Sete breves lições de física - resenha crítica

Primeira lição: a mais bela das teorias

Uma coisa afligia Albert Einstein. Embora muito celebrada, a teoria da relatividade não se encaixava nos conhecimentos existentes sobre a gravidade. Ele percebeu isso ao ler um texto sobre a gravitação universal, descoberta de Isaac Newton. Só resolveria o problema depois de dez anos de muitos estudos. 

E em 1915, Einstein publica a teoria da relatividade geral, uma nova lei da gravidade. Não à toa, é sua obra-prima. 

Em resumo, Newton tentou explicar os motivos pelos quais as coisas caem e os planetas giram. Há uma força que atrai todos os corpos, a força da gravidade. E os corpos se movimentam no espaço como se ali fosse um grande recipiente vazio. 

Einstein deixou claro que o espaço não é diferente da matéria, mas é um dos componentes materiais do mundo. É como se estivéssemos imersos em um gigantesco molusco flexível, que se flexiona, se curva e se retorce. Assim, o Sol dobra o espaço ao seu redor e a Terra não gira em torno dele porque uma força a puxa, mas porque corre em linha num espaço que se inclina. 

Segunda lição: os quanta

A teoria da relatividade geral e a mecânica quântica são muito diferentes, mas ambas ensinam que a estrutura fina da matéria é sutil. Enquanto a primeira foi elaborada por uma só mente, com uma explicação simples, a chamada “teoria dos quanta” teve sucesso experimental com muitas aplicações de impacto no cotidiano. 

O computador, por exemplo, foi impactado pela mecânica quântica. Para calcular um campo elétrico em equilíbrio no interior de uma caixa quente, existe um truque. Imagine a energia do campo distribuída em vários “quanta”, um tipo de tijolos ou “pacotes de energia”. Isso leva a um resultado que reproduz com precisão o que for medido. Isso mudou o conhecimento que existia, pois se considerava a energia como algo que variava de um jeito contínuo, não feito por esses pequenos tijolinhos. 

Foi daí que Einstein entendeu a luz como feita de pequeninas e incontáveis partículas, os fótons. 

Terceira lição: a arquitetura do cosmo

Antes dos experimentos, medições e deduções, a ciência é constituída de visões. Ela é uma atividade visionária antes de tudo. Há muito tempo, havia o entendimento de que a Terra estava embaixo do céu, como dois retângulos sobrepostos. 

Pois a primeira grande revolução científica aconteceu há mais de 26 séculos por Anaximandro. Ele compreendeu que o céu está ao redor da Terra. É por isso que a Terra gira no espaço ao redor do Sol. 

Com o aperfeiçoamento dos instrumentos, entendemos que o planeta é um grande seixo flutuando no espaço, suspenso e sem cair. Hoje, sabemos que o Sol é uma estrela como tantas outras, um grãozinho numa nuvem de mais de 100 bilhões de estrelas. E a Via Láctea é uma galáxia entre tantas outras incontáveis. 

Quarta lição: partículas 

Passamos da metade das lições sobre a Física e chegou a hora de falar das partículas que nos constituem. A luz e muitas coisas se movem no universo. Enquanto uma é constituída de fótons, as coisas são feitas de átomos. Cada átomo tem um núcleo, com elétrons girando ao seu redor, sendo constituído por prótons e nêutrons unidos.

E mesmo os prótons e nêutrons são feitos de partículas ainda menores, os quarks. Os quarks se mantêm no interior de prótons e nêutrons pelos glúons, as partículas elementares. A física das partículas ainda estuda os neutrinos, que pululam pelo universo, mas interagem pouco conosco. 

E ainda existe o bóson de Higgs, descoberto nas últimas décadas. São menos de dez tipos de partículas. Somos como um Lego gigantesco, composto por inúmeras dessas partículas citadas.

Quinta lição: grãos de espaço

Existe uma tentativa cautelosa de combinar a relatividade geral com a mecânica quântica, deixando as duas teorias compatíveis. É a Gravitação Quântica em Laços.

Enquanto a relatividade geral nos ensina que o espaço não é uma caixa inerte, a mecânica quântica mostra que ele é todo feito de quanta, uma estrutura fina granular. Com isso, ele não é contínuo, mas composto por átomos do espaço. São muito minúsculos, bilhões de bilhões de vezes menores que os núcleos dos átomos.

Por essa teoria, existem os loops, anéis que unem cada um dos átomos espaciais, deixando-os entrelaçados. E os quanta não estão no espaço, mas são o espaço, numa relação entre si. 

Essa teoria também muda a ideia de tempo, já que ele deixa de ser elementar e primitivo, mas flui de maneira independente.

Sexta lição: a probabilidade, o tempo e o calor dos buracos negros

Até o século XIX, tinha-se a definição do calor como uma espécie de fluido. Mas não é bem assim. No ar frio, os átomos correm mais devagar. Já no ar quente, as moléculas correm mais rapidamente. O calor vai sempre das coisas mais quentes para as coisas mais frias.

Como um bom exemplo, uma pequena colher fria dentro de uma xícara de café quente também fica quente. Se num dia gelado, não usarmos agasalhos, perdemos o calor e passamos a sentir frio. 

O motivo? O acaso, segundo o físico Ludwig Boltzmann. Isso coloca em jogo o que sabemos sobre o conceito de probabilidade. Porque estatisticamente, é muito mais provável que haja a troca de calor do que de frio. No início, usar a probabilidade para conceituar questões físicas era um absurdo, mas hoje é aceita quando falamos de conceitos que não conhecemos por completo. 

E se você acha que já paramos de falar em mecânica quântica, aqui ela está de volta. Foi por meio dela que Stephen Hawking mostrou que os buracos negros estão sempre quentes, emitindo calor como se fossem aquecedores. Por meio de cálculos repetidos de um jeito diferente, ele provou que esse calor tem natureza gravitacional, com os quanta vibrando e aquecendo a superfície dos buracos negros, gerando esse calor todo. 

Você já sabe que o buraco negro suga toda a matéria que está à sua volta, mas essa do calor, já conhecia?

Nós

E nós, onde estamos? Nós, seres humanos, temos emoções, experiências e histórias diversas. Observamos o mundo e percebemos seu gigantismo. Descobrimos leis da física tão importantes quanto essas sete e entendemos com maior precisão o mundo ao redor. 

Cada um de nós é um emaranhado de laços de trocas, transmitindo imagens, instrumentos, informações e conhecimento. Não é que estamos no mundo: fazemos parte do mundo. Em todos os aspectos, não somos meros habitantes, mas parte de um todo muito maior até do que conhecemos.

Notas finais 

A Física não é tão difícil quanto parece, né? É por isso que o trabalho de Carlo Rovelli fez tanto sucesso em seu país natal. Nessa obra fundamental para entendermos melhor o que nos rodeia, ele traz na simplicidade a melhor maneira de falar sobre conceitos complexos aos menos entendidos da ciência que desnuda há anos. Sentiu-se numa sala de aula? Esperamos que esse conteúdo tenha sido aprovado.

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