A História da Física

Ela é a ciência das propriedades ‘que estuda a natureza’ da matéria e das forças naturais. Suas formulações são em geral expressas em linguagem matemática. Analisa suas relações, para descrever e explicar a maior parte de suas consequências.

Um pouco de história da física

Imagem: http://luznafisica.wikidot.com/historia-da-fisica

Houve épocas na história da física que alguns cientistas chegaram a acreditar que ela estava pronta, que não havia mais nada a ser descoberto. Mas justamente nesses períodos ela sofreu suas maiores transformações. Estas foram tão radicais que modificaram o nosso jeito de olhar o mundo.

Um exemplo é o advento da física moderna, ou seja, da parte da física que começou a ser desenvolvida no início do século XX, período em que ela já era uma ciência consagrada. Teve como seus precussores dois dos maiores físicos desse século - Max Planck e Albert Einstein - que iniciaram o estudo da física quântica e da teoria da relatividade, respectivamente. São ramos da física que fizeram a humanidade passar a se perguntar, por exemplo, se é possível o universo ter se formado de uma explosão; se é possível o tempo passar de forma diferente em lugares diferentes - questões que praticamente não eram nem imaginados no século XIX.

A física é, portanto, uma ciência em pleno desenvolvimento. A ciência e o mundo à nossa volta se modificam com as descobertas e os avanços tecnológicos delas resultantes

Para fazer parte desse mundo de descobertas, não é preciso ser uma “mulher-maravilha” nem um “super-homem”. Apenas uma pessoa que goste de descobrir e desvendar os mistérios da natureza sob os óculos da lógica. Essa pessoa pode ser você.

O que a física estuda?

O trabalho do físico e da maioria dos cientistas é tentar entender o comportamento da natureza e, com base nesse conhecimento, compreender o presente e fazer previsões, antecipando-se, desse modo, à própria natureza.

Na busca dessa compreensão, o cientista se apóia nas regularidades que acredita existirem nos fenômenos naturais, como as que os físicos chamam de leis de conservação, que podem ser entendidas como a busca dos fenômenos nos quais algo não muda, mas se conserva.

A linguagem usada nessa história é a matemática, pois, como falou Galileu Galilei: “A matemática parece ser a linguagem com que Deus escreveu o universo”. Na verdade, foi justamente a exatidão matemática que possibilitou à física tamanho grau de desenvolvimento e confiabilidade. É essa linguagem que permite aos cientistas fazer previsões até mesmo de fenômenos naturais ainda desconhecidos.

O estudo da física clássica é dividade em: mecânica, termologia, ondas, som, óptica e eletromagnetismo.

A mecânica estuda o movimento dos mais variados objetos (pessoas, planetas, carros, etc.). Esse estudo se divide em duas partes: como são os movimentos (cinemática) e o que causa esses movimentos (dinâmica).

A termologia estuda as questões relacionadas ao calor e à temperatura. Por exemplo, a que temperatura a água ferve; como os esquimós conseguem se proteger do frio em casas feitas de gelo (iglus); por que o povo do deserto usa tantas roupas se o ambiente é tão quente; etc.

O estudo das ondas proporciona maior entendimento de vários fenômenos relacionados ao som e à luz. Por exemplo, para saber como funciona um forno de microondas, temos de entender o que é uma microonda.

O estudo do som faz com que entendamos, por exemplo, por que os cães escutam certos sons que o ser humano não escuta ou o funcionamento de um aparelho de ultra-som quando fazemos esse exame.

A óptica estuda a luz e todos os fenômenos relacionados a ela: como as lentes podem corrigir problemas de visão; por que o arco-íris aparece após as chuvas, etc.

O eletromagnetismo estuda as questões relacionadas à eletricidade e ao magnetismo. O estudo da eletricidade se divide no estudo das cargas elétricas em repouso (eletrostática) e no estudo dessas cargas em movimento (eletrodinâmica).

O que é a Física?

A Física é a Ciência Fundamental do universo, ela analisa e responde muitas questões que nos colocamos a todo momento. Por isso, você que é curioso a respeito das coisas com as quais convive, encontrará na Física muitas respostas para suas indagações.

Os conceitos e as leis da Física ajudam a explicar a maioria dos fenômenos naturais e a entender o funcionamento das máquinas e dos equipamentos que utilizamos diariamente, seja uma simples lente de aumento, um abridor de latas ou uma vassoura, seja uma complexa usina nuclear, um tomógrafo computadorizado ou um microscópio eletrônico.

Devo instalar um chuveiro elétrico ou a gás? Usar lâmpadas incandescentes ou fluorescentes? Comprar um televisor de LCD ou de plasma? Os conhecimentos adquiridos ao estudar Física podem capacitá-lo a fazer escolhas melhores e a tomar decisões mais acertadas quando diante de diferentes opções.

Partículas Fundamentais

Em busca da moderna tabela de Mendeleiev

Mario Novello

Há diferentes hierarquias na caracterização das partículas microscópicas, algumas vezes também chamadas de partículas elementares. Recentemente, físicos que trabalham com altas energias iniciaram um procedimento de classificação diferente do tradicional, sintetizado a seguir de maneira compacta para melhor compreensão por parte dos leitores.

Nucleons (Próton e Nêutron) e Elétron

Prótons e elétrons são partículas fundamentais estáveis. Acredita-se que o próton positivamente carregado não deixa de ser próton nunca: isto é, ele jamais se desintegra em outras partículas. O mesmo fenômeno ocorre com o elétron negativamente carregado. O outro importante elemento do átomo, o nêutron, tem uma vida média baixa, da ordem de poucos minutos. Se ele aparece nesse esquema isso se deve à sua importância na construção dos elementos químicos do universo.

Méson-Sigma e Meson-Pi

São os responsáveis pelas interações da matéria hadrônica. O méson-Pi (ou píon) foi identificado por Cesar Lattes, Occhialini e Powels. Os outros dois cientistas receberam por essa identificação o Prêmio Nobel de Física. Independentemente do interesse que esse prêmio possa ter, ainda hoje uma boa parte da comunidade científica internacional considera-se injusta a ausência de Lattes em Estocolmo. O méson-sigma foi identificado recentemente por cientistas brasileiros.

Bósons Vetoriais

São os intermediários das interações fraca e eletromagnética. Foram detectados quatro bósons vetoriais que se identificam pelas letras W(+), W(-), Z e gama. Os dois primeiros são massivos e possuem carga elétrica. O bóson Z é neutro e sem massa e o gama é o fóton. Os três primeiros são os responsáveis por intermediar a interação fraca (a desintegração ou decaimento da matéria) e o fóton é o intermediário da interação eletromagnética.

Neutrinos

Junto com o elétron forma uma família à parte chamada lépton e estão sempre envolvidos nas interações fracas de desintegração. Além do estável elétron, existem dois outros léptons chamados múon e tau. Cada um desses dois léptons, assim como o elétron, dispõe de seu neutrino correspondente. Neutrinos podem ter tido um importante papel na história da evolução do Universo. Em 1972 o físico polonês B. Kuchowicz publicou uma importante resenha sobre o que chamou de o papel cósmico dos neutrinos. Um capítulo especial desse trabalho foi dedicado ao exame de uma possível dependência cósmica das interações fracas. Essa relação do mundo microscópico com a evolução do Universo segue a linha idealizada pelo físico inglês Paul Dirac e posteriormente defendida por César Lattes e outros que propuseram uma dependência (espaçotemporal) de todas as interações.

Enquanto no caso das forças eletromagnéticas essa relação foi tentada apenas pela caracterização da dependência da carga do elétron com sua posição no espaço-tempo-proposta que ainda hoje se investiga - no caso das interações fracas essa dependência poderia ter outra forma. Sabe-se que a interação fraca viola paridade. Isso significa que aparece uma dependência nesses processos de decaimento que se distinguem pela reflexão especular. Isto é, a desintegração vista do lado de lá de um espelho, como diria Alice, não tem a mesma aparência da que ocorre do lado de cá. Essa violação da paridade é uma característica fundamental desse tipo de decaimento.

A dependência cósmica a que me referi antes significaria que esse processo de violação da paridade seria acumulativo, dependente da evolução do Universo. Essa hipótese poderia ter relevância cósmica nos momentos de alta condensação do Universo onde se deu o processo chamado nucleossíntese de formação dos elementos químicos mais leves como o hidrogênio e o hélio. Essa questão poderia também lançar luz sobre outra que ainda hoje os cientistas não conseguiram resolver e que podemos simplesmente caracterizar pela pergunta: por que, no Universo, existe mais matéria do que antimatéria?

Sabemos que se o Universo fosse simétrico e, por exemplo, contivesse o mesmo número de bárions (matéria convencional) e antibárions, deveríamos explicar por que não se observa essa antimatéria. E, além disso, por que eles se separaram e não se aniquilaram ao longo da história do Universo? O cosmólogo brasileiro Ruben Aldrovandi examinou em sua tese de doutorado, na década de 70, a proposta defendida pelo físico francês R. Omnès sobre a teoria simétrica matéria/antimatéria no Universo, e desde então, têm aparecido várias propostas para explicar a origem do excesso de matéria bariônica (basicamente, os prótons) sobre os antibárions.

O cientista russo A. Sakharov, que recebeu o título de doutor Honoris Causa da Universidade de Lyon por seus trabalhos relacionando o micro e o macrocosmos estabeleceu alguns critérios que deveriam servir de guia para entender esse desbalanceamento dos bárions. Passaram-se já mais de 50 anos e seu trabalho original ainda não foi implementado pelos físicos. Esse é um dos problemas que o cientista russo V. Ginzburg, em 1970, enumerou como uma das questões não resolvidas mais importantes da física e da astrofísica e que ainda hoje desafia os físicos.

Hierarquia no Microcosmos

Como em um conto de ficção, o cientista russo M. A. Markov elaborou um cenário para unificar o mundo micro e macro através da descrição da microfísica como se o interior de uma partícula pudesse ser descrito como um universo de Friedmann que se expande e colapsa. Markov conseguiu uma expressão formal capaz de descrever modelos cosmológicos do tipo universos de Friedman com uma extensão analítica para aquilo que poderíamos chamar de “seu exterior”, no qual esse universo seria assimilado a uma estrutura elementar, um átomo ou uma partícula elementar, espraiando-se em um meio exterior, o seu “environment”.

O mundo quântico passaria assim a ser representado como uma estrutura contínua. Uma configuração assim não é tão exótica como parece à primeira vista. Em uma interpretação da mecânica quântica proposta pelo físico francês Louis de Broglie e desenvolvida anos depois pelo inglês-brasileiro David Bohm, a estrutura básica do microcosmo pode ser interpretada como uma estrutura contínua no espaço-tempo. A proposta de Markov, construída há mais de 30 anos, não teve sequência maior e deixou apenas uma lembrança: a de que não sabemos como representar, em termos cotidianos, o que se passa no interior do que chamamos partícula elementar. A grande maioria dos cientistas considera essa questão simplesmente como um nonsense, algo mal formulada.

Fontes: http://www.fisica.com.br, http://luznafisica.wikidot.com, http://www2.uol.com.br,