Escala dos pequenos

RKA3JV - Olá! Vamos iniciar mais uma aula da Khan Academy Brasil. O que eu realmente quero fazer com este vídeo é explorar o que acontece quando chegamos a escalas muito, muito pequenas. Antes de começarmos a pensar sobre isso, vamos nos familiarizar com as unidades. Todos nós sabemos o que é um metro. Em média, um adulto mede um pouco menos que 2 metros. Dividindo 1 metro em 1.000 unidades você obtém 1 milímetro. Se você já viu uma régua de metro, o milímetro é a menor medida da régua. Então, já é bem difícil de ver. Agora, se você dividisse cada um daqueles milímetros em mil seções, você obteria um micrômetro. Outra maneira de pensar sobre o micrômetro é que ele é um milionésimo do metro. Ou seja, muito além do que somos capazes de perceber. Se você pegasse cada um destes micrômetros e dividisse em 1.000 seções, você obteria um nanômetro. Agora, temos um bilionésimo do metro. Se você dividir isto por mil terá um picômetro. Portanto, um picômetro é um mil bilionésimo de um metro, ou você pode dizer um trilionésimo de um metro. Dividindo isso por mil, você obtém um fentômetro. Então, vemos que todas essas são coisas inimaginavelmente pequenas. Agora que você já se familiarizou com essas unidades, vamos explorar algumas coisas que podemos encontrar em cada uma dessas diferentes escalas. Começaremos aqui com a foto de uma abelha. E eu arbitrariamente escolhi algo desta escala. Eu poderia ter escolhido quase um número infinito de coisas nesta escala, mas as abelhas têm, em média, mais ou menos 2 cm de comprimento. Esta abelha bem aqui tem, mais ou menos, 0,01 da média do comprimento de humanos adultos. A abelha é algo que nós podemos relacionar com muitas coisas, porque todos nós já vimos uma. Agora, eu vou ampliar alguma coisa que é 50 vezes menor do que uma abelha. Próximo a abelha, esta coisa iria aparecer assim. Veja bem, eu estou fazendo isto muito grosseiramente. E isso é um ácaro e este aqui também, são ambas as figuras de ácaros. Os ácaros são criaturas estranhas, mas são interessantes e eles estão em todo lugar, em tudo à nossa volta. Você provavelmente tem muitos deles repousando na sua pele ou em onde quer que seja. Mas nós estamos falando sobre escalas. Estávamos falando sobre centímetros antes. Agora, nós iremos falar sobre milímetros. A média do tamanho dos ácaros é menos que a metade de um milímetro. Ou se você quiser falar em micrômetros, seria mais ou menos 400 micrômetros de comprimento. Esta extensão, bem aqui, é aproximadamente 400 micrômetros. Então, se você comparar com a abelha, ele tem aproximadamente um quinquagésimo do comprimento de uma abelha. E ela vai parecer gigante ao lado de um ácaro. Vamos ver outro exemplo com o qual você pode estar mais familiarizado. Aqui temos uma imagem ampliada do cabelo humano. Você pode dizer: meu Deus, esta pessoa tem o cabelo horrível! Mas não. Se você olhasse para o seu próprio cabelo embaixo de um microscópio eletrônico, você seria sortudo se o seu parecesse assim. Este cabelo aqui é provavelmente liso e sedoso. O diâmetro do cabelo humano, em média, depende de quem é o cabelo que você está falando, é de aproximadamente 100 micrômetros de espessura. Este é o diâmetro, isto é aproximadamente 1/4 do comprimento de um ácaro. Ou, se eu fosse desenhar um cabelo humano em comparação com esta abelha, se pareceria com algo assim, seria aproximadamente. Eu estou desenhando o cabelo inteiro. Então, a sua largura seria da largura disso que eu acabei de desenhar. Lembre-se, nós estamos olhando para uma abelha aqui. Vamos ampliar mais um pouco. Então, nós começamos com uma abelha, nós ampliamos aproximadamente 50 vezes para chegar ao ácaro. Ampliamos sobre outro fator 4 vezes para chegar à largura do cabelo humano. Se nós ampliarmos, nós estamos no alcance do micrômetro agora, e se ampliarmos sobre outro fator bruscamente 10 vezes, nós chegamos à escala de células. E esta aqui é uma célula sanguínea vermelha, a hemácia, que tem aproximadamente de 6 a 8 micrômetros. Então, novamente, se eu fosse desenhar uma célula em comparação com este cabelo humano, provavelmente pareceria com algo assim. Algo em uma escala similar que nós ainda podemos relacionar é com a largura da teia de aranha que tem aproximadamente de 3 a 8 micrômetros. Por isso, se eu fosse desenhar alguma teia de aranha no mesmo diagrama, se pareceria com algo assim. Aqui você pode ver uma imagem real de teia de aranha. A teia de aranha é algo que podemos observar. Você pode tocar a teia de aranha e pode vê-la se o sol estiver refletindo da maneira certa e se tiver um pouco de umidade nela. Mas a teia é aproximadamente a menor coisa que os humanos conseguem observar. E esse é o tipo de alcance dos micrômetros. Neste mesmo alcance, você começa a ter algumas bactérias maiores. A bactéria pode estar em qualquer lugar, desde 1 a 10 micrômetros. Então, no geral, elas são menores que células. A maioria das bactérias são menores que a maioria das células. E só para descobrirmos onde estamos na nossa escala, eu voltarei com ela aqui. Então, vamos lembrar como estamos seguindo. Dividimos o ser humano por 100 e chegamos na abelha. Então, em cada uma destas barras aqui, dividimos por 10. Isto é dividido por 10, dividido por 10 de novo. Você dividiu o tamanho por 100, você divide por 100 de novo, você chega a 1 milímetro. Você divide por 1.000, dividir por 10 de novo. Você está fazendo o décimo milímetro que é do tamanho do cabelo humano. Você divide por 10 de novo, você vai para os décimos dos micrômetros. Por 10 de novo, você chega ao alcance do micrômetro. Então, agora nós estamos falando sobre células, nós estamos falando sobre bactérias. Agora, as coisas vão começar a ficar realmente pequenas. Isto está em um dos alcances do micrômetro. Mas agora nós iremos começar a entrar na extensão das centenas de nanômetros. Lembre-se de que um nanômetro é um milésimo do micrômetro, ou centenas de nanômetros seriam um décimo de um micrômetro. Esta foto aqui mostra um glóbulo branco. O glóbulo branco é isso que eu estou apontando aqui para vocês. E estas coisas bem aqui são o vírus da AIDS. Se nós ampliarmos em um fator de aproximadamente 100 ou 1.000, do tamanho de uma célula, você agora chegará ao tamanho de um vírus. E todo o material genético necessário para replicar aquele vírus está dentro de cada uma destas pequenas cápsulas que estão aqui. Eu vou pegar a minha escala novamente. Nós estamos abaixo da escala de um vírus, então, no alcance de centenas e centenas de nanômetros, se nós dividimos por 10, e nós dividimos por 10, você chega ao alcance de nanômetros. E logo no alcance dos nanômetros, você chega à largura da dupla hélice da molécula de DNA. Nesta figura ampliada, a largura desta dupla hélice tem aproximadamente 2 nanômetros. Ou, outro jeito de pensar, é que seria 1/6 do diâmetro de uma destas cápsulas virais. Então, esta é uma escala muito, muito pequena. Se você quer pensar em termos de metros, você pode pôr 500 milhões deste DNA lado a lado para chegar ao metro. Ou você pode até pensar nisso deste jeito. Este é 2 milhões de 1 milímetro. Novamente, bem pequeno. Você pode colocar eles lado a lado. Um DNA, outro DNA. Se você fizer eles se tocarem, você pode colocar 500 mil perto um do outro em um milímetro. Então, este é um espaço inacreditavelmente pequeno. Agora, eu te introduzo uma nova unidade que não é do tipo convencional. Este é um angstrom. E 10 angstrons é igual a 1 nanômetro. Então, a largura desta dupla hélice de DNA, seriam 2 nanômetros ou 20 angstrons. Agora, se nós fossemos dividir de novo por 10, você chegaria algo que é 2 angstrons ou 0,2 nanômetros de largura. E isto aqui é uma molécula de água. Este aqui é o oxigênio, que está ligado aos dois hidrogênios bem aqui. Então, nós estamos ficando além da percepção humana ou até mesmo alguma coisa além do que nós conseguimos conceituar. Não podemos nem falar de percepção, porque estamos lidando com coisas muito, muito pequenas aqui. Nós estamos lidando com menos de 1/5 de 1 bilionésimo de metro. Ou 1/5 de um milésimo de milímetro, algo que eu realmente não consigo expressar. Mas nós iremos ver algo menor ainda que isso. Se nós fossemos ampliar um daqueles átomos de hidrogênio, nós começaríamos a lidar com o mundo quântico. E é difícil definir quando uma coisa termina e uma coisa começa. Mas se nós ampliarmos o átomo de hidrogênio e colocarmos uma fronteira onde os elétrons poderiam ser provavelmente mais encontrados, o diâmetro de um átomo de hidrogênio é aproximadamente um angstrom. O que faz sentido neste diagrama também. É aproximadamente metade do diâmetro desta molécula de água. O que é mais interessante é que este átomo é super, mas super, super pequeno. Ele é 1 bilionésimo do metro ou um 10 milionésimos do milímetro. Então, é algo que nós realmente não conseguimos examinar. Uma coisa mais interessante ainda é que a maior parte do átomo é espaço livre. Nós chegamos a alguma coisa bem pequena aqui. E pensar que a maior parte dela é espaço livre. Daí, se você olhar para um elétron e tentar medir o seu raio, é realmente difícil definir onde começa e onde termina. O elétron tem um raio de 3 vezes 10⁻⁵ angstrons. É difícil até pensar o que é isso. O núcleo do átomo de hidrogênio, que é na verdade só um próton, tem um raio um pouco maior. Nem se preocupe com este número bem aqui. A ideia geral é a mesma ordem de grandeza. É aproximadamente 10 milésimos de um angstrom. É só para dar um senso de como é você ver o raio inteiro para ser um angstrom. Como uma escala conceitual do átomo e o quanto de espaço livre ele tem, imagine um núcleo sendo, talvez, uma bolinha de gude no centro de um estádio de futebol. Um estádio de futebol coberto. Imagine um elétron sendo uma abelha pulando aleatoriamente em volta de partes aleatórias daquele volume inteiro do estádio de futebol. E, obviamente, é uma abelha quântica. Então, ela pode pular em volta de local em local. E não é fácil prever onde ela irá em seguida. Mas isto irá te dar uma ideia da escala do elétron e do próton em comparação ao átomo como inteiro. Pelo menos, dá a você um senso de como os átomos possuem espaços vazios e até mesmo como toda matéria realmente é. E assim, a gente finaliza nossa aula sobre pequenas escalas. Até mais!