O Pai Natal entrega presentes de Natal utilizando a física quântica

Aproxima-se o Natal e, com esta celebração cristã, é tradição que os mais pequenos da casa escrevam uma carta ao Pai Natal (ou Santa), contando-lhe como se comportaram durante o ano (embora se presuma que ele já sabe, porque vê tudo) e quais são os seus desejos para este Natal. A maioria das crianças, mas não todas, pede ao Pai Natal que lhe deixe um brinquedo como presente ao bater da meia-noite, e é aí que a magia e a física quântica começam a funcionar.

Segundo a lenda, esta personagem lendária do cristianismo ocidental fabrica os brinquedos com a ajuda dos duendes que trabalham na sua oficina no Pólo Norte. Quando a produção está pronta, sai para os entregar com a ajuda das renas que puxam o seu trenó que viaja a grande velocidade pelo céu, dando a volta ao mundo, respeitando (na medida do possível) os pedidos que as crianças lhe fazem por carta tradicional ou por correio eletrónico.

O Pai Natal é tão rápido que não pode ser visto?

Felizmente, o Pai Natal é geralmente muito mais rápido e eficiente do que muitas empresas de logística, mas... o seu trabalho é muito complicado porque tem milhões de encomendas para entregar num prazo muito curto...

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

Por conseguinte, tem de visitar cerca de 378 milhões de crianças (partindo do princípio de que todas se comportam bem). Com uma média estimada de 3,5 crianças por agregado familiar, o número de famílias a visitar é de 91,8 milhões, e tudo isto sem ser visto!

Não se esqueça que os 12 sinos não tocam simultaneamente em todo o planeta ao mesmo tempo, felizmente para ele, e graças aos diferentes fusos horários e à rotação da Terra, o Pai Natal tem não 24 horas, mas 31 horas da véspera de Natal para fazer a sua maratona de trabalho.

A sua viagem é supostamente de Este para Oeste, pelo que tem de fazer 822,6 visitas por segundo! Ou seja, tem quase um milésimo de segundo por casa, para descer do trenó, lidar com o cão de guarda, descer pela chaminé, evitar que o alarme dispare, deixar os presentes certos debaixo da árvore, comer e beber o que as crianças lhe deixaram para repor as forças e seguir a toda a velocidade para a casa seguinte.

Aí temos uma resposta clara à pergunta que as crianças fazem sempre: porque é que o Pai Natal não se deixa ser visto? É muito difícil para qualquer pessoa vê-lo em ação, sobretudo quando se sabe que a duração de um piscar de olhos é de 300 a 400 milissegundos.

A física clássica diz NÃO! ao Pai Natal

O excesso de bagagem no trenó do Pai Natal é um grande desafio a ultrapassar. Se fizermos algumas suposições necessárias, como a ciência funciona para fazer estimativas ou cálculos aproximados, segue-se que: O Pai Natal tem de fazer 91,8 milhões de paragens, que vamos assumir que estão distribuídas uniformemente pela superfície da Terra, depois há 1,2 km entre casa e casa, o que resulta numa viagem de 110 milhões de km.

Isto indica que o trenó do Pai Natal deve estar a deslocar-se a cerca de 1000 km/s, 3000 vezes a velocidade do som! Se tivermos em conta que uma rena convencional pode correr a uma velocidade de 24 km/h, e que pode carregar até cerca de 150 kg, tendo em conta que o trenó do Pai Natal é puxado, segundo a tradição, por nove renas (Rudolph, Dasher, Dancer, Vixen, Prancer, Cupid, Comet, Blitzen e Donner), elas poderiam carregar cerca de 1350 kg no total, mas a carga do trenó excede em muito esse peso.

Supondo que cada criança leva uma prenda de 900 gramas, o trenó transporta mais de 340.000 toneladas, sem contar com o facto de ter de transportar também o Pai Natal. Este grande peso, que se desloca a 1000 km/s, cria uma resistência aerodinâmica muito forte, que provocaria o aquecimento das renas da mesma forma que uma nave espacial que reentra na atmosfera terrestre. As duas renas da frente absorveriam 1 trilião de J/s cada uma e incendiar-se-iam instantaneamente, e ninguém quer que isso aconteça!

Além disso, seriam geradas ondas sonoras ensurdecedoras e o Pai Natal sofreria forças centrífugas 17.000 vezes superiores à gravidade, sendo esmagado! contra a parte de trás do trenó com uma força de mais de 2 milhões de kg. É evidente que, se analisarmos a viagem do Pai Natal utilizando apenas as leis da física clássica, isto não pode ser possível; tem de haver outra resposta para que todos os anos o Pai Natal e as suas renas estejam em segurança.

A física quântica explica a viagem do Pai Natal

Propomo-nos analisar o que aconteceria de acordo com os princípios da física quântica, procurando respostas científicas que nos ajudem a manter viva a tradição do Pai Natal no Natal.

O princípio da incerteza de Heisenberg diz que, se soubermos tudo sobre a posição de uma partícula (a incerteza da posição é pequena), não sabemos nada sobre o seu momento (a incerteza do momento é grande) e vice-versa. Assim, a posição do Pai Natal em qualquer momento da noite de Natal é altamente incerta. Está "desfocado" na superfície da Terra, de forma análoga a uma certa distância do núcleo do átomo.

Por isso, podemos dizer às crianças que o Pai Natal pode estar literalmente em todo o lado a qualquer momento.

Se a velocidade terminal de uma rena, a massa do Pai Natal e do seu trenó forem conhecidas com extrema precisão, dado que já sabemos o número de crianças, presentes e prendas imediatamente antes do voo, então sabemos a direção e o sentido do voo; isto significa que o vetor do momento cinético do Pai Natal e do seu trenó cheio de presentes pode ser determinado com excelente precisão.

Um facto que traz mais clareza ao assunto, para que as crianças e os adultos não duvidem da existência do Pai Natal e da distribuição de presentes, é a descoberta de que as velocidades relativistas a que as renas podem chegar em curtos períodos de tempo, permitem chegar a lugares antes de sair do Pólo Norte, mas como é que isso é possível? O Pai Natal assumiria brevemente as características de um "taquião", uma hipotética partícula subatómica que se desloca mais depressa do que a velocidade da luz (ainda não está provado, mas o mesmo acontece com os buracos negros e os cientistas já não duvidam da sua existência).

Para a física quântica, a existência do Pai Natal a distribuir presentes no seu trenó a todas as crianças do mundo na véspera de Natal não é de todo uma ideia louca. Neste dia especial, esperamos contribuir com informação científica para a ilusão e inocência das crianças, e para espalhar o espírito natalício também aos mais velhos.

Pode seguir a viagem do Pai Natal no seu trenó em tempo real nesta véspera de Natal, enquanto ele entrega os presentes, neste link.