O nosso Sol numa imagem em ultravioleta (NASA). Clique aqui para uma foto de alta resolução.
Nos últimos anos, cientistas têm desenvolvido insights surpreendendes a respeito de uma ligação misteriosa entre o movimento dos objetos no espaço e o movimento das menores partículas. Parece que existe um paralelo quase perfeito entre a matemática que descreve a mecânica celeste e a matemática que rege alguns aspectos da física atômica. Esses insights têm levado a novas maneiras de planejamento das missões espaciais, como foi descrito no artigo, "Controle de terra para Niels Bohr: Explorando o Espaço exterior com a Física Atômica" (Ground Control to Niels Bohr: Exploring Outer Space with Atomic Physics) de Mason Porter e Predrag Cvitanovic, que está na edição de outubro de 2005 do "Notices of the American Mathematical Society" (Notícias da Sociedade Matemática Americana).
Resto da postagem
O artigo descreve o trabalho do físico Turgay Uzer do Instituto de Tecnologia da Geórgia, do matemático Jerrold Marsden do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do engenheiro Shane Ross da Universidade do Sul da Califórnia, entre outros cientistas.
Imagine um grupo de corpos celestes; digamos, o Sol, a Terra e uma espaçonave,movendo-se ao longo de trajetórias determinadas por suas atrações gravitacionais mútuas. A teoria matemática dos sistemas dinâmicos descreve como os corpos movem-se uns em relação aos outros. Em um sistema como esse, a interação das forças gravitacionais acarretam a criação de "estradas" tubulares no espaço entre os corpos. Se a espaçonave entra em uma dessas estradas, ela é propulsionada sem a necessidade de utilizar muita energia. Com a ajuda dos matemáticos, engenheiros e físicos, os projetistas da missão da espaçonave Genesis se utilizaram dessas estradas para propulsionar a nave até o seu destino com o uso mínimo de combustível.
De uma maneira surpreendente, um pouco do mesmo fenômeno ocorre nas menores escalas atômicas. Isso pode ser avaliado no estudo do que se conhece como "estados de transição", que foram empregados pela primeira vez no campo da dinâmica química. Pode-se imaginar esses estados de transição como barreiras que precisam ser vencidas a fim de que reações químicas venham a ocorrer (a fim dos "reagentes" se tornarem "produtos"). Entendendo a geometria dessas barreiras fornece insights não somente sobre a natureza das reações químicas, mas também sobre as formas dessas "estradas" em sistemas celestes.
A conecção entre o atômico e a dinâmica celeste aparecem porque as mesmas equações que regem o movimento dos corpos celestes e os níveis energéticos dos elétrons em sistemas simples se aplicam a sistemas moleculares mais complexos da mesma forma. Essa similaridade se estende aos estados transitórios dos problemas, a diferença é que o que representa um "reagente" e um "produto" é interpretado de maneira diferente nas duas aplicações. A presença da mesma descrição matemática envolvida é o que unifica esses conceitos. Pelo motivo de que essa descrição unificadora, conforme diz o artigo, "As órbitas utilizadas para projetar as missões espaciais do mesmo modo determinam a taxa de ionização dos átomos e as taxas de reações químicas das moléculas!" A matemática que une esses dois tipos diferentes de problemas não somente é de grande interesse para os matemáticos, físicos e químicos, mas também tem um valor prático no projeto de missões espaciais e na química.
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