Física

Esculpindo steampunk quântico | Fronteiras Quânticas

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Em 2020, muitos de nós registramos experiências que nunca havíamos previsto. Escrevi um livro de não ficção e me casei fora do Harvard Faculdade Club (porque não havia ninguém por perto para nos afastar). De forma igualmente inesperada, recebi um convite para colaborar com um artista profissional. Um Bruce Rosenbaum me enviou um e-mail do nada:

Assisti ao seu vídeo sobre Quantum Steampunk: Quantum Information Meets Thermodynamics. [ . . . ] Eu gostaria de explorar a colaboração com você para reunir a fusão da física quântica e da termodinâmica no mundo real com arte e design Steampunk funcionais.

Esse Bruce Rosenbaum, pensei, provavelmente tinha visto algum colóquio meu que uma universidade havia gravado e postado online. Eu apresentei algumas palestras departamentais sobre como a termodinâmica quântica é a encarnação real do steampunk.

Procurei Bruce online. Revista com fio chamou o nativo de Massachusetts de “o evangelista steampunk” e O Wall Street Journal o chamou de “o guru steampunk”. Criou esculturas para museus e hotéis, além de ministrar oficinas que remetem à sigla STEAM (ciência, tecnologia, engenharia, arte e matemática). da MTV Berços extremos havia destacado a reforma de uma igreja da era vitoriana em uma casa e oficina.

A cozinha dos Rosenbaums (foto daqui)

Tudo bem, respondi, estou no jogo. Mas a pesquisa preenche minha semana de trabalho, então você pode conversar em um horário incomum?

Fizemos zoom em uma tarde de sábado. Bruce dá um zoom precisamente na sala onde você espera encontrar um artista steampunk: uma oficina cheia de peças de latão espalhadas por móveis de aparência antiga. Algo complexo geralmente gira em cima de uma mesa atrás dele. E não, nada disso pertence a um fundo virtual. Longe de ser um inventor exagerado, Bruce exala uma vibração tão casual quanto a camiseta que ele costuma usar – quando não está entrevistando fantasiado. O sotaque da região de Boston completava a sensação de conversar com um vizinho.

Bruce propôs construir uma escultura steampunk quântica. Nunca sonhei com essa perspectiva, mas parecia uma aventura, então concordei. Decidimos por uma escultura centrada em um motor quântico. Os motores clássicos inspiraram o desenvolvimento da termodinâmica na época da Revolução Industrial. Um dos motores mais simples – o motor térmico – interage com dois ambientes, ou reservatórios: um frio e outro quente. O calor – a energia do movimento atômico aleatório – flui do quente para o frio. O motor absorve parte do calor, convertendo-o em trabalho – energia coordenada que pode, por exemplo, fazer girar uma turbina.

Um sistema quântico pode converter calor aleatório em trabalho útil? Sim, os termodinamicistas quânticos demonstraram. Os cientistas do Bell Labs projetaram um motor quântico formado a partir de um átomo, durante as décadas de 1950 e 1960. Desde então, os físicos cooptaram qubits supercondutores, íons aprisionados e muito mais em motores quânticos. O emaranhamento pode aprimorar os motores quânticos, que podem sofrer e se beneficiar das coerências quânticas (propriedades semelhantes às das ondas, no espírito da dualidade onda-partícula). Experimentalistas desenvolveram motores quânticos em laboratórios. Então Bruce e eu colocamos (uma representação artística de) um motor quântico no centro da nossa escultura. O motor consiste em um íon aprisionado – uma especialidade de Maryland, onde aceitei um cargo permanente naquela primavera.

Bruce contratou um ilustrador, Jim Su, para desenhar a escultura. Repetimos rascunho após rascunho, alterando formas e fixando conteúdo científico. Versões da sala de edição agora adornam o site do Maryland Quantum-Thermodynamics Hub.

Projetar a escultura foi uma brincadeira. Encontrar financiamento para construí-lo exigiu mais coragem. Durante o processo, nossa equipe cresceu para incluir o especialista em computação científica Alfredo Nava-Tudelo, o físico Bill Phillips, o especialista sênior do corpo docente Daniel Serrano e Fronteiras Quânticas porteiro Spiros Michalakis. Conseguimos uma bolsa do programa Arts for All da Universidade de Maryland nesta primavera. O programa está promovendo arte de inspiração quântica este ano, em homenagem à designação de 2025 pela ONU como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica.

Até o final de 2024, estaremos construindo uma versão de mesa da escultura. Esperávamos que uma versão impressa em 3D consumisse nossa modesta verba. Mas o steampunk quântico capturou a imaginação do Empire Group, a empresa de engenharia de design contratada por Bruce para criar e implantar desenhos técnicos. A Empire agora planeja incluir metal e peças móveis na escultura.

A escultura do motor Quantum-Steampunk (desenho de Jim Su)

A Empire criará desenhos CAD (design assistido por computador) em novembro deste ano, em diálogo com a equipe científica e Bruce. A empresa fabricará a escultura em dezembro. Os cientistas criarão materiais educativos que explicam a termodinâmica e a física quântica representadas na escultura. A partir de 2025, exibiremos a escultura em todos os lugares possíveis. Os planos incluem o Global Physics Summit da American Physical Society (reunião de março), o curso de redação criativa quantum-steampunk que vou ministrar na próxima primavera e o Quantum World Congress. Bruce incorporará a escultura em seus workshops STEAMpunk. Deixe-nos uma mensagem se desejar a escultura Quantum-Steampunk Engine em um evento como peça central ou ferramenta de ensino. E fique ligado nas atualizações sobre o processo de criação e jornada de divulgação da escultura.

Os esquemas da nossa equipe vão além da escultura de mesa: pretendemos construir uma versão de 8′ por 8′ por 8′. O conjunto completo conterá antiguidades de época, lasers, telas sensíveis ao toque e peças móveis e interativas. Esperamos que uma empresa, universidade ou indivíduo solicite a versão em tamanho real ao ver seu potencial na mesa.

Uma escultura, construída pela ModVic para um escritório corporativo, na escala que temos em mente. A descrição no site de Bruce diz: “Uma escultura Clipper of the Clouds de 300 libras inspirada em uma história de Júlio Verne. A peça suspende o lobby corporativo.”

Afinal, para que servem o steampunk e a ciência, senão para sonhar?

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