A EUROPA DA FÍSICA

Minha crónica na "Gazeta de Física" que está a sair:

Passo a passo, a Europa da Ciência tem vindo a ser construída e, dentro dela, a Europa da Física. Dois dos meios que tem ajudado a essa construção têm sido a revista European Physical Journal (abreviadamente EPJ), publicada por um consórcio germânico – franco - italiano (Springer, EDP Sciences e Sociedade Italiana de Física), e a revista EPL, ex Europhysics Letters, pertencente à Sociedade Europeia de Física e publicada por um consórcio franco-italiano-britânico (EDP Sciences, Sociedade Italiana de Física e Institute of Physics).

A EPJ nasceu em 1998 da reunião de revistas de grande tradição como o Zeitschrift für Physik, o Journal de Physique e Il Nuovo Cimento, e ainda de periódicos menos conhecidos: Acta Physica Hungarica, Czechoslovak Journal of Physics e Portugaliae Physica. A nossa Portugaliae Physica, fundada em 1943 por pioneiros da Física moderna em Portugal, acabou em favor do projecto europeu. Por sua vez, a EPL, que agora está a celebrar 25 anos, reúne o apoio das várias sociedades de Física europeias federadas na Sociedade Europeia de Física, entre as quais a Sociedade Portuguesa de Física.

O extinto Zeitschrift fuer Physik remonta a 1920, tendo surgido, sob proposta de um comité de sábios que incluía Albert Einstein, como sequela dos Verhandlungen da Sociedade de Física de Berlim, iniciados no longínquo ano de 1845. Antes da Segunda Guerra Mundial era considerada uma das melhores revistas de Física do mundo. No pós-guerra, começou, porém, a perder terreno relativamente às publicações da Sociedade Americana de Física, como a Physical Review (PR), com alguns pergaminhos pois tinha sido fundada em 1893, e a Physical Review Letters (PRL), de 1958. Estas últimas detêm hoje a primazia na cena internacional, apresentando, em geral, factores de impacte mais elevados. De um modo pragmático os físicos, principalmente os mais jovens, preferem-nas para o envio dos seus artigos por saberem que os seus currículos ficam a brilhar mais de cada vez que vencem as barreiras dos referees da PR e da PRL. Contudo, os físicos do Velho Continente, incluindo os portugueses, bem poderiam privilegiar as revistas europeias, tentando mudar os factores de impacte e reforçando a coesão europeia.

Se a união dos países europeus tem sido algo atribulada na política não o tem sido menos na Física. Em contraste com a EPL, que reúne físicos de um e de outro lado do canal da Mancha, a EPJ, que se desdobra em secções devotadas aos vários ramos da Física (a última, EPJ – H, é dedicada a “perspectivas históricas da física contemporânea”), enfrenta revistas concorrentes da responsabilidade do Institute of Physics. A Europa, para falar a uma só voz na área da Física, necessita de uma maior colaboração dos físicos que trabalham no continente e nas ilhas britânicas. Se continuar segmentada como está na difusão de artigos originais de Física, dificilmente conseguirá enfrentar os Estados Unidos. Este ano, que na Física é o do centenário da descoberta do núcleo atómico, teve lugar recentemente em Lisboa, sob presidência portuguesa, uma reunião do Conselho Científico da EPJ, que agrega representantes de numerosos países europeus. Como, à beira Tejo, já houve, a nível político, a Declaração de Lisboa e o Tratado de Lisboa, espera-se que as Tágides possam de novo inspirar uma maior união europeia, desta vez dos físicos. Poder-se-á dizer que tanto a Declaração como o Tratado se revelaram menos frutíferos do que, nos momentos da respectiva assinatura, foi desejo geral. É verdade. Mas também é verdade que, a nível das ciências físicas, deveriam ser menores os impedimentos a um acrescido federalismo científico que dê força a todos e a cada um.

O fim do mundo na FNAC

Café de ciência

10 de Abril (domingo) às 17H na Fnac Vasco da Gama

Vou estar à conversa com o físico estatístico Pedro Lind, no próximo domingo na FNAC Vasco da Gama. Vamos falar sobre o fim do mundo e da crise económica, não necessariamente por esta ordem. Os métodos da física estatística aplicados às cotações da bolsa.

HUMOR: O impossível é banal e até mesmo aborrecido segundo a física teórica actual

A minha terceira participação no Canal Q:

INTERVALO CRESCENTE

Crónica escrita a partir do poema "Máquina do Mundo", de António Gedeão (in Máquina de Fogo, 1961), e elaborada para o Exploratório Infante D. Henrique, Centro de Ciência Viva de Coimbra, no âmbito da Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, a decorrer entre 22 e 28 de Novembro de 2010.

[α,∞)?

Que intervalo de tempo e de espaço, de matéria e de energia, é esse Universo em que a nossa vida pontua? Em que singularidade se originou? Quando é que foi t = 0? Há cerca de 13,7 mil milhões de anos, quando todo o Universo, conhecido e desconhecido, estava reunido num único ponto infinitesimamente compacto, imensurável, adimensional!?

Foi Georges Lemaître, padre e cientista, o primeiro a propor, em 1927, um início assim para o Universo. Sem dimensões de tempo nem de espaço, uma singularidade. Chamou-lhe a “hipótese do átomo primevo” e baseava-se em assumpções decorrentes da teoria da relatividade geral de Einstein. Anos mais tarde, em 1949, Fred Hoyle haveria de baptizar, ainda que pelo ridículo, esse momento com a designação de “Big Bang”.

O modelo do “Big Bang” não descreve a singularidade, mas sim o que aconteceu imediatamente a seguir a ela e que acabou por nos dar origem. Segundo a teoria mais corrente do “Big Bang”e a teoria da inflação, a partir da singularidade, esse nada absoluto grávido de tudo, o universo expandiu-se, súbita e incontrolavelmente e, em cerca de 0,0000000000000000000000000000001 segundo, emergiram as forças da gravidade, do electromagnetismo, as forças nucleares fortes e fracas.

Sob acção destas forças, uma revoada de partículas elementares, fotões, electrões, protões, neutrões, resultantes de outras fundamentais como os quarks, polvilharam o nada em todas as direcções, num número de partículas de cada tipo na ordem de 1 seguido de 89 zeros!

Em 1929, Edwin Hubble observou que a distância aparente de galáxias distantes era tanto maior quanto maior fosse o desvio para o vermelho dos seus espectros luminosos observáveis. E, espantosamente, verificou que quanto mais distantes se encontravam maior era a velocidade a que se afastavam da nossa posição aparente.

Constatamos que as galáxias mais longínquas se afastam umas das outras a velocidades tanto maiores quanto mais longe estiverem de nós. Afastam-se de quê? Da singularidade inicial. Vão para onde? Para o nada infinito no tempo, finito num intervalo de espaço em expansão!

Até onde podemos ver, e ver permite-nos calcular distâncias no espaço e no tempo, através dos actuais radiotelescópios, a fronteira do Universo visível encontra-se algures a 145 biliões de triliões de quilómetros (14 000 milhões de anos-luz) de distância aparente!

Universo visível? …O espanto esmaga-nos com o peso do Universo que não é visível, “preenchido” por matéria dita negra e que corresponde a 85% de toda a matéria do Universo. Viajamos num mar de escuridão que não emite radiação electromagnética! E por isso esse oceano cósmico é indetectável pelos nossos olhos, adaptados que estão a sentir uma pequena fresta, um intervalo suficiente do espectro da luz solar.

E que vazio? Incomensurável! Num átomo de hidrogénio, o combustível das estrelas e o elemento mais abundante do Universo, 99,9999% é vazio! O seu núcleo, constituído por um único protão, ocupa apenas 0,00001% do volume de todo o átomo. O resto é nada e uma certa probabilidade de encontramos um electrão, num determinado estado quântico.

E é pelo balanço delicado entre repulsão e atracção electrostática entre nuvens electrónicas e núcleos atómicos, “coreografias” magnéticas e tudo o mais que se expressa nos princípios colombianos, quânticos e de exclusão, que as indiscerníveis partículas fundamentais dos átomos interagem, dando-nos esta sensação de matéria, quando apertamos as mãos.

E, paradoxalmente, é esse intervalo cheio de vazio que permite interacções entre átomos diferentes, gerando compostos que arquitectam a vida tal qual a conhecemos.

Somos então um intervalo vazio semeado de partículas e energia, cerzidos no tear sempre crescente de tempo e de espaço.

E, neste intervalo assim crescente, somos o resultado de uma singularidade de gente.

António Piedade

Caro Leitor...

Crónica escrita a partir do "Poema Para Galileu”, de António Gedeão (in Linhas de Força, 1967), e elaborada para o Exploratório Infante D. Henrique, Centro de Ciência Viva de Coimbra, no âmbito da Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, a decorrer entre 22 e 28 de Novembro de 2010.

Limpe os olhos da luz do dia e, ao entardecer, projecte o olhar para o horizonte, contemple a abóbada celeste. Nesta semana, o leitor pode observar a face visível da Lua totalmente iluminada pela luz solar. Mesmo à vista desarmada de lentes de ampliar, conseguirá notar certas sombras, nuances de crateras no mar prateado do único satélite natural da Terra.

Também pode facilmente identificar o planeta Júpiter, a “estrela da tarde” em serviço por estes dias e que se destaca brilhante ao lado da Lua terrestre. Se observar com atenção, verá que esse astro se move no horizonte no sentido retrógrado, isto é, no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio. Se o seu relógio for digital, não se preocupe: verifique se a estrela da tarde descreve um arco no firmamento da direita para a esquerda. Comprova?

Há pouco mais de 400 anos, em Março de 1610, Galileu Galilei fez as primeiras observações científicas dos astros utilizando um telescópio, instrumento que ele melhorou. A sua luneta permitia-lhe aumentar o tamanho aparente de um objecto até cerca de 30 vezes. Por isso, terá sido o primeiro ser humano a contemplar, com admiração, as crateras lunares com um pormenor que deixou desenhado nas suas ilustrações, que serviram de registos científicos das suas observações.

Também na aurora do século XVII, e ao observar o planeta Júpiter, Galileu descobriu, para seu grande espanto, que outros corpos celestes orbitavam ao redor desse planeta gigante: Júpiter também tem luas, luas só suas! Esse momento, que o leitor pode imaginar e reviver hoje ao contemplar a “estrela da tarde”, é um marco da história da ciência e logo da humanidade.

O facto de alguns corpos celestes rodarem à volta de outros corpos celestes que não a Terra fez ruir concepções anteriores, baseadas na primeira aparência das coisas. Com a simples atitude de registar o que observava, Galileu reuniu dados para corroborar um modelo mais aproximado do comportamento do Universo então observável: o modelo heliocêntrico proposto antes por Copérnico.

As observações sistemáticas dos corpos celestes, efectuadas por sucessivas gerações de cientistas, adicionaram novos dados às observações precedentes, o que permitiu elaborar teorias sobre o universo distante, mas também válidas à nossa humilde escala humana. Por exemplo, a mesma interacção gravítica que faz com que os astros se movam uns à volta dos outros, que uma qualquer maçã, golden ou bravo de esmolfe (tanto faz), seja atraída e atraia a Terra. O leitor, quer experimentar, se faz favor?

Ponha de lado os preconceitos e, por sua vez, experimente deixar cair da mesma altura e ao mesmo tempo duas moedas diferentes: uma de um cêntimo e outra de um euro. Está assim a repetir uma outra experiência, a da queda dos graves, que Galileu Galilei terá feito no cimo da torre de Pisa embora usando outros objectos. Se o leitor quiser estar mais alto, suba, com cuidado, para cima de uma cadeira e repita a experiência. Os dois objectos voltam a chegar ao chão ao mesmo tempo? Pois é. Mesmo que repita vezes sem conta até se cansar, verá que o resultado é sempre o mesmo. E se não fosse?

Saberá porventura o leitor que esta experiência também foi realizada na Lua, que agora observa em fase cheia, por astronautas da missão Apollo 15, em 1971: o comandante David Scott deixou cair, da mesma altura e ao mesmo tempo, uma pena de ave e um martelo. E não é que também caíram ao mesmo tempo no chão lunar! Como teria gostado Galileu de ter observado, através da sua luneta, a réplica da sua experiência na Lua…

O facto é que a mesma experiência, feita por pessoas e em locais e épocas diferentes, tem dado sistematicamente o mesmo resultado. O conhecimento que resulta desta atitude experimental é, assim, reprodutível nas mesmas condições e esta é precisamente uma das características do conhecimento que resulta da aplicação do método científico.

Deixe cair o cansaço rotineiro e descanse o olhar no céu estrelado. Deixe o tempo estender-se no espaço, até ao infinito, e deslumbre-se com a aparente serenidade da astronómica noite semeada de miríades de constelações de estrelas. Seja humano. Sonhe. Ponha questões e experimente.

António Piedade

85% de matéria...

Crónica publicada no "O Despertar"

A maior parte do Universo cósmico que conhecemos, ou melhor, que mal conhecemos, não é visível!

85% da matéria que se calcula existir no Universo não se comporta como o Sol, por exemplo, irradiando radiações electromagnéticas. Essa matéria tem composição desconhecida. Pressupõe-se, hipoteticamente, que seja constituída por partículas fundamentais que, por ora, são virtuais, sendo principais candidatos as WIMP (partículas massivas que interagem fracamente) e as MACHO (objecto com halo compacto e grande massa) e, eventualmente, o Bosão de Higgs.

Refira-se que a matéria negra do Universo também não reflecte qualquer tipo de radiação electromagnética: nem na zona do espectro visível, nem ondas de rádio, nem microondas. Nada. Só sabemos que existe pela sua acção gravitacional sobre a restante matéria, estrelas e outros astros e aglomerados deles, em que nos incluímos.

Experiências recentemente efectuadas no Grande Acelerador de Hadrões do CERN, o maior acelerador de partículas do mundo, e comentadas pelo físico teórico Gianfranco Bertone (ver aqui o seu livro sobre as partículas da matéria negra) no último número da prestigiada revista Nature (aqui), indicam que estamos na antecâmara da descoberta sobre a constituição desta matéria negra. Na esquina de uma próxima colisão de partículas, poderá estar o nascimento de uma renovada compreensão do Universo, ruptura e emergência de novos paradigmas, comprovação e eliminação das inúmeras hipóteses e teorias que hoje gravitam no humano pensamento.

Vivemos hoje, nesta era das tecnologias da informação, esta sensação de estarmos sentados na plateia do mundo, expectantes, a observar, quase em directo, o resultado de experiências que podem mudar o entendimento da matéria e da energia que somos feitos. Vivemos, nesta era feita de ciência e tecnologia, um momento único de argúcia cósmica e sub-atómica, numa amálgama de rigor, de espanto e de emoção.

É também esta a nossa humanidade.

António Piedade

O Tio Rómulo

Crónica publicada no jornal electrónico "Boas Notícias":

Vasco está tonto. Não tonto de tolice, que lá tolo é que ele não é. Pelo contrário, está tonto de andar com a cabeça às voltas. Não às voltas como a Lua ao redor da Terra. Às voltas com os poemas que o tio Rómulo lhe está a ler, numa noite de lua cheia, à soleira da porta para aproveitar o Veranico de São Martinho dito.

“Então não é que é a Terra que anda à volta do Sol!”, diz o tio com ar de provocação depois de ler “Um Poema para Galileu”, de António Gedeão. “Mas isso”, exclamou Vasco, “não faz nenhum sentido aos sentir dos meus olhos!”

“Sou capaz de jurar a pés juntos que o Sol nasce a nascente e se põe a poente, e que faz isto a girar por cima do horizonte, lá em frente no palco do mundo! E sou capaz de jurar que de noite, o Sol passa por de baixo da Terra para, no dia seguinte, e depois do galo capão cantar, voltar a despontar em alvorada de novo a nascente.”

“Não”, diz o tio Rómulo com voz certa da verdade que há nos homens de ciência e, claro, também nos poetas. “É exactamente o contrário. E é a ciência que nos ajuda a discernir, sem ilusões e preconceitos, a aparência criada só pela simples observação.”

“É preciso questionar e planear novas e minuciosas observações, para chegar a constatações a que qualquer um pode chegar, se fizer as mesmíssimas observações.” “E é preciso experimentar, a ideia que temos das coisas que nos rodeiam, para a despir de aparências e ilusões.”

“Mas o que vejo não é real?”, pergunta Vasco intrigado. “Se os sentidos são reais, Vasco? Sim, claro que são e ainda bem que são”, afirma o tio Rómulo. “Mas a maravilha dos sentidos está mais em deixar o cérebro também ver, ouvir, cheirar... Para depois fazer a pergunta certa, a que abre novos horizontes e desvenda o que antes parecia pura contradição.”

“E a magia deixa de estar no fenómeno e passa para o deslumbramento das ideias e do sonho…”, continuou o tio Rómulo. “Sim, porque como diz o poeta no outro poema, o da ‘Pedra Filosofal’, é o sonho, essa essência neuronal, é o sonho que comanda a vida. Mas depois do sonho nos transportar através de aparentes contradições, surge a curiosidade de experimentar a eventual ideia que dele emerge!”

Vasco está estupefacto. Nos seus olhos cintila o brilho das estrelas, o rosto prateado pelo Luar. “Os homens sonharam ver mais e mais para além e aquém do que os olhos vêem”, continua o tio Rómulo e levanta-se. “E o Homem do primeiro poema, o pisano Galileu Galilei, depois de muitas e persistentes observações dos satélites e das estrelas, fez cair uma secular ilusão: a de o Sol rodar em torno da Terra. Pelo contrário,” realça o tio Rómulo, “é a Terra que gira à volta do Sol e à razão de trinta quilómetros por segundo!”

Rómulo, ergue as duas mãos e deixa cair uma castanha e um grande pião. E não é que caíram ao mesmo tempo no chão! “Sabes que o mesmo acontece com todos os corpos com massa, independentemente do seu peso?” perguntou o tio. “Todos caem dependendo, não do seu peso, mas da razão directa do quadrado dos tempos.”

“E é pela mesma acção da força da gravidade, que atrai a castanha para o chão do planeta e este para o fruto, que a Terra gira em torno do Sol”. O tio Rómulo fita o enxame estrelado da Via Láctea no espaço sideral e diz: “E Sol e Terra, juntos, giram por sua vez à volta de outros sóis, sob essa força de atracção, a da gravidade, que atrai os corpos com massa na razão inversa do quadrado das distâncias.”

“Por isso, é que estamos sentados na soleira da porta e não a voar em direcção às estrelas longínquas, astros que nos iluminam com o brilho do seu passado.”

“Mas podemos sonhar que voamos sem ainda o fazer?”, pergunta Vasco. “Sim”, responde Rómulo, “através do sonho conseguimos, pois ´o sonho é uma constante da vida tão concreta e definida como outra coisa qualquer`”.

António Piedade

ÚLTIMO PLANO INCLINADO

Já está disponível o vídeo do último programa "Plano Inclinado" da SIC Notícias no qual participei.

NOVO LIVRO DE MCEWAN

Informação recebida da Gradiva sobre o último livro do escritor inglês Ian McEwan (o enredo anda à volta de um Prémio Nobel da Física em células fotovoltaicas, sendo abordadas algumas das controversas questões das alterações climáticas):

Ian McEwan
Solar

EDIÇÃO SIMULTÂNEA NO REINO UNIDO E EM PORTUGAL

"O novo romance de um dos autores maiores da literatura contemporânea. Mais uma vez, a capacidade de Ian McEwan para surpreender o leitor. A mesma liberdade e originalidade no que se refere ao estilo, às soluções narrativas e ao enredo. O tema das alterações climáticas – também ele inesperado numa obra de ficção de grande qualidade literária – serve de pretexto para a exposição das fragilidades humanas, individuais e colectivas. Permeada de humor e diálogos magistrais, a narrativa prende de imediato o leitor, permitindo-lhe uma auto-aprendizagem da qual retirará grande prazer."

«Obras de Ian McEwan», nº 15, 340 pp., € 16,00

O TEMOR DA TERRA

Minha crónica na rev ista "Tabu" do semanário "Sol":

No Chile a terra costuma, de vez em quando, tremer. E, quando treme, é de temer! Na lista dos dezoito tremores de terra mais violentos de todos os tempos que a Wikipedia elenca, seis tiveram epicentros no território chileno. O mais recente, ocorrido na região de Maule, no Norte do Chile, no dia 27 de Fevereiro último, alcançou a magnitude 8,8 na escala de Richter, causando 730 óbitos até à data. O mais violento terramoto de todos os tempos ocorreu também no Chile, a 22 de Maio de 1960: localizado na cidade de Valdivia, no Sul, teve a magnitude de 9,5 na mesma escala e originou cerca de 1700 mortos. Para termo de comparação, acrescente-se que o terramoto do Haiti de 12 de Janeiro passado teve a magnitude 7,0 e fez mais de 220 000 mortos. Ainda para comparação: ao grande terramoto de Lisboa de 1 de Novembro de 1755 é atribuída a magnitude de 8,7 (um cálculo, pois na época não havia os sismógrafos que há hoje) e cerca de 60 000 mortos (um número muito incerto). Viu-se agora relegado do 10.º para o 11.º lugar na referida lista dos terramotos.

O que significa o valor de 8,8 na escala de Richer, que acaba de ser registado no Chile? Essa escala mede a energia libertada no sismo, o que se traduz no seu potencial poder de destruição. Claro que se o sismo destrói muito (como aconteceu no Haiti ou em Lisboa) ou pouco, causando mais ou menos vítimas mortais, depende de outros factores como a densidade e a qualidade da construção. A energia libertada no Norte do Chile foi o equivalente a 16 mil milhões de toneladas de TNT, o que contrasta brutalmente com a energia, correspondente a 15 mil toneladas, da bomba atómica que explodiu sobre Hiroxima no final da Segunda Guerra Mundial. Impressiona a energia do último abalo de terra chileno, e mais ainda a do abalo de terra extremo de 1960, quando cotejada com a das armas de destruição massiça que o homem inventou.

Num dos versos de “A Fala do Homem Nascido”, escreveu o poeta António Gedeão: “as forças da Natureza nunca ninguém as venceu”. De facto, o homem tem de se sentir pequeno perante as fúrias do seu planeta. No Chile, agora como de outras vezes, deu-se um embate frontal da placa Nazca, no Pacífico, e da placa da América do Sul, mergulhando a primeira por baixo da segunda. A tendência, que se manifesta de forma muito lenta, consiste no alargamento do Atlântico e na diminuição do Pacífico. Mas o homem quer ser grande: “Quero eu e a Natureza que a Natureza sou eu”. Por enquanto, não é capaz de prever quando se libertará a gigantesca energia acumulada na zona de contacto entre placas tectónicas. Mas persegue essa possibilidade. Pode bem ser que, com o progresso da sismologia, consiga um dia antecipar catástrofes iminentes. Nessa altura diminuirá o temor da Terra...

VENTO DE CAUDA

Minha crónica saída hoje na revista "Tabu" do semanário "Sol":

Sei que o Sol é cada vez mais lido em Angola por mensagens que de lá me chegam. Uma das últimas veio de um engenheiro português a trabalhar em Luanda numa empresa de construção, que me informou que, no seu grupo de trabalho, havia uma grande discussão sobre os tempos de voos de longa distância. Como fazem essas viagens várias vezes ao ano, tinham concluído que demoram praticamente o mesmo as viagens aéreas Lisboa - Luanda e Luanda - Lisboa, portanto quer se vá de norte para sul quer se vá de sul para norte, atravessando o equador em qualquer um dos casos. Mas a dúvida era sobre os tempos dos voos mais ou menos paralelos ao equador. Perguntava-me o leitor se demoraria o mesmo a ir de este para oeste, de Lisboa para Nova Iorque, digamos, ou de oeste para este, de Nova Iorque para Lisboa? Teria a rotação da Terra (que se faz de oeste para este, no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio) alguma influência sobre o tempo de voo?

Na sua opinião, um avião deveria demorar menos se voasse no sentido contrário ao da rotação da Terra. Não era essa, porém, a opinião de alguns dos seus amigos. Discutiam acaloradamente conceitos físicos como os de velocidade absoluta e de velocidade relativa, velocidade angular, efeito da força centrífuga, etc. Havia já apostas de jantares e tudo. Sendo eu físico, pedia-me a resposta certa, dando razão a quem a tinha.

A resposta certa é que, à latitude de Lisboa, os voos de oeste para este demoram menos do que os voos de este para oeste. É mais rápida a viagem de Nova Iorque para Lisboa (7 horas) do que de Lisboa para Nova Iorque (8 horas e 20 minutos, que é mais ou menos o mesmo que demora a viagem de Lisboa a Luanda ou vice-versa). A rotação da Terra não desempenha aqui nenhum papel até porque se ganha tempo quando se vai no mesmo sentido que o da rotação da Terra. A razão para a irrelevância do factor rotação é que a atmosfera se movimenta com a Terra, quer dizer, é arrastada pela Terra quando esta roda. Se não fosse assim, sentir-se-ia um vento terrível à superfície da Terra: no equador seria de cerca de 1700 km/h e, em Lisboa, de cerca de 1300 km/h.

A ajuda vem do vento. À latitude de Lisboa, os ventos dominantes são de oeste para este. E o facto de o vento bater de cauda em vez de bater de frente ajuda a encurtar o tempo de viagem. Entre os 30 e os 60 graus de latitude norte (a latitude de Lisboa é de 38 graus norte) e à altitude das rotas dos aviões comerciais, os ventos podem ultrapassar os 200 km/h (é o chamado “jet stream”). Trata-se de uma ajuda significativa para um avião, como um Boeing 777, com uma velocidade de cruzeiro de 900 km/h.

Lá terá o estimado leitor de pagar o jantar de muamba. Bom apetite para todos!

A SINFONIA INACABADA DE EINSTEIN 3

Einstein: Acredita? Em Deus?
Enfermeira: Sim, acredito… E o senhor, acredita?
Einstein: Se eu acredito que há alguém que planeia a vida de Albert Einstein? Não, embora pense por vezes que Ele me tem ajudado a percorrer o jardim.
Enfermeira: Mas Ele não fez o jardim?
Einstein: Penso que Ele é o jardim.
Enfermeira: E é também o jardineiro?
Einstein: Sim. E toda a minha vida tenho tentado surpreendê-lo a fazer a sua obra.

Einstein acreditava que as regras utilizadas para criar o Universo seriam não só belas e precisas como também pensava que elas iriam permitir sempre aos cientistas fazer previsões exactas. Assim, se conhecessem a posição e velocidade dos planetas num determinado momento do tempo, podiam utilizar-se as leis da física para prever os seus movimentos exactos ate à eternidade. E Einstein acreditava que o que se aplicava aos planetas se aplicaria a todos os objectos, fosse o que fosse, tudo poderia ser previsto com exactidão. Mas a sua visão do Universo estava prestes a ser desafiada por algo que a magia do seu próprio trabalho, algo muito muito pequeno.

Em 1921, enquanto vivia em Berlim, Einstein foi nomeado para o prémio Nobel. Não pelas suas teorias da relatividade, mas por outra descoberta também formulada no seu ano milagroso de 1905. Tratava-se da natureza da luz. Anteriormente pensava-se que a luz era constituída por ondas contínuas, mas Einstein via as coisas de modo muito diferente. Afirmava que a luz também podia ser pensada como uma série de partículas minúsculas e individualizadas.

Einstein abalou a comunidade científica ao introduzir um conceito radicalmente novo chamado o quantum de luz. A luz não é suave e contínua, antes ocorre em pequenos pacotes ou partículas a que hoje chamamos fotões.

A sua descoberta de que a luz não era apenas uma onda, mas também partículas individuais minúsculas veio revolucionar toda a Física. E iria gerar o demónio que perseguia Einstein. É que esta sua descoberta tornar-se-ia o fundamento de um novo ramo das ciências conhecido por Mecânica Quântica. A Mecânica Quântica descreve o comportamento das partículas fundamentais do nosso universo, as partículas subatómicas que constituem todos os átomos. À medida que desenvolviam a teoria, os cientistas começaram a reparar que nesta escala fundamental tudo se comportava de uma maneira muito diferente da do elegante universo de Einstein.

Prof. Michael Green: Há vinte e cinco anos que os cientistas tentavam compreender os quebra-cabeças da teoria quântica quando aparece um jovem licenciado, da Alemanha, Heisenberg, e produz uma teoria completa baseadas em teorias tão radicalmente, diferentes daquilo que se pensava, que foi um autêntico choque. Werner Heisenberg postulava uma lei da Física totalmente nova. Afirmava que era impossível medir tanto a velocidade como a posição de uma partícula, porque estranhamente, o próprio acto de observar estes minúsculos objectos afectava radicalmente o seu comportamento. Mas a ser verdade isto teria implicações profundas, se não se conseguisse descobrir com precisão a velocidade e a posição de uma partícula, então seria impossível fazer previsões exactas sobre os seus movimentos. E Einstein acreditava que tudo deveria ser previsível.

Enfermeira: As previsões falavam em tempo frio. Mas enganaram-se.
Einstein: Talvez Deus tenha mudado de opinião.
Enfermeira: Talvez tenhas razão, talvez Ele deteste ser previsível.
Einstein: Por vezes penso que Ele não gosta de ser observado. Colegas meus diriam que nós influenciamos o mundo de Deus meramente ao observá-lo.
Enfermeira: Como é que isso pode ser?
Einstein: Como é que pode ser? Como é que podemos observar uma coisa e ao mesmo tempo modificar a sua natureza apenas por observá-la? Por vezes penso que não precisamos que Deus nos faça parecer tontos, que conseguimos muito bem fazer isso sozinhos.
Enfermeira: Talvez Deus não queira que saibamos tudo.
Einstein: “Raffinierst ist der Herrgott, aber boshaft ist er nicht”.
Enfermeira: Desculpe?
Einstein: Deus é subtil, mas não é malicioso. Não acredito que Ele ponha tudo fora do nosso alcance. Não penso que Deus esconda seja o que for de nós. Apenas nos pede que procuremos com um pouco mais de tenacidade.

Se Heisenberg estivesse certo e fosse impossível medir com exactidão a velocidade e a posição de uma partícula ao mesmo tempo, isto significava que algumas coisas seriam sempre incertas. Para os teóricos quânticos o melhor que se podia esperar era uma ciência baseada em probabilidades. Mas para Einstein conquanto reconhecesse que alguns aspectos da Teoria Quântica tinham valor, não era assim que Deus construíra o seu universo.

Prof. Walter Lewin: Penso que a maior objecção de Einstein à mecânica quântica era o facto de ela não se adequar ao seu mundo. Ele não aceitava o facto de se fizermos uma experiência duas vezes, exactamente da mesma maneira, numa das vezes podermos obter o resultado A e noutra o resultado B. Ele detestava a ideia de cedermos a um mundo de probabilidades. Se a mecânica quântica estivesse correcta então, teoricamente, isto significava que podiam ocorrer coisas verdadeiramente estranhas.

Tudo acerca da Teoria Quântica revoltava Einstein. A Teoria Quântica chega a tornar possíveis acontecimentos bizarros. Por exemplo, ao atravessarmos a rua esperamos ir dar ao outro lado. Porém há uma probabilidade finita calculável de nos dissolvermos e aparecermos em Marte, e de nos dissolvermos e aparecer de novo na Terra. Claro que teríamos de esperar mais tempo do que a vida do Universo mas, em princípio, poderia acontecer.

Mas as preocupações de Einstein iam para além destes estranhos conceitos. O que estava em jogo era uma questão científica muito mais crucial. O nascimento da mecânica quântica significava que havia dois conjuntos de regras a operar no universo que se excluíam mutuamente. O de Einstein regia sistemas solares e galáxias inteiras e em que tudo podia ser previsto, e o da mecânica quântica que se ocupava dos minúsculos elementos fundamentais de toda a matéria e em que tudo só poderia ser descrito em termos de probabilidades.

Einstein foi uma espécie de avô da Teoria Quântica. Só que acabou por odiar o seu neto. E odiava o neto porque queria pensar no mundo essencialmente da mesma forma como Newton pensara. Um mundo claro e determinado em que sabíamos exactamente o que estava a acontecer em todo o lado e a qualquer altura.

A mecânica quântica oferecia uma visão do mundo que não podia ser mais diferente do universo previsível de Einstein. E ele odiava a ideia.

Referência: Bartusiak, M. (2005). Einstein's Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time. National Academies Press.
Compilação: Sara Ferreira.

Einstein & Oppenheimer: O Significado do Génio

Informação recebida da Bizâncio:

Título: Einstein & Oppenheimer: O Significado do Génio
Autor: Silvan S. Schweber
Colecção: Vidas, 29
ISBN: 978-972-53-0427-3
Págs.: 400
Preço: Euros 18,50
Biografia/Física _________________________________________________________
Albert Einstein e Robert J. Oppenheimer, dois cientistas emblemáticos do século xx, pertenceram a gerações distintas. Através da análise do que os separava — diferentes visões do mundo, diferentes formas de trabalhar, diferentes períodos de apogeu —, este livro oferece uma perspectiva aprofundada sobre a vida destas duas figuras de topo e sobre a cultura científica do seu tempo.

«Com grande sensibilidade, mestria e perspicácia, Schweber analisa facetas da vida, do pensamento e da personalidade de Einstein e de Oppenheimer — as suas posições filosóficas e éticas, as causas étnicas e culturais em que se empenharam —, bem como a relação, nem sempre fácil, entre ambos, os seus pontos de vista díspares acerca da unificação da Física, e mesmo o papel do desprendimento budista na sua forma de pensar. Esta obra oferece novas perspectivas sobre as reacções de ambos às transformações ocorridas na Física, o seu relacionamento com o grande público e a evolução política suscitada pelo dealbar da era atómica.»

DAVID C. CASSIDY, autor de J. Robert Oppenheimer and the American Century e Einstein and Our World

A SINFONIA INACABADA DE EINSTEIN 2

Segunda parte de "A Sinfonia Inacabada de Einstein" (A primeira parte pode ser vista e lida aqui):

Esta era a Teoria da Relatividade Restrita de Einstein. Mas ele não se ficou por aqui: dois meses depois publicava uma adenda de três páginas à sua teoria. Nessas páginas ligava a energia à massa e, ao fazê-lo, formulava a equação matemática mais famosa de todos os tempos: E = m c².

"O que Einstein demonstrou com esta equação é que existe uma simetria entre energia e matéria. Pensemos nisso: a matéria é algo em que podemos tocar, o nosso corpo é feito de matéria, podemos saboreá-lo, podemos cheirá-lo; mas a energia é muito nebulosa, muito difusa. O génio de Einstein reside no facto de ter sido capaz de demonstrar que eles são, na realidade, dois aspectos da mesma coisa."

Esta pequena equação iria, um dia, explicar o modo como, no princípio dos tempos, logo a seguir ao Big-Bang, a energia se transformou em matéria. Explicava como o Sol podia gerar uma enorme quantidade de energia a partir duma quantidade minúscula de combustível e abria os olhos dos cientistas para o poder letal contido no interior de cada átomo. Desta pequena fórmula surgiram tanto a criação como a destruição.

"Quando estes artigos foram publicados em 1905, devem ter constituído um choque para a comunidade científica, porque nessa altura Einstein era um completo desconhecido. Contudo, reconheceram de imediato que eram revolucionários e que, de facto, Einstein fizera esta descoberta."

Para qualquer pessoa estas descobertas eram suficientes, mas Einstein tinha ambições maiores.

Enfermeira: Sempre que pode, atira aquilo 100 vezes contra a parede. Se falhar uma vez, recomeça tudo de novo.
Einstein: Admiro a persistência dele.
Enfermeira: Não sente, por vezes, vontade de desistir?
Einstein: Só depois de encontrar a resposta.
Enfermeira: E será que tudo tem uma reposta?
Einstein: Não sei, mas penso que pode haver uma resposta para tudo.

Enquanto o mundo ainda tentava compreender a Teoria da Relatividade Restrita, já Einstein avançara e se dedicava ao grande cientista do século XVII, Isaac Newton, mais particularmente às suas leis da gravidade.

"Diz a lenda que Newton se inspirou ao ver uma maçã no pomar. Einstein inspirou-se num pensamento semelhante. Pensou: "O que acontecerá se eu deixar cair uma maçã, mas se, ao deixá-la cair, estiver a descer de elevador? Seguramente a maçã flutuará em frente do meu rosto, será como se a gravidade tivesse sido cancelada.” "

A gravidade é a força que domina o nosso Universo, mantém enormes planetas e estrelas nas suas órbitas, e que mantém os nossos pés firmemente ancorados no solo. Porém, embora as leis de Newton descrevessem os efeitos da gravidade com grande precisão ninguém conseguira explicar o que a causava. A grande descoberta de Einstein foi que todos os corpos maciços, como os planetas e as estrelas, encurvam o espaço e o tempo, e é essa curvatura que designamos por gravidade. Isto tornou-se conhecido como a sua Teoria da Relatividade Geral.

"A grande descoberta foi oferecer uma razão para a gravidade. A imagem que Einstein tinha da gravidade era a de que objectos maciços, como estrelas e as galáxias, encurvavam o espaço e o tempo e que outros objectos ao deslocarem-se por esse espaço-tempo curvo sentiam a gravidade. A gravidade não seria mais do que a curvatura do espaço e do tempo."

A Teoria da Relatividade Geral foi o maior triunfo de Einstein. Tornou-o famoso como não acontecera com outro cientista, nem tornaria a acontecer.

"Considero a Teoria da Relatividade Geral a obra-prima de Einstein."

"O termo génio é muito usado na Física, mas no caso de Einstein aplica-se certamente à Relatividade Geral. Foi ela que criou a sua reputação. "

Embora as teorias de Einstein sobre o tempo e a gravidade possam parecer estranhas, a sua obra continua a ser fundamental para a nossa compreensão do Universo.

Os aviões ao utilizarem sistemas de posicionamento global têm em consideração os cálculos do tempo de Einstein para navegarem com precisão. Os satélites de exploração do fundo cósmico têm de compensar as irregularidades através das afirmações de Einstein sobre a gravidade.

O trabalho resultante deste período da vida de Einstein ajudou-nos a construir o mundo moderno. Mas, apesar disto, outro dos seus trabalhos também completado em 1905 já continha em si as sementes do que se tornaria a sua obsessão. Uma obsessão que se prolongaria até ao último dia da sua vida e que resultaria em fracasso e isolamento.

As raízes dos problemas de Einstein provinham de uma outra das suas grandes paixões. Ele via uma relação entre a física fundamental do nosso Universo e um sentido de elegância, beleza e até mesmo espiritualidade. Para ele estas leis do Universo eram uma expressão do divino, uma crença partilhada por muitos cientistas, incluindo o distinto físico de partículas e pastor anglicano, o Prof. John Polkinghorne.

Rev. John Polkinghorne (Univ. Cambridge): "Einstein era um violinista amador. Um dia, num concerto em Berlim, ouviu o jovem Yehudi Menuhin tocar e ficou entusiasmado com o seu desempenho. E conta-se que ele abraçou o jovem e lhe disse: “Ao ouvi-lo sei que há um Deus no Céu”. Penso que quando deparamos com uma grande beleza, quer seja na música ou em algo semelhante, ou beleza na acepção científica de ordem e fecundidade do mundo, é difícil para nós não pensar que existe uma mente e um propósito por detrás dela. Einstein está profundamente impressionado com o facto de que ao estudarmos o mundo físico penetramos sob a sua superfície e descobrimos uma ordem maravilhosa e notável, um padrão muito belo que acaba por ser expresso na matemática, que é a linguagem natural a usar."

Einstein acreditava que as regras do Universo podiam ser sempre explicadas através de fórmula matemática e elegante. De facto, pensava que a ciência podia levar a uma compreensão dos desígnios que Deus tinha para o Universo.

Referência: Bartusiak, M. (2005). Einstein's Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time. National Academies Press.
Compilação: Sara Ferreira

A SINFONIA INACABADA DE EINSTEIN 1

Filme sobre a vida e a obra de Albert Einstein. Texto em português da Europa:

Enfermeira: Professor Einstein? Professor Einstein? Bom dia Professor Einstein.
Einstein: Enfermeira… As minhas notas?
Enfermeira: Professor, eu… Está bem… mas por pouco tempo.
Einstein: Muito obrigado.

A vida de Albert Einstein, o maior cientista da nossa era aproximava-se do fim. No seu passado arquitectara teorias extraordinárias, mas no seu leito de morte continuava a trabalhar naquela que ele esperava vir a ser a sua teoria mais grandiosa.

Prof. Micho Kaku (City University, New York): Seria o Santo Graal da ciência, seria a Pedra Filosofal, seria a mais fantástica de todas as descobertas científicas, desde que o Homem surgiu na Terra...

Há mais de trinta anos que ele trabalhava nesta última grande teoria. Contudo, durante esse período muitos cientistas pensavam que ele estava a desperdiçar o seu tempo.

Prof. Michel Janssen (Uni. Minnesota): Nos seus últimos anos, a comunidade científica via Einstein como alguém que perdera completamente o contacto com a investigação moderna, quase como um velho tonto, uma relíquia.

(Enfermeira entra no quarto e verifica se Einstein está a respirar)

A tragédia era que, na opinião de muitos, a última grande teoria de Einstein estava destinada ao fracasso mesmo antes de ser formulada. E tudo isto devido aos seus preconceitos. Ele não aceitava que os frutos do seu próprio trabalho colidissem com a sua crença do modo como o Deus construíra o nosso Universo.

A odisseia de Einstein começou aqui, em Berna, em 1905, em vésperas de publicação dos seus maiores triunfos científicos. Foi nesta pequena cidade suíça que ele começou a fazer descobertas fantásticas.

Dr. Peter Smith (Uni. College, Londres): Todos os dias saía deste apartamento para trabalhar, e passava sob a famosa Torre do Relógio de Berna. É interessante especular se esta extraordinária Torre, com as suas representações da Lua e do Sol, não o teria inspirado, quem sabe subliminarmente, a explorar e a revolucionar os conceitos de espaço e de tempo.

O mais extraordinário deste período da vida de Einstein é que ele se tinha afastado completamente da vida académica. Nenhuma universidade lhe dava emprego. Em lugar disso, trabalhava como oficial de 3.ª classe na Repartição de Patentes, avaliando os inventos mais recentes.

"É espantoso pensar que Einstein trabalhava numa Repartição de Patentes em aplicações tão variadas como descascadores mecânicos de vegetais ou dínamos. Ao mesmo tempo, nos seus tempos livres, trabalhava em teorias que iriam mudar a forma como vemos o universo.”

Trocando impressões com um círculo restrito de amigos começou a escrever artigos científicos. Procurava respostas para perguntas que nunca teriam sequer ocorrido à maioria das pessoas. Chamava-lhes as minhas experiências mentais.

Dr. Brian Cox (Univ. Manchester): Umas das experiências mentais de Einstein era: o que veria se me deslocasse junto de um raio de luz? Einstein disse um dia que não estava interessado neste ou naquele fenómeno mas que gostaria de saber se eu fosse Deus como criaria o Universo?

Em poucos meses, a partir da Primavera de 1905 começou a redigir as ideias científicas mais extraordinárias sobre a natureza do Universo que culminaram num dos artigos mais famosos da história da ciência.

E aqui está ele, com o título "Sobre a electrodinâmica dos corpos em movimento".

Não citava referências e lia-se como num encadear de pensamentos. Era o início da sua Teoria da Relatividade Restrita que iria revolucionar, nada mais nada menos, do que o modo como todos viam o tempo.

Einstein: A minha pulsação está boa?

Antes de Einstein pensava-se que a passagem do tempo era imutável. O tempo passaria da mesma maneira, qualquer que fosse o local do Universo onde estivéssemos ou qualquer que fosse a velocidade a que viajássemos.

O tempo e o espaço eram conceitos incrivelmente simples, conceitos que reconhecemos na nossa vivência do dia-a-dia. O espaço era o recinto em que os acontecimentos ocorriam e o tempo limitava-se a fluir. Assim, onde quer que estivéssemos no Universo, fosse qual fosse a velocidade a que nos deslocássemos o nosso relógio avançava ao mesmo ritmo.

Mas Einstein descobriu que o tempo não era imutável, o ritmo a que ele passava dependia da velocidade a que se viajava.

"Einstein pensava que o tempo seria mais como um rio, que acelera, abranda e descreve meandros através do cosmos. Por outras palavras, o meio-dia na Terra não é necessariamente meio-dia em todo o Universo. "

Portanto, enquanto toda a gente pensava que a passagem do tempo era a única coisa invariável em todo o Universo, Einstein proclamava o contrário. Ele acreditava que a velocidade da luz é que era sempre constante. Mas, se isso fosse verdadeiro significava algo muito bizarro. A única maneira, segundo as leis da física, de a velocidade da luz parecer sempre a mesma é se tudo o resto mudar de acordo com a velocidade, incluindo o tempo. Por outras palavras, a passagem do tempo, aquilo que todos pensavam que era constante, era relativa. Significava, por exemplo, que quanto mais depressa viajássemos, mais devagar o tempo passava.

Referência: Bartusiak, M. Einstein's (2005). Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time. National Academies Press.
Compilação: Sara Ferreira

A FÍSICA E A ESQUERDA

Michael Bérubé, professor de Inglês na Pennsylvania State University e autor recente de “The Left at War", recenseia o livro "THE MARKETPLACE OF IDEAS" (Norton) de Louis Menand, professor de Inglês em Harvard, aqui. Uma nota interessante refere-se à preponderância da esquerda nas universidades americanas:

”Menand explains how academe’s training and hiring system works and suggests, unconvincingly, that the preponderance of liberals in academe is partly a function of “increased time to degree.” It now takes a decade on average to get a Ph.D. in English, and surely that fact discourages risk-taking. But it does not explain, say, why Democrats outnumber Republicans 10 to 1 in departments of physics."

Não conhecia estes números. Mas colocam uma questão interessante: Haverá, de facto, mais físicos de esquerda do que de direita? E nas outras ciências é muito diferente?

O GRANDE COLISIONADOR HADRÓNICO

Post convidado de João Carlos Carvalho (na imagem, o detector da experiência Atlas, no LHC do CERN, pnde o autor tem trabalhado):

Em Novembro de 2009 o grande colisionador hadrónico (LHC) voltou a funcionar no laboratório europeu de física de partículas (CERN), junto a Genebra, na fronteira entre a França e a Suiça. Após cerca de 20 anos de desenho e construção, nos primeiros testes, realizados em Setembro de 2008, o acelerador de partículas sofreu uma avaria grave e esteve parado mais de um ano para reparações e melhoramentos. Agora a máquina, com os seus 27 km de perímetro a maior jamais construída pela humanidade, teve um reinício muito promissor, tendo logo nos primeiros dias batido o recorde de energia em laboratório, em colisões de protões que atingiram o valor de 2.36 TeV (tera electrões-volt).

A 20 de Novembro de 2009 era enorme a expectativa e tensão nas salas de controlo do LHC e das experiências instaladas em cavernas ao longo do percurso do feixe. Enquanto os especialistas faziam os ajustes finais nos parâmetros da máquina, os olhos não largavam os ecrãs onde eram mostradas informações acerca do estado e posição e estado do feixe. Ao longo de cerca de 2 horas o feixe foi percorrendo cada vez maior distância dentro do túnel, um oitavo do seu perímetro de cada vez, até que finalmente completou uma volta, acompanhada de uma explosão de alegria geral. Seguiram-se as primeiras colisões com os colimadores do feixe, produzindo enormes quantidades de partículas, registadas pelos diferentes detectores, provando deste modo que estes também estavam a funcionar e preparados para registar os acontecimentos produzidos.

O LHC representa um enorme esforço científico global. Dada a sua dimensão, complexidade e custo é um empreendimento que não está ao alcance de um único país; os recursos têm de ser reunidos numa colaboração que envolve países de todos os continentes, desde Marrocos ao Canadá, do Brasil à Coreia do Sul, passando pela generalidade dos países europeus. Portugal, como estado membro do CERN (desde 1986), entrou no projecto logo no seu início, participando no desenho, construção e operação de dois dos detectores instalados (ATLAS e CMS), em estudos de simulação de física de partículas, e no fornecimento, por parte da indústria portuguesa, de componentes e serviços para a construção da máquina.

Para conseguir alcançar a enorme energia de colisão necessária para revelar e estudar nova física, é necessário curvar os feixes de protões para que percorram a trajectória circular sempre dentro do tubo de vazio no interior do túnel, escavado a cerca de 100 m de profundidade. Esta curvatura é apenas possível usando campos magnéticos muito intensos, de 8,33 T (cerca de 200 mil vezes mais intensos que o campo magnético terrestre), que precisam de correntes eléctricas muito elevadas para serem produzidos.

Para minimizar as perdas devido à resistência eléctrica, o LHC é a maior instalação supercondutora do mundo (a supercondutividade, ou condução de corrente eléctrica sem resistência, é uma propriedade de alguns materiais atingida apenas abaixo de uma certa temperatura crítica). Para arrefecer o material supercondutor, uma liga de nióbio-titânio, é usado hélio no estado líquido, a 271 graus abaixo de zero, mais frio que o espaço exterior. Os enormes depósitos especiais usados para armazenar o Hélio foram especialmente desenvolvidos e produzidos pela indústria portuguesa.

E o que se pretende estudar com todo este esforço, envolvendo mais de 6000 físicos e engenheiros de todo o mundo? Muitas das questões fundamentais da física de partículas, e logo do nosso conhecimento da constituição mais elementar da matéria e do início e evolução do Universo, estão ainda por esclarecer. Exemplo disto é a constituição da matéria negra, que sendo cerca de 25% da massa do Universo ainda não temos a mínima pista acerca da sua origem (bem como da chamada energia negra, que constitui cerca de 70% do Universo). Ou porque é que as partículas elementares têm massa, e porquê massas diferentes (aqui pode entrar em acção o chamado bosão de Higgs, também ainda não descoberto). Ou porque é que o Universo é essencialmente constituído por matéria e não também por antimatéria. Ou se será possível criar micro buracos negros em laboratório (são buracos negros que se evaporam rapidamente, não aqueles que consomem galáxias inteiras, que não são possíveis criar em laboratório). E muitas outras questões igualmente importantes e fascinantes. No LHC a energia da colisão de protões transforma-se na massa de conhecidas ou desconhecidas partículas, seguindo a relação de Einstein. O trabalho dos físicos, após o registo desses acontecimentos no centro dos detectores, é analisar os dados, interpretá-los à luz do conhecimento actual e testar novas teorias, quando as antigas não descrevem o que é observado.

Todos os anos cada experiência do LHC registará milhares de terabytes de dados. Para o seu armazenamento, reconstrução e análise são necessários cerca de 100 mil dos processadores actuais. Como não é prático instalar essa capacidade computacional num único centro (nem existe financiamento para tal), recorreu-se ao conceito de computação distribuída designado por Grid de computação, em que muitos centros, grandes e pequenos, partilham a tarefa de reconstrução e partilha dos dados, ficando assim acessíveis a todos os investigadores envolvidos nas experiências. Em Portugal existe um centro de cálculo de Grid dedicado aos dados do LHC, numa federação entre três centros, dois em Lisboa e um em Coimbra. Tal como o conceito de World Wide Web (www), desenvolvido no CERN nos anos 1980, permitiu a partilha de informação a nível global, expandindo enormemente o alcance da sociedade da informação e facilitando o acesso ao conhecimento, também o conceito de Grid de computação permite o acesso a meios de cálculo poderosos a qualquer investigador localizado em qualquer parte do mundo. A tecnologia de ponta desenvolvida e utilizada no LHC, seja em computação, materiais, detectores, sensores ou software, entrarão, mais tarde ou mais cedo nas nossas vidas.

O Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Laboratório Associado, esteve desde o início envolvido em duas das grandes experiências do LHC: ATLAS e CMS. Por exemplo, a Delegação de Coimbra do LIP, instalada no Departamento de Física, está envolvida na colaboração ATLAS, tendo desenvolvido, produzido e instalado componentes para o detector, para além de importantes estudos no âmbito da simulação e análise de dados, tendo realizado reconhecido trabalho no estudo das propriedades do quark top, a mais pesada das partículas elementares conhecidas. O detector ATLAS, um cilindro com 44 m de altura e 25 m de diâmetro, é o maior e o mais complexo detector de partículas jamais construído.

Após uma curta paragem de Inverno, o LHC irá iniciar agora a sua operação regular e, previsivelmente, bater novos recordes de energia e de taxas de colisão, e produzir dados que poderão revolucionar não só a Física como também a nossa imagem da Natureza e do Universo.

João Carvalho (LIP Coimbra)

CIMEIRA SOBRE O UNIVERSO

O "New York Times" de terça-feira, pela pena de Dennis Overbye, informa sobre uma cimeira de físicos (e não só) realizada recentemente em Los Angeles, Califórnia: aqui.

Imagem: a física Lisa Randall, uma das participantes.

FÍSICA E QUÍMICA: NAMOROS E ZANGAS

Recentemente, após uma palestra que dei na Universidade do Minho sobre a teoria quântica no secundário fui questionado sobre a distinção entre física e a química. Transcrevo o meu texto sobre o assunto de "Curiosidade Apaixonada" (Gradiva, 2005):

A escola associa tradicionalmente a Física com a Química na disciplina de Ciências Físico-Químicas. Há, por isso, quem pense que são ciências gémeas. Serão?

Não são decerto gémeas, porque a Física nasceu no século XVII com o inglês Isaac Newton, autor dos “Princípios Matemáticos de Filosofia Natural”, ao passo que a Química só surgiu no final do século XVIII com o francês Antoine Laurent Lavoisier e o seu “Tratado Elementar de Química”. Facto curioso e pouco conhecido, revelado pelo economista John Keynes, é que Newton foi um alquimista secreto, talvez o último dos grandes alquimistas (não esqueçamos que a alquimia é uma pré-química, é uma espécie de mãe da química!) de modo que foi do fracasso do sonho alquímico de um físico que a Química pôde surgir. Mas a Química tem, de facto, grandes afinidades com a Física. A Física gosta da Química e vice-versa. Não será a disciplina casada com a Física, porque, desde Newton que se sabe que quem forma um matrimónio duradouro com a Física é a Matemática. A Física, e nisso contrasta com a Química, está profundamente unida à Matemática, partilhando com ela cama e mesa a ponto mesmo de não poder sobreviver a um divórcio. Assim, só resta à Química ser uma namorada da Física, com a qual tem tido um prolongado devaneio e com quem naturalmente tem, de vez em quando, alguns arrufos.

Tão enlaçadas por vezes as duas ciências que é difícil destrinçar a Física da Química, mas uma definição convencional é que a Física trata das propriedades da matéria e da energia e que a Química trata da organização dos átomos, que se combinam para formar moléculas e materiais. Para os químicos, os átomos são portanto blocos que se ligam num jogo de complexidade crescente, que vai dos átomos isolados até às organizadíssimas estruturas da vida. Como os átomos são tanto dos físicos como dos químicos, é natural que seja longo o convívio da Física com a Química. Muitos Prémios Nobel da Química foram ou são até físicos ilustres, uma vez que os químicos, diligentemente, se adiantaram aos físicos no respectivo reconhecimento. O caso mais antigo é também o mais pitoresco e, por isso, vale a pena contá-lo brevemente. A estrutura do átomo é do domínio da Física. Mas o britânico (nascido na Nova Zelândia) Ernest Rutherford, descobridor do núcleo atómico – o ponto minúsculo no centro do átomo - , ganhou no início do século XX não o Prémio Nobel da Física, mas sim... o da Química! Rutherford, autor das primeiras reacções nucleares artificiais, não resistiu a declarar:

“Tenho visto reacções nucleares muito rápidas, mas nenhuma foi tão rápida como a da Academia Nobel que de repente me transformou de um físico num químico”.

Mais recentemente, em 2001, o físico norte-americano de origem austríaca Walter Kohn recebeu também o Prémio Nobel da Química pelo seu notável contributo para resolver a equação fundamental da mecânica quântica, facto que o obrigou a iniciar as suas conferências para químicos esclarecendo que não sabia quase nada de Química... E mostrava um cartune que o representava no meio dos frascos de um laboratório de química, onde ele já não entrava desde os tempos do liceu. Os físicos, por seu lado, também não se têm importado em distinguir e premiar químicos. Lá fora é comum encontrar físicos nos departamentos e laboratórios de Química assim como químicos nos departamentos e laboratórios de Física (antepõe-se o “lá fora”, porque em Portugal, um sistema universitário anquilosado tem impedido essa hoje tão necessária interdisciplinaridade).

Mas há também zangas. Em 1929, o físico inglês (que, por formação, era engenheiro electrotécnico) Paul Dirac, de quem se comemorou o centenário do nascimento em 2003, escreveu uma frase famosa que pretende reclamar que a Química não passa de um ramo da Física. Repare-se que três anos antes, com a ajuda do próprio Dirac, tinha aparecido a mecânica quântica, a doutrina que permite explicar o funcionamento dos átomos. O papel maior de Dirac tinha sido escrever uma equação matemática (inspirada por argumentos de natureza estética) que juntava a teoria quântica de Bohr e outros com a relatividade de Einstein. A equação de Dirac, bela e lapidar, permitia, pelo menos em princípio (haveria que resolvê-la, o que era impossível em casos não triviais, dada a indisponibilidade na época do computador), descrever uma multidão de fenómenos físicos e a totalidade dos fenómenos químicos. Vejamos então o que Dirac afirmou:

“As leis físicas subjacentes à teoria matemática de uma larga parte da física e de toda a química são, portanto, completamente conhecidas, sendo a única dificuldade o facto de a aplicação destas leis conduzir a equações demasiado complicadas para serem resolvidas. É por isso desejável desenvolver métodos práticos de aplicação da mecânica quântica que ofereçam uma explicação das principais características dos sistemas atómicos complexos sem recorrer a muitos cálculos.”

Esta afirmação conduziu a uma discussão sobre a “redução” da Química à Física. Será que toda (sublinhe-se: toda) a Química se pode reduzir à Física? Ou usando, uma linguagem um pouco mais forte, será que a Física possui toda a Química?

Embora se possa perceber o que Dirac tinha em mente, julgo que é manifestamente exagerado pretender que a Química seja um ramo da Física. Na mesma linha de ideias, a Biologia seria um ramo da Química e, portanto, um subramo da Física. Etc. Isto é, tudo ou quase tudo seria Física. A afirmação de Dirac, mais do que reducionista, parece, vista deste modo, totalitária. Não haveria várias ciências mas simplesmente uma ciência. Reside aqui decerto um dos motivos de algumas zangas entre físicos e químicos. Os físicos são acusados da “tentação totalitária” , da tentação de tudo quererem englobar. É um facto que alguns físicos – os que perseguem, na linha de Dirac, mas agora a um nível mais microscópico, uma “teoria de tudo”, uma “teoria final” – defendem que o “leitmotiv” da Física deve ser a busca do mais pequeno e da força unificada que una os blocos mais fundamentais. Mas não é menos verdade que cada vez mais físicos entendem hoje que o domínio da complexidade não lhes é alheio e que o Universo é muito mais vasto e plural do que a atitute estritamente reducionista pressupõe.

Física e Química são subculturas diferentes da mesma cultura científica. São maneiras diversas de ver o mesmo mundo. Concerteza que têm, por isso, muito em comum (usando uma metáfora teológica, não pode o homem separar aquilo que Deus uniu!). Mas também concerteza que são disciplinas com individualidade própria. Os esforços a fazer deverão ir não no sentido de fundir essas culturas mas sim de fomentar o seu contacto. Isto é: de manter o namoro sem zangas de maior.

Newton e a maçã

A Royal Society, a comemorar 350 anos, disponibiliza nas suas páginas Web a cópia do manuscrito de William Stukeley, Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life (1752), no qual ele descreve a história da maçã de Newton, que lhe foi contada pelo próprio: ver aqui.

‘After dinner, the weather being warm, we went into the garden and drank tea, under the shade of some apple trees… he told me, he was just in the same situation, as when formerly, the notion of gravitation came into his mind. It was occasion’d by the fall of an apple, as he sat in a contemplative mood. Why should that apple always descend perpendicularly to the ground, thought he to himself…’

Esta é a origem da lenda. Muitos relatos e cartoons da maçã têm sido bastante exagerados...

Imagem: Cartoon de José Bandeira na capa do meu livro "Física Divertida" (Gradiva).