Por que fazemos física? Artigos

Artigo do professor Rafael Chaves do Instituto Internacional de Física da UFRN para comemorar neste 19 de maio, o Dia do Físico

Da compreensão das partículas elementares à formação de estrelas, galáxias e até mesmo do universo, e em aplicações tecnológicas tão diversas quanto o laser, computadores e sistemas de GPS, é difícil encontrar algum aspecto em nossa vida moderna em que a física não tenha dado uma contribuição fundamental. Mas o que é a física?

Tentar definir algo tão abrangente, que lida tanto com o mundo do muito pequeno e do muito grande, quanto com o simples e o complexo, não é tarefa fácil. De fato, se abrirmos um dicionário encontraremos para a definição de física algo como “a ciência que investiga a matéria, a energia e suas interações”. A física é isso, mas também é muito mais.

Apesar da diversidade e complexidade do mundo à nossa volta, se prestarmos bem atenção logo descobrimos que há um padrão subjacente e interconexões entre os diferentes fenômenos. Toda essa diversidade e complexidade é fruto de um conjunto de regras básicas, as leis que descrevem a natureza. O objetivo da física é justamente o de desvelar essas leis naturais e construir um quadro coerente e único que reflita o mais fielmente possível as miríades de possibilidades que encontramos no Universo.

Como exemplo disso temos as descobertas do físico inglês Isaac Newton sobre o motivo pelo qual objetos caem, a Terra circundar o Sol enquanto a Lua circundar a Terra e os movimentos das marés. Esses e outros tantos fenômenos são diferentes manifestações da mesma lei da gravidade.

Da mesma forma, o físico escocês James Clerk Maxwell, descobriu que uma só lei natural, chamada de teoria eletromagnética, estava por trás de imãs, das correntes elétricas e da luz que nos permite enxergar com nossos olhos todas as maravilhas do universo.

A física e a era tecnológica

A física é uma ciência básica com o objetivo primordial de descrever e explicar os fenômenos naturais, entretanto novas descobertas levam a inúmeras aplicações práticas e inovações tecnológicas. A física nos permite entender quantitativamente e com modelos matemáticos precisos o que observamos. Esse poder explanatório nos permite não só explicar o que vemos, mas também entender como projetar sistemas físicos em nosso favor. Com a física, passamos de meros observadores para atores fundamentais com o poder de intervir e modificar o mundo ao nosso redor.

Seria impossível listar todas as consequências tanto fundamentais quanto tecnológicas em decorrência do nosso desenvolvimento em física. Para ter uma breve ideia de todas estas conquistas da humanidade é suficiente nos atermos ao último século. Foi justamente no começo do século passado que duas das maiores revoluções científicas aconteceram com o descobrimento da teoria quântica da matéria e da teoria da relatividade.

A teoria quântica nasceu do entendimento de que os componentes fundamentais da matéria, tais como os átomos e os elétrons que os rodeam, precisavam de uma nova teoria física para serem explicados.

Em paralelo a teoria da relatividade nos mostrou como, ao contrário do que possa parecer, o espaço não é um palco inerte, mas sim invariavelmente conectado com o tempo e modificado pela presença de matéria. Curiosamente, a data de 19/05 foi escolhida para celebrar o dia do físico justamente porque em 1905, o chamado ano miraculoso da física, Albert Einstein revelou para o mundo diversas descobertas fundamentais para a física e a ciência em geral, entre elas justamente a teoria da relatividade especial e a dualidade quântica da luz entre onda e partícula.

Ambas as teorias, quântica e relatividade, nasceram da necessidade dos físicos de explicarem fenômenos fundamentais, mas ao longo deste século transformaram e continuam transformando a nossa sociedade. Os semicondutores, que são os constituintes fundamentais dos computadores modernos, foram descobertos pela quântica. O laser e a ressonância magnética, utilizados diariamente salvando vidas em hospitais, também. E pra finalizar essa pequena lista de alguns dos exemplos, vale dizer que os primórdios da internet foi inventada no CERN (laboratório no qual fica localizado o maior acelerador de partículas do mundo), com o intuito de facilitar a comunicação e distribuição de informação entre cientistas ao redor do mundo.

É difícil imaginar nosso mundo atual e todas as conquistas que obtivemos sem a física e as teorias fundamentais que nos ensinam a olhar o universo com novos e admirados olhos.

A física e os desafios do século 21

Infelizmente nosso avanço tecnológico não trouxe só benesses, mas também consequências negativas sérias, como as armas de destruição em massa (as bombas atômicas não existiriam não fosse a mecânica quântica) e a mudança climática. Isso nos mostra que não basta gerarmos novos conhecimentos, também temos que descobrir formas sustentáveis de utilizá-los.

Felizmente, a física e outras áreas da ciência oferecem alternativas para lidarmos com esses novos desafios, como a pesquisa de novos materiais e formas de se gerar energia, que tem levado novas alternativas ao modelo atual baseado em queima de combustíveis fósseis. Células solares e geradores de energia eólica mais eficientes estão se tornando cada vez mais comuns e carros elétricos que até pouco tempo não passavam de ficção científica já são uma realidade. Computadores quânticos capazes de resolver problemas dificílimos e levar à descoberta de novos materiais e farmacêuticos já são considerados com seriedade por gigantes de tecnologia como Google e Microsoft.

Para que tudo isso aconteça e possamos continuar evoluindo é de suma importância que nos engajemos na defesa da ciência. Ao contrário de muitos países com economia e sociedade modernas, que apostaram em investimentos em ciência e tecnologia para superar suas crises, no atual momento a ciência brasileira vê sua importância ser diminuída de forma drástica, a pior delas através de cortes massivos de orçamento. Para superarmos os desafios impostos pela sociedade moderna cada um de nós deve fazer a sua parte. Os físicos e demais cientistas com certeza continuarão a fazer a sua; pesquisando e gerando conhecimento, inovação e o mais importante, educando e treinando as próximas gerações.

Rafael Chaves é professor do Instituto Internacional de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte e doutor em Física pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Sua pesquisa inclui informação e computação quântica, fundamentos da mecânica quântica, óptica quântica, aprendizagem de máquina e modelagem causal.

As afirmações e conceitos emitidos em artigos assinados são de absoluta responsabilidade dos seus autores, não expressando necessariamente a opinião do portal.