Weinberg e a “presunção positivista” na Ciência

‘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 aescolástica … — 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”.    E isso não é mera questão de preguiça intelectual dos cientistas… É desagradável interromper o trabalho para aprender nova disciplina…mas, se necessário, cientistas      o fazem. Einstein e a ‘geometria não-euclidiana’ é ótimo exemplo; topologia diferencial, DOS/Microsoft também.

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, estando correta… – 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.

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/puxões de partículas materiais, ou fluidos (Descartes). 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, para os quais Epicuro traz uma visão mecânica global como antídoto.

Quando René Descartes iniciou, em 1630, sua grande tentativa de entender o mundo em termos racionais, era natural que forças físicas, como ‘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… – Isso porque… como poderia um “bom cartesiano”pensando que todos os fenômenos naturais podem se resumir a impactos de corpos materiais ou fluidos sobre outros corposaceitar a ‘visão de Newton’, de que o Sol exerce uma força sobre a Terra — através de 150 milhões de quilômetros de espaço vazio?

Foi somente a partir de 1720, que as ideias de Newton começaram a prevalecer na Europa (Inglaterra, Holanda, Itália, França e Alemanha, nesta ordem). – E após a              metade do século 18 que os filósofos europeus começaram a se familiarizar com a          ideia de…’ação à distância‘… sob a influência de filósofos como Kant e Voltaire.          Nesse caso…porém, mais uma vez a filosofia prestou um…serviço negativo…ao        apenas ajudar 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. Mas, mesmo assim, a “visão mecanicista” nessa época, ainda sobrevivia.

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 física para a antiga e ingênua “visão mecanicista”…alguns desses elementos ainda restaram 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, a física começou a se voltar para uma perspectiva mais unificada… — com Pauli Heinsenberg descrevendo partículas e forças – como manifestações de um “nível mais profundo da realidade”… – univocamente representado pelos… – 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… já não mais incluía 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 (‘relatividade geral’). Mesmo agora…quase um século depois do advento    da relatividade especial, alguns físicos ainda pensam existir coisas a serem ditas sobre o espaço e o tempo com base no pensamento puro. Essa metafísica vem à tona, sobretudo em discussões sobre a origem do universo… – De acordo com a teoria padrão ‘Big-Bang’,    o universo foi criado com temperatura e densidade infinitas, há 13,8 bilhões de anos…E, invariavelmente em discussões alguém argumenta que a ideia de um começo é absurda, devendo… – obrigatoriamente… – 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”.

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 ilusória … “simultaneidade“.

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”.

Após a 1ª Guerra Mundial, o positivismo desenvolvido por Rudolf Carnap e membros  do ‘Círculo de Viena‘…objetivando uma reconstrução filosófica da ciência, obteve sucesso ao eliminar muito do “lixo metafísico” pendente contribuindo assim para o surgimento da “mecânica quântica. Em 1925, o início do 1º artigo de Heisenberg sobre ela, diz:

“É do conhecimento geral que as regras formais… usadas nos cálculos de quantidades observáveis (teoria quântica de Bohr /1913) tais como energia do átomo de hidrogênio – podem ser criticadas por 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.

No entanto, apesar de seu valor para Einstein e Heisenberg…o ‘positivismo’, ao                  contrário da ‘visão mecanicista’, tem feito tanto mal quanto bem…preservando                    sua aura heroica, e sobrevivendo para fazer estragos no futurocomo sendo o sustentáculo da base opositora à ‘teoria atômica’ na virada do século 20 (p.ex).

positivismo e teoria atômica

No século XIX…houve um notável desenvolvimento 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;  se tornando assim parte da linguagem diária dos físicos e químicos. Os positivistas seguidores de Mach…porém, viam isso como um desvio do conduta da ciência – pois tais átomos não podiam observados (até então)… Ficou assim “decretado”… que não mais se deveria preocupar com “especulações metafísicas“… – por ser ‘impossível de se observar … átomos e moléculas individualmente’.

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”…quando então reconheceu que:

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 ‘positivismo‘        de 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…apenas quantidades que possam ser diretamente observadas…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-observáveise, que o princípio de empregar só quantidades observáveis – simplesmente é impossível de se obedecer 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 mesmo assim é sem sentido.”

‘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 – em um tubo de raios catódicos…sempre fora possível quebrar um sistema composto qualquer… – molécula, átomo, ou núcleo… – nas partículas individuais, que        o compõem…  Então… por que (cargas d’água) 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.

http://www.debatesculturais.com.br/a-fisica-e-o-modelo-padrao-de-particulas/

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.  Tal 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… – E, nesse caso… a razão pela qual glúons, e provavelmente também quarks não eram observados, devia-se ao fato de que – a troca de glúons sem massa produz forças de longo alcance que…a princípio…detêm a separação entre eles.

Acredita-se agora…que se – por exemplo… tentarmos separar um méson (partícula composta de 1 quark e 1 antiquark)…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”                                                                                              Nos últimos anos a ciência tem estado sob 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…as ideias científicas tendem a prosperar.  

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?

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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…históricas, ou sociais – que nos permitiram descobri-lo.

desconstruindo quarks                                                                                                            “Pela abordagem comum do notável fenômeno da colisão de partículas de alta energia, sua fragmentação em número ainda maior, costuma seguir a direção original do feixe”.

O ataque à ‘objetividade’ do conhecimento científico é ainda mais explícito no livro de Andrew Pickering… Construindo quarksDado o extenso treinamento (dos físicos)  em sofisticadas ‘técnicas matemáticas’ – a primazia destas na descrição da realidade, pela ‘física de partículas’…não é mais fácil de explicar…do que a afinidade de grupos étnicos… – com a sua…linguagem nativa”.  Certamente uma ‘mudança de paradigma’ ocorreu na “física de altas energias”…mas esta apenas decorreu da ‘missão histórica’ destes ‘físicos de partículas‘. Um próton,  por exemplo é feito de 3 quarks mais uma “nuvem de glúons“…com pares quarks-antiquarks…aparecendo e desaparecendo.

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 raros eventos que os experimentos de hoje tentam detetar, mas Pickering,            que suponho entender esse ‘embasamento teórico’ muito bem…insiste em qualificar            essa troca de paradigma da física de alta energia como mera “mudança de moda”.        Dito isso, podemos concluir ser uma ‘falácia lógica’, partir da observação de que a ciência é um “processo social” e chegar à conclusão que seu produto final (“teorias científicas”) seja moldado pelas forças históricas e sociais…agindo nesse processo.

conclusões objetivas                                                                                                                    Não posso provar que a ciência seja assim, mas na minha experiência científica, tudo 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:      “A ciência é apenas uma… das muitas ‘ideologias‘, que fazem impulsionar a sociedade, devendo assim ser tratada como tal”...No entanto…esses críticos radicais da ciência parecem estar causando pouco ou nenhum efeito sobre o ideal dos cientistas atuantes.  Não conheço qualquer deles que os leve a sério. O perigo que representam à ciência,        não vem de uma possível influência sobre aqueles que exercem maior participação no trabalho científico…mas, daqueles que…”sobretudo do financiamento”…dependemos.

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

“A ciência e a hipótese” (Henri Poincaré)                                                                    “Por mais sólida que possa parecer-nos uma previsão, jamais estaremos absolutamente seguros de que a experiência não possa desmenti-la, quando nos decidimos a verificá-la. Entretanto, a probabilidade – com frequência, é suficientemente grande, para que … na prática – possamos nos contentar. Mais vale prever sem certeza … do que nada prever”.

imagesO livro em epígrafe foi publicado em 1905 tendo se tornado ponto de referência fundamental no combate ao que podemos classificar “cientificismo”…Embora tal tipo de abordagem não tivesse chegado a desaparecer do…”pensamento francês” ao contrário mantendo-se em uma grande vitalidade a obra de Poincaré permitiu se estabelecer, em termos de filosofia da ciência, uma nova linhagem – propondo alcançar a superação do conceito clássico de ciência onde se baseou a formulação do…”conceito positivista“…cujo movimento, criado na França no início do século 19, por Augusto Conte, repercutiu noutros países amplamente — sobretudo em Portugal … e no Brasil.

Em “A ciência e a hipótese…Poincaré estabelece uma distinção fundamental entre física experimental e física matemática. – É certo que a experiência é a fonte única da verdade; que somente ela pode nos ensinar algo de novo e ainda proporcionar-nos certezas. Acontece que não basta observar, acumular observações, é preciso generalizá-las. Faz-se ciência com fatos — do mesmo modo que se constrói uma casa com tijolos. — Todavia, a acumulação de fatos não se constitui em ciência … assim como um monte de tijolos, não corresponde a uma casa. – Bem antes disto, a ciência deve ser capaz de fazer “previsões”. Sendo assim… – fica evidente que … sem generalizar … as previsões seriam impossíveis.

As verificações nem sempre são exequíveis a nível de laboratório, razão pela qual cabe sobretudo valorizar o aumento do rendimento da máquina científica. Tal imperativo é      que acaba levando à crescente sofisticação dos ‘instrumentos matemáticos’, utilizados      no ordenamento de experimentos; ordenamentos e correções que a seu devido tempo, deverão facultar-nos a possibilidade de prever outros tantos fatos…E explica Poincaré:

“Permitam-me comparar a ciência a uma biblioteca que deve crescer incessantemente.      O bibliotecário que não dispõe de ‘créditos suficientes’ deve esforçar-se para usá-los  com parcimônia. A física experimental encarrega-se das compras; somente ela pode enriquecer-nos a biblioteca. Quanto à física matemática…terá por missão esboçar o catálogo. Sendo este bem feito…ajudará o leitor a se servir melhor desta biblioteca”.

Em suma, a física matemática deve promover a ‘generalização’ de modo a aumentar o rendimento científico mas é preciso levar em conta também, que esta não se efetiva          sem pressupostos. Louva-se da crença na unidade e na simplicidade da ciência. – O 1º aspecto não suscita controvérsias — mas no 2º, supõe-se que sua crença possa levar a equívocos – corrigíveis, como se tem verificado, cabe ter presente. A partir da própria física newtoniana por exemplo, viu-se que a simplicidade de suas leis do movimento encobriam realidades complexas – para dadas dimensões (relativísticas) do Universo.

Em que pese a circunstância Poincaré entende que    o cientista não deveria renunciar — no processo de generalização e de ordenação dos fatos observados, àquela buscaporque se trata de uma condição de progresso do conhecimento; para ele: “Sem dúvida, se nossos meios de investigação tornam-se cada vez mais eficazes — descobriremos o simples sob o complexo – depois o complexo sob o simples, para depois, novamente o simples sob o complexo; sem que possamos prever o último passo… — Contudo, para que a ciência seja possívelfaz-se necessário deter-se em algum ponto… – é justamente preciso deter-se quando a simplicidade for encontrada”.

O ordenamento (generalização) dos fatos obtidos pelo experimento só pode efetivar-se,      a partir da hipótese que preside a investigação. – Assim, a hipótese desempenha “papel primordial”naturalmente, sujeita à verificação. Caso esta não seja suportada, deve-se procurar outra hipótesesem relutância. Em geral, estas são suficientemente maduras, levando em conta todos os fatores conhecidos que poderiam intervir no fenômeno. Não sendo comprovada, por certo há de ter surgido algo de inesperado (‘extraordinário’)…É quando aparece o novo … o “desconhecido”. Nessa circunstância, pode ser que produza melhores resultados que antes. Quanto a regras na formulação das hipóteses, Poincaré recomenda evitar aquelas que pareçam tácitas – para evitar “influências inconscientes”.

Cumpre ainda evitar que hipóteses…se multipliquem desnecessariamente. Isto porque, teorias construídas sobre hipóteses múltiplas, se condenadas pela experiência – não se distinguem das que deveriam ser abandonadas,  ou alteradas … e sua verificação simultânea – tampouco poderia ocorrer.

A teoria de Fresnel (1788-1827), que atribuía à luz os movimentos do éter foi abandonada pela de Maxwell (1831-1879). Isto não quer dizer que a obra de Fresnel tenha sido em vão. Fresnel ignorava o éter, se fosse ou não formado de átomos, se estes átomos realmente se movem neste ou naquele sentido. Seu objetivo consistia em prever‘fenômenos óticos’, e sua teoria sempre permite fazê-lo…antes e depois de Maxwell. O aprimoramento advindo da obra deste último consiste em precisar melhor o que na…teoria de Fresnel, chamou-se de…”movimento. — Maxwell permitiu compreender tratar-se de “corrente elétrica. Sobre tal refinamento – Poincaré comenta que: “Verdadeiras relações entre estes objetos são a única realidade que podemos alcançar. Se estas relações nos são conhecidas, pouco importa o fato de julgarmos mais conveniente… substituir uma representação por outra”.

A físicaobserva Poincaré, marcha no sentido de integrar um número cada vez maior de fenômenos. Evolui, assim, no sentido da unidade e simplicidade…Mas, ao mesmo tempo,  como a observação nos revela sempre novos fenômenos, naqueles já conhecidos, tornam-se acessíveis detalhes cada vez mais variados. – Aquilo que supomos simples revela-se complexo. À medida em que a unidade triunfa, a ciência é possível. Porém não podemos, “a priori” … supor que os novos fenômenos dispersos – poderão sempre ser integrados à síntese geral. Resta-nos comparar a ciência atual com a precedente; e saber que, embora novas conquistas signifiquem… “progresso” – envolvem também sacrifícios. (texto base)

texto p/ consultaO papel das hipóteses” (entre atomismo e continuísmo)  ***********************************************************************

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, partículas que transportam essas forças entram do mesmo modo nas equações da teoria. Poderíamos trocar o fóton (partícula de luz que transporta a força eletromagnética), por alguma combinação das partículas W e Z – aquelas que carregam a força nuclear fraca, e as equações não sofrerão alterações. – Portanto…se nenhum evento acontecer para quebrar essa simetria…bósons W e Z, assim como 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.

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

Desde o início da década de 1960…sabe-se da possibilidade de equações teóricas possuírem “propriedades simétricas” exatas não respeitadas por quantidades físicas observáveis … como a massa das partículas. As consequências de uma tal quebra de simetria, em 1964, foram então deduzidas, para uma classe geral de teorias (as quais incluíam partículas portadoras de força — do tipo ‘fótons’).  Entre 1967 e 1968 … Abdus Salam e eu, independentemente utilizamos essa matemática na formulação da ‘Teoria  Eletrofraca‘… unificando as forças eletromagnética e fraca, como parte do ‘Modelo Padrão’. — As massas dos bósons W e Z, previstas nesta teoria, foram confirmadas entre 1983 e 1984, nos laboratórios do ‘CERN’.

Mas o que é que quebra esta “simetria eletrofraca”fornecendo                      então 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….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 massivasfeixes de energia” desses campos.  Dessa mesma forma, Salam e eu…entre 1967 e 1968, descobrimos que – na verificação da estimativa de valor do…”modelo padrão, de como as partículas elementares obtêm suas massas, um…dos 4 campos escalares introduzidos para quebrar a simetria eletrofraca apareceria como um novo tipo de partícula instável, eletricamente neutra...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 alguns “modos 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‘ da física de partículas, 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; sendo que nenhuma dessas partículas explica a matéria escura, que astrônomos dizem se tratar de 5/6 da massa do universo.

A nova partícula foi produzida no CERN em colisões de prótons ocorrendo numa taxa superior a … 100 milhões/segundo.    Para isso, são acelerados a uma energia maior que 3 mil vezes a energia contida em suas massas… — girando inúmeras vezesao redor de um túnel circular de 27 kms de extensãoao longo de trilhas mantidas por superpotentes… – “ímãs supercondutores“…refrigerados por uma vasta 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. Mesmo sendo “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 desenvolveram um método de “compartilhar dados”, que se tornou a conhecida Internet (“World Wide Web”). Numa escala de tempo mais ampla o avanço tecnológico refletirá a imagem da…”natureza“…que estamos construindo agora. 

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  *************************************************************************

Por que precisaria a mecânica quântica de uma revisão…                                            “Não me sinto mais tão feliz com a mecânica quântica, quanto costumava                             ser – nem tão arrogante…com relação a seus críticos”. (Steven Weinberg)

steven_weinberg_freeNa ‘mecânica quântica’…assim como na ‘política’, há uma polarização. Nesta última, ou os eleitores tomam partido…e discutem sem parar…ou ficam em casa…e aceitam a política como é… Os físicos, ou aceitam mecânica quântica em seus cálculos, ou tomam partido, no debate interminável sobre o que mecânica quântica pode dizer da realidade.

Steven Weinberg costumava ser feliz com a mecânica quântica, sem se preocupar com os debates sobre ela…mas ao longo dos anos, o laureado Prêmio Nobel de 83 anos reavaliou essa questão. Numa reunião de escritores científicos, em 30 de outubro deste ano (2016), chegou inclusive a declarar… “Agora já não tenho tanta certeza”. – Uma das razões pelas quais Weinberg diz ser necessária a criação de um novo capítulo na história quântica, se deve ao fato daqueles que pensam que tudo está bem com a mecânica quântica tomarem lados diferentes… nos numerosos debates sobre ela… — Segundo suas próprias palavras:

“É um mau sinal que os físicos satisfeitos com a mecânica quântica, não vendo                    nada de errado com ela… — não concordem entre si… sobre o seu significado”.

A mecânica quântica despertou consternação desde seu início… – Mais de um século atrás, físicos como…Max Planck, Albert Einstein e Niels Bohr…mostraram que a física padrão do século 19 era inadequada para explicar várias características relativas a calor, luz e átomos. No século seguinte (década de 1920), outros físicosincluindo Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac e Max Born… chegaram às primeiras ‘conclusões matemáticas’ da mecânica quântica; hoje base da compreensão física de quase tudo. Como disse Weinberg:

“A mecânica quântica é a base de nossa compreensão atual, não só de átomos,                        mas também de núcleos atômicos…condução elétrica…magnetismo…radiação eletromagnética…’semicondutores’…’supercondutores’…estrelas anãs brancas                  estrelas de neutrons…quasares…forças nucleares, partículas elementares, etc”.

Mas o poder explicativo da teoria quântica tem um preço substancial, qual seja,                    a necessidade de aceitar certas estranhezas contra-intuitivas sobre a realidade,                    as quais muitos físicos … incluindo pioneiros como Einstein e Schrödinger – se                      recusaram a aceitar…Um desses aspectos questionáveis ​​foi a ‘rejeição quântica’                    ao…”determinismo newtoniano” – a crença de que eventos são completamente                    definidos por circunstâncias anteriores…Podemos calcular teoricamente, onde                    uma bola cairá (desprezando condições atmosféricas), sabendo sua velocidade,                      e direção … quando atingida por um chute. – A mecânica quântica, no entanto,                    impõe um ‘elemento probabilístico’ na descrição dos processos naturais.

Quando o elétron ricocheteia num átomo, ninguém pode exatamente                                      prever qual direção irá tomar; a mecânica quântica apenas permite                                    que se calcule as chances de que o elétron siga uma direção ou outra.

Uma fórmula matemática chamada função de onda fornece as instruções para se calcular onde é provável que um elétron esteja (ao fazermos uma medição do elétron,          é provável que o encontremos onde for mais intensa sua ‘onda de probabilidade‘). Medições repetidas, resultariam numa série de resultados, referentes às “intrínsecas” probabilidades especificadas pela ‘matemática quântica’. E, foi justamento a isto que Einstein se opôs, dizendo que… “Deus não joga dados”… Ele também questionou um            outro estranho aspecto quântico…da descrição de pares de partículas “entrelaçadas”:

Dois fótons, provenientes de um único átomo – por exemplo,                                                  poderiam se distanciar, mas ainda assim compartilhar uma                                                    única descrição quântica…de modo que — medir um…revele                                                  algo sobre o outro… — não importa a distância … entre eles.

Como comentou Weinberg: “Tentativas de explicar tais enigmas, se enquadram em 2 principais categorias… ‘realista’, e ‘instrumentalista’. — Instrumentalistas afirmam ser a ‘função de onda’, apenas uma ferramenta que calcula resultados experimentais não havendo mais o que saber da realidade… Já adeptos da abordagem realista consideram função de onda como algo real evoluindo no tempo… – de forma que…em um ‘nível fundamental’— é a responsável pelo que está acontecendo hoje no mundo”.

Weinberg considera a ‘visão instrumentalista’ pouco atraente… – Segundo ele…é muito desesperador imaginar que não temos conhecimento da realidade objetiva; só podendo afirmar o que está acontecendo… – ao fazermos uma medição. – Ou seja, nesse caso…a abordagem instrumentalista assume a atitude de simplesmente não sabermos o que se passa…”lá fora“. – Por outro lado, a ‘visão realista’…diz o que está acontecendo ‘por aí’, mas à custa de uma incrível complexidade…na forma de um nº incontável de vertentes independentes da realidade. Para Weinberg, o que realmente acontece…”é uma função      de onda que progride no tempo de uma maneira perfeitamente determinística, todavia, incrivelmente complexa. Nesta perspectivatodos possíveis resultados dos processos quânticos (isto é, tudo) acontece num fluxo ou outro (mesmo que, para issoninguém esteja ciente de qualquer dos outros fluxos… ou… “histórias complementares”).

Weinberg é adepto de “uma história para cada realidade”. Mas, não obstante essa preferência, a abordagem realista não explica por que os resultados das medições observam as regras das “probabilidades quânticas” Se tudo realmente acontece simultaneamente nas várias histórias…parece não haver razão para que as regras quânticas de probabilidade se apliquem sob qualquer fluxo específico… Então,          nesse caso, Weinberg acha que pode haver algo além da mecânica quântica; uma          teoria mais profunda, que introduza probabilidades num nível fundamental…em              vez de exigir medições humanas para que surjam probabilidades. Contudo…as        linhas de pesquisa tentando generalizar a mecânica quântica nesse sentido até        agora não obtiveram uma teoria convincente“… capaz de representá-las.

Talvez um substituto para a atual teoria quântica seja criado a qualquer momento…Ou, talvez não. Talvez a própria teoria esteja certa, mas a maneira de expressá-la é que seja inapropriada… Ou, pode ser que uma surpresa esteja reservada. Como disse Weinberg:

“Sempre há a 3ª possibilidadede uma outra coisa – tão diferente, que acarrete                uma revolução na ciência – uma ruptura com o passado semelhante àquela da          mecânica quântica em relação à física clássica. Essa é uma possibilidade…a qual,                por definição, não tenho a menor ideia de como poderia ocorrer”.

De todo modo afirmou ele, há sempre o perigo de se avaliar qualquer teoria, em termos de preconceitos filosóficos contemporâneos. Weinberg observou, que para muitos cientistas da época a gravidade newtoniana era inaceitável: “A teoria gravitacional de Newton era ação à distância — sem empurrões ou puxões tangíveis – guiando as órbitas planetáriaso que parecia introduzir um ‘elemento oculto’ na ciência… por isso foi rejeitada pelo Cartesianismo”.

Além disso, a força da gravidade era algo que não podia ser deduzido de considerações filosóficas fundamentais… sendo, por essa razão…rejeitada também pelos seguidores de Leibniz. – Sem falar que, dessa forma, Newton eliminava os sonhos de Kepler e outros, de deduzir o tamanho de órbitas planetárias a partir de princípios fundamentais. No entanto, com o tempo a ‘teoria de Newton‘ acumulou uma lista impressionante de sucessos (assim como a mecânica quântica), sendono final do século 18, perfeitamente óbvio para todos, que a teoria newtoniana estava correta, ou ao menos era uma aproximação extremamente bem-sucedida. E assim concluiu Weinberg: “Podemos tomar como lição de que realmente não é uma boa opção sustentar novas ‘teorias físicas’… muito estritamente de acordo com algum padrão filosófico preexistente. Temos que acompanhar seus resultados, e ver onde isso nos leva – mesmo que assim seja preciso mudar nosso modo de pensar”. (texto base)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para Weinberg e a “presunção positivista” na Ciência

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