Weinberg, e sua Crítica à ‘Filosofia Positivista’

‘Em sua caçada à teoria final os físicos parecem mais cães do que falcões… aprendendo a farejar no chão traços da beleza – que esperam nas leis naturais…mas não parecem capazes de achar o caminho da verdade…pelas práticas filosóficas’.

Hoje, o valor da filosofia para a física me parece próximo ao valor dos primeiros ‘Estados-Nação’, cujo principal objetivo — era o de proteger seus povos de outros ‘Estados-Nação’. O ‘insight’ dos filósofos tem… ocasionalmente… beneficiado os físicos, mas geralmente de modo negativo, para protegê-los do “preconceito” de outros filósofos.

Não desejo teorizar aqui…dizendo que a física é mais bem trabalhada sem ‘esteriótipos. Em dado momento, há tantas coisas que podem ser feitas, tantos princípios desafiados, que…sem qualquer orientação de nossas preconcepções…não poderíamos fazer nada… Mas, geralmente, os “princípios filosóficos” não têm fornecido os paradigmas corretos.

a ‘incompreensível ineficácia’ da prática filosófica                                                     Digo que o conhecimento de filosofia não parece ser útil aos físicos, exceto                           o trabalho de alguns filósofos…que nos ajudam a evitar os erros de outros”.

Os físicos, certamente, carregam consigo uma filosofia de trabalho. Para a maioria de nós, é um ‘realismo pragmático’, uma crença na realidade objetiva dos ingredientes de nossas teorias científicas… Mas, aprendemos isso por meio da experiência na pesquisa científica; raramente, pelo ensino dos filósofos…Contudo, não desejo negar aqui o valor da filosofia; muito do qual, nada tem a ver com ciência…Nem mesmo o da “filosofia da ciência“… que, no seu melhor, me parece uma ‘ilustração da história das descobertas científicas’… Mas, não devemos esperar que a filosofia forneça aos cientistas de hoje uma orientação efetiva, sobre como conduzir seus trabalhos… ou, sobre o que poderão encontrar nesse horizonte.

http://www.amazon.com/Theory-Science-Introduction-History-Philosophy/dp/0070226806

E, devo admitir que isso é compreendido por muitos dos próprios filósofos. Como exemplos… depois de examinar   3 décadas de trabalhos em filosofia da ciência…o filósofo G. Gale alega que “essas discussões, quase indecifráveis, tendendo para a “escolástica” … — poderiam interessar somente um pequeno número de cientistas praticantes”. Já Wittgenstein… observa que nada me parece menos provável que um cientista, ou matemático, lendo meus trabalhos seja influenciado em seu modo de trabalhar”.

Isso não é meramente uma questão de preguiça intelectual dos cientistas. É desagradável interromper o trabalho para aprender uma nova disciplina – mas, os cientistas o fazem, quando necessário. Einstein e a ‘geometria não-euclidiana’ é ótimo exemplo, além dos atuais aprendizados, de topologia diferencial à DOS/Microsoft.

Para ser justo, devo admitir minhas limitações ao fazer esse julgamento. Após alguns poucos anos de fascínio pela filosofia, como estudante de graduação, desencantei-me.       As percepções dos filósofos que eu estudava me pareciam inconsequentes e obscuras, quando comparadas ao sucesso fascinante da física e da matemática… – Desde então,       de tempos em tempos… tenho tentado ler trabalhos atuais sobre filosofia da ciência.

http://coraifeartaigh.wordpress.com/2011/02/13/the-philosophy-of-paul-feyerabend/

Verifiquei em alguns deles um jargão tão impenetrável, que só consigo conceber que tenham sido escritos para impressionar aqueles que confundem obscuridade com profundidade…. Algumas das leituras eram boas…e até instigantes — como as obras de Wittgenstein, e de Paul Feyerabend; mas só raramente pareciam-me ter algo a ver com o trabalho — mais que reconhecido da ciência.

Segundo Feyerabend por exemplo, a noção de explicação científica…desenvolvida por alguns “filósofos da ciência“, é tão estreita… — que fica impossível falar de uma teoria sendo explicada por outra… Essa perspectiva, com efeito, deixaria minha geração de ‘físicos de partículas’ de mãos abanando… sem nada para fazer.

Para o leitor comum (especialmente se este for um filósofo profissional)… – pode parecer que um cientista como eu — fora de sintonia com a “filosofia da ciência” — deveria passar discretamente pelo assunto e deixá-lo para especialistas. Sei como filósofos se sentem em relação a tentativas de cientistas enquanto filósofos amadores… entretanto, não pretendo fazer aqui o papel de filósofo – mas, ao contrário…o de um sujeito (cientista incorrigível) que não encontra apoio na filosofia profissional. E não estou sozinho nisso…Não conheço ninguém que tenha participado ativamente dos avanços da física…no período pós-guerra, cuja pesquisa tenha sido… – “significativamente“… – auxiliada pelo trabalho de filósofos.

Já abordei o problema, que Wigner chama deeficácia incompreensívelda  matemática. – Apresento aqui (e agora)…outro fenômeno igualmente intrigante ============>>  a incompreensível ‘ineficácia’ da filosofia.

a  ‘venerável’  doutrina do “mecanicismo

Mesmo quando foram úteis aos cientistas no passado… – em geral, as doutrinas filosóficas permaneceram vivas tempo demais, tornando-se mais prejudiciais do que úteis. Tomemos, por exemplo… a doutrina do ‘mecanicismo a ideia de que a natureza opera através de empurrões e puxões de partículas materiais, ou fluidos (Descartes)… – No ‘mundo antigo’, nenhuma doutrina poderia ter sido mais progressista.

Desde que Demócrito Leucipo (filósofos pré-socráticos) começaram a especular sobre átomos, a ideia de que fenômenos naturais têm causas mecânicas se colocou em oposição à crença popular em deuses e demônios… Epicuro, líder grego…trouxe uma visão mecânica global para sua doutrina… como antídoto específico contra a crença nos ‘deuses olímpicos’.

Quando René Descartes iniciou, em 1630, sua grande tentativa de entender o mundo em termos racionais, era natural que forças físicas, como a gravitação, fossem descritas na forma mecanicista… – de ‘vórtices‘ em materiais fluidos preenchendo todo espaço. Assim…a “filosofia mecânica” de Descartes teve grande influência sobre Newton… não porque estivesse ‘certa‘ (não parecia haver a moderna ‘proposição quantitativa’…para   testar teorias) … mas, porque era exemplo do tipo de teoria mecânica que poderia fazer sentido quando extraída da natureza.

O “mecanicismo alcançou seu ápice…no século XIX…com brilhantes explicações em termos atômicos sobre química e calor… – Mas hoje… é considerado por muitos meramente uma oposição lógica à superstição, porém – na história do pensamento… sua visão teve um ‘papel heroico’.

Mas, este é exatamente o problema!… Na ciência… como na política…ou economia, somos ameaçados por ‘ideias heroicas‘ que sobreviveram à sua utilidade. – O passado heroico do mecanicismo deu-lhe tal prestígio que os seguidores de Descartes tiveram problemas para aceitar a teoria de Newton sobre o sistema solar… – Como poderia um “bom cartesiano”… achando que, todos fenômenos naturais podem se resumir a impactos de corpos materiais ou fluidos sobre outros corpos – aceitar a ‘visão de Newton‘ de que o Sol exerce uma força sobre a Terra – através de 150 milhões de Kms de espaço vazio?…

Somente após a metade do século XVIII, os filósofos europeus começaram a se familiarizar com a ideia de ‘ação à distância‘. Foi a partir de 1720, que as ideias de Newton começaram a prevalecer na Europa… (Inglaterra, Holanda, Itália, França…e Alemanha… nesta ordem). É bem verdade que isto ocorreu pela influência de filósofos como Kant e Voltaire, porém… mais uma vez a filosofia prestou um “serviço negativo”… apenas ajudou a libertar a ciência das restrições dela própria … ‘filosofia’.

Mesmo depois do triunfo da doutrina de Newton… a “tradição mecanicista” continuou a florescer na física. As teorias de campos elétrico e magnético, desenvolvidas no século XIX por Faraday e Maxwell, apoiavam-se sobre uma base mecânica…em termos de “tensões de um meio físico permeável”… – geralmente chamado de éter… – Decerto… os físicos do século XIX não estavam agindo como tolos… todos eles precisavam de algum tipo de visão de mundo hipotética para obter progressos, e a visão mecanicista parecia um caminho tão bom quanto qualquer outro. (Mas ela viveu demais)… — A ‘teoria eletromagnética‘ só desviou-se de vez do ‘mecanicismo’ em 1905…quando a ‘relatividade especial‘ de Einstein  baniu o éter… substituído pelo “espaço vazio”  na função de meio que carrega impulsos eletromagnéticos. — No entanto, mesmo assim a “visão mecanicista”…nessa época, ainda sobrevivia… – graças às gerações mais conservadoras de físicos.

lenin-fraseO mecanicismo também foi propagado além das fronteiras da ciência … e por ali sobreviveu, de modo a dar mais trabalho aos cientistas posteriormente. No século XIX, por exemplo, a heroica tradição do mecanicismo se juntou ao ‘materialismo dialético’ de Marx, Engels…e seguidores.

Lênin…em 1908 (no exílio) escreveu um livro bombástico sobre o materialismo, e embora para ele fosse apenas um meio de atacar ideologias, trechos soltos de seus comentários se tornaram sagrados por seus seguidores…inclusive, bloqueando por determinado tempo a aceitação da “relatividade geral” na URSS.

‘teoria quântica de campos‘                                                                                                           “Na receita dos físicos para o mundo… – a lista de ingredientes não                                         incluía mais partículas… somente alguns poucos tipos de campos“.                     

Nada na história da ciência é simples. Ainda que, após Einstein não houvesse mais lugar na pesquisa séria em física para a antiga e ingênua visão mecanicista…alguns elementos dessa visão permaneceram na física na primeira metade do século XX… Como exemplo,   os campos elétrico, magnético e gravitacional…produzidos por partículas… e exercendo forças sobre as mesmas… – Então, em 1929, os físicos começaram a se dirigir para uma visão mais unificada…Heinsenberg e Pauli descreveram as partículas e forças, como manifestações de um ‘nível mais profundo’ da realidade… – os campos quânticos.

A “mecânica quântica”… já há alguns anos aplicada aos campos elétricos e magnéticos, havia sido usada para justificar a ideia de Einstein quanto às partículas de luz (fótons). Heinsenberg e Pauli supunham que…não somente fótons, mas todas partículas seriam pacotes de energia em campos diversos. Nessa ‘teoria quântica de campos”…elétrons        são “pacotes de energia” do ‘campo do elétron’…neutrinos – “pacotes” do ‘campo     do neutrino’… e etc. – No entanto, apesar dessa síntese formidável…muitos trabalhos sobre fótons e elétrons, nos anos 30/40…se formaram no contexto da ‘eletrodinâmica quântica antiga’… – no qual fótons eram vistos como pacotes de energia do “campo eletromagnético”, mas elétrons eram considerados meras “partículas de matéria“.

No que se refere a elétrons e fótons … os resultados são os mesmos que os da teoria quântica de campos…E esta, nos anos 50 se tornou quase que universalmente aceita como o ‘quadro de trabalho‘ mais adequado para a física fundamental… Na receita dos físicos para o mundo, a lista de ingredientes  não incluía mais partículas… – somente alguns poucos tipos de campos.

http://www.openculture.com/2012/01/the_richard_feynman_film_trilogy.html

Richard Feynman, certa vez, queixou-se que jornalistas perguntam sobre “teorias futuras” em termos da ‘última partícula’ de matéria – ou…sobre a “unificação final” de todas forças... – apesar de não termos ideia alguma se…     de fato tais questões são pertinentes… Parece difícil que     a antiga visão mecanicista seja reestruturada – ou…que retornemos ao velho dualismo de “partículas e campos”. Com efeito, mesmo a ‘teoria quântica de campos’ não é totalmente segura… — haja visto a dificuldade para se colocar a “gravitação”… – para dentro de sua estrutura.

a “metafísica kantiana”…e a teoria do ‘Big-Bang’                                                           ‘Não temos condições de conhecer as perguntas corretas…                                                 enquanto não tivermos prestes a conhecer suas respostas’.

Kant nos ensinou que o espaço e o tempo não são partes da realidade externa… mas sim, pelo contrário, estruturas preexistentes em nossas mentes, que nos permitem relacionar eventos e objetos. Para um kantiano, portanto, o mais chocante a respeito das teorias de Einstein era que estas reduziam espaço e tempo… à condição de ‘aspectos ordinários’ do universo físico… passíveis de ser afetados pelo movimento (na ‘relatividade especial’) ou pela gravitação (na ‘relatividade geral’).

Mesmo agora…quase um século depois do advento da relatividade especial, alguns físicos ainda pensam que existem coisas que podem ser ditas sobre o espaço e o tempo com base no pensamento puro…Essa metafísica vem à tona… especialmente, em discussões sobre a origem do universo… – De acordo com a teoria padrão do Big-Bang, o universo foi criado com temperatura e densidade infinitas, há 13,8 bilhões de anos atrás…E, invariavelmente, em discussões alguém argumenta que a ideia de um começo é ‘absurda’ — devendo haver um momento anterior ao início do Big-Bang… 

É verdade que, em nossa experiência comum, por mais frio que esteja é sempre possível ficar ainda mais frio… – mas…existe algo como o zero absoluto. O motivo pelo qual não podemos alcançar temperaturas abaixo disso, não é porque não somos suficientemente capazes, mas, apenas porque, temperaturas abaixo do zero absoluto não fazem sentido.

Stephen Hawking forneceu-nos uma analogia que talvez explique melhor…“faz sentido perguntar qual é o norte de Cambridge, ou de qualquer outra cidade… – mas não… qual é o norte do Pólo Norte”.

(Santo Agostinho lidou de forma notável com esse problema, em suas ‘Confissões’, tendo chegado à conclusão que é errado perguntar o que existia antes de Deus criar o universo, porque Deus, que é atemporal,     criou o tempo juntamente com o universo.)

multiverso

Andre Linde e outros cosmólogos apresentaram … — recentemente, plausíveis teorias, que descrevem a expansão do universo como uma ‘bolha num eterno hiper -universo’ – no qual tais bolhas sempre estão surgindo e gerando novas bolhas. Contudo, devemos reconhecer que — em nossa vida quotidiana as certezas intuitivas sobre a natureza do tempo e espaço, que obtemos a partir de nossa experiência diária, não são tão válidas – para que possamos daí teorizar…sobre uma provável origem do universo.

a ‘traiçoeira’ doutrina epistemológica do ‘positivismo’                                               Tornou-se — lugar-comum — entre historiadores da ciência…                                           afirmar que a observação nunca pode ser separada da teoria.

A doutrina epistemológica do positivismo (em algumas versões do ‘positivismo logico’) exige, não somente que a ciência deva, em última análise, testar suas teorias apenas por meios observacionais (o que é altamente duvidoso)… mas também, que cada aspecto de nossas teorias deva sempre se referir a quantidades observáveis… – Em outras palavras, embora teorias físicas possam envolver aspectos observacionais nunca antes estudados, mesmo que… — só por ser muito dispendioso estudá-los hoje … seria inadmissível lidar teoricamente com elementos que… – em princípio… – jamais pudessem ser observados.

A figura na ‘física’ mais frequentemente  associada ao positivismo é Ernst Mach, físico e filósofo…do final do século XIX, para quem o positivismo era ‘antídoto‘ para a metafísica de Immanuel Kant. O artigo de Einstein sobre relatividade especial de 1905, cheio de observadores medindo tempo e distância com réguas, relógios, e raios de luz…já demonstrava uma óbvia ‘influência machiana’…E, de certo que o positivismo contribuiu com as ideias de Einstein em se desvincular de uma “simultaneidade absoluta“.

Ao constatar que nenhuma medida entre 2 eventos quaisquer poderia gerar “critérios de simultaneidade”… — fornecendo os mesmos resultados a todos observadores, Einstein reconheceu seu débito a Mach… numa carta que lhe escreveu…nela, literalmente, se autodenominando…“seu devoto estudante.

Depois da 1ª Guerra Mundial, o positivismo foi desenvolvido por Rudolf Carnap, e por membros de filosofia do Círculo de Viena, que objetivavam uma reconstrução da ciência ao longo de linhas filosoficamente satisfatórias – obtendo sucesso, ao eliminar muito do lixo metafísico… Além disso, o positivismo também desempenhou um importante papel     no nascimento da ‘mecânica quântica‘. O 1º grande artigo de Heisenberg sobre ela,  em 1925, começa com a observação de que:

“É do conhecimento geral que as regras formais usadas para os cálculos de quantidades observáveis (teoria quântica de Bohr, 1913) tais como a energia do átomo de hidrogênio, podem ser seriamente criticadas pelo fato de conter como elementos básicos relações entre quantidades que são…a princípio, não observáveis… como, por exemplo, posição, e velocidade de revolução do elétron.”

No espírito do positivismo…Heinsenberg admitia – na sua versão da mecânica quântica, somente elementos observáveis, tais como a probabilidade do átomo, espontaneamente, fazer uma transição de um estado para outro – emitindo um quantum de radiação.   O ‘princípio de incerteza‘, um dos fundamentos da ‘interpretação probabilística‘ da mecânica quântica…é baseado na análise positivista de Heinsenberg sobre as limitações quando queremos observar, simultaneamente, a posição e o momento de uma partícula.

Porém, apesar de seu valor para Einstein e Heisenberg, o positivismo tem feito tanto mal quanto bem…Ao contrário da ‘visão mecanicista’, o positivismo tem preservado sua aura heroica, e sobrevive para fazer estragos no futuro – tendo estado, por exemplo… na base da oposição à teoria atômica na virada do século XX.

positivismo e teoria atômica

O século XIX foi testemunha de um notável apuramento das antigas ideias de Demócrito e Leucipo – da matéria composta por átomos… e a teoria atômica foi usada por Dalton, Avogrado e seguidores pra dar sentido às regras da química, propriedades dos gases, e natureza do calor.

A ‘teoria atômica’ se tornou assim…parte da linguagem diária dos físicos e químicos. Os positivistas seguidores de Mach, contudo…viam isso como um afastamento do procedimento correto da ciência pois esses átomos não eram observados de nenhum modo…até então possível.

Os positivistas decretaram então que os cientistas deveriam se preocupar em notificar os resultados das observações… – como, por exemplo, que são necessários 2 volumes de hidrogênio, combinados com 1 volume de oxigênio para se criar vapor d’água…mas não deveriam se preocupar com especulações metafísicas sobre como isso acontece…pois não era possível observar átomos e moléculas individuais.

A resistência ao atomismo teve um efeito particularmente desastroso ao retardar a aceitação da mecânica estatística – a teoria reducionista que interpreta o calor             em termos de distribuições estatísticas das energias das partes de um sistema. – O desenvolvimento dessa teoria – pelos trabalhos de Maxwell, Boltzmann, Gibbs… e outros – um dos triunfos da ciência do século XIX…foi rejeitado pelos positivistas.

‘positivismo’  ‘raios catódicos’elétrons & ‘movimento browniano’

O positivismo foi prejudicial de outras maneiras menos conhecidas. Existe uma famosa experiência feita em 1897…por J. J. Thomson (sucessor de Maxwell e Rayleigh como professor sênior na Universidade de Cambridge) considerada a ‘descoberta do elétron’.

Os tubos de imagem das televisões modernas não são nada mais do que tubos de raios catódicos, onde a intensidade dos raios é controlada pelos sinais enviados pelas estações de televisão.

Os tubos de imagem dos televisores não são nada mais do que “tubos de raios catódicos”, onde a intensidade dos raios é controlada pelos sinais enviados pelas estações de TV.

Por algum tempo, os cientistas ficaram intrigados com o misterioso fenômeno de emissão dos ‘raios catódicos‘…quando uma placa de metal, num tubo de vácuo … é conectada a um terminal negativo de potente ‘bateria elétrica’… esses raios indicam sua presença…por pontos luminosos…ao se chocarem no outro extremo do tubo… Inicialmente, ao serem descobertos…no século XIX, ninguém conhecia os ‘raios catódicos’. J. Thomson então… mediu a maneira como estes raios se desviavam, sob a ação dos campos… — magnético e elétrico…ao longo de sua passagem através do mesmo “tubo de vácuo“.

Ele chegou à conclusão que o desvio desses raios era consistente com a hipótese deles   serem constituídos por ‘partículascarregadas com uma quantidade bem definida de ‘massa e ‘carga elétrica‘… — sempre com igual razão entre massa e carga. Como a massa dessas partículas mostrou ser bem menor… que as massas dos átomos, Thomson concluiu serem elas constituintes fundamentais dos átomos – e portadoras       de carga elétrica em todas correntes de eletricidade – em fios e átomos… assim como     nos tubos de raios catódicos. Por isso… Thomson passou a ser visto por historiadores, como o descobridor de uma nova forma de matéria… – uma ‘partícula‘ … para a qual escolheu um nome já bem conhecido pela… “teoria da eletrólise“…….> “elétron.

A mesma experiência foi realizada em Berlim, na mesma época…por Walter Kaufmann. A principal diferença entre as 2 experiências é que a de Kaufmann era melhor. Ele chegou a um resultado para a razão entre a carga e a massa do elétron que, como sabemos hoje, é mais preciso que o de Thomson. Contudo, Kaufmann nunca é listado como o descobridor do elétron… pois não acreditava ter descoberto uma nova partícula – enquanto Thomson trabalhava dentro de uma tradição inglesa que remontava a Newton, Dalton e Prout… uma tradição de especulação sobre o átomo e seus constituintes… O “positivismo” porém, não acreditava que os físicos devessem especular…sobre coisas que não podiam observar.

Assim, Kaufmann não comunicou a descoberta de um novo tipo                   de partícula, mas que havia algo fluindo nos raios catódicos…e,                       que esse fato tinha certa relação entre ‘carga elétrica’ e ‘massa’.

A moral dessa história não é meramente que o positivismo tenha sido ruim para a carreira de Kaufmann…Thomson, na crença de ter descoberto uma ‘partícula fundamental’, foi em frente, realizando outros experimentos para explorar suas propriedades. Achou evidências de partículas com a mesma razão entre massa e carga elétrica, emitidas por radioatividade e por metais aquecidos, e executou uma medição da ‘carga do elétron’. — Tal medição…juntamente com a da razão entre carga e massa — forneceu o valor à ‘massa do elétron‘.

Foi a soma de todas essas experiências…que realmente validou a alegação de Thomson de ter descoberto o elétron – mas ele, provavelmente, nunca teria realizado tais experimentos… se não tivesse imbuído da ideia de uma ‘partícula’ que… – (em seu tempo) – não podia ser observada diretamente.

Ao reexaminarmos o ‘positivismo’ de Kaufmann…em sua oposição ao ‘atomismo’…ele nos parece não só restrito mas também ingênuo. Afinal, o que significa observar algo?… – Em um sentido estrito… – Kaufmann nem mesmo observou a deflexão dos raios catódicos em relação a um dado ‘campo magnético’…ele apenas mediu a posição de determinado ponto luminoso no extremo final de um tubo de vácuo…quando fios eram enrolados ao redor de um pedaço de ferro, conectado numa bateria elétrica…. – Ele só interpretou o teste…para trajetórias de raios e campos magnéticos, em termos teóricos. – Mas, a rendição final dos anti-atomistas é considerada como sendo esta afirmação do químico Wilhelm Ostwald, na edição de 1908 do seu “Panorama da Química Geral”…

caos-browniano

“Agora estou enfim convencido que achamos evidências experimentais da discreta ‘natureza granular’ da matéria… que a hipótese atômicabuscou em vão…por tantos anos.”

As experiências … que Ostwald cita, consistem em medidas de impactos moleculares no dito…’movimento browniano‘ — de micropartículas suspensas em líquidos, juntamente com medidas de Thomson da carga elétrica…Mas, com tal “informação experimental”… tão dependente da teoria… torna-se evidente que todo sucesso da ‘teoria atômica’… – pela mecânica estatística ou na química, já se constituíra no século XIX, por uma…”observação de átomos”.

O próprio Heisenberg lembra que Einstein tinha reservas quanto ao ‘positivismode sua abordagem inicial da relatividade. Sobre isso, ele comentou…numa palestra em 1974, uma conversa que teve com Einstein a esse respeito…em Berlim, 1926:

‘Comentei [com Einstein] que não podemos de fato, observar tal trajetória (do elétron num átomo) – o que realmente documentamos são frequências de luz irradiadas pelo átomo, intensidades e probabilidades de transições, mas nenhuma trajetória real.  E, sendo racional introduzir na teoria somente quantidades que possam ser observadas diretamente, o conceito de trajetória de elétrons não deveria nem aparecer na teoria. Para minha surpresa…Einstein não ficou satisfeito com esse argumento…Ele achava       que toda teoria continha, de fato, quantidades não-observáveis. E, que o princípio de empregar apenas quantidades observáveis, simplesmente não pode ser obedecido de forma consistente. – Quando então, contestei dizendo que estava aplicando o tipo de filosofia que ele próprio tinha como base na ‘relatividade especial’…ele respondeu’…  “Talvez tenha utilizado tal filosofia antes… — mas é sem sentido… mesmo assim.”

‘positivismo’ — ‘teoria quântica de campos’… & ‘problema dos infinitos’     Apesar da vitória do atomismo… e da deserção de Einstein… – o tema do “positivismo” continuou a surgir, de tempos em tempos, na física do século XX. A obstinação de seus seguidores com elementos observáveis das partículas…colocou-se no caminho de uma interpretação quântica “realista”…onde sua representação física é a “função de onda”.

Em 1930…o físico Robert Oppenheimer observou que a teoria dos fótons e elétrons, também conhecida como ‘eletrodinâmica quântica‘, levava a resultados absurdos — a emissão e absorção de fótons pelo elétron num átomo daria ao átomo uma energia infinita. O problema dos infinitos preocupou os teóricos nos anos 30/40… levando a supor que a eletrodinâmica quântica se tornava, simplesmente, ‘não-aplicável para elétrons e fótons de “altas energias“…Muita dessa angústia quântica era permeada por um senso de culpa positivista. Alguns de seus teóricos temiam que…ao falar em valores de campo elétrico… e magnético… – em um ponto, ocupado por elétrons… – estariam “cometendo o pecado” de introduzir na física… – “elementos“… que, a princípio… – não poderiam ser observados…  

O que não deixa de ser verdade; mas a preocupação com o assunto nada fez além de retardar a descoberta da solução do problema dos infinitos… isto é, que estes se cancelam ao se definir acuradamente massa e carga do elétron.

O positivismo, liderado por Geoffrey Chew…na década de 1960… em Berkeley, também atacou a ‘teoria quântica de campos’… por não aceitar a “matriz espalhamento“, uma tabela que fornece as probabilidades de ocorrência de todos os resultados possíveis para uma colisão de um nº qualquer de partículas… Sua teoria retoma o trabalho de Wheeler,   e Heinsenberg, dos anos 30 e 40, mas Chew…e seus colegas positivistas estavam usando novas ideias para calcular a matriz sem introduzir elementos não-observáveis, tais como campos quânticos… – Essa tentativa falhou afinal…porque – em parte, é muito difícil calcular uma matriz dessa forma – mas, sobretudo… – porque o rumo para o estudo das ‘forças nucleares’ (fraca & forte) se apoiava na “insólita”…’teoria quântica de campo‘.

‘Positivismo & ‘Teoria dos quarks’                                                                                         Em 1963…os físicos Murray Gell-Mann e George Zweig ousaram propor a teoria de que, na realidade os hádrons são combinações de outras partículas elementares – “quarks”… cujas interações são transmitidas por glúons, partícula responsável pela interação forte.

quarksMas, a maior “aberração” dos princípios positivistasocorreu na elaboração da “teoria dos quarks”. No início da década de 1960…Murray Gell-Mann e George Zweig, independentemente…tentaram diminuir a enorme ‘complexidade’… da “fauna” de partículas então conhecidas.  Propuseram assim que a maioria delas seria composta por algumas ‘partículas’ mais elementares, que Gell-Mann denominou…quarks‘. A princípio, não pareceu que essa ideia estivesse fora da “linha de raciocínio” utilizado pelos físicos. Era afinal, mais     um passo na tradição… – que se iniciou com Leucipo e Demócrito – de tentar explicar estruturas mais complicadas… – em termos de constituintes menores… e mais simples.

A ideia dos quarks foi aplicada, em 1960, a uma grande variedade de problemas físicos relacionados às propriedades dos neutrons, prótons, mésons, e todas outras partículas   que se supunha, serem constituídas por quarks – e…de um modo geral, isso funcionou muito bem. Entretanto, todos os esforços dos físicos experimentais da década de 1960,       e início dos 70, não lograram a remoção dos quarks das partículas que…supostamente,     os continham… E, isso parecia loucura!

Desde que Thomson arrancou elétrons de um átomo, num tubo de raios catódicos, sempre fora possível quebrar um sistema composto qualquer,     uma molécula… átomo… ou núcleo… – nas partículas individuais que o compõem…  Então… por que seria impossível isolar um ‘quark livre’?

As ideias sobre quarks começaram a fazer sentido com o advento…no início dos anos 70,   da ‘cromodinâmica quântica, nossa teoria moderna das forças nucleares fortes, que proíbe qualquer processo no qual um quark livre possa ser isolado. E a grande mudança veio em 1973 quando, independentemente, David Gross e Frank Wilczek…em Princeton,   e David Politzer…em Harvard… — mostraram que … certos tipos de teorias quânticas de campo possuem uma propriedade peculiar — conhecida como ‘liberdade assintótica’, segundo a qual…as forças nessas teorias decrescem… – para quanto mais altas energias.

Essa redução das forças já havia sido observada em experiências de ‘espalhamento com altas energias em 1967… mas aquela era a 1ª vez que se mostrava que uma teoria poderia incluir tais   ‘forças‘… com um comportamento semelhante.

Esse procedimento levou a uma teoria quântica (‘cromodinâmica quântica’) … — dos quarks…e glúons… — para as forças nucleares fortes.

Originalmente, pensava-se que os glúons não tinham sido observados nas colisões de partículas elementares por serem pesados…e por não existir energia disponível nessas colisões para a produção de suas grandes massas. Mas, com a descoberta da ‘liberdade assintótica’, alguns teóricos propuseram que, ao contrário… os glúons eram partículas     sem massa, como fótons… – Se isso fosse verdade, então a razão pela qual … glúons, e provavelmente também quarks não eram observados deveria ser o fato de que a troca       de glúons sem massa produz forças de longo alcance que, a princípio…impossibilitam         a separação entre eles.

Acredita-se agora… que se tentarmos separar um méson (partícula composta de um quark e um antiquark), por exemplo, a força necessária aumenta conforme o quark e antiquark são separados… – até que, afinal, é necessário colocar tanta energia nesse esforço… – que passa a existir energia suficiente … para que um novo par de quark e antiquark seja criado. – Dessa forma, um antiquark surge do vácuo, e se junta ao quark original…e vice-versa. – Em vez de termos um quark e um antiquark livres, temos então, simplesmente…2 pares de quark e antiquark … — isto é… 2 mésons.

http://12dimensao.wordpress.com/2010/05/27/monopolo-magnetico-cade-meu-norte/

Ao se partir um imã ao meio cada pedaço continuará com linhas contínuas e fechadas, e assim dando a impressão da existência de 2 pólos.

Frequentemente nesse caso, a ‘metáfora’ usada, é tentar separar os 2 extremos de   um pedaço de corda…você pode puxar, e     se colocar bastante energia ela se rompe, mas…você nunca terá as 2 extremidades isoladas; terá 2 pedaços com 2 extremos   em cada… — A ideia de que quarks” e glúons‘ nunca são observados isolados,    se tornou parte da “sabedoria” da física     de partículas…(“monopolos magnéticos”       também); o que não nos impede (apesar de Mach) de descrever mésons, prótons  e neutrons…como compostos de quarks

positivismo‘… e outros ismos‘                                                                                                 

A teoria dos quarks foi só um passo no processo contínuo de reformulação da teoria física, no sentido de que são cada vez mais fundamentais — e, ao mesmo tempo  estão cada vez mais distantes da experiência diária. Mas, como poderíamos construir uma teoria baseada em ‘aspectos observáveis’…quando, nenhum aspecto de nossa experiência… – talvez, nem mesmo espaço e tempo – apareçam em seus níveis mais fundamentais…de nossas teorias?

Ademais, nos últimos anos a ciência tem estado sob o ataque de comentaristas pouco amigáveis…que, sob a efêmera bandeira do ‘relativismo filosófico’, negam a busca   da verdade objetiva pela ciência; vista por eles como mero fenômeno social originado     do grande elemento subjetivo no processo pelo qual ideias científicas prosperam; não obstante o papel exercido pelo julgamento estético, no crédito de novas teorias físicas. 

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O filósofo Thomas Kuhn em seu livro ‘A estrutura das revoluções científicas’, deu um passo adiante…ao argumentar que nas “revoluções científicas”… – os padrões (paradigmas) com os quais os cientistas julgam teorias são alterados, de forma que uma nova teoria…nunca é julgada por modelos anteriores. Sim, concordo com muita coisa, no livro do Kuhn. Porém, no último capítulo, ele ataca a visão de que a ciência progride através das… “verdades objetivas”.

Existe também… – uma forte tendência – a partir de um trabalho de Robert Merton, nos anos 30… de sociólogos e antropólogos tratarem o empreendimento das ciências com os mesmos métodos que usam para estudar outros fenômenos sociais. – Ora…é óbvio que a ciência é um “fenômeno social” – com seu próprio sistema de recompensa… esnobismos, interesses, alianças, e padrões de autoridade…Alem disso, os cientistas pertencem a uma tradição anárquica que preza ‘iniciativas individuais’ – ainda que que precisem trabalhar hoje… em grupos de centenas de colegas. – Os físicos se vêem como uma elite cujo único critério de admissão é o “mérito científico“. Aceita-se que todos tenham tido um começo igual; mas o individualismo competitivo é tido como justo e efetivo — assim como a hierarquia é exercida pela implantação da ‘meritocracia‘ de uma física de qualidade.

Observações junto a cientistas do Salk Institute, levaram o filósofo Bruno Latour… ao lado do sociólogo Steve Woolgar, a comentar que…A negociação por…o que se pode considerar como prova é tão desordenada, quanto as discussões entre advogados, ou políticos; onde até o processo de mudança em teorias científicas é um processo social.   As verdades científicas são, no fundo, acordos sociais largamente difundidos sobre o     que é ‘real‘… obtidos através de um peculiar processo científico de negociação”.

Partindo dessas observações históricas e sociais, chegar à posição radical de que o conteúdo aceito das teorias científicas é o que é – devido às condições históricas e       sociais em que as teorias são negociadas… – parece ter sido uma conclusão lógica. Contudo, estou certo de estarmos descobrindo algo de real na Física, cuja forma               não se deve às condições sociais, ou históricas… que nos permitiram descobri-lo.

‘Desconstruindo quarks                                                                                                            “Em vez de usar a ‘abordagem do senso comum’ (sic)…focando-se no fenômeno notável da colisão de partículas de alta energia – isto é…a fragmentação das partículas em um número ainda maior de outras…seguindo, em sua maioria na direção original do feixe; foram feitas sugestões experimentais de ‘eventos teoricamente raros’, como aqueles em que partículas de alta energia emergem, sob um grande ângulo de espalhamento – em relação ao feixe incidente”.                                 

O ataque à objetividade do conhecimento científico é feito ainda mais explicitamente… no livro de Andrew PickeringConstruindo quarks“. No último capítulo ele conclui assim: “Dado seu extenso treinamento […dos físicos] em sofisticadas ‘técnicas matemáticas’ – a preponderância destas na descrição da realidade, pela ‘física de partículas’…não é mais fácil de se explicar…do que a afinidade dos grupos étnicos… com sua linguagem nativa”. (ou seja… uma nova visão de mundo não precisaria considerar a ciência do século 20…)

Certamente…alguma ‘mudança de paradigma’ ocorreu na física de altas energias como descrito por Pickering, mas esta apenas decorreu…da ‘missão histórica’ destes… “físicos de partículas”.

Um próton… por exemplo… é constituído por 3 quarks e uma ‘nuvem de glúons‘ – com pares quark-antiquark, aparecendo e desaparecendo continuamente.

Na maioria das colisões entre prótons, a energia inicial das partículas rompe essa nuvem.   Estas podem ser as colisões mais notáveis, mas…de acordo com a atual “teoria de quarks   e glúons’… são muito complicadas para que possamos calcular o que deve acontecer… de modo que não podem ser usadas para o teste dessa teoria…Uma vez ou outra porém, um quark ou glúon…em um dos 2 prótons – colide frontalmente com um quark ou glúon do outro próton, e suas energias ficam disponíveis para ejetar…a altas energias…quarks, ou glúons…dos detritos dessa colisão…em um processo ordinário, cuja frequência sabemos calcular. Ou, ainda… a colisão pode criar novas partículas, como W ou Z, integrantes da ‘força nuclear fraca’, que precisa ser estudada – para podermos ser capazes de aprender mais a respeito da unificação das forças fraca & eletromagnética (eletrofracas).

São esses eventos raros que os experimentos de hoje tentam detetar. – Porém…Pickering, que suponho entender esse “embasamento teórico” muito bem… – insiste em descrever a mudança de paradigma da física de alta energia como uma mera “mudança de moda”. É uma ‘falácia lógica’ partir da observação de que a ciência é um processo social, e chegar   à conclusão de que seu produto final – as teorias científicas, sejam moldadas pelas forças históricas e sociais…que agem nesse processo.

Conclusões objetivas                                                                                                                   Não posso provar que a ciência seja assim, mas tudo na minha experiência científica me diz que é…As “negociações” a respeito de mudanças nas teorias científicas continuam, e   os cientistas mudam de opinião várias vezes, em resposta a cálculos e experiências – até que finalmente, uma visão ou outra tenha uma marca inconfundível de sucesso objetivo.

E de onde vêm os ataques radicais contra a objetividade do conhecimento científico?… Uma da fontes é o antigo ranço do positivismo… aplicado ao estudo da própria ciência.     Se alguém se recusa a falar sobre o que não pode ser diretamente observado… então, a ‘teoria quântica de campos‘, os princípios de ‘simetria‘, ou…mais genericamente,       as leis da natureza, não podem ser levadas a sérioMas, este é somente um aspecto,     de um ataque mais amplo e radical à própria ciência. Paul Feyerabend, por exemplo, propõe a separação formal entre ciência e sociedade…bem como entre Igreja e Estado; argumentando que…

“A ciência é apenas uma… – das muitas ‘ideologias’… que fazem                     impulsionar a sociedade…e assim, deveria ser tratada como tal”.

gholton2Todavia, esses críticos radicais da ciência parecem estar causando pouco…ou nenhum efeito – sobre os próprios cientistas…Não conheço qualquer cientista atuante que os leve a sério. O perigo que representam para a ciência vem da possível influência – sobre aqueles que não têm uma maior participação no trabalho científico, mas dos quais dependemos – especialmente…no financiamento da ciência…e, também…pela nova geração de cientistas. Desconfio que Gerald Holton esteja perto da verdade… ao ver o ataque radical à ciência como sintoma de uma hostilidade mais ampla à civilização ocidental, que vem perturbando os intelectuais ocidentais…desde Spengler. (Grandes formas de arte e literatura…originaram-se em várias civilizações do mundo… porém, desde Galileu…a pesquisa científica tem sido direcionada pelo Ocidente.)

A ‘ciência moderna é alvo óbvio para essa ‘hostilidade’…que, me parece mal direcionada… Mesmo as mais aterradoras aplicações ocidentais da ciência … como as “armas nucleares”, só representam mais um exemplo do eterno esforço da “raça humana” em se autodestruir. Contrabalançando isso com aplicações benignas da ciência, em seu papel de libertação do espírito humano – acredito que a ciência moderna, assim como a democracia, e a música contrapontística, é algo que o Ocidente deu ao mundo… e do qual, devemos nos orgulhar.

‘Contra a Filosofia’ – S. Weinberg.  / consulta: Steven Weinberg – biographichal              **************************(texto complementar)*****************************

A importância do ‘Bóson de Higgs’

A 04 de julho, no laboratório CERN…Genebra, foi anunciada para todo o mundo a descoberta do ‘bóson de Higgs‘…Mas, por que toda essa confusão?… – Novas descobertas de partículas elementares têm sido feitas — sem atrair tanta atenção… — Costuma-se então dizer…que esta partícula fornece a ‘pista crucial‘ para explicar a forma como todas outras obtêm suas massas. Mas… isso requer algumas explicações. Temos uma ótima “teoria das partículas elementares“, como base, e das forças que exercem entre si…teoria mais conhecida por Modelo Padrão.

A característica central do Modelo Padrão é uma simetria entre 2 dessas forças…a ‘força eletromagnética’ e a ‘força nuclear fraca’… que fornece o 1º passo no processo da ‘reação em cadeia’… – que dá ao sol sua energia.

A simetria significa que, as partículas que transportam essas forças, entram nas equações da teoria, essencialmente da mesma maneira. Você poderia trocar o fóton – a partícula de luz que transporta a força eletromagnética, com alguma combinação das partículas W e Z, que carregam a força nuclear fraca e as equações não sofrerão alterações. Dessa forma, se nenhum evento acontecer para quebrar essa simetria – os bósons W e Z, assim como os fótons, não assumiriam massa alguma. Na verdade, todas outras partículas elementares também não deveriam possuir massa. Mas, a maioria delas é massiva… – Ao contrário do fóton (sem massa), as partículas W e Z, por exemplo…têm cerca de 100 vezes a massa do átomo de hidrogênio.

Desde o início da década de 1960 sabe-se ser possível que, equações teóricas possuam propriedades simétricas exatas, e ainda assim, não respeitadas por quantidades físicas observáveis…como os valores massivos das partículas. As consequências de tal quebra     de simetria foram deduzidas, em 1964, por Robert Brout e François Englert; por Peter Higgs; Gerald Guralnik, Carl Hagen e Tom Kibble, para uma classe geral de teorias as quais contém partículas portadoras de força, como o fóton.

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da esquerda para direita: Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg recebendo o Nobel de Física/1979

Entre 1967 e 1968…Abdus Salam e eu, independentemente… utilizamos essa matemática na formulação da Teoria  Eletrofraca… – unificando as forças  eletromagnética e fraca…se tornando parte do ‘Modelo Padrão’. Esta teoria previa as massas dos bósons W e Z…   que foram confirmadas quando estas partículas foram descobertas – entre 1983/84…nos laboratórios do CERN.

Mas o que é que quebra esta “simetria eletrofraca”fornecendo às “partículas elementares” … suas próprias massas?

Salam e eu assumimos que a ‘culpa’ é dos assim chamadoscampos escalares– que permeiam todo o espaço…Isto é parecido com o que acontece em um ímã…  Muito embora as equações que descrevem os átomos de ferro…não distinguem uma única  direção no espaço… – todo “campo magnético” produzido pelos átomos irá apontar       apenas um caminho. Com efeito…os “campos de quebra de simetria”… no “Modelo Padrão”, não determinam direções no espaço; em vez disso, eles distinguem ‘forças     fracas’ das ‘forças eletromagnéticas’…dando às partículas elementares suas massas.   Assim como um campo magnético surge no ferro…quando este esfria e se solidifica, campos escalares aparecem com a expansão e esfriamento do ‘universo primordial’.

Este é o cenário onde surge o bóson de Higgs. Os modelos ilustrativos apresentados na maioria dos artigos sobre quebra de simetria entre 1960 e 1964 – introduziram campos escalares para quebrar as simetrias, e geralmente descobriram que alguns desses campos iriam apresentar como “partículas massivas… “feixes de energia” desses campos. Da mesma forma Salam e eu, entre 1967 e 1968, descobrimos que 1, dos 4 ‘campos escalares’ que introduzimos para quebrar a simetria eletrofraca…apareceria como um novo tipo de partícula instável, eletricamente neutra, na verificação da estimativa de valor do modelo padrão, de como as partículas elementares obtêm suas massas… Este é o bóson de Higgs, que agora parece ter sido descoberto.

Parece não haver dúvidas… de que uma nova partícula instável — eletricamente neutra, foi descoberta…mas, será esta o ‘bóson de Higgs’?…Todas propriedades     do Higgs, exceto sua massa…já haviam sido previstas em 1967/68, pela “teoria eletrofraca”…e uma vez que a massa da nova partícula foi determinada…pode-   se agora calcular as probabilidades das várias maneiras… que esta pode decair.

Até o momento, foram observados apenas algunsmodos de decaimento” – e… embora a nova partícula pareça decair como um bóson de Higgs, ela teria de ser como uma ‘luva de beisebol’… É que, ao contrário de todas partículas elementares conhecidas, esta não teria ‘spin’…E, isso também deve ser testado… sempre levando em conta que, na verdade, esta descoberta apenas preenche uma lacuna em nossa compreensão das leis da natureza que governam a matéria…lançando luz sobre o que estava acontecendo no início do universo;   uma vez que o atual ‘modelo padrão‘…certamente não é o fim da história. — Ele deixa de fora a gravidade; não explica valores específicos das massas de quarks, elétrons, e outras partículas fundamentais; e nenhuma dessas partículas explica a ‘matéria escura‘, que os astrônomos dizem se tratar de 5/6 da massa do universo.

A nova partícula foi produzida no CERN, em colisões de prótons que ocorrem a uma taxa superior a 100 milhões de colisões/seg. Para isso… prótons são acelerados a uma energia maior que 3 mil vezes a energia contida em suas próprias massas… girando muitas vezes, ao redor de um túnel circular de 27 kmsem trilhas mantidas por ímãs supercondutores superpotentes… – refrigerados por enorme quantidade de hélio líquido.

Analisar o fluxo de dados de todas essas colisões requer                                     uma computação…em tempo real, de poder inigualável.

Explorar a fronteira externa do nosso conhecimento da natureza empurra a tecnologia moderna para os seus limites…e muitas vezes…produz uma nova tecnologia de grande importância prática. Ao fim do século IXX por exemplo, físicos ingleses exploravam as propriedades de correntes elétricas através de um quase vácuo. Embora se tratasse de ciência pura…levou à descoberta do elétron…sem o qual grande parte da tecnologia de hoje seria impossível. Não foi por acaso que em trabalhos anteriores do CERN, físicos       de partículas elementares desenvolveram um método de compartilhamento de dados,       que se tornou a conhecida Internet (“World Wide Web”). Numa escala de tempo mais ampla…o avanço da tecnologia irá refletir a imagem coerente da natureza – que agora estamos montando. 

Steven Weinberg é professor nos departamentos de Física e Astronomia da Universidade do Texas, em Austin…e Prêmio Nobel de Física por seu trabalho                     sobre a teoria unificada das forças fraca e eletromagnética. (texto base) 2012

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para Weinberg, e sua Crítica à ‘Filosofia Positivista’

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