Scale of the Small

From honey bees to cells, virus, and atoms -- understanding the scale of the very small

O que realmente quero fazer com esse video é explorar

o que acontece quando chegamos a escalas muito, muito pequenas.

Antes de sequer começarmos a pensar sobre isso

eu quero nos familiarizar com as unidades aqui.

Então, todos sabemos o que é um metro.

Em média um adulto mede um pouco menos que dois metros.

Se você dividir um metro em mil unidades você obtém um milímetro.

Acredito que, se você já olhou uma régua de metro,

provavelmente sabe o que um milímetro é.

É a menor medida da régua. Então já é bem difícil de ver.

Agora se você divididisse cada um daqueles milímetros em

mil sessões você obteria um micrômetro.

Outra maneira de pensar sobre micrômetro é que é um

milionésimo de metro.

Ou seja, muito além do que somos capazes de perceber.

Se você pegasse cada um desses micrômetros and dividisse

em mil sessoes, você obteria um nanômetro.

Então agora estamos em um bilionésimo de metro.

Você divide isso por mil e você terá um picômetro,

portanto, um picômetro é um mil bilionésimo de um metro.

Ou você pode dizer um trilionésimo de um metro.

Você divide isso por mil e obtém um femto metro,

então isso são coisas inimaginavelmente pequenas.

Agora que você já se familiarizou com essas unidades,

vamos explorar que tipo de coisas podemos

encontrar em cada uma dessas diferentes escalas.

Vou começar por aqui e eu as tenho escritas a esquerda também,

mas é mais interessante quando vemos fotos.

Começaremos aqui com a abelha.

E eu arbitrariamente escolhi algo dessa escala,

tem muitos, muitos, quase um número infinito de coisas

que eu poderia ter escolhido nessa escala,

mas a média das abelhas tem mais ou menos 2 centímetros de comprimento.

Essa abelha bem aqui tem, tem, mais ou menos,

um centésimo do comprimento da média de humanos adultos.

Mas mais uma vez a abelha, não muito emocionante,

no entanto é bastante emocionante ver ela ampliada assim,

mas a abelha é algo que nós podemos relacionar,

todos nós já vimos abelhas.

Agora, o que eu quero fazer é ampliar ou olhar alguma coisa

que é 50 vezes menor do que uma abelha

Então alguma coisa que, se eu fosse mostrar quão grande é

relativamente a esta abelha, iria parecer, iria parecer algo assim,

eu estou fazendo isto muito grosseiramente.

E isto é um ácaro, e estes, estes aqui,

essas são, ambas, figuras de ácaros.

Agora, ácaros se parecem com essas estranhas criaturas

alienígenas mas o que é maravilhoso

sobre eles é que eles estão em todo lugar.

Eles estão em toda nossa volta.

Você provavelmente tem muitos deles repousando na sua pele

ou em onde quer que seja, agora, o que é uma idéia arrepiante.

Mas nós estamos falando sobre escalas aqui e a média dos ácaros...

Então, nós estamos falando sobre centímetros antes,

agora nós iremos falar sobre milímetros.

A média dos ácaros é menos que metade de um milímetro.

Ou se você quiser falar em micrômetros,

é mais ou menos 400 micrômetros de comprimento.

Então essa extensão bem aqui é

aproximadamente 400 micrômetros.

Então aproximadamente 1/50 do comprimento,

lembre desta coisa gigante que estou mostrando bem aqui,

isto é uma abelha.

É aproximadamente 1/50 do comprimento de uma abelha.

Ou talvez colocar isso em outros termos

que você pode estar familiarizado com,

essa é uma imagem ampliada do cabelo humano.

Você pode dizer, “oh, meu deus, essa pessoa tem o cabelo horrivel” mas não.

Se você olhasse pro seu próprio cabelo embaixo de um microscópio eletrônico.

Você seria sortudo se parecesse bom assim.

Esta pessoa.. Na verdade, já vi imagens de cabelos mais danificados que este.

Este cabelo aqui é provavelmente liso e sedoso.

Mas o diâmetro do cabelo humano, em média,

depende de quem é o cabelo que você está falando.

O diâmetro do cabelo humano é

aproximadamente cem...

você não consegue ver quando eu escrevo nessa cor.

É aproximadamente cem micrômetros de espessura.

Este é o diâmetro.

Então é aproximadamente um quarto

do comprimento de um ácaro.

Ou se eu fosse desenhar algum cabelo humano em comparação

com esta abelha, se pareceria com algo assim.

Seria aproximadamente, aproximadamente,

e eu estou desenhando o cabelo inteiro, então a sua largura seria

da largura dessa coisa que acabei de desenhar.

Lembre, nós estamos olhando para uma abelha aqui.

Se parece com algum tipo de gigante, mas é uma abelha.

Vamos ampliar mais um pouco. Então, nós começamos com uma abelha.

Nós ampliamos aproximadamente 50 vezes para chegar ao ácaro.

Nós ampliamos sobre outro fator 4 vezes para

chegar da largura do cabelo humano.

Se nós ampliarmos nós estamos no alcance do micrômetro agora.

Se ampliarmos sobre outro, bruscamente outro fator 10 vezes,

nós chegamos á escala de células.

E esta aqui é uma célula sanguínea vermelha.

Eu acho que esta é uma célula sanguínea branca bem aqui.

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 meio

que relacionar é com a largura da teia da aranha.

É aproximedamente de 3 a 8 micrômetros.

Então se eu fosse desenhar alguma teia de aranha no

mesmo diagrama, se pareceria com algo assim.

Esta é uma imagem real de teia de aranha

Então, novamente, algo que podemos observar, você pode topar com isso,

você pode tocar teia de aranha, você pode ver, se o sol está refletindo

da maneira certa, se tem um pouco de umidade nela.

Mas é aproximadamente a menor coisa que humanos conseguem observar.

E esse é o tipo de alcance de micrômetros. Nesse mesmo alcance

você começa a ter alguma da bactérias maiores.

Bactéria pode estar em qualquer lugar desde,

e eu estou falando grosseiramente, de um a dez 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, colocarei aqui.

Então começamos com, eu quero continuar nos lembrando,

humano nós dividimos por 100 você chega na abelha.

Então cada uma dessas barras aqui dividindo por 10.

Então isto é dividido por 10, dividido por 10 de novo,

você dividiu o tamanho por 100,

você divide por 10 de novo, você chega ao milímetro.

Você divide por mil, divide por 10 de novo.

Você esta fazendo o décimo milímetro. O qual é do tamanho do cabelo humano.

Você divide por 10 de novo, você vai para os décimos dos micrômetros,

por dez de novo você chega ao alcande de micrômetro,

então agora nós estamos falando sobre cabelo humano, não cabelo humano,

cabelo que nós estamos falando aqui, nós estamos falando sobre células.

Nós estamos falando sobre bactérias.

Agora, agora as coisas vão começar a ficar realmente malucas.

Agora, elas vão começar a ficar, realmente,

realmente, realmente malucas.

Isto está em um dos alcances do micrômetro.

Agora nós iremos começar a entrar nas centenas de nanômetros

extensão só para ter um sentido das coisas.

Então, se lembre que um nanômetro é um milésimo de micrômetros

ou centenas de nanômetros seriam um décimo de um micrômetro.

E esta foto aqui, este planeta enorme ou forma asteróide,

esta é uma célula branca sanguínea.

Células brancas sanguíneas, a coisa enorme azul nessa figura.

Então se eu fosse ampliar se pareceria com alguma coisa assim bem aqui.

Mas o que é realmente fascinante sobre esta figura por várias razões,

é essas coisinhas verdes, que estão emergindo depois,

elas estão depois já que você está reproduzindo,

elas estão emergindo na superfície desta célula sanguínea branca.

E estas coisas bem aqui, isto são vírus da AIDS. Estes são vírus da AIDS.

Vírus da Aids. Então agora, se nós ampliarmos, bruscamente outro fator de,

você sabe, de aproximandamente cem ou mil do tamanho de uma célula,

você agora estará chegando ao tamanho de um vírus.

E todo o material genético necessário para replicar aquele vírus

está dentro de cada uma dessas pequenas cápsulas,

logo dentro de cada um desses recipientes verdes.

Então agora, voltando para nossa escala, me deixe pegar minha escala logo aqui.

Nós estamos abaixo da escala de um vírus.

Então no alcance de centenas, centenas de nanômetros. Se nós dividirmos por

dez e nós dividirmos por dez, você chega ao alcance de nanômetros.

E logo em um dos alcances dos nonômetros você chega na

largura da dupla hélice da molécula de DNA.

Então isso bem aqui, se você fosse ampliar,

e isto é uma representação artistica disso, obviamente,

bem essa não é uma figura, por assim dizer, de uma molécula de DNA.

Mas a largura dessa dulpa hélice tem aproximadamente dois nanômetros.

Outro jeito de pensar é um sexto do diâmetro de uma dessas cápsulas virais.

Teria que ser, porque isto teria que se enrolar

e caber em uma dessas cápsulas virais.

E o DNA, só para deixar isso claro, este é bem a largura do DNA,

isto é muito, muito, muito longa, e nós podemos falar sobre isso em um vídeo futuro.

Então esta é uma escala muito, muito pequena.

Se você quer pensar em termos de metros, nós somo dois bilhões,

dois bilhões de metros. Você pode pôr quinhentos milhões

desse lado a lado para chegar ao metro.

Ou você pode até pensar nisso desse jeito, este é dois milhões de um milímetro.

Então, 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 a uma nova unidade, que não é do tipo convencional,

você sabe, prefixo seguidos por metros. E este é um angstroms.

E dez angstroms é igual a um nanômetro.

Então a largura desta dupla hélice de DNA, seria dois

nanômetros ou 20 angstroms. Agora, se nós fossemos dividir de

novo por dez, você chegara a algo que é dois angstroms, ou 0.2

nanômetros de largura. E aquilo é uma molécula de água.

Talvez em vez de usar vermelho eu deveria ter usado azul ou alguma coisa.

Mas este aqui é o oxigênio, e está ligado aos dois hidrogênios bem aqui.

Então nós estamos ficando, você sabe, isto está além da percepção humana

francamente, eu quero dizer, ou até mesmo alguma coisa que

nós conseguimos conceituar. Nem mesmo falar de percepção.

Eu tenho problemas imaginando com o tão

pequeno que estamos lidando bem aqui.

Nós estamos lidando essencialmente, lembre-se, nós estamos

lidando com menos de um quinto de um bilionésimo de metro.

Ou um quinto de um milésimo de milímetro.

Algo que eu realmente não consigo sondar.

Mas nós iremos tornar menor ainda que isto.

Se nó fossemos ampliar em um daqueles átomos de hidrogênio e agora as

coisas começam a ficar realmente abstratas e nós começamos a lidar com o mundo

quântico e é difícil definir quando uma coisa terminar e uma coisa começa,

e o que é real e o que não é real e toda essa bobagem.

Mas se nós tentamos nosso melhor para fazer isso, se nós fôssemos ampliar e meio

que colocar uma fronteira no átomo de hidrogênio, porque os elétrons

podem meio que pular em qualquer lugar lado,

mas se nós colocarmos uma fronteira em onde os elétrons

são provavelmente mais encontrados,

o diâmetro de um átomo de hidrogênio é aproximadamente um angstrom,

é aproximadamente um angstrom, o que faz

sentido neste diagrama também.

É aproximadamente metade do diâmetro desta molécula de água.

O que é mais maluco, é esse: este átomo é super, super, super pequeno,

algo que nós não conseguimos, você sabe, este é um

bilionésimo de metro ou um dez milionésimo de milímetro.

Entao, algo que nós realmente, realmente não conseguimos sondar.

Mas o mais maluco que isso é que é maioria espaço livre.

Nós chegamos ao pequeno assim, nós estamos tentando chegar

nessas unidades fundamentais, e esta coisa bem aqui é espaço livre a maioria

e isto é porque se você olhar para um elétron, quando nós dissemos raio aqui,

é realmente difícil definir onde começa e onde termina.

E se você tiver que fazer alguma coisa relacionada com a energia,

e nós não estamos nem pensando sobre os efeitos quânticos e tudo aquilo...

elétron é, tem um raio de três vezes o décimo do quinto negativo angstrom.

E o núcleo do átomo de hidrogênio,

o qual é na verdade só um próton, tem um raio um pouco mais,

e você sabe, nem se preocupe com este número bem aqui.

A idéia geral é a mesma ordem de grandeza.

É aproximadamente dez milésimos de um angstrom. E só para dar um senso de como é,

se você tiver o inteiro, se você vê o raio atômico inteiro para ser um angstrom,

tipo, só ter uma escala conceitual do átomo,

quanto espaço livre tem no átomo.

Se você quiser pensar o que é espaço livre imagine um núcleo

sendo talvez, uma bolinha de gude no centro de um estádio de

futebol, um estádio de futebol coberto, e imagine um elétron

sendo uma abelha pulando aleatoriamente em volta de partes

aleatórias daquele volume inteiro daquele estádio de futebol.

E obviamente é uma abelha quântica então pode pular em volta de local em local,

e não é fácil prever onde que irá em seguida e todo o resto,

mas isto irá te dar uma idéia da escala do elétron e do próton

em comparação ao átomo como inteiro.

Mas ainda mais maluco é que dá a você um senso de

como átomos vazios e até mesmo toda matéria realmente é.