Didática - Artigos didáticos para o aprimoramento pessoal.

Olá meus caros, me chamo Allan Barattieri e sou novo neste forum. Como noviço neste site quero iniciar com postagens úteis, então reguem a semente do conhecimento.

Estrelas como Sirus e Arcturus brilham no ceú noturno, iluminando o Universo junto a Alpha Centauri e os brilhantes aglomerados de galáxias, mas até mesmo para esses titãs a eternidade não é uma dádiva.
 

 
Gigantas vermelhas, e outras estrelas na categoria de titãs quando velhas "ou mortas" podem resultar em uma estrela de nêutrons, como diz o ditado as aparências enganam, embora essas estrelas sejam pequenas, sua massa é gigantesca e pode ser comparada à uma estrela maior que o nosso Sol cujo seu diametro seja maior, uma estrela de nêutrons pode conter duas vezes a massa do Sol, menor mas muito mais densa, imagine protons e neutrons apertados uns aos outros, grudados até ocorrer uma fusão nuclear resultando em nêutrons. Uma porção de nêutrons pode pesar milhões de toneladas e poder chegar ser mais densa que um núcleo atômico, mesmo a estrela de nêutrons sendo cadáveres. Sua formação ainda é mais bizarra que sua composição, conhecidas como cadáveres por sua formação, a luz ainda é forte mas esta fase é a morte de uma estrela gigante vermelha. Depois de sua fase de vida a gigante entra em seus último suspiros, ou no caso das gigantes passam por períodos turbulentos após uma curta duração de milhões de anos, seu combustível esgotado não existe matéria para alimentar seu núcleo, então uma energia é produzida em seu núcleo mas esta energia contra-ataca a gravidade produzida por sua massa até explodir e resultar no fenômeno que chamamos "supernova" e a força de gravidade, sem a contrapartida da atividade nuclear, comprime a matéria dentro de uma esfera de raio muito pequeno, de algumas dezenas de quilômetros. A explosão tão violenta, gerada por tamanha massa, ejeta seus restos, suas matérias para o Universo, uma supernova pode resultar em difersos fenômenos, mas iremos ficar apenas na estrela de nêutrons. Depois das explosões a estrela perde máteria ficando praticamente com o núcleo anterior , esta é a estrela de nêutrons, a estrela da morte, tão densa que distorce o técido do Universo, seu campo magnético é imenso,mas seu charme, o que diferencia das outras estrelas, o que conquistou as pessoas são os pulsares, imagine a estrela com um farol embutido, imagine aquelas duas luzes circulando a estrela, é um fenômeno realmente incrível, mas sua beleza esconde um veneno, está luz que gira em torno da estrela não é um simples fenômeno ondulatório, as luzes são compostas de diferentes partículas e radição extremamente poderosa!
 
Exemplo de como a estrela de nêutrons distorce o tecido.

 
Exemplo dos pulsares

Exemplo do campo magnético

 
 
 
 
 
 
 
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Allan Barattieri

Fonte: http://cms.conhecimentos-verdadeiros.webnode.com/news/astrofisica%3a-estrela-de-n%C3%AAutrons2/

A teoria das cordas foi criada pelo físico nipo-americano Michio Kaku.  Sua teoria afirma que os blocos de construção essenciais de todas as matérias, bem como de todas as forças físicas do universo - como a gravidade - existem em um nível subquântico.  Esses blocos de construção lembrariam pequenas tiras de borracha - ou cordas - que formam os quarks (partículas quânticas) e, por vezes, os elétrons, átomos, células e assim por diante. O tipo de matéria que é criada pelas cordas e como tal matéria se comporta depende da vibração dessas cordas. É dessa forma que todo nosso universo é composto e, segundo a teoria das cordas, essa composição acontece por meio de 11 dimensões separadas.
 

 
Assim como a teoria dos Muitos Mundos, a teoria das cordas demonstra que existem universos paralelos. Segundo essa teoria, nosso próprio universo é como uma bolha que existe lado a lado de universos paralelos semelhantes. A teoria das cordas supõe que esses universos podem entrar em contato entre si. Ela afirma que a gravidadepode fluir entre esses universos paralelos. Quando esses universos interagem, acontece um Big Bang semelhante ao que criou nosso universo. Enquanto os físicos têm criado máquinas capazes de detectar a matéria quântica, as cordas subquânticas ainda precisam ser observadas, o que as torna - e a teoria da qual elas vêm - totalmente teóricas. Alguns não acreditam nela, ao passo que outros pensam que ela está correta.    Então, os universos paralelos realmente existem? Não podemos ter certeza, uma vez que não podemos vê-los ou senti-los de alguma forma. A teoria das cordas já foi testada pelo menos uma vez e com resultados negativos. O Dr. Kaku, contudo, ainda acredita que existam dimensões paralelas. Einstein não viveu o bastante para ver sua busca pela Teoria do Tudo ser adotada por outros. Então, se a teoria estiver certa, Einstein ainda está vivo em um universo paralelo. Talvez, nesse universo, os físicos já tenham encontrado a Teoria do Tudo (Leia a postagem, oque é a teoria do tudo ?)
 
 
 
A teoria das cordas foi originalmente inventada para explicar as peculiaridades do comportamento do hádron. Em experimentos em aceleradores de partículas, os físicos observaram que o momento angular de um hádron é exatamente proporcional ao quadrado de sua energia. Nenhum modelo simples dos hádrons foi capaz de explicar este tipo de relação. Um dos modelos rejeitados tenta explicar os hádrons como conjuntos de partículas menores mantidas juntas através de forças similares à força elástica. A fim de considerar estas "trajetórias de Regge" os físicos voltaram-se para um modelo onde cada hádron era de fato uma corda rotatória, movendo-se de acordo com a teoria da relatividade especial de Einstein. Isto levou ao desenvolvimento da teoria bosônica das cordas, que ainda é, geralmente, a primeira versão a ser ensinada aos estudantes. A necessidade original de uma teoria viável para os hádrons foi completamente preenchida pela cromodinâmica quântica, a teoria dos quarks e suas interações. Tem-se a esperança agora que a teoria das cordas ou algumas de suas descendentes irão prover uma compreensão mais fundamental dos quarks em si.  A teoria bosônica das cordas é formulada em termos da ação Nambu-Goto, uma quantidade matemática que pode ser usada para predizer como as cordas se movem através do espaço e do tempo. Pela aplicação das ideias da mecânica quântica às ações Nambu-Goto --- um procedimento conhecido como quantização --- pode-se deduzir que cada corda pode vibrar em muitos diferentes modos, e que cada estado vibracional representa uma partícula diferente. A massa da partícula e a maneira que ela pode interagir são determinadas pela forma de vibração da corda --- em essência, pela "nota" que a corda produz. A escala de notas, cada uma correspondente a um diferente tipo de partícula, é denominada o "espectro" da teoria.  Estes modelos iniciais incluem cordas abertas, que têm duas pontas distintas, e cordas fechadas, onde as pontas são juntas de forma a fazer uma volta completa. Os dois tipos de corda diferem ligeiramente no comportamento, apresentando dois espectros. Nem todas as teorias de cordas modernas usam estes dois tipos; algumas incorporam somente a variedade fechada.  Entretanto, a teoria bosônica tem problemas. Mais importante, como o nome implica, o espectro de partículas contém somente bósons, partículas como o fóton, que obedecem regras particulares de comportamento. Ainda que os bósons sejam um ingrediente crítico do universo, eles não são o únicos constituintes. Investigações de como uma teoria poderia incluir férmions em seu espectro levaram à supersimetria, uma relação matemática entre os bósons e férmions, que agora forma uma área independente de estudo. As teorias de cordas que incluem vibrações de férmions são agora conhecidas como teorias das supercordas. Vários tipos diferentes de supercordas têm sido descritos.  Nos anos 90, Edward Witten e outros encontraram fortes evidências de que as diferentes teorias de supercordas eram limites diferentes de uma teoria desconhecida em 11 dimensões, chamada de Teoria-M. Esta descoberta foi a espoleta da segunda revolução das supercordas. Vários significados para a letra "M" têm sido propostos; físicos jocosamente afirmam que o verdadeiro significado só será revelado quando a teoria final for compreendida.  Muitos dos desenvolvimentos recentes nestes campos relacionam-se às D-branas, objetos que os físicos descobriram que também devem ser incluídos em qualquer teoria de cordas abertas.
 

 
A teoria das cordas (ou teoria das supercordas) é um modelo físico cujos blocos fundamentais são objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda, e não pontos sem dimensão (partículas), que eram a base da física tradicional. Por essa razão, as teorias baseadas na teoria das cordas podem evitar os problemas associados à presença de partículas pontuais (entenda-se de dimensão zero) em uma teoria física tradicional, como uma densidade infinita de energia associada à utilização de pontos matemáticos. O estudo da teoria de cordas tem revelado a necessidade de outros objetos que não propriamente cordas - incluindo pontos, membranas e outros objetos de dimensões mais altas.  O interesse na teoria das cordas é dirigido pela grande esperança de que ela possa vir a ser uma teoria de tudo. Ela é uma possível solução do problema da gravitação quântica e, adicionalmente à gravitação, talvez possa naturalmente descrever as interações similares ao eletromagnetismo e outras forças da natureza. As teorias das supercordas incluem os férmions, os blocos de construção da matéria. Não se sabe ainda se a teoria das cordas é capaz de descrever o universo como a precisa coleção de forças e matéria que nós observamos, nem quanta liberdade para escolha destes detalhes a teoria irá permitir. Nenhuma teoria das cordas fez alguma nova predição que possa ser experimentalmente testada.  Trabalhos na teoria das cordas têm levado a avanços na matemática, principalmente em geometria algébrica. A teoria das cordas tem também levado a novas descobertas na teoria da supersimetria que poderão ser testadas experimentalmente pelo Grande Colisor de Hádrons. Os novos princípios matemáticos utilizados nesta teoria permitem aos físicos afirmar que o nosso universo possui 11 dimensões: 3 espaciais (altura, largura e comprimento), 1 temporal (tempo) e 7 dimensões recurvadas (sendo a estas atribuídas outras propriedades como massa e carga elétrica, por exemplo), o que explicaria as características das forças fundamentais da natureza.nota 1  O estudo da chamada teoria das cordas foi iniciado na década de 60 e teve a participação de vários físicos para sua elaboração. Essa teoria propõe unificar toda a física e unir a Teoria da relatividade e a Teoria Quântica numa única estrutura matemática. Embora não esteja totalmente consolidada, a teoria mostra sinais promissores de sua plausibilidade.

Depois de dividir o átomo em prótons, nêutrons e elétrons, os cientistas ainda puderam dividir os prótons e nêutrons em quarks, dos quais existem seis categorias diferentes, das quais apenas três existem atualmente, e que, combinadas, formam todos os tipos de partículas do Universo até hoje previstos. Tal divisão pode repetir-se ad infinitum, pois, ao chegar na última partícula (aquela que, supostamente, seria a indivisível), como saber que ela não seria, também, divisível? (O próprio átomo e, depois, prótons e nêutrons eram considerados indivisíveis até serem efetivamente divididos em partículas menores. O elétron, assim como outros léptons, contudo, até o nível de energia das experiências atuais, parece ser sem estrutura nos moldes do modelo padrão).  O que alguns físicos viram como uma possível solução para este problema foi a criação de uma teoria, ainda não conclusiva, que diz que as partículas primordiais são formadas por energia (não necessariamente um tipo específico de energia, como a eléctrica ou nuclear) que, vibrando em diferentes tons, formaria diferentes partículas. De acordo com a teoria, todas aquelas partículas que considerávamos como elementares, como os quarks e os elétrons, são na realidade filamentos unidimensionais vibrantes, a que os físicos deram o nome de cordas. Ao vibrarem as cordas originam as partículas subatômicas juntamente com as suas propriedades. Para cada partícula subatómica do universo, existe um padrão de vibração particular das cordas.  A analogia da teoria consiste em comparar esta energia vibrante com as cordas. As de um violão, por exemplo, ao serem pressionadas em determinado ponto e feitas vibrar produzem diferentes sons, dependendo da posição onde são pressionadas pelo dedo. O mesmo ocorre com qualquer tipo de corda. Da mesma forma, as diferentes vibrações energéticas poderiam produzir diferentes partículas (da mesma forma que uma corda pode produzir diferentes sons sem que sejam necessárias diferentes cordas, uma para cada som).  Einstein e o sonho da unificação da Dimensão Circular  Depois de formular a teoria da relatividade geral, Einstein dedicou praticamente suas últimas três décadas de vida à tentativa de unificar, numa só teoria, a força eletromagnética e a força gravitacional. Uma proposta a que Einstein se dedicou foi a idealizada, independentemente, pelo físico alemão Theodor Kaluza e o sueco Oskar Klein. Nela, além das três dimensões usuais de altura, largura e comprimento, o espaço teria uma dimensão a mais. Mas, diferentemente das três dimensões em que vivemos, cujos tamanhos são infinitos, a dimensão extra da teoria de Kaluza e Klein teria a forma de um círculo com raio muito pequeno. Partículas andando no sentido horário do círculo teriam carga elétrica negativa(como o elétron), enquanto aquelas se movimentando no sentido anti-horário seriam positivas (como o pósitron). Partículas paradas em relação a essa quarta dimensão espacial teriam carga elétrica zero (como o neutrino).  Embora a teoria de Kaluza e Klein unificasse a força gravitacional com a força eletromagnética, ela ainda era inconsistente com a mecânica quântica. Essa inconsistência só seria resolvida 50 anos mais tarde, com o surgimento de uma nova teoria na qual o conceito de partícula como um ponto sem dimensão seria substituído pelo de objetos unidimensionais.Alguns anos depois uma nova teoria foi criada com o mesmo objetivo, a teoria do Tudo que busca unificar todos os campos da física quântica, a relatividade de Einstein (que explica que o espaço-tempo se ajusta à velocidade da luz), e o eletromagnetismo com a força da gravidade .
 

 
O termo "teoria das cordas" pode referir-se tanto à teoria bosônica das cordas, com 26 dimensões, como à teoria das supercordas, descoberta pela adição da supersimetria, com suas 10 dimensões. Atualmente, o termo "teoria das cordas" usualmente refere-se à variante supersimétrica, enquanto as anteriores são designadas pelo nome completo "teoria bosônica das cordas'.  Enquanto a compreensão de detalhes das teorias das cordas e supercordas requer uma considerável sofisticação matemática, algumas propriedades qualitativas das cordas quânticas podem ser compreendidas de forma intuitiva. Por exemplo, cordas quânticas têm tensão, da mesma forma que um barbante. Esta tensão é considerada um parâmetro fundamental da teoria e está intimamente relacionada ao seu tamanho. Considere uma corda em loop fechado, abandonada para se mover através do espaço sem forças externas. Esta tensão tenderá a contraí-la cada vez mais para um loop menor. A intuição clássica sugere que ela deva encolher até um simples ponto, mas isto violaria o Princípio da incerteza de Heisenberg. O tamanho característico do loop da corda é um equilíbrio entre a força de tensão, atuando para reduzi-lo, e o princípio da incerteza, que procura mantê-lo aberto. Consequentemente, o tamanho mínimo de uma corda deve estar relacionado com a tensão que ela sofre.
 
 
 
 
 
A teoria das cordas permanece não verificada. Nenhuma versão da teoria das cordas fez ainda uma predição diferente de alguma feita por outras teorias; ao menos, nenhuma que pudesse ser verificada por um experimento atualmente realizável. Neste sentido, a teoria das cordas está em "estado larval": ela possui muitos aspectos de interesse matemático, e isto ainda deve se tornar de suprema importância para nossa compreensão do universo, mas isto ainda vai requerer mais desenvolvimentos para ser aceito ou negado. Uma vez que a teoria das cordas não possa ser testada em um futuro próximo, alguns cientistas têm se perguntado se ela merece mesmo ser chamada de uma teoria científica: ela não é ainda um teoria rejeitável ou falseável no sentido dado por Popper.  Isto não significa que ela seja a única teoria corrente que começou a ser desenvolvida que oferece estas dificuldades. Muitos novos desenvolvimentos podem passar através de um estágio de incerteza antes de se tornarem conclusivamente aceitos ou rejeitados. Como assinalado por Richard Feynman em The Character of Physical Law, o teste chave da teoria científica é se suas consequências concordam com as medições que obtivemos do experimento. Isto significa que não importa quem inventou a teoria, "qual é o seu nome", ou mesmo qual apelo estético a teoria venha ter. "Se ela não está de acordo como os experimentos, ela está errada." (Certamente, haveria outras possibilidades: alguma coisa pode estar errada com os experimentos, ou talvez tenha se cometido um erro ao prever as consequências da teoria. Todas estas possibilidades devem ser verificadas, o que pode tomar um tempo considerável). Estes desenvolvimentos podem se dar na teoria em si, tais como novos métodos de realizar os cálculos e produzir previsões, ou devem ocorrer nos experimentos em si, que passam a exibir quantidades antes imensuráveis.  A humanidade não tem atualmente tecnologia para observar as cordas (que se acredita terem aproximadamente o Comprimento de Planck, em torno de 10−35 m). Em algum momento poderemos ser capazes de observar as cordas de uma forma significativa, ou ao menos obter uma percepção mais substancial pela observação de fenômenos cosmológicos que elucidem a física das cordas.  No início dos anos 2000, teóricos da teoria das cordas retomaram seu interesse em um velho conceito, a corda cósmica. Originalmente discutida nos anos 1980, cordas cósmicas são objetos diferentes em relação às entidades da teoria das supercordas. Por vários anos, cordas cósmicas eram um modelo popular para explicar vários fenômenos cosmológicos, tais como o caminho que foi seguido para a formação das galáxias no início do universo. Apesar disso, novos experimentos — em particular medições detalhadas da radiação cósmica de fundo em micro-ondas — falharam em apoiar as predições do modelo da corda cósmica e ela saiu de moda. Se tais objetos existiram, eles devem ser raros e bem esparsos. Vários anos mais tarde, foi apontado que a expansão do universo poderia ter esticado a corda fundamental (do mesmo tipo considerado pela teoria das supercordas) até que ela atingisse o tamanho intergaláctico. Tal corda esticada pode exibir muitas propriedades da variação da velha corda "cósmica", tornando os velhos cálculos úteis novamente. Além disto, as teorias modernas das supercordas oferecem outros objetos que poderiam ter uma razoável semelhança com cordas cósmicas, tais como D-branas unidimensionais altamente alongadas (conhecidas como "D-cordas"). Como o teórico Tom Kibble comenta, "cosmologistas da teoria das cordas têm descoberto cordas cósmicas observando em todos os lugares escondidos". Velhas propostas para detecção de cordas cósmicas podem agora ser usadas para investigar a teoria das supercordas. Por exemplo, astrônomos têm também detectado uns poucos casos do que podem ser lentes gravitacionais induzidas por cordas.  Super-cordas, D-cordas ou outros tipos de corda esticadas na escala intergaláctica devem irradiar ondas gravitacionais, que podem ser presumivelmente detectadas usando experimentos como o LIGO. Elas também devem causar ligeiras irregularidades na radiação de micro-ondas de fundo, muito sutis para terem sido detectadas ainda, mas na esfera das possíveis observações no futuro.  Embora intrigantes, estes propósitos cosmológicos falham em um sentido: testar uma teoria requer que o teste seja capaz de derrubar (ou provar falsa) uma teoria. Por exemplo, se a observação do Sol durante um eclipse não tivesse mostrado que a gravidade é capaz de desviar a luz, teria sido provado que a teoria da relatividade geral de Einstein era falsa (eliminando, é claro, a chance de erro experimental). Não encontrar cordas cósmicas não demonstraria que a teoria das cordas é fundamentalmente errada — meramente que a ideia particular de uma corda altamente esticada atuando "cosmicamente" é um erro. Enquanto muitas medições podem, em princípio, ser feitas para sugerir que a teoria das cordas está no caminho certo, os cientistas ainda não divisaram um "teste" confiável.  Em um nível mais matemático, outro problema é que, como a teoria quântica de campos, muito da teoria das cordas é ainda somente formulado através da técnica da perturbação (isto é, como uma série de aproximações ao invés de uma solução exata). Embora técnicas não-perturbativas tenham tido um progresso considerável — incluindo definições de conjecturas completas envolvendo tempo-espaço satisfazendo princípios assintóticos — a definição de uma teoria não-perturbativa completa é uma lacuna a ser preenchida.

A Teoria Quântica de Campos é a aplicação conjunta da mecânica quântica e da relatividade especial aos campos que fornecem a estrutura teórica usada na física de partículas e na física da matéria condensada. Em particular, a teoria quântica (tradicionalmente abreviada como QED, do inglês "Quantum EletroDynamics"), é a teoria provada experimentalmente com maior precisão na Física.  Resumidamente, pode-se dizer que a teoria quântica dos campos é uma teoria criada com o objetivo de descrever os campos de forma quantizada (na denominação mais antiga se chama segunda quantização). Por outro lado, a mecânica quântica lida essencialmente com a quantização da matéria e da energia.  A teoria quântica dos campos considera tanto as partículas que compõem a matéria (quarks e leptóns) quanto os condutores de força (bósons mensageiros) como excitações de um campo fundamental de energia mínima não-nula (vácuo).
 
A noção de campo surgiu inicialmente como uma construção matemática "conveniente" para descrever as forças, que são conceitos centrais na mecânica de Newton. Entretanto, no século XIX, devido principalmente aos trabalhos de Maxwell, o conceito de campo passa a ocupar o papel central na descrição física da realidade. De fato, a mudança foi ainda maior, porque foi então que surgiu a primeira grande unificação da física: a relação entre campos elétricos e magnéticos, bem como o reconhecimento de que a luz (óptica) é uma manifestação particular deste campo eletromagnético.

O eletromagnetismo foi a "raison d’être" do surgimento da relatividade. Com a inadequação das transformações de Galileu quando aplicadas à equação de onda tridimensional, surgiu um dilema: ou se preservava a mecânica clássica e abandonava-se o nascente eletromagnetismo, ou se preservava este e abandonava-se quase três séculos de previsões solidamente confirmadas pela experimentação.  O caminho foi achado, surpreendemente, numa espécie de conciliação entre as duas alternativas.  Inicialmente, Woldemar Voigt derivou em 1887 um conjunto de relações, baseado apenas na equação de onda ordinária, devida a Jean D'Alembert. Essas relações eram transformações espaciais e temporais que deixavam invariante a forma desta equação.  Estas relações são as que se conhecem como transformações de Loretz-Fitzgerald, cientistas que redescobriram estas transformações mais tarde. Em particular, Lorentz o fez num contexto diferente, na tentativa de se reconciliar as teorias do éter com os resultados de experiências físicas, tais como a de Michelson-Morley. Einstein então entra em cena, com seu trabalho seminal de 1905, "Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento", onde introduz a relatividade, interpretando corretamente as transformações de Lorentz-Fitzgerald como alterações do espaço e do tempo em função da velocidade relativa entre os referenciais.

 
Em Física, um campo é a atribuição de uma quantidade a todo ponto do espaço. Por exemplo, pode-se falar de campo gravitacional, que atribui um potencial gravitacional a cada ponto do espaço. As isotermas mostradas diariamente nos boletins meteorológicos são uma imagem de um campo de temperatura ou térmico na superfície terrestre. Os campos são classificados por simetrias de espaço-tempo ou por simetrias internas.  Os campos podem ser quantidades estruturadas, isto é, formadas por diversas componentes. Assim, por exemplo, o campo gravitacional é um campo vetorial, como o campo elétrico ou o campo magnético, quantidades que associam três valores a cada ponto do espaço em cada instante de tempo - a saber, as suas componentes num dado sistema de coordenadas. Além da necessidade de possuir um dado número de componentes, elas precisam obedecer uma dada lei de transformação para que se trate, efetivamente, de um vetor. Em física clássica, por exemplo, a magnitude de um vetor precisa ser invariante sob rotações espaciais.  A Teoria de Campos refere-se usualmente à construção da dinâmica de um campo, isto é, à especificação de como um campo muda com o tempo. Usualmente, isso é feito em se desenhando uma Lagrangiana ou uma Hamiltoniana do campo, e tratando-o como na Mecânica clássica (ou na Mecânica quântica) de um sistema com um infinito número de graus de liberdade.
 
 
A mecânica quântica é a teoria física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. A Mecânica Quântica é um ramo fundamental da física com vasta aplicação. A teoria quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Apesar de na maioria dos casos a Mecânica Quântica ser relevante para descrever sistemas microscópicos, os seus efeitos específicos não são somente perceptíveis em tal escala. Por exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da teoria, que determina quando ela é necessária para a descrição de um fenômeno, é a chamada constante de Planck, que tem dimensão de momento angular ou, equivalentemente, de ação.  A mecânica quântica recebe esse nome por prever um fenômeno bastante conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos estados ligados (por exemplo, um elétron orbitando em torno de um núcleo positivo) a Mecânica Quântica prevê que a energia (do elétron) deve ser quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao que prevê a teoria clássica.

Todos os tipos de ondas (eletromagnéticas ou mecânicas) podem sofrer o fenômeno da absorção, que nada mais é o meio capturar a energia da onda, fazendo com que a sua amplitude e distância alcançada diminua. A quantidade de energia de uma onda pode ser determinada pela amplitude. Quando a onda está passando por um meio, existe atrito, quase inexistente, mas existe. Quando ocorre o atrito, a onda perde energia, diminuindo então a sua amplitude. É por isto que ondas de rádio tem limite de cobertura, pois montanhas, prédios e outros obstáculos contribuem para aumentar o atrito com as ondas.

Fenômeno de absorção e as cores
Certamente você já deve ter percebido que roupas de cor escura (preto), quando utilizadas sob o sol, esquentam mais do que roupas mais claras. Isso ocorre por que a cor preta absorve uma grande quantidade de energia, fazendo com que as suas partículas se agitem mais, aumentando a temperatura do material.
Já as roupas e materiais brancos, refletem grande parte da energia luminosa, absorvendo somente uma pequena parte, e portanto esquentam menos.
 
O Ceu Azul
 
Você já parou para pensar nessa pergunta? Qual a explicação para o fato de o céu ser azul? A explicação para essa pergunta pode ser dada a partir de um fenômeno físico que ocorre na atmosfera, denominado de espalhamento de Rayleigh. Como se sabe, a radiação solar que aquece a Terra é uma luz extremamente brilhosa e branca, porém composta por várias outras tonalidades de cor, cada qual com um comprimento de onda específico. O que ocorre é que quando a luz penetra na atmosfera ela atinge os átomos de nitrogênio e oxigênio, bem como as outras partículas que compõem a atmosfera, dando origem ao fenômeno do espalhamento.  Como sabemos, a luz é uma onda que possui vários comprimentos. Segundo o fenômeno físico do espalhamento, a luz solar é espalhada em várias direções e com várias tonalidades de cor, cada uma com um comprimento de onda específico, no entanto, a onda que possui o comprimento da cor azul é bem mais definida e eficiente do que as outras. Por esse motivo é que vemos o Sol como um disco brilhante e o restante do céu todo azul, justamente em razão do efeito que a luz provoca sobre os átomos que compõem o ar, a qual faz com que a luz seja espalhada em vários comprimentos de onda, dos quais somente percebemos a cor azul.  O mesmo ocorre pela tarde, quando passamos a ver o céu com um leve toque de vermelho ou laranja, que se deve ao fato de a luz percorrer um caminho maior para chegar até nossos olhos.
 
Cores
A cor é uma percepção visual provocada pela ação de um feixe de fotons sobre células especializadas da retina, que transmitem através de informação pré-processada no nervo óptico, impressões para o sistema nervoso.1  A cor de um material é determinada pelas médias de frequência dos pacotes de onda que as suas moléculas constituintes refletem. Um objeto terá determinada cor se não absorver justamente os raios correspondentes à frequência daquela cor.  Assim, um objeto é vermelho se absorve preferencialmente as frequências fora do vermelho.  A cor é relacionada com os diferentes comprimento de onda do espectro eletromagnético. São percebidas pelas pessoas, em faixa específica (zona do visível), e por alguns animais através dos órgãos de visão, como uma sensação que nos permite diferenciar os objetos do espaço com maior precisão.  Considerando as cores como luz, a cor branca resulta da sobreposição de todas as cores primárias(verde, azul e vermelho), enquanto o preto é a ausência de luz. Uma luz branca pode ser decomposta em todas as cores (o espectro) por meio de um prisma. Na natureza, esta decomposição origina um arco-íris. Observação: Cores primárias são cores indecomponíveis, sendo o vermelho, o amarelo e o azul. Desde as experiências de Le Blond, em 1730, essas cores vêm sendo consideradas primárias.
 
Teoria das cores
 
Quando se fala de cor, há que distinguir entre a cor obtida aditivamente (cor luz) ou a cor obtida subtractivamente (cor pigmento).  No primeiro caso, chamado de sistema RGB2 , temos os objectos que emitem luz (monitores, televisão, Lanternas, etc.) em que a adição de diferentes comprimentos de onda das cores primárias de luz Vermelho + Azul (cobalto) + Verde = Branco.  No segundo sistema (subtractivo ou cor pigmento) iremos manchar uma superfície sem pigmentação (branca) misturando-lhe as cores secundárias da luz (também chamadas de primárias em artes plásticas); Ciano + Magenta + Amarelo.  Este sistema corresponde ao "CMY" das impressoras e serve para obter cor com pigmentos (tintas e objetos não-emissores de luz). Subtraindo os três pigmentos temos uma matiz de cor muito escura, muitas vezes confundido com o preto.  O sistema "CMYK" é utilizado pela Indústria Gráfica nos diversos processo de impressão, como por exemplo: o Off-Set, e o processo Flexográfico, bastante usado na impressão de etiquetas e embalagens.  O "K" da sigla "CMYK" corresponde à cor "Preto" (em inglês, "Black"), sendo que as outras são:      C = Cyan (ciano)     M = Magenta     Y = Yellow (amarelo)     K = Black (preto)  Alguns estudiosos afirmam que a letra "K" é usada para o "Preto" ("Black") como referência a palavra "Key", que em inglês significa "Chave". O "Preto" é considerado como "cor chave" na Indústria Gráfica, uma vez que ele é usado para definir detalhes das imagens. Outros afirmam que a letra "K" da palavra "blacK" foi escolhida pois, a sigla "B" é usada pelo "Blue" = "Azul" do sistema RGB.  As cores primárias de luz são as mesmas secundárias de pigmento, tal como as secundárias de luz são as primárias de pigmento. As cores primárias de pigmento combinadas duas a duas, na mesma proporção, geram o seguinte resultado:      magenta + amarelo = vermelho     amarelo + ciano = verde     ciano + magenta = azul cobalto  Focos de luz primária combinados dois a dois geram o seguinte resultado:      azul cobalto + vermelho = magenta     vermelho + verde = amarelo     verde + azul cobalto = ciano  A principal diferença entre um corpo azul (iluminado por luz branca) e uma fonte emissora azul é de que o pigmento azul está a absorver o verde e o vermelho refletindo apenas azul enquanto que a fonte emissora de luz azul emite efetivamente apenas azul. Se o objeto fosse iluminado por essa luz ele continuaria a parecer azul. Mas, se pelo contrário, ele fosse iluminado por uma luz amarela (luz Vermelha + Verde) o corpo pareceria negro.  Note-se ainda que antes da invenção do prisma e da divisão do espectro da luz branca (veja também difração), nada disto era conhecido, pelo que ainda hoje é ensinado nas nossas escolas que Amarelo/Azul/Vermelho são as cores primárias das quais todas as outras são passíveis de ser fabricadas, o que não é incorreto. As cores percebidas por nossos receptores visuais não correspondem as cores encontradas na Natureza.  Na Natureza amarelo, azul e vermelho são as cores de onde todas as outras se originam a partir de suas combinações:      amarelo + azul = verde     vermelho + amarelo = laranja     azul + vermelho = roxo  A combinação de cores primárias formam cores secundárias, que combinadas com cores secundárias formam cores terciárias e assim por diante.
 
Medição e reprodução
 
A fim de se poder ajustar os emissores luminosos (lâmpadas, e monitores em geral – displays) com a percepção natural do olho humano, para o qual são projetados e construídos, é preciso criar parâmetros de medida das cores. Os três parâmetros básicos são:3  Matiz – corresponde à intensidade espectral de cor (isto é, qual o comprimento de onda dominante);  Brilho – corresponde à intensidade luminosa (isto é, mais brilho, mais luz, mais "claridade");  Saturação – corresponde à pureza espectral relativa da luz (alta saturação = cor bem definida dentro de estreita faixa espectral; baixa saturaçao = cor "indefinida" tendendo ao branco, ampla distribuição espectral).  Interessante notar que as cores mais claras aparentam maior brilho, mas na verdade isto é devido ao efeito combinado de brilho e matiz. Também inclui-se a designação intensidade de cor, que é o efeito combinado de matiz e saturação. Um outro parâmetro que causa alguma confusão é a densidade de cor, que não diz respeito aos emissores e sim aos meios transparentes. A densidade de cor é uma medida do grau de opacidade (absorção da luz), combinado com a intensidade de cor; muito usado na avaliação de pedras preciosas.  Podemos dizer que quando dois diferentes espectros de luz tem o mesmo efeito nos três receptores do olho humano (células-cones), serão percebidos como sendo a mesma cor. A medição da cor é fundamental para se poder criá-la e reproduzí-la com precisão, em especial, nas artes gráficas, arquitetura, alimentação e sinalização. Existem diversos métodos para medição da cor, tais como a tabelas de cores, o círculo cromático e os modelos de cores.
 
Percepção das cores
 
A cor é percebida através da visão. O olho humano é capaz de perceber a cor através dos cones (Células cones). A percepção da cor é muito importante para a compreensão de um ambiente.
A cor é algo que nos é tão familiar que se torna para nós difícil compreender que ela não corresponde a propriedades físicas do mundo mas sim à sua representação interna, em nível cerebral. Ou seja, os objectos não têm cor; a cor corresponde a uma sensação interna provocada por estímulos físicos de natureza muito diferente que dão origem à percepção da mesma cor por um ser humano. Não notamos, por exemplo, nenhuma diferença fundamental na cor dos objectos familiares quando se dá uma mudança na iluminação. Para o nosso sistema visual, as cores da pele e dos rostos das pessoas e as cores dos frutos permanecem fundamentalmente invariáveis, embora seja tão difícil conseguir que esse tipo de objecto fique com a cor certa num monitor de televisão.
A cor não tem só que ver com os olhos e com a retina mas também com a informação presente no cérebro. Enquanto, com uma iluminação pobre, um determinado objecto cor de laranja pode ser visto como sendo amarelado ou avermelhado, vemos normalmente mais facilmente com a sua cor certa, laranja, porque é um objecto de que conhecemos perfeitamente a cor. E, se usarmos durante algum tempo óculos com lentes que são verdes de um lado e vermelhas do outro, depois, quando tiramos os óculos, vemos durante algum tempo tudo esverdeado, quando olhamos para um lado, e tudo avermelhado, quando olhamos para o outro. O cérebro aprendeu a corrigir a cor com que «pinta» os objectos para eles terem a cor que se lembra que eles têm; e demora algum tempo a perceber que deve depois deixar de fazer essa correcção.
A chamada constância da cor é este fenómeno que faz com que a maioria das cores das superfícies pareçam manter aproximadamente a sua aparência mesmo quando vistas sob iluminação muito diferente. O sistema nervoso, a partir da radiação detectada pela retina, extrai aquilo que é invariante sob mudanças de iluminação. Embora a radiação mude, a nossa mente reconhece certos padrões constantes nos estímulos perceptivos, agrupando e classificando fenómenos diferentes como se fossem iguais. O que vemos não é exactamente «o que está lá fora», mas corresponde a um modelo simplificado da realidade que é de certeza muito mais útil para a nossa sobrevivência.
Os organismos complexos não reagem directamente aos estímulos físicos em si, mas sim à informação sobre os estímulos representada internamente por padrões de actividade neuronal. Se os estímulos fornecem informação sobre a cor, é apenas porque a qualidade sensorial, a que chamamos cor, emerge nos mecanismos sensoriais pelo processo de aprendizagem e é por estes projectada sobre os estímulos. E uma grande variedade de combinações de estímulos muito diferentes podem gerar esse mesmo padrão de actividade neuronal correspondente a um mesmo atributo de uma qualidade sensorial. São essas qualidades sensoriais que permitem aos seres vivos detectar a presença de comida ou de predadores, sob condições de luz diferentes e em ambiente variados. Correspondem a um modelo simplificado do mundo que permite uma avaliação rápida de situações complexas e que se mostrou útil e adequado à manutenção de uma dada espécie.
O nosso sistema sensorial faz emergir todo um contínuo muito vasto de cores com as diferenças de tonalidades que nós aprendemos a categorizar, associando determinados nomes a certas bandas de tonalidade (com uma definição extremamente vaga). É este hábito humano de categorizar que nos faz imaginar que o nosso sistema nervoso faz uma detecção «objetiva» de uma determinada cor que existe no mundo exterior.

 
E as P=branas