LASER, uma página vergonhosa na história da física quântica.

Papai Chip Mead: 'Um monte de grandes egos' estão estrangulando a ciência

O pioneiro da microeletrônica, professor emérito da Caltech e um cara inteligente, Carver Mead, acredita que a revolução científica que começou com a descoberta da relatividade especial e da mecânica quântica estagnou e que cabe a nós dar o pontapé inicial.

"Um bando de grandes egos se interpôs no caminho", disse ele ao público de mais de 3.000 cabeças-duras na Conferência Internacional de Circuitos Estaduais de Soild ( ISSCC ) em San Francisco na segunda-feira.

Muito mais trabalho precisa ser feito para reiniciar essa revolução, disse Mead, com o objetivo de explicar de forma intuitiva como toda a matéria do universo se relaciona e afeta todas as outras matérias, e como explorar essas inter-relações de uma forma que não seja "enterrado em enormes pilhas de matemática obscura".

Se você não está familiarizado com Mead, deveria estar. Agora com 78 anos, ele recebeu a Medalha Nacional de Tecnologia em 2003, citada por suas "contribuições pioneiras ao campo da microeletrônica, que incluem liderar o desenvolvimento de ferramentas e técnicas para projetos modernos de circuitos integrados, lançando as bases para empresas de semicondutores sem fábrica, catalisando o campo de automação de projeto eletrônico, treinando gerações de engenheiros que tornaram os Estados Unidos o líder mundial em tecnologia de microeletrônica e fundando mais de 20 empresas, incluindo Actel Corporation, Silicon Compilers, Synaptics e Sonic Innovations.

Essas credenciais deram a Mead o direito de ser ouvido - embora ele fosse o primeiro a argumentar que meras credenciais e realizações não garantem um pensamento inteligente. Na verdade, eles podem causar ossificação intelectual.

Para ilustrar esse ponto, Mead contou a história de como Charles Townes , o inventor do laser e do maser, levou suas idéias aos principais nababos da mecânica quântica da época, Neils Bohr e Werner Heisenberg .

"Os dois riram dele e basicamente disseram: 'Desculpe, você simplesmente não parece entender como a mecânica quântica funciona'", disse Mead ao público do ISSCC. "Bem, a história mostra que não era Charlie que não sabia como a mecânica quântica funcionava, eram os especialistas pontifícios na área que não sabiam como ela funcionava."

Mead disse que todos nós fomos ensinados que houve uma revolução no pensamento científico que começou com a relatividade e a mecânica quântica. "Na verdade, não é esse o caso", disse ele. "Uma revolução é quando algo fica claro. E o que aconteceu a partir dos primeiros 25 anos do século 20 foi que houve o início de uma revolução, e ela ficou presa a cerca de um quarto do caminho."

E continua preso, ele acredita. "O que vivemos hoje é um monte de mistérios e equívocos que surgiram em parte porque as pessoas não conseguiam imaginar a natureza tão interessante como realmente é, e em parte porque um monte de grandes egos se interpuseram e não quiseram que a revolução prossiga. "

Do ponto de vista de Mead, a chave para uma explicação mais intuitiva do universo reside não apenas nas inter-relações da matéria e das forças, mas também em uma melhor compreensão do elétron. "Precisamos tratar as funções de onda de nossos elétrons como funções de onda reais", disse ele. "Eu descobri pessoalmente que precisava voltar no tempo e reformular as leis do eletromagnetismo, começando com a natureza quântica do elétron como base."

Mas são essas inter-relações que mais fascinam Mead - isso, e como as origens da ciência se concentraram não em um estudo abrangente das inter-relações, mas sim no isolamento experimental.

"A ciência moderna começou com uma ideia que realmente nos foi dada por Galileu", disse ele. "A ideia era o experimento isolado. Você pegou algo e com muito cuidado se protegeu de todas as influências ao redor, e então você estava vendo a física fundamental daquele objeto."

Essa metodologia, disse ele, serviu bem à ciência e levou a avanços tremendos. "Mas agora está nos impedindo de uma compreensão mais profunda de como o universo funciona."

Uma abordagem mais holística - se você perdoar seu humilde repórter Reg de usar aquele termo verdadeiramente californiano - foi sugerida por ninguém menos que o físico e filósofo austríaco Ernst Mach . Como Mead conta, Mach "questionou Newton. Ele disse: 'Veja, sua ideia de movimento absoluto é uma ideia estúpida. O movimento só pode ter significado quando o que está se movendo está se movendo em relação a outra matéria no universo'. "

Einstein, é claro, foi fortemente influenciado pelo que o ex-escrivão de patentes chamou de Princípio de Mach, que Mead explicou como a proposição de que "a inércia de cada elemento da matéria se deve à sua interação com todos os outros elementos da matéria no universo. "

Não seguimos totalmente esse caminho investigativo, disse Mead. “Em vez disso, o que fizemos foi tratar objetos isolados como se todos os seus atributos tivessem acabado de nos ser fornecidos, e [nós] não perguntamos de onde eles vieram”, disse ele. "Coisas como a inércia de um objeto, a energia de repouso de um objeto, a velocidade da luz - todas essas coisas. Temos uma lista de constantes fundamentais que não podemos perguntar de onde vêm."

Se quisermos desfazer essa revolução paralisada de 100 anos, Mead disse, temos que perguntar - e descobrir - de onde vêm essas constantes, e não apenas acreditar nelas conforme transmitido por acadêmicos e enterrado nas montanhas de matemática. Precisamos descobrir sua base nas interações e inter-relacionamentos de toda a matéria do universo.

"É uma experiência de abrir a mente pensar sobre as leis físicas dessa maneira", disse Mead. "Pessoalmente, estou passando o resto da minha vida fazendo isso. Quando terminarmos com essa revolução, teremos uma maneira de pensar sobre o universo que é muito mais intuitiva e inspiradora."

Em uma conferência repleta de sessões com títulos como "A 2,5 GHz 2,2mW / 25μW Ligado / Desligado Estado de energia 2ps rms -Long -Term-Jitter Clock Digital Multiplier com 3-Reference-Cycles Power-On Time", as reflexões de Mead foram uma atualização bem-vinda do panorama geral.

Teóricos e sapateiros
Pela trajetória de carreira de Sternglass, temos Albert Einstein, assim como os pais de Sternglass, para agradecer.

A família de Sternglass fugiu da Alemanha em 1938, quando ele tinha 14 anos. Sternglass terminou o ensino médio na cidade de Nova York quando tinha 16 anos. A paixão inicial do jovem era física teórica, mas sua mãe, que era médica (assim como seu pai), pensei que um diploma de física o tornaria desempregado. Então Sternglass se matriculou em engenharia elétrica na Universidade Cornell. Depois de se formar em 1944, ele se ofereceu como voluntário para a Marinha. A Segunda Guerra Mundial terminou pouco antes de ele embarcar e ele acabou trabalhando no Laboratório de Artilharia Naval. Os resultados de seus estudos sobre a emissão secundária de elétrons foram aplicados em sistemas de visão noturna.

Esse trabalho sugeriu a ele que a teoria aceita da emissão de elétrons secundários pode estar errada. A descrição de Einstein do efeito fotoelétrico, no qual feixes de luz ultravioleta desalojam um elétron de um metal, abriu o campo da física quântica e lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1921. A emissão de elétrons secundários é um fenômeno relacionado ao efeito fotoelétrico, quando um elétron ou elétrons adicionais são emitidos.

Sternglass escreveu a Einstein sobre suas observações. Para sua surpresa, Einstein respondeu e o convidou para ir a Princeton.

Sternglass mais tarde observou em suas memórias como era notável que, como um jovem sem nenhum diploma avançado em física, ele fosse convidado a se encontrar com o físico mais importante desde Newton para discutir suas teorias.

Sternglass passou cinco horas com Einstein. O estimado cientista usava calças largas e cinzentas e chinelos, o cabelo aparentemente eletrizado por sua inteligência, exatamente como Sternglass vira nas fotos. Os dois conversaram em alemão na varanda dos fundos e caminharam pelo jardim. Einstein levou Sternglass para seu estudo, onde Einstein lhe mostrou alguns de seus trabalhos em direção a uma grande teoria unificada da física, combinando mecânica quântica e clássica. Einstein lamentou que nunca saberia se este trabalho importava. Eles também discutiram a bomba atômica e os temores de Einstein de que ela fosse usada novamente.

Em uma história de 2013, a publicação científica Nautilus relatou aquele encontro e como Sternglass sugeriu que na emissão de elétrons secundários, todos os elétrons deveriam ser considerados, não apenas os mais externos (como é o caso na descrição de Einstein do efeito fotoelétrico). Einstein teria dito: "Isso parece razoável para mim". Sternglass investigaria essa questão por anos. Ele estava certo.

Eles também falaram de nêutrons, a transmutação dessas partículas nucleares e a natureza da matéria. (Sternglass tinha suas próprias teorias.)

Durante a reunião de 1947, Einstein perguntou se Sternglass planejava fazer uma pós-graduação em física. Sternglass estava pensando seriamente nisso (contra a vontade de sua mãe) e disse que sim. Einstein o advertiu. “Não volte para a escola. Eles vão tentar esmagar cada pedacinho de originalidade de você. ”

Ele então disse a Sternglass: “Sempre tenha um trabalho de sapateiro. Sempre tenha um trabalho onde você possa se levantar de manhã, encarar a si mesmo, que você está fazendo algo útil para a humanidade. Porque ninguém pode ser um gênio todos os dias. Não cometa esse tipo de erro. ”

Sternglass disse que saiu daquela reunião como um homem mudado. Ele fez pós-graduação em física em Cornell, mas seu PhD seria em física aplicada e engenharia.

Os dois continuariam a conversa por meio de cartas nos anos seguintes. Na maior parte, Sternglass escreveu em inglês e Einstein respondeu em alemão.

Nautilus chamou sua correspondência de “uma das peças mais importantes da ciência ignorada do século 20. . . pelo menos uma geração à frente de seu tempo. ” A revista traduziu as cartas de Einstein para Sternglass e descreveu como os dados experimentais de Sternglass do trabalho em Cornell e mais tarde sugeriram um caminho para a criação de uma fonte de energia sustentável, usando física de baixa energia. Era sabido que um próton poderia absorver um elétron e se tornar um nêutron, mas Sternglass observou isso acontecendo com uma energia muito mais baixa do que o esperado.

Sternglass sabia que o que estava fazendo não era explicado pela física convencional. (E mais tarde ele seria incapaz de replicar seus experimentos, embora um colega o fizesse.) Einstein propôs que Sternglass estava vendo os elétrons agirem coletivamente para produzir um nêutron em uma reação nuclear de baixa energia. Essa ideia era improvável na época, mas pesquisas recentes sugerem que é possível.

O ano em que Sternglass conheceu Einstein e deu início a essa troca de ideias, 1947, foi crucial por outro motivo: Sternglass e sua primeira esposa tiveram um filho. No primeiro ano da criança, ela começou a ter problemas de desenvolvimento, como não conseguir sentar-se. O primeiro pensamento de Sternglass foi que era uma condição genética, causada por danos de radiação. Seu pai era dermatologista. Na década de 1920, os raios X eram frequentemente usados ​​para tratar doenças de pele como acne, mas seu pai nunca usava avental de chumbo. Sternglass ficava chateado com o fato de seu pai possivelmente ter danificado um gene e passado para Sternglass, que o havia transmitido para seu filho. O bebê acabou tendo a doença de Tay-Sachs e morreria aos 2 anos e meio. A tragédia pressagiou a vida sombria de Sternglass como ativista antinuclear. Mais imediatamente, porém, ele continuou sua vida científica examinando o [mundo] subatômico.
A maioria das pessoas não atira realmente na lua, mas Ernest Sternglass garantiu que pudéssemos enviar imagens dela. As icônicas imagens de vídeo do primeiro pouso lunar estão gravadas em nossa memória coletiva. As contribuições deste físico e inventor da radiação foram de longo alcance (além dessas 240.000 milhas). Ele ajudou a criar raios-X digitais, banir testes de bombas atômicas atmosféricas e muito mais. Tanto em sua carreira de radiologia quanto em seu ativismo de saúde pública, Sternglass, que passou 30 anos como membro do corpo docente da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh e morreu em 12 de fevereiro aos 91 anos de idade, era um reducionista nuclear.