FRONTEIRAS DA FÍSICA

Minha contribuição para a revista dos estudantes de Física da Universidade de Coimbra:

 

Embora correndo o risco de deixar importantes áreas de fora, esboço aqui algumas das actuais fronteiras da Física:

 

1- Cosmologia e Física de partículas

O tema do espaço é muito vasto. Sabemos que o Universo teve um início, o Big Bang, há 14 mil milhões de anos, sobre o qual é grande a nossa ignorância,  e sabemos que a história do Universo assentou na progressiva auto-organização de partículas devida a forças. Existe um modelo-padrão de partículas e forças. No quadro desse modelo, já foram unificadas três das quatro forças fundamentais, faltando a gravidade. Um grande projecto é a junção da teoria da relatividade geral  com a teoria quântica. Sendo a teoria das cordas uma tentativa dessa unificação, ela tem-se revelado insatisfatória: há alternativas como a teoria do loop quântica. Um enorme problema é o da natureza do tempo.  Do espaço podem sempre surgir surpresas: Técnicas de observação recentes como as das ondas gravitacionais poderão trazer novidades.

2- Computação quântica

Alguns aspectos estranhos da teoria quântica, como a sobreposição de estados, podem ser explorados tecnicamente para permitir uma computação muito mais rápida. Já existem protótipos de computação quântica, que, se forem desenvolvidos, poderão vir a revolucionar a computação, que está a atingir os limites da lei de Moore, isto é, os transístores estão a aproximar-se da escala atómica.

3- Nanotecnologia e novos materiais

A engenharia à escala atómico-molecular - uma ideia apresentada em 1959 por Richard Feynman - tem crescido muito desde que foram fabricados os primeiros fulerenos em 1985.  Já há aplicações no mercado dessas tecnologias, que consiste em fabricar novas moléculas e materiais, juntando os átomos ou moléculas um a um. O sonho é que novos materiais com propriedades desejadas sejam fabricados à medida. No domínio dos novos materiais, permanecem muitas questões teóricas e práticas, por exemplo as que se  ligam à supercondutividade a altas temperaturas.

4- Sistemas não lineares e complexidade

Um domínio interdisciplinar muito fértil tem sido o dos sistemas não lineares, sistemas cujos outputs são muito sensíveis aos inputs. É o que sucede na meteorologia: um abanar de asas de uma borboleta pode causar um furacão do outro lado do mundo. Este domínio, que se liga com a geometria fractal, encontra aplicações não só nas ciências físico-naturais, mas também nas ciências sociais e humanas. É neste domínio dos sistemas não lineares que surgem as interessantes questões do não-equilíbrio.

5- Vida extraterrestre e exoplanetas

Só se conhece vida na Terra, mas procura-se vida quer no sistema solar, por exemplo em luas de Júpiter, quer fora do sistema solar através de espectroscopia. Poe esta via foram recentemente descobertas moléculas (fosfinas) em Vénus cuja origem poderá ser biológica, o que significa que o planeta mais próximo de nós poderá albergar ou ter albergado vida microscópica.  O crescimento do número dos exoplanetas, que hoje em dia são mais de quatro mil, permitirá revelar “novas Terras”, isto é, planetas à distância certa da sua estrela para poderem acolher vida. Não sabemos se esta se baseará no código genético que une toda a vida na Terra.

6- Inteligência artificial e neurociências

O cérebro é a última fronteira da ciência. A inteligência artificial surgiu em 1956 e desde então não parou de crescer. A ideia é imitar partes do cérebro humano. Algoritmos de inteligência artificial permitem hoje o tratamento de big data, incluindo interpretação da fala e da imagem, sendo por isso úteis em robôs. O problema da consciência continua a desafiar-nos. Além disso, doenças do cérebro, visualizadas por meios da física, constituem um grande desafio, quando cresce o número dessas doenças.

7—Ambiente e clima

As alterações climáticas são um dos grandes problemas do mundo. A humanidade enfrenta desafios científico-tecnológicos tremendos para impedir maior acumulação de gases de efeito estufa e o consequente aumento de temperatura do planeta. Há que desenvolver novas fontes de energia e novos meios de mobilidade, uma área em que trabalham muitos físicos.

São muitos os problemas para os jovens físicos! E, em Portugal e no mundo, não faltarão oportunidades e trabalho.