Cristal do tempo poderá sobreviver ao fim do Universo

Com informações da Physics World - 18/08/2012

Um cristal do tempo é um sistema que continua se movimentando mesmo isolado, sem depender de força externa, e em seu estado fundamental de energia. [Imagem: Cortesia iStockphoto/M-X-K]

Sobrevivendo ao fim do Universo

Imagine que a entropia finalmente triunfou e, embora o Universo ainda não tenha atingido seu "final definitivo", ele chegou a uma era chamada de "morte do calor", com uma temperatura homogênea - será muito frio por toda parte.

Ainda assim, pode ser possível construir um cristal que continuará "funcionando", sobrevivendo ao resfriamento cósmico - e eventualmente funcionando como uma memória pós-universo.

Essas estruturas exóticas, batizadas de "cristais espaço-temporais", poderão continuar girando de forma persistente, mesmo em seu nível mais baixo de energia, permitindo quebrar tanto a simetria espacial quanto a simetria temporal.

"A ideia está perigosamente próxima da de uma máquina de movimento perpétuo," admite Frank Wilczek, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, idealizador dos cristais do espaço-tempo, referindo-se ao lendário "moto contínuo".

O pesquisador ressalta, porém, que, atingindo seu estado fundamental de energia, esses cristais não poderiam ser usados para produzir trabalho útil, afastando-se da fronteira do irrealizável.

Contudo, eles exigiriam energia externa para serem parados. "Eles poderão gerar uma forma de movimento perpétuo, o que é um pouco assustador para alguém com alguma reputação em física."

Sobre a reputação, Wilczek foi um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2004.

Frank Wilczek foi um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2004 por resolver um dos mistérios da força forte, que mantém coesos os núcleos dos átomos. [Imagem: Nobel Institute]

Cristal quântico do tempo

Os cristais normais são formados por átomos ou moléculas organizados espacialmente em estruturas 3D, estruturas estas que se formam abaixo de uma determinada temperatura a fim de minimizar a energia potencial no interior do material.

Por outro lado, se a temperatura subir, os átomos têm a chance de existir em muitos outros estados desordenados, eventualmente se desorganizando completamente, quando o material se funde.

"Os cristais representam a vitória da energia sobre a entropia," explica Wilczek.

Mas tudo isso se refere à organização espacial do cristal.

Wilczek propõe a organização de um cristal no tempo - um cristal quântico do tempo, como ele o chama.

Diz-se que um cristal normal quebra a simetria espacial porque suas partículas constituintes se alinham em direções específicas, não ficando regularmente espaçadas, como quando o material é aquecido até sua fusão.

De forma análoga, quebrar a simetria temporal significa que as partículas terão que sofrer alterações sistemáticas ao longo do tempo.

Isso já acontece naturalmente, por exemplo, no Sistema Solar, ou nos relógios - mas Wilczek argumenta que esses sistemas foram colocados em movimento por forças externas, e irão eventualmente perder energia e parar.

O que ele propõe é um sistema que continue se movimentando mesmo isolado, sem depender de força externa, e em seu estado fundamental de energia. Terá sido criado, então, um cristal do tempo, ou cristal espaço-temporal.

Esquema de construção do cristal do tempo, com estruturas periódicas tanto no espaço quanto no tempo. As partículas ficarão rodando em uma direção mesmo em seu estado fundamental de energia. [Imagem: Li et al.]

Anel do tempo

A pergunta imediata é: como construir um cristal do tempo?

Wilczek fez todos os cálculos teóricos, e, ao procurar formas de torná-los realidade, pensou nos supercondutores, materiais que, embora estejam no seu estado mais baixo de energia, transmitem uma corrente elétrica.

Como a corrente elétrica não varia no tempo, Wilczek propôs usar um anel supercondutor, variando a supercorrente de forma a dar-lhe um pico temporal.

Matematicamente ele demonstrou que funciona, mas o pesquisador não conseguiu vislumbrar uma forma de fazer isso na prática, porque exigiria que os elétrons, todos sempre com carga de mesmo sinal, reagissem de forma diferente uns em relação aos outros em um momento determinado, para criar uma espécie de quebra-molas quântico, gerando uma variação na corrente.

Tongcang Li e seus colegas da Universidade de Berkeley leram o artigo, acharam que a ideia não é assim tão estranha, e conseguiram idealizar uma forma de construir efetivamente um cristal espaço-temporal.

Sua proposta é aprisionar íons a temperaturas muito baixas, explorando sua repulsão mútua para que eles se arranjem sozinhos para formar o anel.

Segundo o grupo, o anel seria muito similar a um cristal normal. Por meio de ajustes precisos de um campo magnético, que deve assumir determinados valores ao longo do anel, pode ser possível fazê-lo girar continuamente em seu estado mais baixo de energia.

Em outras palavras, ele se tornaria um cristal espaço-temporal.

O grupo calcula que, para construir um cristal do tempo com 0,1 milímetro de comprimento, serão necessários 100 átomos de berílio, resfriados a 1 bilionésimo de kelvin. Quanto maior o anel, mais baixa é a temperatura necessária.

A tecnologia de armadilhas iônicas ainda não é tão precisa, mas os pesquisadores afirmam que isso é uma questão de tempo, e eles próprios mostram-se interessados em conseguir construir o primeiro cristal do tempo.

"Este trabalho está explorando novos estados da matéria, e poderá levar a direções inesperadas." [Imagem: Frank Wilczek]

Aplicações do cristal do tempo

E para que serviria um cristal do tempo?

Xiang Zhang, um dos autores da proposta da armadilha de íons, acredita que uma estrutura dessas "dará uma nova dimensão para a exploração da física de muitos corpos e de propriedades emergentes da matéria".

Isso incluiria a quebra de simetria, como a que parece ter dado massa a todas as partículas quando o Universo se expandiu e esfriou.

Wilczek vai um pouco mais longe, e afirma que os cristais do tempo terão aplicações práticas, embora ele não saiba dizer quais: "Este trabalho está explorando novos estados da matéria, e poderá levar a direções inesperadas."

Ele provavelmente já tem algo em mente, mas talvez seja algo radical demais para que a comunidade dos físicos aceite sem mandar que ele vá escrever artigos de ficção científica - ou tente interná-lo.

Afinal, a ciência anda cuidadosamente um passo de cada vez. E propor a possibilidade de construção de um cristal que gire para sempre, sem precisar de energia externa, sobrevivendo até mesmo ao fim do Universo, parece audacioso o suficiente para uma temporada - mesmo para um ganhador do Nobel.

Bibliografia:

Quantum Time Crystals
Frank Wilczek
arXiv
http://arxiv.org/abs/1202.2539

Space-time crystals of trapped ions
Tongcang Li, Zhe-Xuan Gong, Zhang-Qi Yin, H. T. Quan, Xiaobo Yin, Peng Zhang, L.-M. Duan, Xiang Zhang
arXiv
http://arxiv.org/abs/1206.4772v1

Cientistas de Harvard criam novo método para regenerar dentes

Cientistas da Universidade de Harvard deram um passo importante no campo da odontologia. Através de um novo método, eles conseguiram estimular o crescimento de dentes na arcada de quem os perdeu. E para chegar a esse resultado, os pesquisadores utilizaram um raio laser de baixa potência, que estimula a ativação de células-tronco dentárias. Estas, aos poucos, começam a formar a dentina, o tecido duro similar ao osso que fica sob o esmalte e que forma a maior parte da massa dentária.

A TÉCNICA REVOLUCIONÁRIA FOI TESTADA COM SUCESSO EM RATOS DE LABORATÓRIO GRAÇAS AO TRABALHO DE UMA EQUIPE DE CIENTISTAS MANTIDA POR ESPECIALISTAS DA ÁREA DE PESQUISA ODONTOLÓGICA DO GOVERNO DOS EUA

Após expor as células-tronco ao laser por cinco minutos, o processo de cura começou dentro da boca, segundo o artigo que a universidade norte-americana publicou na revista Science Translational Medicine. Depois de doze semanas, a dentina tinha se formado por completo. A técnica revolucionária foi testada com sucesso em ratos de laboratório graças ao trabalho de uma equipe de cientistas mantida por especialistas da área de pesquisa odontológica do governo dos EUA. Eles esperam poder realizar o teste em humanos em breve.

O desafio atual consiste em conseguir regenerar outras partes do dente, como o esmalte, para, finalmente, substituir os tratamentos dentários atuais, caros e dolorosos. Indo mais longe ainda, os cientistas estão certos de que os resultados obtidos servirão de base para procedimentos como a cicatrização de feridas e a regeneração óssea, entre muitos outros.

Controle seus genes com o pensamento

Com informações do ETHZ - 14/11/2014

O implante optogenético, que reage à luz infravermelha, talvez seja o maior avanço de todo o sistema. [Imagem: Marc Folcher et al. - 10.1038/ncomms6392]

Cura de doenças com o pensamento

A coisa toda soa como a cena de Star Wars, quando o Mestre Yoda instrui o jovem Luke Skywalker a usar a força para retirar o velho X-Wing do pântano.

Marc Folcher e seus colegas do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça desenvolveram um método de regulação genética que usa ondas cerebrais específicas para controlar a conversão de genes em proteínas - a chamada expressão genética.

O sistema, controlado por ondas cerebrais humanas, foi testado e funcionou em culturas de células humanas e em camundongos.

"Pela primeira vez conseguimos captar ondas cerebrais humanas, transferi-las sem fios para uma rede de genes e regular a expressão de um gene dependendo do tipo de pensamento. Ser capaz de controlar a expressão genética através do poder do pensamento é um sonho que estamos perseguindo há mais de uma década," disse o professor Martin Fussenegger.

Fussenegger espera que um implante controlado pelo pensamento possa um dia ajudar a combater doenças neurológicas, como síndrome do encarceramento, dores de cabeça crônicas, dores nas costas e epilepsia, através da detecção de ondas cerebrais específicas em um estágio inicial, usando o pensamento para desencadear e controlar a produção de determinados agentes no momento certo e no local certo do corpo.

Produção de proteínas controlada pelo pensamento

O sistema usa um capacete com sensores para captar ondas cerebrais, como em um eletroencefalograma. As ondas cerebrais são analisadas, gravadas e transmitidas sem fio via Bluetooth para um dispositivo que controla um gerador de campo eletromagnético. Esta bobina fornece uma corrente de indução para o dispositivo principal, o implante que foi testado em culturas de células humanas e em camundongos.

A corrente induzida acende uma luz no implante: um LED integrado emite luz na faixa do infravermelho próximo e ilumina uma câmara de cultura contendo células geneticamente modificadas. Quando a luz infravermelha ilumina as células, elas começam a produzir a proteína desejada.

Este diagrama mostra como o implante recebe as ondas cerebrais, interpreta-as e transforma-as em eletricidade para acender o LED e disparar a produção da proteína. [Imagem: Marc Folcher et al. - 10.1038/ncomms6392]

Concentração, meditação e biofeedback

O sistema foi controlado pelos pensamentos de vários voluntários. Durante os testes, os pesquisadores usaram SEAP, uma proteína humana fácil de detectar que se difunde a partir da câmara de cultura do implante na corrente sanguínea do animal de laboratório.

Para regular a quantidade de proteína produzida, os voluntários foram classificados de acordo com três estados mentais: concentração, meditação e biofeedback.

Os voluntários em concentração - eles se concentravam jogando Minecraft - induziram a produção de valores médios de SEAP na corrente sanguínea dos camundongos. Aqueles completamente relaxados - em meditação - induziram valores SEAP muito elevados nos animais de laboratório.

Para o biofeedback, os voluntários observavam o LED do implante no corpo do camundongo e então conseguiam conscientemente ligar e desligar a luz do LED, o que gerou a produção de quantidades variáveis de SEAP na circulação sanguínea dos animais, de acordo com a vontade de cada um.

"Controlar genes dessa forma é algo completamente novo e é único em sua simplicidade," explicou Fussenegger.

Implante optogenético

O implante optogenético, que reage à luz infravermelha, talvez seja o maior avanço de todo o sistema, uma vez que o controle de equipamentos pelas ondas cerebrais tem sido demonstrado em uma variedade de situações, e acender um LED está entre as mais simples delas.

No implante, a luz incide sobre uma proteína geneticamente modificada para se tornar sensível à luz, controlando a produção de SEAP no interior das células dos animais.

A luz na faixa do infravermelho próximo foi usada porque esse comprimento de onda geralmente não é prejudicial às células humanas, pode penetrar profundamente no tecido e permite que o funcionamento do implante seja monitorado visualmente.

Bibliografia:

Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant.
Marc Folcher, Sabine Oesterle, Katharina Zwicky, Thushara Thekkottil, Julie Heymoz, Muriel Hohmann, Matthias Christen, Marie Daoud El-Baba, Peter Buchmann, Martin Fussenegger
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 5392
DOI: 10.1038/ncomms6392

HQ: O Exorcista, uma conspiração - Universo Maya - Divina Jerusalém, a princesa de Deus - Terceiro episódio

"Paixão é chama acesa
Profusa e efêmera
Que arde ao se apagar.

Paixão é fogo que incendeia,
É brasa que fere e queima
Com fervor todo o fulgor.

Faz do dia uma eterna nuvem cinza
Da noite uma penumbra esmaecida
Ofuscada pela solidão." - Carlos André de Jesus

- ir a pé? Eu olho o horizonte e só vejo deserto infindo, quanto tempo vai levar? quantos dias de viagem? - Havia eu perguntado a Lancea.

- Por incrível que pareça a viagem será mais rápida do que imagina. Nosso conselho é em Jerusalém, a divina Jerusalém, a princesa de Deus, cidade de luz e pedras preciosas. - Respondeu-me.

Enquanto caminhávamos questionei sobre porque não sabíamos se estávamos nos controlando ou sendo controlados:

- Esse dilema da demotéica, essa conspiração, tem solução? 

- Tudo que sabemos é que enquanto não machucamos outros, estamos no lado certo. Mas questionamos se há uma guerra iminente no futuro, pois cometemos vários erros.

E continuou:

- Você lembra de Feigenbaum, o cara que fez a sua máquina do tempo? Então, o que ele descobriu nós usamos até hoje  também para tentar mapear a maldade numa espécie de ordem comportamental com algoritmos afim de banir o mal. E eu estou lhe levando ao conselho pois tu fostes escolhido para ser uma espécie de inquisidor de todas as realidades paralelas. Agora, por enquanto, tente não pensar e se concentre na caminhada que logo chegaremos.

Não tinha entendido o porque Lancea cortou o assunto, mas logo fiquei quieto e pensativo, acompanhando-o. Então conforme o tempo passava minha concentração melhorava e meus sentidos ficavam mais aguçados, então ele falou:

- Estás no caminho, continue a concentração com mais vontade, tente cegar todos os sentidos e apenas sentir nosso movimento e o tempo.

O que eu não esperava começou a se realizar depois de algum bom tempo caminhando, tudo ficou translucido e do além parecia aparecer um cubo que saíra da minha testa e se projetava quase que invisível no horizonte e em seguida aos poucos perdia a translucidez e se aproximava. 

Já não sabia, e não me perguntem quanto tempo levou, fora perdida essa noção, mas lembro-me bem que em uma das partes, o chão deixou de existir e é como caminhar no espaço com estrelas em toda parte e a mais bela construção a vista, uma cidade de cristal no meio do espaço. Essa era Jerusalém, a princesinha de Deus, como Lancea hávia dito.

O que não percebera e só depois de muitos anos descobri, é que a Jerusalém está a poucos passos de nós, bastava apenas me concentrar e obstante estáva de frente dos portões de pérolas e sobre várias pedras preciosas. E enquanto nos aproximávamos daquela cidade translucida, seus enormes portões se abriam. Mas parecia tão absurdo como se esconder no ponto cego de um pássaro que só enxerga as laterais.

Ao mesmo tempo já não me enxergava ou mesmo via Lancea Sanctum que estava ao meu lado. Tudo que via além dos portões se abrindo era a luz que emanava do fundo da cidade com o castelo e no fundo o trono da rainha Jerusalém com ela toda onipotente. Era ela a quem eu devia ouvir e ser aconselhado. Ao chegar defronte a Esposa de Deus, logo...

HQ: O Exorcista, uma conspiração - Universo Maya - Controle moscal - Segundo episódio

"Meu amor

O que você faria se só te restasse um dia?

Se o mundo fosse acabar

Me diz o que você faria

Ia manter sua agenda

De almoço, hora, apatia

Ou esperar os seus amigos

Na sua sala vazia" - Paulo Corrêa de Araujo

Após algum tempo naquele lugar sinistro e sombrio com moscas voando ao redor em um ambiente árido e meio azulado, comecei a perder a paciência achando uma loucura a ideia de Lancea Sanctum me deixar plantado tentando controlar moscas. Me parecia óbvio que não se pode controlar os seres vivos.

E o tempo foi passando e lembro-me muito bem da sensação de desespero que me veio naqueles dias, eu senti vontade de matar aquelas moscas e assim teria certeza que tinha controlado a vida delas as setando para o além, mas não foi esta a forma que Lancea quis dizer, ele queria dizer alguma coisa para mim que não conseguia descobrir. Olhando aquelas moscas para lá e para cá, sabia que só conseguia no máximo espanta-las. Até que então desisti e resolvi achar alguma saída daquele lugar.

Andei por muitas horas e só existia terra árida e moscas, logo imaginei se poderia encontrar uma mosca gigante naquele lugar, pois só elas pareciam existir lá. Até que em um excesso de fúria decidi matar uma mosca. Puxei um tapa lá do fundo da alma, pois estava furioso com o que estavam fazendo comigo, aquele lugar, aqueles caras querendo me acertar, esse maluco chamado Lancea, tudo isso parecia a maior loucura, não estava certo e lembro-me daquele momento como nunca. Quando minha mão estava para acertar a mosca, Lancea re-apareceu, começando pela mão dele, consigo lembrar em câmera lenta, primeiro a mão direita dele se aproximando entre a minha mão, parecia que ele estava sempre ali, mas do outro lado do espaço, invisível e aparecendo aos poucos. Segurou minha mão e logo veio a aparecer por completo, antes de eu acertar a mosca e com a voz forte falou:

- É isso aí, mas foi um movimento errado, muito errado.

Surpreso com o que disse perguntei porque ele estava fazendo isso comigo e Lancea em resposta me disse:

- Você foi um dos escolhidos, lembra da sua Ostia? Então, é hora de servir mais. Quanto a mosca, você quase acertou, mas não foi com inteligencia, quase acertou errando. Vou lhe ensinar.

E continuou:

- Moscas, como todo ser vivo, tem medo de apanhar. A unica forma de se comunicar com ela é usar os reflexos dela, você projeta a direção que ela está indo e a avisa que naquela direção ela encontrará a sua mão e colidira contigo, assim ela muda de direção. A curvatura que sua mão fizer em seguida dirá a mosca qual o próximo movimento dela, então você conseguira prever para onde ela vai. Experimente.

Lembro-me de ter ficado mais surpreso ainda pois aquilo fazia sentido. E tentei. Fixei numa das moscas que voavam ao meu redor, previ o movimento que ela estava indo e lancei meu braço na direção futura que ira estar. E foi tiro e queda, ela respondeu o movimento da minha mão exatamente como previa que ela teria que ir em sequencia. Lembro-me até do sorriso de poder que senti naquele momento. Acabará de aprender mosquinês.

Me parecia uma coisa impossível controlar moscas ou conversar com elas mas era tão simples quanto engatinhar. Sorri para Lancea e o agradeci por aquilo e perguntei:

- Mais quantas coisas simples assim irá me ensinar?

- Por agora somente isto e disso que já falei antes: Não sabemos se estamos nos controlando ou sendo controlados por alguém do futuro. Este é o nosso dilema. E é muito preocupante. A unica coisa que tem que ter é tranquilidade porque das duas uma, somos isentos de qualquer culpa na pior das hipóteses. Mesmo assim, evite fazer o que tentou fazer antes, a vida alheia não nos pertence.

Aquilo foi tão forte e profundo de ouvir que minha felicidade acabou por serenidade e tão logo não sabia o que fazer ou perguntar. E Lancea sentindo isto continuou:

- Acho que estás pronto para visitar o conselho demotéico, iremos a pé.

Divagando sobre o paradoxo de Zenão

O infinito é um limite que nunca se atinge, de um número infinito de números. Isto é, os números 1, 2, 3, 4, 5, ... podem continuar indefinidamente, mas nunca atingirão o último, no infinito. Visto desta maneira, cada número da sequência é apenas um passo de um processo infinito. No entanto, o limite nunca atingido pode ser visto como um número em si mesmo, um número transfinito. Este número transfinito é infinitamente actualizado, é o limite para o qual se tende mas que nunca se atinge, é aquilo que Cantor considera a “quantidade, fixa, constante, para além de todas as quantidades finitas.”

Photon processor using a secondary monitor and one web-cam

Seria possível com o algoritmo correto fazer um processador fotônico usando um monitor secundário e uma web-cam, dentro de um sistema fechado, seja por isopor ou papelão, não importa, contanto que o sistema esteja isolado e sem saídas ou entradas de luz a não se a conexão entre o monitor e o processador.

Bom, o sucesso deste projeto irá com toda certeza amplificar em muito o processamento de dados dos computadores, basta só o algoritmo correto para usar no sensor de luz da web-cam e teremos um processador na velocidade da luz.

Será que é possível? Não sei, faz tempo que não programo mas sei que é possível e talvez não muito difícil de ser feito.

Imagina que legal um processador de fótons com peças tão simples.