Difusão

A natureza quântica da música

Publicado em 01/08/2018, às 16h39 | Atualizado em 01/08/2018, às 16h57

Por Marcelo Sampaio de Alencar

Padrão serve como referência para a afinação da altura musical, ou frequência, dos instrumentos / Foto: Pixabay

Padrão serve como referência para a afinação da altura musical, ou frequência, dos instrumentos Foto: Pixabay

Quando a corda do violão é ferida pelo dedo do tocador, produz-se um som em uma frequência específica, que a natureza não-linear dos constituintes do instrumento desmancha em harmônicos, gerando o timbre característico do violão.

Essa frequência principal, quando percebida pelo sistema auditivo, gera uma sonoridade, produzindo a percepção de um tom, com uma certa afinação. Determinadas frequências foram escolhidas para compor as escalas musicais, ao longo do tempo, em detrimento de outras, quantizando, ou quantificando, a música.

No caso da escala diatônica, foi convencionado que a nota Lá corresponde à frequência de 440 Hz, que se encontra acima, ou à direita, da nota Dó central do piano, cuja frequência é 261,6 Hz, na faixa da clave de Sol da pauta musical.

Esse padrão foi adotado pela Organização Internacional para Padronização (ISO) como a norma ISO 16:1975, confirmada em 2017, e serve como referência para a afinação da altura musical, ou frequência, dos instrumentos.

Essa vibração mecânica poderia ser definida como um quantum de som, ou um fônon, se essa medida de energia vibracional já não estivesse definida como a unidade de oscilação dos átomos de um cristal.

Esse conceito foi introduzido, em 1932, pelo físico soviético Igor Yevgenyevich Tamm (1895-1971). Tamm recebeu o Prêmio Nobel pela descoberta, em 1934, da radiação Cherenkov, que aparece quando uma partícula carregada passa por um meio dielétrico a uma velocidade superior à velocidade de fase da luz neste meio.

Por mais que pareça estranho, para quem conhece um pouco da Teoria da Relatividade de Albert Einstein (1879-1955), o físico teórico alemão mais reverenciado no Século XX, é possível para uma partícula viajar a uma velocidade superior à da luz, desde que seja em um meio material. No vácuo a luz é o limite para a velocidade.

Radiação eletromagnética

A principal característica observável da radiação eletromagnética produzida por essa partícula superluminar é o brilho azulado intenso emitido por um reator nuclear submerso.

O curioso é que essa radiação havia sido prevista teoricamente pelo cientista inglês Oliver Heaviside (1850-1925), em artigos publicados entre 1888 e 1889.

Heaviside era muito versátil e, a partir de um conhecimento profundo de eletricidade, usou a teoria de números complexos no estudo de circuitos elétricos, depois reformulou as equações de campo de James Clerk Maxwell (1831-1879), que tinha vinte equações complicadas, com vinte incógnitas, para a moderna notação vetorial, reduzindo doze delas às quatro bem conhecidas equações vetoriais.

Ele também formulou a análise vetorial, inventou a função degrau, conhecida como função de Heaviside, para calcular a corrente quando um circuito é ligado, foi o primeiro a usar a função impulso, também conhecida como delta de Dirac, que é fundamental para modelar desde distribuições de probabilidade a buracos negros.

Heaviside foi quem sugeriu a existência de ondas gravitacionais, mais tarde também estudadas por Einstein, e que podem revelar segredos recônditos do Universo, como a existência da matéria e da energia escuras, ou dos estranhos buracos de minhoca entre multiversos.

Como se não bastasse, Heaviside desenvolveu a teoria de linhas de transmissão e criou uma técnica para a solução de equações diferenciais lineares com o uso de equações algébricas, chamada de cálculo operacional, equivalente à conhecida transformada de Laplace.

Ele publicou vários artigos científicos, em revistas de prestígio, recebeu a Medalha Faraday e se tornou membro da Royal Society, isso tudo sem nunca ter feito um curso superior e tendo vivido recluso e desempregado boa parte da vida.

As plateias do famoso musical Cats, composto por Andrew Lloyd Webber, geralmente não se dão conta, mas no clímax da peça, quando os membros do coral cantam "Para cima, para cima, até a camada de Heaviside," eles estão se referindo à ionosfera, a camada ionizada da atmosfera usada para transmissão na frequência de ondas curtas, que, aliás, também foi idealizada por Oliver Heaviside.

*As colunas assinadas não refletem, necessariamente, a opinião do NE10

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Difusão Marcelo S. Alencar Marcelo Sampaio de Alencar é professor titular da UFCG e presidente do Instituto de Estudos Avançados em Communicações (Iecom).. Email: sampaio.alencar@gmail.com e no twitter: @marcelosalencar

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