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Estas 5 realizações provam que o Papai Noel é o maior cientista do mundo

Papai Noel entregou presentes em todo o mundo, e avistamentos foram relatados em lugares inesperados, como na Casa do Papai Noel na Cidade Velha de Jerusalém, Israel. Aqui está a ciência por trás de como o maior milagre de Natal do mundo se torna realidade. (GETTY IMAGENS)

Todos nós temos obstáculos a superar em busca de nossos objetivos. Para o Papai Noel, é claro que a ciência é a chave.

De todos os desafios que enfrentamos em nosso trabalho, talvez ninguém tenha mais dificuldade do que o próprio homem de vermelho: Papai Noel. Ao longo de uma longa noite, um homem robusto e idoso, equipado apenas com um mágico trenó voador puxado por oito renas, consegue entregar brinquedos para crianças de todo o mundo. Tudo o que você precisa fazer é acreditar nele, e seus desejos de Natal também podem se tornar realidade.

Mas como isso é possível? À medida que a população humana continua a aumentar, juntamente com a população de crianças que acreditam no Papai Noel, parece que o desafio só aumenta. E, no entanto, armado com o poder da ciência, o sucesso contínuo de Papai Noel nessa empreitada, ano após ano, nos mostra que ele deve ter resolvido cinco desafios incríveis que ainda escapam à ciência e à tecnologia modernas. Aqui está a ciência do Papai Noel.

De acordo com a pesquisa PEW mais recente (2013) sobre o tema, apenas 31% das famílias “fingem” que Papai Noel visitará sua casa no Natal. Oh, vós de pouca fé. (USUÁRIO DO FLICKR MATTI MATTILA (L); CENTRO DE PESQUISA PEW (R))

Você já se perguntou o quão monumental é a tarefa que o Papai Noel colocou diante dele no Natal? Em todo o mundo, atualizado para a população atual de 7,4 bilhões, podemos estimar que existam cerca de 1,6 bilhão de famílias em todo o mundo. Desses lares, estima-se que 31% serão visitados pelo Papai Noel em algum momento da noite anterior ao Natal: um total de cerca de 500 milhões de lares a serem visitados.

E essas famílias estão espalhadas por toda a superfície habitável da Terra, que abrange aproximadamente 25 milhões de milhas quadradas (65 milhões de quilômetros quadrados). Com 500 milhões de lares, a separação média entre quaisquer dois deles chega a cerca de 0,205 milhas (0,33 km), com o Papai Noel tendo um total de aproximadamente 42 horas para trabalhar entre o pôr do sol na véspera de Natal na Rússia e o nascer do sol no dia de Natal no Alasca .

O NORAD, o Comando de Defesa Aeroespacial da América do Norte, desempenha muitas funções para o tráfego aéreo sobre o continente norte-americano, incluindo a responsabilidade de reabastecimento de caças em exercícios e treinamento de combate (como mostrado aqui), além de rastrear o Papai Noel, o que eles fazem todos os anos infalivelmente por gerações. (KENN MANN/USAF/GETTY IMAGES)

Com 500 milhões de lares para serem atingidos em apenas 42 horas, há muito que o Papai Noel precisa realizar em cada um. No mínimo, ele deve:

1. viajar da casa anterior para a seguinte sem perder muito tempo,
2. estacionar e sair de seu trenó, entrando na casa sem ser detectado,
3. entregar cada um dos presentes necessários para aquela casa,
4. comer todos os lanches que sobraram para ele,
5. e, em seguida, sair da casa sem ser detectado, entrando novamente no trenó e iniciando o processo novamente.

Se atribuirmos a ele a totalidade das 42 horas disponíveis para realizar essa tarefa, ele só poderá gastar no máximo 300 microssegundos (ou 0,0003 segundos) na soma total dessas tarefas para cada família. Pode parecer uma impossibilidade, pelo menos para um humano normal com tecnologia convencional.

Mas se o Papai Noel é realmente o maior cientista do mundo, tudo pode se encaixar. Aqui estão cada um dos cinco desafios que ele conquistou claramente, com especulações sobre como.

Muitas representações populares do Papai Noel não o envolvem seguindo o caminho ideal conforme determinado pela ciência, mas isso não deve de forma alguma nos levar a concluir que o Papai Noel não pode fazer o trabalho. Na verdade, a ciência nos diz exatamente como ele faria isso acontecer! (USUÁRIO DO FLICKR DEIXA SAIR BOURNEMOUTH E POOLE)

1.) Viagens . Vamos dar ao Papai Noel o benefício da dúvida e assumir que ele passa metade do tempo durante sua expedição de Natal se movendo de uma casa para outra: 150 microssegundos por casa. Para percorrer essa distância de 0,33 km (0,205 milhas) nesse pequeno período de tempo, isso significa que o Papai Noel precisa se mover a uma velocidade de 2.200 km/s (1.367 milhas por segundo). E essa nem é a velocidade máxima: é apenas uma velocidade média!

Claro, isso é absurdamente rápido: cerca de Mach 6400, ou mais rápido que qualquer trenó, carro, trem, aeronave supersônica ou até mesmo qualquer espaçonave da humanidade. Mas mesmo essa velocidade notável é inferior a 1% da velocidade da luz e muito mais lenta do que as partículas que vemos em reações nucleares, aceleradores de partículas ou no Sol.

Desde que o Papai Noel tenha o combustível adequado e energia suficiente à sua disposição, isso é eminentemente possível. Claro, isso leva ao próximo problema.

Certamente, viajar a velocidades incrivelmente altas com um cockpit aberto seria uma proposta devastadora para a maioria dos seres humanos, incluindo o Papai Noel. Mas com os avanços tecnológicos certos aplicados, pode ser possível voar para meio bilhão de lares em uma única noite louca sem se machucar. (WIKIMEDIA COMMONS USUÁRIO GLOGGER)

2.) Sobrevivendo ao calor e à aceleração . Por um lado, independentemente de seu trenó ser de cabine aberta ou fechada, o Papai Noel terá que lutar contra algumas forças de arrasto tremendamente altas, e isso significa dissipar muito calor. As únicas velocidades comparativamente grandes que já experimentamos com nossa atmosfera são meteoros e satélites que reentram, e eles normalmente não se saem muito bem.

No entanto, um escudo térmico suficientemente forte ⁠ — colocado na frente da rena, não apenas o trenó ⁠ — poderia dissipar todo o calor gerado pela colisão com a atmosfera em altas velocidades: da ordem de trilhões de joules por segundo. Se o Papai Noel decidisse que uma visão desobstruída na frente do trenó era uma necessidade absoluta, evacuar a maior parte do ar na frente da rena por meio de algum tipo de bomba de vácuo lhe daria uma segunda opção para o sucesso.

O astronauta Bob Crippen com a cápsula Gemini-B e o escudo térmico severamente marcado e danificado (mas intacto!). É muito difícil sobreviver à reentrada em uma atmosfera em velocidades ainda mais baixas do que o Papai Noel provavelmente encontraria, mas talvez a tecnologia no nível do Pólo Norte nos dê exatamente o que precisamos. (NASA/KIM SHIFLETT)

Mas as acelerações, mesmo que pudéssemos tornar o problema da resistência do ar um não-fator, ainda representariam sérios problemas. Ir de 0 a 60 milhas por hora (0 a 100 km/h) em algo como 0,1 segundo é um desastre para a maioria dos humanos; tendemos a desmaiar em acelerações tão grandes. Se 1 g é a aceleração gravitacional na superfície da Terra, este exemplo de ir de 0 a 60 leva a 27 g s de aceleração. Mas o Papai Noel, para atingir sua velocidade média de viagem de casa em casa, precisa de 1,5 bilhão de g s.

O recorde de resistência humana de acelerações em escalas de tempo muito curtas é detido pelo Major John Beeding, que alcançou 83 g s em um trenó de foguete em 1954 . No entanto, a maneira de suportá-lo não exige necessariamente transformar o Papai Noel em um ciborgue robótico, mas simplesmente manter seu sangue fluindo normalmente pelo corpo. Acredite ou não, um traje suficientemente pressurizado, combinado com um sistema de turbina/bomba que é mais poderoso que um coração humano, o manteria consciente durante tudo.

Você pode não pensar em modificação biológica quando pensa em Papai Noel, mas a felicidade de crianças em todo o mundo certamente vale uma pequena cirurgia de substituição de órgãos.

Quando uma partícula quântica se aproxima de uma barreira, ela interage com mais frequência com ela. Mas há uma probabilidade finita de não apenas refletir sobre a barreira, mas também fazer um túnel através dela. Se o Papai Noel pudesse aproveitar essa possibilidade, seria uma opção mais limpa, segura e superior a descer uma chaminé. (YUVALR / WIKIMEDIA COMMONS)

3.) Entrada em cada casa . Descer alguns milhões de chaminés, muitas das quais com fogueiras ⁠ - além dos milhões de casas sem chaminé - é claramente um conto folclórico do passado distante. Um equipamento mecânico também apresenta vários obstáculos, e definitivamente não queremos recorrer à magia do Natal como explicação para as travessuras do Papai Noel. Não, isto é, quando a ciência nos oferece uma opção plausível.

No universo quântico, há uma probabilidade finita de que, sempre que qualquer massa colidir com uma barreira de espessura finita, ela possa atravessar para o outro lado em vez de colidir com ela ou saltar dela. Esse fenômeno, conhecido como tunelamento quântico, é conhecido por ocorrer e sua probabilidade pode ser calculada. Se o Papai Noel dominou o controle do tunelamento quântico, ele poderia facilmente:

• entrar nas casas à vontade,
• trazer o que ele precisava para dentro,
• realizar suas tarefas de Papai Noel,
• e depois volte para seu trenó.

Quando a ciência está envolvida, nunca aposte contra o Papai Noel.

Ao simplesmente chegar com os presentes nos locais certos, entregar os presentes de Natal pode ser tão rápido e fácil quanto o Papai Noel simplesmente soltar os pacotes que ele trouxe para casa. Não são necessárias chaminés, lareiras ou janelas abertas. (GETTY IMAGENS)

4.) Que tal entregar os presentes? Este é um passo que realmente não deve levar muito tempo. Desde que o Papai Noel faça túneis exatamente para o local correto, como perto da árvore ou das meias cuidadosamente penduradas, isso pode ser um processo praticamente instantâneo. Se você se encontrar no local certo com os presentes que deseja entregar, tudo o que você precisa fazer é o seguinte: solte-os.

Idealmente, o Papai Noel traria os presentes embrulhados a uma pequena e insignificante distância acima do solo, bem perto/debaixo da árvore, e os soltaria. Essa é uma das duas principais tarefas do Papai Noel que são exigidas em cada um dos 500 milhões de lares: entrega de presentes. Desde que ele chegue bem em casa e em tempo hábil, entre sem problemas e deixe os presentes, ele está quase pronto para sair. Há apenas mais uma tarefa a cumprir, e talvez seja a tarefa mais importante de todas.

Os petiscos deixados para o Papai Noel podem deliciar seu paladar e fornecer combustível ao seu corpo, mas seu verdadeiro propósito deve ser alimentar as renas que impulsionam seu fantástico voo de Natal. (USUÁRIO PIXABAY JILL111)

5.) A ingestão dos petiscos de Natal . Sem essa fonte de energia, Papai Noel e sua equipe de renas podem não ter o combustível necessário para dar a volta ao mundo para todos os meio bilhão de lares. Ele tem muito peso para carregar – milhões de toneladas de presentes – para fazer todas aquelas crianças felizes. E ele precisa arrastar esse peso por mais de 100 milhões de milhas (ou quilômetros) antes de terminar suas entregas.

Tudo no Universo, até o Papai Noel e suas renas voadoras, devem obedecer à conservação de energia. Mesmo se assumirmos modestos 2,0 quilogramas (4,5 libras) de presentes para cada família, isso ainda é cerca de 4.000 vezes a capacidade de carga útil da maior aeronave da Terra: o Antonov An-255, que foi usado por muitos anos para transportar o ônibus espacial desde seu local de pouso até seu destino final.

O avião capaz de levantar a carga mais pesada é o Antonov An-225 Mriya Cossack, mostrado aqui sendo rebocado no solo com o ônibus espacial soviético Buran nas costas. Este avião é movido por um combustível de base química, que é apenas 0,001% eficiente para sua massa. (GETTY IMAGENS)

Mas, em vez de combustível de foguete, que converte apenas cerca de 0,0001% de sua massa em energia, Papai Noel (e sua rena que impulsiona o voo) poderia alavancar a equação mais famosa de Einstein para transformar massa em energia com 100% de eficiência: E=mc² . As pequenas e pequenas quantidades de massa presentes em um único biscoito, apenas alguns gramas, poderiam alimentar o Papai Noel e sua carga de um milhão de toneladas de uma casa para outra, tudo por causa da eficiência desenfreada da equivalência massa-energia.

Quer você deixe biscoitos e leite de Papai Noel, pretzels e cerveja, queijo e bolachas, ou gemada e bolo de frutas, é tudo igual: tem massa que pode ser convertida em energia. Com esse poder no bolso de trás, o Papai Noel não pode apenas completar a jornada, ele pode acabar com um suprimento de um ano de lanches humanos, renas e elfos. De sua longa jornada noturna, ele pode pegar sobras suficientes para levá-lo até a temporada fora do Natal também.

A famosa foto do Nascer da Terra tirada pela tripulação da Apollo 8 em 1968. Esta foi a primeira missão tripulada a deixar a órbita baixa da Terra e a primeira vez que um astronauta relatou um avistamento do Papai Noel. (NASA)

É verdade que a maioria das pessoas que conta a história do Papai Noel não se incomoda com os verdadeiros detalhes científicos da história do Natal, preferindo confiar em fábulas, milagres ou magia natalina. Mas tecnologia mítica, um exército de ajudantes ou magia real são apenas histórias que contamos para esconder o verdadeiro segredo da jornada anual de Natal do Papai Noel: as descobertas científicas que ele sozinho desvendou.

O que nos leva à maior questão de todas: Papai Noel é real? Esta foi uma questão deixada para a imaginação de muitos, mas tudo mudou 51 anos atrás, quando os primeiros humanos orbitaram a Lua a bordo da Apollo 8. A seguinte conversa entre Ken Mattingly (no controle da missão em Houston) e Jim Lovell (a bordo da Apollo 8) realmente não deixa dúvidas.

089:32:50 Mattingly : Apollo 8, Houston. [Sem resposta.]

089:33:38 Mattingly: Apollo 8, Houston.

089:34:16 Lovell : Houston, Apollo 8, fim.

089:34:19 Mattingly: Olá, Apollo 8. Alto e claro.

089:34:25 Lovell: Roger. Informamos que há um Papai Noel.

089:34:31 Mattingly: Isso é afirmativo. Vocês são os melhores a saber.

Feliz Natal e Boas Festas a todos. Há apenas um mistério que a ciência ainda precisa resolver sobre o Papai Noel: como ele vai ao banheiro? Talvez esse seja um mistério que é melhor deixar para a década de 2020.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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