Em homenagem à nova temporada de Futurama no final deste mês, aqui estão 10 das minhas referências favoritas de ciências e matemática no programa… até agora. Muitos dos escritores de Futurama possuem diplomas avançados em física, matemática, ciência da computação e outras áreas inteligentes. Juntos, eles incorporaram piadas ao longo do show que só divertem quem tem um forte entendimento de assuntos muito complicados. Agora você também pode aprender algo novo e rir das piadas que talvez não tenha ouvido antes.
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10 O Ciclo de Vida do Salmão
No episódio 13 da 7ª temporada, “Naturama”, os personagens são apresentados em um documentário sobre a natureza em três partes chamado “Mutuals of Omicron’s Wild Universe”. Afastando-se da tendência do programa para a física quântica alucinante, este episódio explora processos ecológicos, incluindo o ciclo de vida do salmão, os rituais de acasalamento das tartarugas e as estruturas sociais assumidas pelos elefantes marinhos. Embora um pouco menos cerebral do que outros episódios de Futurama , se não fosse “Naturama”, eu certamente teria reprovado na primeira prova de biologia do 6º ano.
“Parte 1: O Salmão” começa em um riacho frio de água doce enquanto os ovos de salmão começam a eclodir entre o cascalho. Embora não seja discutida em detalhes, a animação alega as duas primeiras fases da vida de um salmão. Os novos filhotes, conhecidos como alevinos, são pequenos peixes conectados ao saco vitelino. Depois de consumirem a gema, eles ressurgem como juvenis, conhecidos como alevinos. Como todos os alevinos, o personagem Fry inicia sua jornada do rio ao mar.
Logo ele conhece e começa a cortejar uma linda peixinha chamada Leela, que se promete a ele quando estiverem na idade apropriada para o acasalamento. Após várias datas subaquáticas, Fry, Leela e o resto da sua geração chegam ao fim do seu ciclo de maturação e iniciam o regresso à sua casa ancestral. Infelizmente, a natureza separa Fry e Leela quando eles descobrem que vêm de riachos adjacentes. Devido a um ato de heroísmo e a um urso crítico, os amantes logo se reencontram. Leela põe seus ovos, Fry os fertiliza e os dois morrem juntos.
Pelo que sabemos, os salmões não se apaixonam e não se levam para passeios fofos. Na verdade, os processos de cortejo e desova não começam até que eles retornem às suas casas ancestrais de água doce. No entanto, apesar de alguma ficção, Futurama desenvolveu um retrato preciso e divertido do ciclo de vida do salmão. [1]
9 Ondas cerebrais delta
No episódio “Roswell That End’s Well”, a tripulação do Planet Express viaja para 1947 no Novo México. Após uma série de acontecimentos infelizes e mau julgamento, Fry dorme com sua própria avó, tornando-se assim seu próprio avô. Isso resultou em um padrão cerebral único, sem ondas cerebrais delta. Em várias ocasiões, a falta de ondas cerebrais delta de Fry permite que ele resista a múltiplos poderes malignos de hacking mental.
Por exemplo, o episódio “Into the Wild Green Yonder” apresenta os “Dark Ones”, uma espécie leitora de mentes que pretende dominar o universo. Por não ter ondas cerebrais delta, Fry é imune aos Dark Ones, o que lhe permite manter seus pensamentos privados e salvar o universo sem ser detectado.
Por outro lado, antes de fazer pesquisas para esta lista, presumi que a onda cerebral delta era outra das invenções de Futurama para impulsionar a história e adicionar profundidade ao personagem de Fry. Na realidade, as ondas cerebrais delta são muito reais, embora pouco compreendidas.
A onda cerebral mais lenta registrada em humanos, a onda delta contribui para níveis profundos de relaxamento e sono restaurador. As ondas delta estão associadas ao subconsciente, o que as torna um alvo razoavelmente bom para hackers cerebrais. Além disso, os cientistas encontraram uma correlação negativa entre as medidas das ondas delta e a inteligência espiritual, o que pode sugerir que Fry seria altamente inteligente espiritualmente e capaz de resistir às peculiares forças das trevas em todo o universo. [2]
8 BÁSICO
BASIC é uma linguagem de programação de computador desenvolvida para iniciantes ou, como o nome sugere, básico. Inventado em 1964 por John G. Kemeny e Thomas E. Kurtz, o BASIC foi um dos primeiros desse tipo. Conforme mencionado no episódio “I, Robot”, a linguagem de codificação é tecnologicamente relevante daqui a 1.000 anos. Ao morar com Bender, Fry passa por uma placa que diz “10 HOME, 20 SWEET, 30 GO TO 10″ -”Home Sweet Home” para aqueles que não estão familiarizados com o BASIC. [3]
7 O Nascimento do Nosso Universo
O episódio 7 da 6ª temporada, “The Late Phillip J Fry”, apresenta uma das teorias mais fascinantes da série sobre o tempo e sua natureza cíclica e ensina ao público várias lições excelentes sobre a criação de nosso universo. Enquanto corre para jantar com Leela, Fry é persuadido pelo Professor Farnsworth a ajudar a testar sua mais nova invenção, uma máquina do tempo avançada. Acompanhados por Bender, os dois homens entram na máquina e esperam viajar um minuto no futuro. Infelizmente, o professor tropeça e envia a máquina pelo espaço-tempo.
Quando o professor finalmente consegue parar a máquina, o trio descobre que pousou no ano 10.000 DC. Eles decidem continuar viajando no futuro e observar o universo se transformar em nada. Surpreendentemente, este suposto fim desencadeia uma enorme explosão que Farnsworth identifica como o Big Bang. A Teoria do Big Bang afirma que o universo estava contido em um ponto infinitamente quente e denso que se expandiu instantaneamente a velocidades incríveis. Tendo testemunhado a principal teoria sobre o nascimento do nosso universo, Farnsworth conclui que eles devem estar em um universo idêntico ao seu antecessor e, ao continuar avançando no tempo, os homens (e um robô) deverão ser capazes de retornar às suas vidas no Novo Mundo. Nova Iorque.
A sequência de animação da gênese do nosso universo é tão bonita quanto informativa. Farnsworth, Fry e Bender observam enquanto a gravidade une a matéria nas primeiras estrelas e galáxias, a Terra emerge do turbilhão de poeira e gás e uma colisão gigante a partir da qual a lua foi formada. Esta colisão, conhecida como “impacto de formação da lua”, vaporizou algumas das rochas e metais da Terra e do objeto em colisão, eventualmente formando a nossa lua. Eles acompanham a evolução inicial, a chegada dos primeiros colonizadores e outros eventos importantes na história natural e humana até finalmente retornarem para casa. [4]
6 O problema da relatividade
Os personagens de Futurama viajam rotineiramente mais rápido que a velocidade da luz para contornar rapidamente o espaço intergaláctico, um dispositivo de avanço na trama que contradiz as leis naturais da física. Esta falácia científica não é um descuido, mas sim o resultado de uma decisão tomada desde o início pelos produtores executivos David Cohen e Matt Groening de priorizar o entretenimento em detrimento da ciência.
Numa entrevista à American Physical Society, Cohen explica como ele e os outros escritores tentam contornar as regras de uma forma “que divertirá os cientistas, mesmo que seja falsa”. Os escritores reconhecem a falsidade de viajar mais rápido que a velocidade da luz com uma cena com o professor Farnsworth e seu clone, Cubert, no episódio “A Clone of My Own”. Ao mostrar a Cubert suas invenções, Farnsworth explica como seus “motores de matéria escura… viajam entre galáxias em poucas horas”. Cubert ressalta que isso é impossível porque não se pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. O professor explica que isso não é problema porque “os cientistas aumentaram a velocidade da luz em 2208”.
De acordo com a equação da relatividade especial de Einstein, E=mc 2 , onde c é a velocidade da luz, um objeto que se aproxima da velocidade da luz adquire uma massa infinitamente grande. Como resultado, a quantidade de energia necessária para mover o objeto torna-se infinitamente grande, tornando impossível que qualquer coisa ultrapasse a velocidade da luz. Em vez de introduzir tecnologia capaz de exercer quantidades infinitas de energia, os escritores de Futurama evitaram o problema da relatividade simplesmente aumentando a velocidade da luz de modo que os objetos pudessem se mover a velocidades incríveis sem se aproximarem do limite c. [5]
5 Princípio da Incerteza de Heisenberg
O professor Farnsworth faz referência ao Efeito Observador após uma derrota decepcionante na pista de corrida no episódio 4 da 3ª temporada, “Luck of the Fryrish”. Em 1927, o físico alemão e ganhador do Nobel Werner Heisenberg afirmou que não podemos calcular com precisão a velocidade e a localização de uma partícula ao mesmo tempo. Devido à sua natureza ondulatória, uma partícula não existe em um local preciso, mas em uma série de posições. Para medir perfeitamente a posição de uma onda, seria necessário colapsá-la em um único ponto com comprimento de onda indefinido e velocidade indefinida.
Da mesma forma, uma partícula contém grupos de ondas que constituem uma faixa de momento, de modo que uma onda com momento perfeitamente mensurável oscila infinitamente no espaço e tem uma posição indefinida. O Princípio da Incerteza não é resultado de medição, mas de uma propriedade inerente às partículas quânticas. No entanto, a descrição semiclássica do princípio revela consequências na medição da mecânica quântica. Por exemplo, os pesquisadores devem disparar fótons contra um elétron para determinar sua posição. Esses pequenos fótons carregam e transmitem seu próprio momento ao elétron, alterando intrinsecamente o sistema.
Farnsworth apostou em uma corrida que terminaria em empate, ou empate, entre dois cavalos. Para consternação de Farnsworth, os juízes usam um microscópio eletrônico para determinar o vencedor quântico, ao que o velho professor protesta: “Não é justo! Você mudou o resultado medindo-o.” Esta frase refere-se não apenas à decepção de Farnsworth ao ser rebaixado ao status de perdedor, mas também a uma importante consequência revelada pelo Princípio da Incerteza. Como o Princípio da Incerteza é uma propriedade inerente às partículas quânticas, este problema não pode ser evitado utilizando técnicas de medição mais sofisticadas. Assim, medir uma variável quântica altera intrinsecamente o sistema. [6]
4 Gato de Schrodinger
Certa noite, em 1935, enquanto discutia a compreensão moderna da mecânica quântica com Albert Einstein, Erwin Schrodinger concebeu um dos experimentos mentais mais conhecidos da física. Os dois físicos estavam lutando com a regra quântica de que, como consequência de suas propriedades ondulatórias, qualquer objeto quântico existe em um estado de superposição.
O gato de Schrödinger ilustra esse conceito através de um gato hipotético selado em uma caixa. Suponha que a caixa contenha alguma substância radioativa com 50/50 de chance de se decompor. Se apodrecer, liberará um frasco de veneno, matando o gato. Você não tem como saber se o gato ainda está vivo ou não sem abrir a caixa, de forma que o gato esteja simultaneamente morto e vivo até você verificar o pobre rapaz.
A 6ª temporada, episódio 16, “Law and Oracle”, apresenta um imprudente Erwin Schrodinger fugindo do recém-nomeado oficial do NNYPD, Fry, e seu parceiro URL. Eventualmente, os policiais capturam o físico e perguntam sobre o conteúdo da caixa misteriosa no carro. Schrodinger afirma com forte sotaque alemão que contém “um gato, um pouco de veneno e um átomo de césio”. Fry exige saber se o gato está morto ou não, ao que Schrodinger responde: “É uma superposição de ambos os estados até que você o abra e colapse a função de onda”. Em dúvida, Fry abre a caixa e é atacado pelo gato, confirmando que ele está vivo. [7]
3 Faixa de Möbius
Seu professor de matemática do ensino médio alguma vez distribuiu tiras estreitas de papel e lhe disse para torcê-las pela metade e colar as pontas umas nas outras? Se sim, parabéns, você fez uma das descobertas mais artísticas da matemática, a tira de Möbius. A faixa de Möbius é uma superfície não orientável na qual não é possível distinguir giros no sentido horário e anti-horário. É um objeto unidimensional e bidimensional que entrou furtivamente em nosso mundo tridimensional. Se você traçasse todo o dedo com o dedo, não teria que levantar um dedo ou cruzar um único limite.
O episódio “Möbius Dick” (6ACV15) é o primeiro dos trocadilhos de Möbius de Futurama . Ao voar pelo Tetraedro das Bermudas, a tripulação do Planet Express é atacada por uma baleia espacial quadridimensional que Leela chama de Möbius Dick. Este trocadilho é uma referência atrevida ao romance de Herman Melville e, dado que você pode incorporar suavemente uma tira de Möbius no espaço quadridimensional, uma descrição adequada de uma baleia espacial quadridimensional.
A segunda referência à superfície abstrata aparece no episódio “2-D Blacktop” (7ACV15), quando Leela e o Professor Farnsworth correm ao longo da Möbius Dragstrip. À medida que iniciam a sua viagem “uma vez em ambos os lados da meia torção e de volta à linha de partida e à linha de chegada”, os seus veículos colidem a uma velocidade relativística e são transportados para um universo bidimensional. Não se preocupe; eles eventualmente retornam em segurança à terceira dimensão. [8]
2 O Paradoxo Banark-Tarski
O episódio “Benderama” apresenta a mais nova invenção do Professor Farnsworth, o “Banach-Tarski Dupla-Shrinker”. O paradoxo de Banach-Tarski da clonagem infinita prova que, embora contra-intuitivo, é matematicamente possível dividir uma bola tridimensional em pedaços e remontar esses pedaços em duas cópias idênticas do original. Além disso, uma esfera pode ser remontada em outra esfera de qualquer tamanho. A lógica por trás desse paradoxo se resume à manipulação de conjuntos infinitos contáveis e conjuntos infinitos incontáveis, cuja matemática precisa não vou aborrecê-los agora. No entanto, encorajo você a ler o artigo da QuantaMagazine sobre este tópico se estiver ansioso para aprender mais.
Farnsworth, um velho envelhecido e encolhido, desenvolveu algo que poderia criar duplicatas menores de seus suéteres, que ele encarregou Bender de dobrar. Evitando essa tarefa, Bender instala a máquina em sua cavidade torácica e cria mais duas de si mesmo a 60% para cumprir suas ordens. Cada um desses clones de Bender cria duas versões menores de si mesmos, que criam duas versões menores de si mesmos, e assim por diante, até que um número infinito de Benders tenha infestado o mundo. No final do episódio, todos eles ajudam o Bender original a derrotar um gigante formando um enorme Bender. Embora o Dupla-Shrinker de Banark-Tarski não esteja completamente de acordo com sua matemática, o episódio faz várias referências inteligentes ao paradoxo. [9]
1 O Teorema de Futurama
O episódio “The Prisoner of Benda” (7ACV10) foi escrito por Ken Keeler, que tem Ph.D. em matemática aplicada pela Universidade de Harvard. Para este episódio, Keeler desenvolveu a única prova matemática escrita exclusivamente para um programa de televisão. “O Teorema de Futurama” afirma que qualquer permutação (ou confusão arbitrária) de n objetos pode ser restaurada por meio de uma sequência de trocas não repetitivas usando no máximo dois objetos adicionais. Em “Prisioneiro de Benda”, o teorema é desenvolvido por Bubblegum, Sweet Clyde e Express of the Harlem Globetrotters para resolver uma bagunça criada pelo Professor Farnsworth, Amy e seu dispositivo “Mind-Switcher”.
Depois de testarem o dispositivo e se divertirem um pouco experimentando a vida um do outro, Farnsworth e Amy decidem voltar ao normal. Não muito depois, eles percebem que a máquina não permitirá que o mesmo par de corpos fique na máquina mais de uma vez. “Oh não! É possível fazer com que todos voltem ao normal usando quatro ou mais corpos?” O caos continua à medida que mais pessoas (e baldes de lavagem) se envolvem na confusão.
No entanto, graças ao “Teorema de Futurama”, as mentes de todos são restauradas aos seus corpos legítimos no final do episódio. Anotei uma demonstração de uma versão simplificada das travessuras de mudança de mente no episódio, com base nas sequências do teorema apresentadas por Cheryl Grood com o Círculo de Professores de Matemática da Filadélfia. Bubblegum e Sweet Clyde atuam como a ajuda adicional exigida pelo teorema. [10]
Divida todos em grupos com base em quem precisa ficar em qual corpo. Coloque esses grupos em uma fila ordenada, com cada pessoa voltada para o corpo em que deseja ir.
Grupo 1: Professor (Leela) → L (Hermes) → H (Amy) → A (Washbalde) → W (Imperador Nikolai) → EN (Bender) → B (P)
Grupo 2: Zoidberg no corpo de Fry (F(Z)) e Fry no corpo de Zoidberg (Z(F))
Troque a mente da pessoa na frente de qualquer fila com o primeiro ajudante (Sweet Clyde). Em seguida, faça com que o segundo ajudante (Bubblegum) troque com todos os outros, começando por trás e avançando.
Grupo 1:
B(P) ↔ SC(SC) = B(SC) & SC(P)
BG(BG) ↔ P(L) = BG(L) & P(BG)
BG(L) ↔ L(H) = eu(eu)!
BG(H) ↔ H(A) = H(H)!
BG(A) ↔ A(W) = A(A)!
BG(W) ↔ W(EN) = W(W)!
BG(EN) ↔ EN(B) = EN (EN)
BG(B) ↔ B(SC) = BG(SC) & B(B)!
GS(SC) ↔ P(GS) = GS(GS)! & P(SC)
P(SC) ↔ SC(P) = P(P) & SC(SC)!
Grupo 2:
SC(Z) e F(SC)
BG(BG) ↔Z**(F) = BG(F) & Z(BG)
SC(Z) ↔Z(BG) = Z(Z)!
BG(F) ↔ F(SC) = F(F)!
BG(SC) ↔ SC(BG) = SC(SC)! & BG(BG)!
