

831
00:42:37,133 --> 00:42:39,433
mudando dentro do seu computador,

832
00:42:39,433 --> 00:42:41,833
o que é incrível,
que é tão universal.

833
00:42:44,066 --> 00:42:46,100
NARRADOR:
Apesar de seus muitos sucessos,

834
00:42:46,100 --> 00:42:47,733
o bit binário
é o equivalente

835
00:42:47,733 --> 00:42:49,366
de um interruptor de luz -

836
00:42:49,366 --> 00:42:52,033
ligado ou desligado.

837
00:42:52,033 --> 00:42:55,800
O qubit é muito mais sutil.

838
00:42:55,800 --> 00:42:57,466
ALONSO-MONSALVE:
A coisa especial sobre um qubit

839
00:42:57,466 --> 00:43:01,033
é que ele opera de acordo com as leis
da mecânica quântica.

840
00:43:01,033 --> 00:43:06,233
Não precisa ser
apenas no estado zero

841
00:43:06,233 --> 00:43:08,166
ou apenas em um estado.

842
00:43:08,166 --> 00:43:10,800
Pode estar em uma superposição
de ambos.

843
00:43:10,800 --> 00:43:14,100
NARRADOR:
Essa superposição cria

844
00:43:14,100 --> 00:43:15,866
um espaço matemático

845
00:43:15,866 --> 00:43:19,666
frequentemente representado por uma esfera.

846
00:43:19,666 --> 00:43:21,100
SOFIA HERMANS:
Onde um pouco clássico

847
00:43:21,100 --> 00:43:23,800
só pode sentar-se no Pólo Sul
ou o Pólo Norte,

848
00:43:23,800 --> 00:43:25,633
um bit quântico pode estar em qualquer lugar

849
00:43:25,633 --> 00:43:27,300
na superfície da esfera.

850
00:43:27,300 --> 00:43:30,300
Isso abre uma nova matriz

851
00:43:30,300 --> 00:43:32,933
de possibilidades
de operações matemáticas.

852
00:43:34,266 --> 00:43:38,900
NARRADOR:
Mas um único qubit só irá
levá-lo tão longe na computação.

853
00:43:38,900 --> 00:43:41,166
PISTAS:
Um qubit sozinho
não é um computador,

854
00:43:41,166 --> 00:43:44,266
ou seria o mundo
menor e mais inútil computador.

855
00:43:44,266 --> 00:43:45,800
Mas quando você os combina,

856
00:43:45,800 --> 00:43:50,166
pode fornecer o suficiente
computação e cálculos

857
00:43:50,166 --> 00:43:52,733
que você pode conseguir algo
do outro lado.

858
00:43:52,733 --> 00:43:56,033
NARRADOR:
Usando vários qubits juntos

859
00:43:56,033 --> 00:43:58,800
abre o poder
de emaranhamento

860
00:43:58,800 --> 00:44:04,033
e desencadeia alucinantes
níveis de complexidade.

861
00:44:04,033 --> 00:44:07,233
PRÉ-HABILIDADE:
Se eu quisesse dar
uma descrição completa

862
00:44:07,233 --> 00:44:09,233
do que está acontecendo
com apenas algumas centenas de qubits,

863
00:44:09,233 --> 00:44:11,133
muito altamente emaranhado
um com o outro,

864
00:44:11,133 --> 00:44:14,500
eu teria que escrever
mais bits

865
00:44:14,500 --> 00:44:17,566
do que o número de átomos no
universo visível.

866
00:44:17,566 --> 00:44:20,466
 
E é essa extravagância
da linguagem quântica

867
00:44:20,466 --> 00:44:23,600
que queremos explorar
em um computador quântico.

868
00:44:25,633 --> 00:44:28,433
NARRADOR:
Além do trabalho que está sendo feito
nas universidades,

869
00:44:28,433 --> 00:44:31,233
existem
cerca de 100 empresas

870
00:44:31,233 --> 00:44:32,833
desenvolvendo qubits

871
00:44:32,833 --> 00:44:36,433
e quântico
hardware de computação.

872
00:44:36,433 --> 00:44:39,166
Jogadores importantes
incluem o Google,

873
00:44:39,166 --> 00:44:40,800
Microsoft,

874
00:44:40,800 --> 00:44:42,233
Amazônia,

875
00:44:42,233 --> 00:44:45,233
e IBM.

876
00:44:45,233 --> 00:44:48,833
Seu esforço de desenvolvimento de hardware
está centralizado aqui,

877
00:44:48,833 --> 00:44:51,966
no Thomas J. Watson
Centro de Pesquisa

878
00:44:51,966 --> 00:44:55,633
em Yorktown Heights
fora da cidade de Nova York.

879
00:44:55,633 --> 00:44:58,133
Ok, deixe-me apresentar você

880
00:44:58,133 --> 00:45:00,000
ao nosso IBM Quantum System Two.

881
00:45:00,000 --> 00:45:03,866
Na verdade, aqui dentro
são três processadores quânticos,

882
00:45:03,866 --> 00:45:06,833
e a equipe está trabalhando em como
você investiga algoritmos

883
00:45:06,833 --> 00:45:08,866
que usam vários
processadores diferentes.

884
00:45:12,500 --> 00:45:18,466
NARRADOR:
Os qubits da IBM empregam pequenos loops
de metal supercondutor.

885
00:45:18,466 --> 00:45:20,400
Desde supercondutores

886
00:45:20,400 --> 00:45:22,733
requerem temperaturas frias
para operar,

887
00:45:22,733 --> 00:45:24,833
a seção central
do computador

888
00:45:24,833 --> 00:45:27,800
é uma unidade de refrigeração.

889
00:45:27,800 --> 00:45:30,466
Na verdade,

890
00:45:30,466 --> 00:45:32,666
a unidade de resfriamento
de um computador quântico

891
00:45:32,666 --> 00:45:34,533
pode parecer tão legal,

892
00:45:34,533 --> 00:45:37,900
muitas vezes é confuso
para a estrela do show.

893
00:45:37,900 --> 00:45:39,766
♪ ♪

894
00:45:39,766 --> 00:45:43,266
PISTAS:
Então isso é uma diluição
geladeira.

895
00:45:43,266 --> 00:45:46,066
Muita gente pensa isso
toda a máquina brilhante e legal aqui

896
00:45:46,066 --> 00:45:47,866
é um computador quântico,

897
00:45:47,866 --> 00:45:49,133
mas isso é na verdade
não é o caso.

898
00:45:49,133 --> 00:45:50,866
Este não é um computador quântico.

899
00:45:50,866 --> 00:45:52,200
Este é um computador quântico,

900
00:45:52,200 --> 00:45:54,400
esse pequenino chip aqui embaixo.

901
00:45:54,400 --> 00:45:57,100
(rindo):
Este é um freezer, basicamente.

902
00:45:57,100 --> 00:46:01,733
Mas você não pode negar
que é incrível.

903
00:46:01,733 --> 00:46:03,833
Todas essas peças brilhantes e sofisticadas

904
00:46:03,833 --> 00:46:05,833
são apenas peças de encanamento
e cabos

905
00:46:05,833 --> 00:46:09,466
projetado para manter o quantum
computador incrivelmente frio.

906
00:46:09,466 --> 00:46:11,200
Quero dizer, é tipo,

907
00:46:11,200 --> 00:46:14,133
menos 400 graus
Fahrenheit.

908
00:46:14,133 --> 00:46:17,333
Tipo, existe zero absoluto.

909
00:46:17,333 --> 00:46:20,433
Estamos 0,015 acima disso.

910
00:46:20,433 --> 00:46:22,700
Deve estar tão insanamente frio

911
00:46:22,700 --> 00:46:25,300
porque usamos supercondutores
para fazer nossos qubits.

912
00:46:25,300 --> 00:46:26,633
E então, além disso,

913
00:46:26,633 --> 00:46:28,800
queremos remover
qualquer tipo de ruído

914
00:46:28,800 --> 00:46:32,700
ou excitações térmicas,
o que pode perturbar os qubits

915
00:46:32,700 --> 00:46:34,633
e fazê-los se comportar
de maneiras que não gostamos.

916
00:46:34,633 --> 00:46:36,600
♪ ♪

917
00:46:36,600 --> 00:46:41,166
NARRADOR:
Desde 2016, a IBM faz
seus computadores quânticos

918
00:46:41,166 --> 00:46:43,933
acessível ao público
pela internet.

919
00:46:43,933 --> 00:46:47,733
Qualquer um pode subir
com um algoritmo quântico,

920
00:46:47,733 --> 00:46:50,800
semelhante a um clássico
programa de computador,

921
00:46:50,800 --> 00:46:53,400
e envie-o para ser executado.

922
00:46:53,400 --> 00:46:55,233
GAMBETA:
Desde que colocamos pela primeira vez
na nuvem,

923
00:46:55,233 --> 00:46:57,966
as pessoas correram
mais de três trilhões de empregos

924
00:46:57,966 --> 00:46:59,466
nos computadores quânticos.

925
00:46:59,466 --> 00:47:03,966
NARRADOR:
Executando um algoritmo
em um computador quântico

926
00:47:03,966 --> 00:47:07,966
envolve definir o inicial
estado dos qubits,

927
00:47:07,966 --> 00:47:12,333
e então manipulá-los
em uma série de etapas.

928
00:47:12,333 --> 00:47:18,100
Para fazer isso, em seus sistemas,
A IBM usa pulsos de microondas.

929
00:47:18,100 --> 00:47:19,700
GAMBETA:
Esses pulsos de microondas

930
00:47:19,700 --> 00:47:21,533
essencialmente ou
vire o qubit,

931
00:47:21,533 --> 00:47:23,033
criá-lo em uma superposição,

932
00:47:23,033 --> 00:47:25,100
ou medi-lo.

933
00:47:25,100 --> 00:47:29,366
NARRADOR:
Depois de toda a manipulação,
os qubits são lidos,

934
00:47:29,366 --> 00:47:33,633
colapsando seu estado quântico
em zero ou em um.

935
00:47:35,033 --> 00:47:37,066
Mas há um problema.

936
00:47:37,066 --> 00:47:39,666
PISTAS:
Em um computador quântico,
o chip pode

937
00:47:39,666 --> 00:47:41,300
decair espontaneamente
do estado excitado,

938
00:47:41,300 --> 00:47:43,066
ou o único estado,
para o estado zero

939
00:47:43,066 --> 00:47:44,666
quando não queremos.

940
00:47:44,666 --> 00:47:46,366
E isso pode ocorrer, você sabe,

941
00:47:46,366 --> 00:47:47,833
aproximadamente a cada milissegundo ou mais.

942
00:47:47,833 --> 00:47:50,333
Esses erros
são basicamente inerentes

943
00:47:50,333 --> 00:47:52,200
para a natureza quântica
do dispositivo.

944
00:47:52,200 --> 00:47:54,233
NARRADOR:
Corrigindo esses erros

945
00:47:54,233 --> 00:47:55,966
é um dos
desafios embutidos

946
00:47:55,966 --> 00:47:57,700
da computação quântica.

947
00:47:57,700 --> 00:48:00,466
A geração atual
de computadores quânticos

948
00:48:00,466 --> 00:48:03,133
ainda não são capazes
para fazer isso sozinhos.

949
00:48:03,133 --> 00:48:05,933
Portanto, há uma etapa final.

950
00:48:05,933 --> 00:48:08,500
GAMBETA:
A informação
então volta para fora.

951
00:48:08,500 --> 00:48:10,633
Então ele é enviado
para um computador

952
00:48:10,633 --> 00:48:12,666
onde fazemos as coisas
como mitigação de erros,

953
00:48:12,666 --> 00:48:15,466
pós-processar os resultados,
corrija qualquer ruído extra,

954
00:48:15,466 --> 00:48:17,566
e então enviamos de volta
através da nuvem.

955
00:48:17,566 --> 00:48:21,633
♪ ♪

956
00:48:21,633 --> 00:48:24,566
NARRADOR:
É fácil imaginar
que a computação quântica

957
00:48:24,566 --> 00:48:27,800
é a próxima fase
da computação clássica.

958
00:48:27,800 --> 00:48:30,433
Que em breve você verá
uma caixa que diz

959
00:48:30,433 --> 00:48:34,466
"Novo chip Qubitium dentro!"

960
00:48:34,466 --> 00:48:35,666
A pergunta mais comum

961
00:48:35,666 --> 00:48:37,700
as pessoas sempre me perguntam,
que é, tipo,

962
00:48:37,700 --> 00:48:39,900
"Quando poderei
para jogar 'Minecraft',

963
00:48:39,900 --> 00:48:42,100
quando poderei jogar
'Doom' no meu computador quântico?"

964
00:48:42,100 --> 00:48:44,733
Computadores quânticos
não são bons para tudo.

965
00:48:44,733 --> 00:48:47,033
No futuro, não haverá
seja PowerPoint quântico,

966
00:48:47,033 --> 00:48:48,833
não haverá Palavra quântica.

967
00:48:48,833 --> 00:48:50,200
Não precisamos fazer isso,

968
00:48:50,200 --> 00:48:52,166
porque temos
computadores clássicos

969
00:48:52,166 --> 00:48:54,000
e Xboxes que são
perfeitamente adequado

970
00:48:54,000 --> 00:48:55,400
para esses tipos de aplicações.

971
00:48:55,400 --> 00:48:59,900
NARRADOR:
Computadores quânticos
funcionam de maneira muito diferente

972
00:48:59,900 --> 00:49:04,600
e são direcionados
em tarefas muito diferentes.

973
00:49:04,600 --> 00:49:08,000
Especialistas veem um papel
para computadores quânticos em áreas

974
00:49:08,000 --> 00:49:10,533
como simulação
de comportamentos quânticos

975
00:49:10,533 --> 00:49:13,133
em química e materiais,

976
00:49:13,133 --> 00:49:17,133
ou otimização
de sistemas complexos

977
00:49:17,133 --> 00:49:19,366
desde distribuição de energia

978
00:49:19,366 --> 00:49:22,366
para pesquisas em bancos de dados.

979
00:49:22,366 --> 00:49:26,800
De qualquer forma, o futuro
da computação quântica

980
00:49:26,800 --> 00:49:30,533
está longe de estar escrito.

981
00:49:30,533 --> 00:49:34,133
GHOSE:
Então, porque as coisas são realmente
acelerando em todo o mundo,

982
00:49:34,133 --> 00:49:36,766
Eu acho que nós vamos
muito rapidamente veja

983
00:49:36,766 --> 00:49:38,966
uma demonstração de uma tarefa

984
00:49:38,966 --> 00:49:41,133
isso foi feito com
um computador quântico

985
00:49:41,133 --> 00:49:44,366
isso está bem,
bem fora da capacidade

986
00:49:44,366 --> 00:49:46,000
dos computadores atuais.

987
00:49:46,000 --> 00:49:47,633
E isso provavelmente
acontecer no próximo

988
00:49:47,633 --> 00:49:49,300
cinco a dez anos,
eu diria.

989
00:49:49,300 --> 00:49:50,933
O futuro da computação

990
00:49:50,933 --> 00:49:54,033
vai ter
aceleradores clássicos,

991
00:49:54,033 --> 00:49:55,566
isso vai ter
IA aceleradores,

992
00:49:55,566 --> 00:49:57,533
e vai ter
aceleradores de computação quântica

993
00:49:57,533 --> 00:49:58,966
todos trabalhando juntos.

994
00:49:58,966 --> 00:50:01,700
E para mim, esse é um
das coisas mais emocionantes,

995
00:50:01,700 --> 00:50:03,733
é, como podemos realmente
aproveite

996
00:50:03,733 --> 00:50:05,666
de todos esses diferentes
aceleradores?

997
00:50:05,666 --> 00:50:08,233
CARROLL:
Eu acho que um bom funcionamento
computador quântico

998
00:50:08,233 --> 00:50:10,866
será capaz de fazer certos
as coisas muito, muito mais rápido.

999
00:50:10,866 --> 00:50:13,133
Mas número um, não sabemos
com certeza.

1000
00:50:13,133 --> 00:50:15,700
E número dois, pode
acabar,

1001
00:50:15,700 --> 00:50:17,633
a visão pessimista disso,

1002
00:50:17,633 --> 00:50:19,500
que esses problemas
são meio limitados,

1003
00:50:19,500 --> 00:50:21,666
que eles são muito, muito
especializado.

1004
00:50:21,666 --> 00:50:24,000
Mas isso é tudo emocionante,
trabalho divertido em andamento.

1005
00:50:24,000 --> 00:50:25,300
É isso que faz
interessante.

1006
00:50:28,733 --> 00:50:32,200
♪ ♪

1007
00:50:32,200 --> 00:50:35,800
NARRADOR:
As raízes da física quântica
volte 100 anos.

1008
00:50:37,400 --> 00:50:39,366
Mas apenas nas últimas décadas

1009
00:50:39,366 --> 00:50:42,900
começamos a ganhar controle
sobre o reino quântico.

1010
00:50:42,900 --> 00:50:47,933
E isso já
transformou a maneira como vivemos.

1011
00:50:49,300 --> 00:50:51,033
Houve
mudança surpreendente

1012
00:50:51,033 --> 00:50:53,100
nos tipos de sistemas quânticos

1013
00:50:53,100 --> 00:50:54,200
podemos construir e manipular.

1014
00:50:54,200 --> 00:50:56,000
A própria mecânica quântica

1015
00:50:56,000 --> 00:50:57,833
já permeia
tudo o que fazemos.

1016
00:50:57,833 --> 00:51:01,433
Eles fazem parte de como
nós manipulamos o mundo.

1017
00:51:01,433 --> 00:51:03,266
Eles fazem parte de cada transistor
e cada computador.

1018
00:51:03,266 --> 00:51:07,466
PISTAS:
É sobre como as coisas interagem
em um nível fundamental,

1019
00:51:07,466 --> 00:51:10,566
mas acontece que precisamos
saber como as coisas interagem

1020
00:51:10,566 --> 00:51:14,166
em um nível fundamental
para fazer grandes coisas também.

1021
00:51:14,166 --> 00:51:16,366
KAISER:
Ainda existem mistérios profundos
para confundir.

1022
00:51:16,366 --> 00:51:17,866
Essa parte não desapareceu.

1023
00:51:17,866 --> 00:51:20,800
O que aumentou, de certa forma
que ainda acho notável,

1024
00:51:20,800 --> 00:51:23,400
é que esses mesmos curiosos,

1025
00:51:23,400 --> 00:51:25,533
recursos quânticos impressionantes

1026
00:51:25,533 --> 00:51:27,000
agora estão incorporados em como as pessoas

1027
00:51:27,000 --> 00:51:28,600
navegar pelo mundo
todos os dias.

1028
00:51:31,000 --> 00:51:32,900
NARRADOR:
Mas e o futuro?

1029
00:51:32,900 --> 00:51:35,833
O que será a tecnologia quântica
oferta

1030
00:51:35,833 --> 00:51:38,600
nas próximas décadas?

1031
00:51:38,600 --> 00:51:39,900
Assim como podemos dizer
nossos filhos, "Oh, sim,"

1032
00:51:39,900 --> 00:51:41,933
você sabe, "eu nasci
antes da internet,

1033
00:51:41,933 --> 00:51:44,200
eu nasci antes
smartphones",

1034
00:51:44,200 --> 00:51:45,566
Daqui a 50 anos,

1035
00:51:45,566 --> 00:51:46,933
as pessoas vão ficar
contando histórias

1036
00:51:46,933 --> 00:51:48,833
sobre tecnologias
isso é normal

1037
00:51:48,833 --> 00:51:51,400
que hoje nem conseguimos imaginar.

1038
00:51:51,400 --> 00:51:53,433
Acredito que daqui a 50 anos,

1039
00:51:53,433 --> 00:51:56,333
pessoas crescendo
não pensarei duas vezes

1040
00:51:56,333 --> 00:51:58,833
sobre emaranhamento,
superposição...

1041
00:51:58,833 --> 00:52:00,833
Eu acho que isso será
comum.

1042
00:52:00,833 --> 00:52:03,200
Uma das coisas que eu amo
sobre mecânica quântica

1043
00:52:03,200 --> 00:52:05,633
é que parece não intuitivo
para nós.

1044
00:52:05,633 --> 00:52:07,800
Isso nos diz
que há algo

1045
00:52:07,800 --> 00:52:09,800
além do que pensamos
nós entendemos.

1046
00:52:09,800 --> 00:52:12,166
Nem sempre podemos confiar
na nossa intuição.

1047
00:52:12,166 --> 00:52:14,233
Temos que confiar
em nosso entendimento

1048
00:52:14,233 --> 00:52:15,733
para progredir.

1049
00:52:15,733 --> 00:52:19,000
E a mecânica quântica
apenas nos mostra isso claramente.

1050
00:52:41,100 --> 00:52:43,966
♪ ♪

1051
00:52:44,900 --> 00:52:52,433
♪ ♪

1052
00:52:56,266 --> 00:53:03,866
♪ ♪

1053
00:53:07,700 --> 00:53:15,233
♪ ♪

1054
00:53:16,866 --> 00:53:24,400
♪ ♪

1055
00:53:26,033 --> 00:53:33,566
♪ ♪