As Múltiplas Histórias de Richard Feynman

“Podemos sempre provar que uma teoria está errada – mas, nunca sua certeza.                    Portanto, provar nossos erros…é a única forma de evoluir” (Richard Feynman)

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Nascido em 1918 no Brooklyn, Nova York, Richard Feynman estudou no “Massachusetts Institute of Technology”…(MIT), obtendo seu PhD sob a supervisão de John Wheeler em 1942 na Universidade de Princeton, e lecionando em Cornell, e no Caltech…’Instituto de Tecnologia da Califórnia’. Além de um físico excepcional, era conhecido pela forte personalidade…e por suas brincadeiras nos laboratórios de ‘Los Alamos’, EUA decifrando códigos ‘ultra-secretosSua curiosidade sem fim pelo mundo… estava em sua própria essência – ativando seu “sucesso científico“… em façanhas incríveis… tal como ser o pioneiro, em 1981, na idealização do “computador quântico”.

Nos anos posteriores à 2ª Guerra, Feynman desenvolveu uma nova poderosa maneira de pensar sobre a mecânica quântica…a qual o levou a ganhar o Prêmio Nobel, em 1965. Ele desafiou o ‘pressuposto clássico’… – de que cada partícula possui uma história particular. Em vez disso, ele propôs que as partículas se deslocassem de um local a outro… ao longo de todas as trajetórias possíveis no espaçotempo. Para cada trajetória Feynman associou    2 números…um para a amplitude de onda, e outro para a fase (no máximo…ou mínimo).

A probabilidade de uma partícula passar de A para B é encontrada… – somando-se as ondas associadas a cada trajetória possível que passe por A e B. Contudo, no dia-a-dia … percebe-se que os objetos … seguem uma trajetória única, entre sua origem … e seu destino final – o que corresponde à ideia das histórias múltiplas de Feynman, pois para ‘objetos macroscópicos’ a regra de somar as trajetórias – assegura que… todas elas (exceto uma)…anulam a si mesmas, quando suas contribuições se combinam. – O que corresponde às leis clássicas de Newton.

A FUNÇÃO CIENTÍFICA                                                                                                       Por mais inútil que pareça ser o desvendamento do início do Universo, a compreensão das partículas subatômicas, ou a criação de novos elementos químicos… tudo isso pode ter alguma utilidade … na promoção de estratégias que façam evoluir a vida humana”.

Supondo que o Universo criou o Homem, e todos os seres vivos… por algum motivo muito específico… não existiriam elementos despropositais no Universo – nada existiria que não pudesse ter o seu valor. Se uma partícula subatômica surgisse sem qualquer propósito, ela desapareceria sem ser notada… – Mas, enquanto não descobrimos…para quê, exatamente, serve a inteligência, e qual sua utilidade perante o universo… vamos nos ater à tese de que a inteligência humana tem como objetivo, desenvolver mecanismos que melhorem nossas vidas. Por exemplo…medicamentos e equipamentos quânticos, que possam curar doenças (como câncer) nos lugares mais inatingíveis do mundo… Ou “escolas virtuais”, projetadas para receber remotamente em uma aldeia miserável na África… educação de 1º mundo!… 

http://glaucocortez.com/2010/09/18/quantidade-de-famintos-no-mundo-cai-pela-primeira-vez-em-quinze-anos-mas-decisoes-politicas-nao-sao-a-causa-da-diminuicao/A frase mais adequada…para se entender a  teoria de Feyman vem do livro “O Universo Numa Casca de Noz”, de Stephen Hawking. De acordo com Hawking…o Universo pode ser uma “soma das histórias de Feynman”. Isto significaria um Universo formado por verdades distintas… que se chocaram num dado momento…originando sua expansão.

Nesse caso – sendo a Teoria das Histórias Múltiplas de Feynman…uma verdade…no que ela poderia ser útil à nossa realidade?

Assim como Hawking quer entender a mente de Deus, outros dizem que a curiosidade em pesquisar novos elementos químicos… é tão instigante quanto subir o Everest – ou viajar à Lua. – Mas, melhorar a vida das pessoas, é o real objetivo da ciência. (Rynaldo Papoy) ************************************************************************************

FST

Em 1965, o Prêmio Nobel de Física foi concedido aos físicos Tomonaga, Schwinger e Feynman — por seus trabalhos teóricos relacionados à divergências na Teoria Quântica da Emissão e Absorção da Radiação, do físico Paul Dirac. Tais divergências foram contornadas com o artifício matemático conhecido como “renormalização”.

‘ELETRODINÂMICA QUÂNTICA’  Eletrodinâmica quântica corresponde, ao campo eletromagnético quantizado conforme 1 ‘teoria de gauge‘ Abeliana. 

A teoria clássica da “eletrodinâmica”, de Maxwell, já era consistente com a “relatividade especial” – de Einstein. Porém… para aplicar estas equações aos…”fenômenos eletromagnéticos”, que ocorriam entre várias partículas elementares… – foi preciso elaborar uma nova teoria que se encontrasse correlacionada à mecânica quântica.

Alguns anos depois da mecânica quântica de Schrödinger… a ideia original de Planck da quantização da energia foi estendida e aplicada ao eletromagnetismo; sendo os ‘quantas’ correspondentes ao campo eletromagnético, identificados como fótons‘ … Assim, mais uma vez a dualidade ‘onda/partícula’ se manifestava…já que o “campo eletromagnético” clássico é descrito por uma onda… mas, a hipótese de quantização associa a este campo, uma partícula (fóton) se propagando também como onda, em uma “2ª quantização”.

A união do eletromagnetismo com a mecânica quântica – ou seja…a construção de uma ‘Eletrodinâmica Quântica’ (QEDfoi realizada por grandes nomes da física, como Dirac, Feynman, Tomonaga e Schwinger, na década de 40. Formulada num ‘simples’ conjunto      de equações… (‘equações de Maxwell’ – eletrodinâmica, e ‘equação de Dirac’ – elétrons)  com base na “teoria quântica de campos”… explica as interações entre elétrons e fótons.

“MODELO PADRÃO” de Partículas

Toda matéria é constituída por ‘elétrons‘ e ‘núcleos atômicos‘ – são eles que dão origem aos átomos, e moléculas. O núcleo contém prótons e neutrons … os quais, por sua vez, são constituídos por quarks.  Estas “partículas elementares” interagem entre si, e tais forças de interação podem também ser tratadas como partículas; ou seja … 2 partículas podem interagir entre si trocando uma 3ª. — Assim, cada “força fundamental” da natureza, tem ao menos uma partícula associada. – O fóton faz o transporte da ‘força eletromagnética’…as partículas W e Zo, ‘força fraca’…glúons  conectam núcleos atômicos (‘força forte’).

SIMETRIA DE GAUGE                                                                                                              A descrição de partículas e forças é o ‘modelo padrão’ das partículas elementares.                O tratamento matemático do modelo padrão é feito através das ‘teorias de gauge’.

A palavra gauge está associada a uma simetria (simetria de gauge), que é uma das simetrias mais fundamentais que existem na física. – Em 1860…Maxwell formulou o eletromagnetismo como uma teoria de gauge‘…Nessa formulação… – o campo elétrico e o campo magnético não são os objetos fundamentais da teoria…mas sim, o ‘potencial escalar‘, e o ‘potencial vetor‘. – Os potenciais podem, de certa forma,            ser modificados…sem que seus campos sejam afetados…Isso, por exemplo, acontece          na arbitrariedade da escolha do ‘padrão básico’ (zero) do potencial escalar – uma        vez que a quantidade relevante nesse caso, corresponde à diferença de potencial

Quando não importa a ordem em que efetuamos as transformações de gauge, dizemos que temos uma teoria de gauge Abeliana, em homenagem ao matemático norueguês Niels H. Abel… – Um exemplo de transformações Abelianas” são as “rotações em um plano”.  Já “transformação não-Abeliana“… são aquelas que dependem da ordem em que são feitas… – As “rotações no espaço” são um exemplo de “transformações não-Abelianas”.

Este é o diagrama de Feynman para o decaimento beta. As linhas retas nesse diagrama representam os férmions enquanto as linhas onduladas representam bósons virtuais. http://pequenoplanetaazul.wordpress.com/2011/10/08/diagramas-de-feynman/

Diagrama de Feynman para o decaimento beta. As linhas retas representam os férmions enquanto as linhas onduladas representam bósons virtuais.

“DIAGRAMAS DE FEYNMAN”                Esses diagramas possibilitam a visualização de eventos ao “nível subatômico” … – antes apenas descritos por “matemática abstrata”.

De forma precisa, o diagrama de Feynman é a representação gráfica de uma contribuição perturbativa … à amplitude de possibilidade de um sistema quântico… – Ou seja… são as ‘integrais’ … que definem as interações de ‘partículas subatômicas’… – como quarks, e fótons. Pela ‘teoria quântica de campos‘  QED em particular, os diagramas calculam ‘amplitudes de espalhamento’, na interação (e produção) de partículas…Em geral, essas amplitudes envolvem integrais divergentes. Para eliminar as…”divergências”…estas são ‘normalizadas’ para que a parte divergente possa ser separada. – A parte finita permanece nos resultados físicos, enquanto a divergente é absorvida nas constantes da teoria original.

Esse procedimento, denominado ‘renormalização’ – produz resultados                          finitos para as “amplitudes de espalhamento”. – O seu grande sucesso na                            eletrodinâmica quântica ao incorporar “correções radioativas” garantiu                              o “prêmio Nobel” de física à Tomonoga, Schwinger e Feynman, em 1965.

APLICAÇÕES PRÁTICAS                                                                                                            ‘Vemos as estrelas porque elas emitem radiação, e esta nada mais é, do                              que fótons produzidos por processos quânticos – no interior da estrela.’

A “eletrodinâmica quântica” nos diz que existe uma partícula que é mediadora de todas ‘interações eletromagnéticas’. Esta partícula é o fóton. Sempre que ocorre um processo entre partículas carregadas há uma incessante troca de fótons. Sendo assim, a descrição dessas “interações eletromagnéticas” – é uma das áreas mais importantes da astrofísica.

Por outro lado, os “equipamentos eletrônicos” usados em sua casa… — possuem circuitos integrados, cuja construção se baseia na ‘eletrodinâmica quântica’. Por ser esta uma das teorias mais bem construídas da física, a precisão entre os resultados previstos e aqueles obtidos no laboratório… é realmente mais que surpreendente. (“Observatório Nacional”)

p/consulta: The Feynman Lectures, Volume IIIFeynman, o mais divertido dos gênios  ‘Deve ser brincadeira, Sr. Feynman’ ‘O americano, outra vez!’ # “Nobel de Física”, 1965    ***********************************************************************************

elliptically polarized electric dipoleO “quebra-cabeças” de Feynman  Aristóteles afirmou que… ‘A natureza abomina o vácuo’; mas o certo seria:            A natureza abomina o vazio”.

Richard Feynman parecia cansado, quando apareceu no escritório… — Era o fim de um longo dia em ‘Santa Barbara’ – lá por 1982. Os eventos então…incluíram um seminário, que também foi uma performance…almoço grelhado por pós-doutorados – e animados debates com pesquisadores seniores. – Mas, nosso ilustre visitante queria falar de física. Tivemos umas 2 horas para conversar antes  do jantar. Descrevi então para Feynman o que considerava ser algumas “emocionantes” ideias especulativas…tais como “spin fracionário” e “anyons“… o que, na verdade, não o deixou muito impressionado. Tentando quebrar o silêncio constrangedor que se seguiu, perguntei sobre a questão, ao meu ver, mais perturbadora na física, de todos os tempos:

— “Por que o espaço vazio não tem peso?”…   

Feynman, normalmente tão animado, dessa vez ficou em silêncio… Foi a única vez que      vi seu olhar melancólico…Finalmente, ele disse com ar sonhador… “Uma vez eu pensei      que tinha descoberto… Foi lindo”. E começou uma animada explicação, aumentando o    tom de voz, de novo: “A razão para não ter peso, que pensei…é porque não há nada lá!”

Para apreciar esse monólogo surreal…é preciso conhecer os bastidores. – E ele envolve a distinção entre vácuo e vazio. Vácuo, no uso moderno…é o que se tem ao remover tudo o que se possa remover, seja na prática, ou por princípio… Assim, dizemos que uma região do espaço “compreende o vácuo” se estiver livre de todos diferentes tipos de partículas e radiação que conhecemos (incluindo a matéria escura – que conhecemos, sem detalhes).    Alternativamente, o vácuo é o estado de “energia mínima, onde o espaço intergalático é uma boa aproximação. – O vazio, por outro lado, é uma idealização teórica, significando      o “nada“; espaço sem propriedades independentes. Sua única função, seria manter tudo acontecendo no mesmo lugar… – O vazio dá a…”direção das partículas” – e nada mais.

Isaac Newton parecia concordar, quando escreveu“Um corpo poder agir sobre outro à distância através de um vácuo…sem a mediação de qualquer outra coisa, por e através do qual sua ação e força pode ser transmitida de um para outro … é para mim absurdo tão grande…que acredito que nenhum homem que tenha feito ‘matéria filosófica’ numa competente Faculdade do Pensamento jamais poderá nele cair”. Porém, na ‘obra-prima’ de Newton…”Principia”, os personagens são corpos que exercem forças uns sobre outros. O espaço é um recipiente sem vida própria. Na física newtoniana… “o vácuo é um vazio“.

energiavácuoVazio clássico x vácuo quântico

Esse quadro clássico…funcionou brilhantemente por quase 2 séculos, enquanto “equações gravitacionais”  de Newton passavam de triunfo em triunfo, e (no início) os análogos de forças… — elétricas, emagnéticas, pareciam funcionar bem Mas, no século 19… – fenômenos elétricos e magnéticos contestaram a teoria.

O resultado para a solução desse questionamento surgiu das “equações de Maxwell“, onde os “campos eletromagnéticos” passam a ser os principais objetos da realidade. – E a teoria quântica, ao surgir, amplificou a “revolução maxwelliana” … ao considerar que ‘partículas’, são apenas…”bolhas de espuma arremessadas por campos subjacentes“…Fótons, por exemplo, são por ela…considerados como…distúrbios em campos eletromagnéticos“.

Quando era um jovem cientista, Feynman achou essa visão demasiadamente artificial. Ele queria trazer de volta a abordagem de Newton…e trabalhar diretamente com as partículas que efetivamente percebemos. Ao fazer isso, ele esperava desafiar os pressupostos ocultos e chegar a uma descrição mais simples da natureza… evitando assim… o grande problema que a transição para campos quânticos havia criado…Qual seja… estes, na teoria quântica, têm um monte de…”atividade espontânea” – que os faz oscilarem intensidade e direção.

Campo quântico (“flutuações do ponto zero”)                                                                Enquanto o valor médio do campo elétrico no vácuo é zero, o valor                                    médio do seu quadrado não é zero. E isso é significativo…porque a                                      densidade de energia em um “campo elétrico”… – por exemplo … é                                        proporcional ao quadrado do campo… Sendo, com efeito…infinito.

A atividade espontânea dos campos quânticos tem vários nomes diferentes…’flutuações quânticas’, ‘partículas virtuais’, ou movimento do ‘ponto zero’. – Há diferenças sutis nas conotações dessas expressões, mas todas se referem ao mesmo fenômeno. – Seja lá qual for o nome, a atividade envolve…Muita energia. – Na verdade…uma quantidade infinita. Mas, na maioria dos casos, podemos deixar o infinito perturbador fora de consideração.  Isso pelo fato de que nas flutuações do ponto zero (característica intrínseca dos ‘campos quânticos’), variações de energia em resposta a eventos externos, geralmente são finitas, podendo ser calculadas (da definição de energia apenas variações são observáveis). Elas dão origem a raros efeitos já experimentalmente observados, tais como Desvio de Lamb  de linhas espectrais atômicas… e a “força de Casimir“… entre placas condutoras neutras.

Longe de problemáticos, tais efeitos são trunfos à teoria quântica de                                  campos, que – com exceção da gravidade, responde a todos os tipos                                    de energia; independente da forma que esta energia possa assumir.

Mas, esta densidade infinita de energia, associada com a atividade de “campos quânticos”, presentes mesmo no vácuo, torna-se um grande problema quando se considera o efeito da gravidade…A princípio, tais campos quânticos deveriam tornar o vácuo pesado – contudo, experiências nos dizem que a força gravitacional do vácuo é muito pequena. Até há pouco, considerava-se zero… – Quem sabe a “chave conceitual” de Feynman evitasse o problema.

Feynman iniciou…desenhando figuras, cujas linhas representavam ligações de influência entre partículas. O primeiro diagrama (ao lado) — foi publicado em 1949 na “Physical Review”…Para saber como elétrons se influenciam…usando  os diagramas de Feynman, precisamos pensar que elétrons … à medida que se movem no espaço e evoluem no tempo, trocam fótons (‘quantum virtual’). Tais diagramas, adicionando outra linha, e  estendendo-se…livremente…ao futuro, transformaram…a clássica lei da ‘força elétrica’ de Coulomb, representando o modo…como elétrons irradiam fótons.

E assim, passo a passo, descrevendo processos físicos complexos montados a partir de peças bem simples…os diagramas de Feynman parecem ser imagens de processos que acontecem no espaço e no tempo… e, até certo ponto, e em certo sentido…eles são. Na verdade, o que eles mostram não são trajetórias geométricas rígidas, mas construções topológicas flexíveis, refletindo a “incerteza quântica” … – em suas corretas conexões.  Desse modo… Feynman então percebeu… – que poderia anexar uma simples fórmula matemática em cada diagrama… – expressando assim…a ‘probabilidade’ do processo.

Nos casos mais simples, chegou às mesmas respostas…obtidas com                                    muito mais trabalho… através das interações de campos quânticos.

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Um gráviton encontrando uma flutuação quântica. (Olena Shmahalo/Quanta Magazine)

Aplicando os diagramas

Foi isso o que Feynman quis dizer…ao se expressar que… Não há nada lá. Ao remover os campos, ele também se livrou da contribuição destes à ‘gravidade‘ – o que gerou outros absurdos. — Ele pensou ter encontrado uma nova abordagem para ‘interações fundamentais’… não só mais simples do que o convencional, mas também mais sólida. Foi uma bela nova maneira de pensar sobre os processos fundamentais…mas, a primeira impressão estava errada.  Ao se aprofundar na questão – Feynman descobriu…que seu ‘método’ tinha um problema igual ao que ele tentava resolver… – o qual… pode ser percebido… pelas imagens totalmente ‘autossuficientes’ de seus diagramas… — sem partículas para iniciar os eventos… — ou, surgindo deles.  Esses assim chamados…”gráficos desconectados”… – ou ‘bolhas de vácuo’… são diagramas de Feynman análogos às…”flutuações do ponto zero” – representando a forma como “quantas virtuais” podem afetar “grávitons”. A consequência evidente é a redescoberta da ‘obesidade mórbida’ do espaço ‘vazio’…por uma flutuação quântica.

Os cálculos que, eventualmente, estabeleceram uma rota para a produção,                          e observação da “partícula de Higgs”, resultando no Nobel de Física/2004,                        teriam sido literalmente… impensáveis – sem os “diagramas de Feynman”.

O ‘diagrama de Feynman’ é mais útil na representação de um processo…quando alguns diagramas relativamente simples fornecem a maior parte da resposta. – Isso é o que os físicos chamam de “ligação fraca”…onde cada linha adicional é relativamente rara…e, é quase sempre, o caso dos fótons na eletrodinâmica quântica (QED)…aplicação original      que Feynman tinha em mente. Cobrindo boa parte da física atômica, química e ‘ciência    dos materiais’, é incrível capturar a QED em sua essência, apenas por ‘alguns rabiscos’.

diagramas de Feynman

Hoje, os diagramas de Feynman são usados no cálculo de todas as interações fundamentais que abrangem as forças forte, fraca e eletromagnética, inclusive em condições de alta energia e baixa temperatura (condensados). A principal maneira como essa estrutura difere da mecânica quântica é que não apenas as partículas, mas também os campos são quantificados. (De Carvalho, Vanuildo – NUCL.PHYS.)

Numa abordagem para a “força nuclear forte”, porém…sua estratégia é falha. Análogos QCD dos fótons são partículas chamadas… ‘glúons de cor‘ – e sua ligação não é fraca. Geralmente quando fazemos um cálculo na QCD, uma série de diagramas de Feynman enfeitados com muitas linhas de glúons contribuem na resposta. – Mas, é impraticável adicionar todos eles. – No entanto…computadores quânticos‘… revolucionarão nossa compreensão da física nuclear, no cálculo das equações fundamentais das “flutuações”    dos campos de quarks e glúons, diretamente. E, de fato…nos últimos anos, simulações    em ‘supercomputadoresabordando o cálculo das massas de prótons e neutrons têm        obtido um grande sucesso… Já o “quebra-cabeças que Feynman pensou ter resolvido,  permanece insolúvel – embora, em muitos aspectos… – nossa “percepção” dele esteja evoluindo: na precisão medida da ‘densidade do vácuo’, e em sua caracterização como  energia escura (basicamente, aquela mesma constante cosmológica de Einstein).   

Considerações finais                                                                                                      Medida ao longo do Universo… a energia escura representa cerca de 70%                            de sua massa total. Isso soa impressionante, mas para os físicos o grande                        quebra-cabeça que permanece, é o porquê ser sua densidade tão pequena’.

Outra informação importante é que além de ‘campos flutuantes’, o vácuo também contém  “campos não-flutuantes”, muitas vezes chamados “condensados”. Um desses é o chamado “condensado sigma”, outro é o “condensado Higgs”; e pode haver ainda muitos outros. As primeiras estimativas de densidade destes condensados… são para valores muito maiores que o da “energia escura”, finita mas superestimada. É possível cancelamentos adicionais.

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Atividade do glúon em um vácuo. (Derek Leinweber)

Por um lado se supunha ser ela ‘infinita’ devido à contribuição das flutuações de campos – todavia…agora sabemos uma forma de tentar escapar desse ‘infinito‘.  Para uma classe de campos… – aqueles associados com bósons, a densidade de energia é positivamente infinita … mas, para outra classe de campos acoplados por férmions, a densidade de energia é negativamente infinita. Então, tendo o universo bósons/férmions equilibrado, tais infinidades… – podem se cancelar. 

Todavia, Feynman gradualmente percebeu… – e, em seguida, provou… – que seu método do diagrama não era uma verdadeira alternativa à abordagem de campo – mas sim…uma aproximação. – Contudo, apesar de…para ele – tal fato ter um gosto amargo de decepção, seus diagramas permanecem sendo um ‘tesouro da física‘, que muitas vezes fornece boas aproximações da realidade. Além disso são fáceis (e divertidos) de trabalhar, nos fazendo invocar nossos poderes visuais, para imaginar mundos…que não podemos realmente ver.

Nesse dia, em Santa Barbara, citando todos esses exemplos… – eu disse a Feynman quão importante seus diagramas tinham sido no meu trabalho…Ele pareceu satisfeito, embora dificilmente surpreendido, e me respondeu com uma piscadela…“Sim, essa é a parte boa; ver as pessoas os aplicando…em todas essas situações”texto base (Frank Wilczek/2016)  ***************************(texto complementar)***********************************

Feynman

Richard Feynman (1918-1988)

A função da “Dúvida” na Ciência                                              Se quisermos resolver problemas que nunca resolvemos antes,  devemos deixar a porta aberta, para todas possíveis soluções.

O cientista, em geral, tem muita experiência sobre ignorância, dúvida e incerteza… e penso que essa experiência é de grande valia… – Quando não conhece a resposta de um problema… é ignorante. Quando tem um pressentimento sobre o resultado,        está um pouco incerto… Mas, ao estar “incrivelmente seguro” sobre o resultado, na verdade, ele está sob um grande risco…          A filosofia grega já nos ensinou que é de “suma importância” reconhecermos nossa ignorância… dando espaço às dúvidas.

O saber científico é um conjunto de afirmações, com vários                      graus de certeza… – algumas mais incertas…outras, quase                    seguras – mas, nenhuma delas… ‘absolutamente certa’.

Nossa “liberdade de duvidar”, no início da ciência, nasceu de uma luta profunda contra toda autoridade que não nos permitisse questionar as certezas, a nós, “arbitrariamente impostas”… Por todas as épocas tentou-se compreender o significado da vida… Até que enfim ficou percebido que… – se algum rumo pudesse ser dado, em conjunto…às ações humanas, insólitas forças se desencadeariam. Por isso muitas das respostas às maiores questões – ao longo da história…receberam…”ações de horror”…dos crentes em outras.

‘Horror‘…porque, por um desacordo de ponto de vista; todas as grandes potencialidades da raça humana estavam sendo canalizadas, a um falso beco sem saída…O sonho, na verdade, seria encontrar um caminho livre.

Esta ideia…contudo, não é nova…É a ideia da “idade da razão“…filosofia que orientou          os homens que criaram a democracia em que vivemos. A ideia de que, como ninguém soubesse exatamente como administrar um governo — precisávamos organizar um sistema pelo qual novas ideias pudessem ser criadas, testadas… lançadas e aprovadas,      num método de “tentativa e erro”. Tal método se originou do fato de que a ciência, ao      final do século XVIII… já estava se mostrando como um empreendimento de sucesso.

Essa abertura de possibilidades…era a grande oportunidade…para dúvidas e discussões, essenciais ao desenvolvimento. E, é nossa responsabilidade como cientista, conhecendo      o enorme ‘progresso’… que é fruto da “liberdade de pensamento“… proclamar seu valor, ensinando que a dúvida não deve ser temida…mas, bem-vinda e discutida…e, que exigir essa liberdade é nosso dever, para com todas gerações que estão por vir. (texto original)  *********************************************************************************

O PROBLEMA DO ENSINO DE FÍSICA NA AMÉRICA LATINA (por Richard Feynman)  Aprendendo ciência, aprendemos a lidar com tentativa e erro, e desenvolver um espírito nobre de invenção e livre investigação – que é de enorme valor … muito além da ciência.

O problema do ensino de física na América Latina é apenas uma parte do problema mais amplo… do ensino de física em qualquer lugar. Na verdade…é parte do problema de ensinar qualquer coisa…em qualquer lugar – problema para o qual, nenhuma solução satisfatória é conhecida…Existem muitos planos novos em vários locais para tentar ensinar física — o que mostra que ninguém está satisfeito com qualquer dos métodos… É bem provável que muitos dos novos planos pareçam bons – porque ainda não foram testados…pelo tempo suficiente, para descobrir o que se passa com eles, enquanto que todos os velhos métodos têm estado conosco, bastante tempo para exibirem suas falhas. O fato, é que não há certezas sobre uma melhor didática. Então…devemos sempre ser um pouco modestos ao tentarmos descobrir como ensinar física, pois, de fato – ninguém realmente sabe…como fazê-lo.

O problema do ensino de física na América Latina pode também ser generalizado de outra maneira – ele nos remete à questão de termos de nos envolver… pelo menos parcialmente, nos específicos problemas sociais, políticos e econômicos daqui. Todos esses problemas ganham um foco mais nítido … se estiver diante de nós logo de início, o objetivo para se ensinar física. – Assim, ao fornecer razões pelas quais creio devermos ensiná-la, podemos nos perguntar se um particular plano educacionalestá de fato, satisfazendo estas razões.

A 1ª razão é, naturalmente, que a física é uma ciência básica, e como tal é empregada na engenharia, química e biologia, e em todos os tipos de aplicações tecnológicas. A física é      a ciência do conhecimento da natureza, que nos diz como as coisas funcionam. Portanto, aqueles que a conhecem serão muito mais úteis em lidar com os problemas técnicos que surgem na indústria local. Em tal caso, na prática, argumenta-se que nos atuais estágios iniciais de desenvolvimento industrial daAmérica Latina – essa capacidade técnica…é totalmente supérflua, porque é muito fácil importar pessoal tecnicamente bem treinado dos países mais desenvolvidos… – Nesse sentido, então, a questão em aberto…é se seria realmente necessário formar trabalhadores localmente … com alta qualificação técnica?

Acho de vital importância aprimorar a capacidade técnica das pessoas na América Latina. Pela educação o homem é capaz de produzir mais, portanto na produtividade encontra-se a fonte de um progresso econômico real. – Não é economicamente viável, continuamente, importar pessoas tecnicamente qualificadas… Uma mão-de-obra local não demandaria salários tão elevados… – e sabedores dos costumes e hábitos do país… ficariam felizes em ocupar postos de trabalho mais estáveis… – Se os industriais dedicassem mais atenção às universidades e aos cientistas locais, e os empresários fossem espertos o bastante, ambos veriam o problema de outro modosendo os primeiros a participar de um encontro – do tipo que estamos tendo hoje para descobrir o que está acontecendo com o ‘produto local’,    e como ensinar física de forma satisfatória em seus países…Mas, nenhum deles está aqui.

Uma 2ª razão para o ensino de física – ou qualquer ciência experimental, é que estão em jogo, incidentalmente, muitas técnicas de manipulação – bem como técnicas de medição    e cálculo…por exemplo – com aplicações bem mais amplas do que apenas em seu campo específico de estudo. Outra razão importante para ensinar física é a própria ciência; uma atividade humana por excelência, fonte de grande prazerEm outras palavras – uma 3ª razão para o ensino da ciência é formar cientistas…que não irão apenas colaborar com o desenvolvimento da ‘indústria’, mas também contribuirão no avanço do ‘conhecimento’, juntando-se a outros – nesta grande aventura dos nossos tempos o enorme prazer em estudar a natureza, para apreciar suas maravilhas e beleza, mesmo para quem não vá se tornar um cientista profissional. Este conhecimento da natureza gerando uma sensação    de… “real estabilidade” sobre o mundo — também elimina muitos medos e superstições.

Uma 4ª razão para o ensino de ciências é mostrar como as coisas são descobertas. O valor do questionamento e do livre pensar ficam evidentes, não apenas para o desenvolvimento da ciência, mas também pela importância da liberdade de ideias em todos os campos. – A ciência é uma maneira de ensinar a aprender o que não se sabe…a perceber até que ponto as coisas são conhecidas (pois nada é conhecido absolutamente)a saber como lidar com dúvidas e incertezasa aprender o que são as regras de evidênciaa pensar sobre coisas, de modo que julgamentos sejam feitos – distinguindo a verdade da fraude e pirotecnia. 

Características da educação científica na América Latina                                            Pela ciência, aprendemos a perguntar…”Existe uma maneira melhor de fazer isso?”… E a resposta é que certamente deve haver algum novo truquealguma nova ideiaque traga consigo certa melhoria técnica. – Esta questão é fonte de uma grande dose do verdadeiro pensamento livre e independente, da invenção e progresso humano em todos os sentidos.

Terminada a lista de razões para o ensino da física como ciência… – descreverei agora alguns dos principais aspectos da ‘educação científica’ na América Latinaque parecem ser motivo especial de preocupação – Em 1º lugar, e mais grave, creio eu, é o ensino e a aprendizagem, quase que exclusivamente, por meio de uma…”simples memória”. Isso, de modo algum, ensina física, como ciência. ‘Nada é entendido meramente lembrado’.  A memorização não permite aplicações das leis a novas situaçõesela não possibilita a alguém o prazer de ‘descobertas científicas’. A partir da ‘memorização’a compreensão não se efetiva – a beleza natural não seduz, nem se revela o valor de uma “mente livre”.

Há que se opor a memória como método, em qualquer filosofia de ensino, quando usada de forma exclusivamas, neste caso, isto é especialmente grave, pois sobra muito pouco para o conteúdo… — As aulas são ditadas tão lentamente que os estudantes, palavra por palavra, podem copiá-las em seus cadernos — e frases são repetidas até a exaustão…Isso mostra que esses alunos são como livros, nada mais. – Podemos ver o índice de um livro,    e encontrar uma referência equivalente à resposta dos alunos…Mas as coisas que podem ser encontradas em um livro…são apenas uma parte do conhecimento — disponível…dia após dia para dar as mesmas respostas padronizadas. A experiência então me faz pensar ser esta uma das principais dificuldades na educação dos estudantes na América Latina.

Um 2º problema é que os estudantes estão todos sozinhos. Eles não podem conversar com outros estudantes, seus colegas. Isto ocorre, principalmente, por alguma razão psicológica. Eles não querem ser vistos como inseguros, pois seriam ridicularizados. – Eles não podem fazer perguntas em sala de aula porque os outros mais tarde poderão dizer“Por que você desperdiça nosso tempo com perguntas tão banais?”Então para ‘livrar a cara’, todos eles exibem um “show de saber”, frustrando assim qualquer discussão aberta, e troca de ideias, uma das maneiras mais agradáveis e fáceis de aprender as coisas. – Há muita encenação e formalidade na sala de aula o que inibe qualquer exercício de pensar livremente e debater.

Um 3º problema é a falta de liberdade na estrutura da universidade, restringindo o movimento de um assunto para outro, ou laboratório para outro…Os que retornam          do exterior têm dificuldade em comunicar seus novos conhecimentos, diretamente,          aos outros estudantes da universidade. Por uma ou outra razão torna-se necessário      criar institutos de pesquisa separados. O espírito de excitação que poderia surgir, à        medida que a pesquisa avança … lamentavelmente – não é visto nas universidades.    Outro problema na América Latina é que há pouquíssimas chances de trabalho aos cientistas recém-graduados. Não é fácil para eles obter emprego nas indústrias por        aqui… Talvez se eles fossem efetiva e adequadamente treinados… gradualmente as empresas perceberiam o seu valor, e esse problema desapareceria Muitos desses estudantes não são gênios, mas deve haver algum lugar para trabalharem, mesmo          sem qualquer contribuição científica de peso. – Quando comecei a estudar no MIT,      iniciei com a matemática e pensei que provavelmente me tornaria um matemático.        Mas descobri que o único uso da matemática avançada é ensinar mais matemática avançada. Voltei-me, então, para algo mais prático … a engenharia elétrica. Enfim,      percebi ter ido longe demais na direção oposta, e escolhi um meio termoa Física.

Isso tudo foi muito fácil, porque, para tais áreas estritamente relacionadas, as disciplinas feitas pelos alunos, em cada curso, eram quase exatamente as mesmas, e ensinadas pelos mesmos professores. Engenheiros estudavam física ensinada por físicos enquanto físicos aprendiam eletricidade…em um curso ministrado por professores de engenharia elétrica. Assim … é fácil aos alunos se moverem de um lado para outro, entre cursos relacionados. Se física é muito difícil para eles, ou a matemática abstrata demais…eles podem ir para a engenharia, e mais tarde … ter a esperança de encontrar um posto de trabalho em algum lugar…Tais mudanças são muito mais complicadas nas universidades latino-americanas.

Finalmente… podemos mencionar o problema dos melhores alunos que migram para outros países devido à falta de oportunidades na região… à rigidez nas universidades,          e falta de apoio nas instituições de pesquisa, com seus orçamentos – de ano para ano,          ao capricho político de programas do governo, além da escassez de recursos privados.

brinquedo-cientifico-sistema-solar-planetarioQuestões a serem resolvidas… 

Gostaria também aqui de mencionar perguntas às quais, penso…devemos buscar respostas. E a 1ª delas…é como livrar níveis básicos de ensino, da praga da ‘memorização’?… Sabe-se que todo adolescente, ou mesmo criança pode ser levado a se interessar vivamente por ciência… Todavia, também é possível que…em um piscar de olhos, toda excitação e interesse ganho pelo estudante ao descobrir um pequeno livro na biblioteca, ou comprar um mini-laboratório de química, ou mesmo um pequeno motor elétrico, que dê vida a seu brinquedo, seja destruído… Com efeito – uma das mais importantes fontes de motivação pela ciência está naqueles raros professores… suficientemente livres das amarras de um sistema educacional – capazes de manter crianças excitadas, e jovens inspirados…por sugestões, demonstrações e jogos… É uma experiência bem conhecida na educação… que – em última análise… apesar de todos planos e programas, quase tudo, individualmente, depende dos professores…Penso então, que devemos oferecer liberdade…à todos aqueles que podem ser motivo de inspiração aos jovens – trabalhando em conjunto…sugerindo experimentos…e realizando-os, livremente.

A 2ª questão que devemos tentar responder é como trazer engenheiros e outros cientistas experimentais para mais perto do…”mundo real”. Para isso, não é suficiente que eles se lembrem exatamente de como usar…uma fórmula temos de torná-los mais flexíveis, de modo que sejam competentes em uma ampla gama de aplicações A física experimental gera problemas técnicos. Para ter sucesso temos que nos defrontar com a realidade. Só a memória pura não vai adiantar…Ou seja, as pessoas que são boas em física experimental sabem quais os problemas em engenharia. O desenvolvimento da tecnologia industrial é, em grande parte, simplesmente a aplicação mais ampla de técnicas que – na maioria dos casos…foram desenvolvidos por cientistas tentando fazer experiências. – Isto porque, na tentativa de fazer algum experimento em ciência, temos que levar alguma técnica ao seu extremo… – Feito isso … podemos aprender então… – “como as coisas podem ser feitas”.

Os físicos experimentais – por exemplo, de início, exploraram os problemas de como se fazer um vácuo mais elevado…ou uma temperatura mais baixa…que nunca haviam sido atingidos; atualmente alto vácuo e baixas temperaturas são instrumentos da tecnologia industrialPortanto, a ciência experimental é uma ‘fonte de engenharia’, e ela deve ser ensinada a engenheiros numa “escola de engenharia” para mantê-los cientes da grande variedade de técnicas disponíveis … e inúmeras possibilidades em aberto para o futuro.

Talvez então, depois de formado um número suficiente de engenheiros com valor real para a indústria… – a América Latina se dê conta de que não há qualquer vantagem em contratar engenheiros ‘de fora’ — e vá querer mais pessoas formadas localmenteapoiando assim escolas que usam métodos de ensino que produzem esses engenheiros. Teremos então a bola rolando!

A 3º questãoé como encorajar os verdadeiros trabalhadores da pesquisa, a…permanentemente,  mantê-los em seus locais… Para isso…precisamos disponibilizar livros…viagens ao exterior para aprimoramento, equipamentos laboratoriais, etc. É imperativo incentivar o futuro cientista…a  se manter em seu próprio país.

Por exemplo, o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio…um dos líderes na América Latina, se isolou do resto do mundo por um motivo bem simples: ninguém quer pagar para adquirir assinatura de periódicos científicos – como a Physical Review, por exemplo… revistas que podem manter-nos atualizados… sobre o que acontece no mundo.  Junte-se a isso, o fato dos salários serem absurdamente baixos – demostrando uma total falta de interesse dos governos (e indústria) brasileiros, pelo desenvolvimento da ciência nesta região…numa atitude de desrespeito/incompreensão para com o valor dessa gente, que, como cientistas criativos que são… deveriam ser tratados com a dignidade de poder de controlar seu próprio destino, que obviamente, inclui o da ciência e educação no país.

Ao abordar a 4ª e última questão, gostaria de enfatizar a importância da ‘constância’ e ‘consistência’ na abordagem da solução dos problemas…de uma forma simples, porém contínua. Nada deve ser feito como um grande show, com muito dinheiro, publicidade, “pirotecnia”…mas sem o suporte futuro da manutenção efetiva, adequada aos projetos, porque estas coisas já aconteceram antes…Pulsos de energia foram liberados, passos à frente foram dados, apenas para se escorregar de volta… por falta de apoio continuado.      É preciso manter todas as coisas funcionando. É necessário fornecer apoio consistente, perpétuo, contínuo… Um grupo de pesquisa só se torna mundialmente famoso … após anos e anos de pesquisas frutíferas…Um ano sem apoio e as pessoas vão embora, nada mais resta – Compreendo também ser este um problema de grande dificuldade, que requer muita seriedade, pois envolve intrinsecamente toda circunstância econômica e social do país; sendo as dificuldades muitas vezes (mas nem sempre) apenas o reflexo      de problemas enormemente mais sérios…do destino cambiante do país como um todo.

Discutidos os problemas da forma mais direta e franca possível, como os vejo, não é      minha intensão fazer ‘criticismos’ a esmo – exceto dentro da mesma proposta… que qualquer discussão, mais tarde poderá significar uma crítica. – Porque, certamente,        não acharemos todos que está tudo correndo bem com a situação atual da educação         em física na América Latina. Se assim fosse, não haveria este encontro. (texto base)

“O Problema do Ensino de Física na América Latina” é uma transcrição da palestra feita por Richard Feynman – Professor de Física Teórica no Caltech, na 1ª Conferência Inter-Americana de Educação em Física, no Rio de Janeiro…em junho de 1963. Publicado em “Enginnering and Science”, em novembro de 1963. – Tradutor: Ildeu de Castro Moreira. 

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
Esse post foi publicado em física e marcado . Guardar link permanente.

6 respostas para As Múltiplas Histórias de Richard Feynman

  1. JMFC disse:

    Muito elucidativo da QED.

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  2. Meus parabéns, teu artigo é maravilhoso. Eu não sabia que vc estudou astronomia. Este sempre foi um sonho meu. Se tiver interesse visite meu blog elisabetefatimadovalle.wordpress.com Escrevo poemas, alguns baseados em conteúdos científicos. Será um prazer receber tua visita.
    Obrigada por compartilhar.

    Curtido por 1 pessoa

  3. Ivan Santos disse:

    Ótimo texto!Eu tento me aventurar nesse universo louco da física,inclusive tenho os volumes do Lições de Feynman,são maravilhosos,mas bem difícil.Sobre o papel da Física ou da ciência em geral, concordo com você,aliás é simplesmente isso,melhorar nossa vida.Einstein desejava uma formula universal,conciliando todas as forcas fundamentais,e o desafio da Teoria das cordas.E assim segue a ciência..

    Curtido por 1 pessoa

  4. Cesarious disse:

    Não me parece que Einstein soubesse algo sobre a Teoria das Cordas…simplesmente porque essa ideia não existia enquanto ele era vivo.

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