Natal: a existência do Pai Natal segundo a Física

Desde que nos lembramos, sabemos quem é o Pai Natal, Santa Claus, ou simplesmente Santa. Uma personagem lendária originária do cristianismo ocidental, conhecida por distribuir presentes na véspera de Natal, apenas a crianças que se portaram bem durante o ano.

Segundo a lenda, o Pai Natal faz os presentes (sobretudo brinquedos) com a ajuda dos duendes que trabalham na sua oficina no Pólo Norte. Quando a produção está pronta, ele sai para as entregar, com a ajuda das renas que puxam o seu trenó viajando a grande velocidade pelo céu à volta do mundo, respeitando (na medida do possível) os pedidos que as crianças fizeram por carta ou e-mail.

Pode seguir a viagem do Pai Natal no seu trenó em tempo real nesta véspera de Natal, enquanto ele entrega os presentes, neste link. Enquanto esperamos que ele passe pela sua casa, conto-lhe o que dizem os cientistas sobre a existência do Pai Natal e a entrega de presentes, a sua grande missão todos os Natais.

Porque é que o Pai Natal não se deixa ver?

Se considerarmos todos os humanos com menos de 18 anos como crianças, existem cerca de 2 mil milhões no planeta, mas esse número é reduzido para 15% se tivermos em conta que o Pai Natal não recebe cartas com pedidos de pequenos muçulmanos, hindus, judeus e budistas, uma vez que têm tradições diferentes e não escrevem uma carta ao Santa Claus.

Por conseguinte, tem de visitar aproximadamente 378 milhões de crianças (assumindo que todas elas se comportaram bem). Com uma média estimada de 3,5 crianças por agregado familiar, isso reduz o número para 91,8 milhões de lares a visitar, e sem ser visto.

Pois bem, graças aos diferentes fusos horários e à rotação terrestre, o Santa tem 31 horas na Véspera do Natal para fazer o seu trabalho de maratona. Pensa-se que ele viaja de leste para oeste, por isso tem de fazer 822,6 visitas por segundo! Isso significa que ele tem quase um milésimo de segundo para sair do trenó, deixar os presentes certos e comer o que as crianças deixaram para ele, e acelerar para a próxima casa.

Por conseguinte, é muito difícil para qualquer pessoa vê-lo em ação, especialmente sabendo que a duração de um piscar de olhos é de 300 a 400 milissegundos. Felizmente, o Pai Natal costuma ser bastante mais rápido e eficiente do que muitas empresas de logística.

A ciência do trenó do Santa

Precisamos de pressupostos para fazer cálculos aproximados, por isso, se estimarmos que dos 91,8 milhões de paragens que o Pai Natal faz estão uniformemente distribuídos pela superfície terrestre, então há 1,2 km de casa para casa, resultando numa distância de 110 milhões de km.

Assim, o trenó do Pai Natal deve mover-se a cerca de 1000 km/s, 3000 vezes a velocidade do som, se considerarmos que uma rena convencional pode correr a uma velocidade de 24 km/h, algo está errado.

A ciência indica que não há espécies conhecidas de renas que possam voar, no entanto, há 300.000 espécies de organismos vivos ainda por classificar, e embora a maioria delas sejam insetos e germes, não podemos excluir completamente a possível existência, entre eles, das renas voadoras que só o Pai Natal conhece, podemos?

Santa com excesso de equipamento

Uma rena convencional pode transportar até 150 kg, mas considerando que o trenó do Pai Natal é tradicionalmente puxado por nove renas (Rudolph, Dasher, Dancer, Vixen, Prancer, Cupido, Comet, Blitzen e Donner), um total de 1350 kg poderia ser transportado, mas a carga do trenó excede em muito este peso.

Assumindo que cada criança tem um presente de 900 gramas, o trenó transporta mais de 340.000 toneladas, sem contar com o facto de que também devem carregar o Santa. Tal peso viajando a 1000 km/s cria uma resistência aerodinâmica muito forte, fazendo com que as renas aqueçam de forma semelhante à de uma nave espacial reentrando na atmosfera terrestre. As duas renas principais absorvem 1 trilião de J/s cada, e incendiar-se-iam instantaneamente.

Além disso, isto iria gerar ondas sonoras ensurdecedoras no processo. O Santa seria submetido a forças centrífugas 17.000 vezes superiores às da gravidade, e seria esmagado! contra a parte de trás do trenó com uma força de mais de 2 milhões de kg. É evidente que a viagem do Santa não pode ser explicada pelas leis da física clássica.

Respostas felizes na física quântica

Propomos que nos refugiemos no fenómeno da física quântica, procurando respostas que mantenham vivo o nosso espírito natalício. Se for conhecida com grande precisão a velocidade terminal de uma rena, a massa do Pai Natal e o seu trenó, dado que conhecemos o número de crianças, de presentes e de renas imediatamente antes do voo, sabemos a direção e o sentido do voo, então significa que o vetor cinético do Pai Natal e o seu trenó cheio de presentes pode ser determinado com excelente precisão.

O princípio da incerteza de Heisenberg diz que se soubermos tudo sobre onde está uma partícula (a incerteza da posição é pequena), não sabemos nada sobre o seu momento (a incerteza do momento é grande), e vice-versa. A partir daqui deduz-se que a posição do Pai Natal em qualquer momento da véspera de Natal é altamente imprecisa. Ele está "desfocado" na superfície da Terra, de forma análoga a uma certa distância do núcleo do átomo. Portanto, podemos dizer às crianças que o Pai Natal pode literalmente estar em todo o lado a qualquer momento.

O toque final para que tanto crianças como adultos não duvidem da existência de Santa Claus e da distribuição de prendas, reside na descoberta de que as velocidades relativistas a que as renas podem chegar em curtos períodos de tempo, tornam possível alcançar lugares antes de deixar o Pólo Norte. Como é isto possível? O Santa adotaria por períodos breves as características de um 'tachyon', uma hipotética partícula subatómica que se move a uma velocidade superior à da luz (ainda não está provado, mas o mesmo se aplica aos buracos negros, e os cientistas já não duvidam da sua existência).

Para a física quântica, a existência do Pai Natal a entregar presentes no seu trenó a todas as crianças do mundo na Véspera do Natal, não é de todo uma ideia louca. Esperamos contribuir neste dia especial com informação científica para a ilusão e inocência das crianças, e espalhar o espírito natalício também aos mais velhos. Feliz Natal, são os desejos da Meteored Portugal!