O mínimo que você precisa saber sobre os Filósofos Pré-Socráticos para não ser um idiota.

Por Kherian Gracher

 

É argumentável que a filosofia nasce com o primeiro ser capaz de elaborar uma linguagem e raciocínios complexos. Como só conhecemos a espécie humana capaz de fazer tal coisa, podemos dizer, por enquanto – ao menos até descobrirmos algum outro ser capaz de tais tipos de raciocínios -, que a filosofia nasce com o ser humano. Pode parecer um pouco presunçosa essa afirmação, mas não é. Aparentemente a filosofia nasce quando o primeiro problema filosófico é formulado. Mas qual a natureza dos problemas filosóficos? Bom, podemos compreender os problemas filosóficos de dois modos.

O primeiro modo é entender que problemas filosóficos são aqueles que nós não temos a capacidade, na época que se pensa sobre esse problema, de oferecer uma resposta definitiva, uma resposta tal que sejamos capazes de averiguar se ela é verdadeira ou falsa. A peça chave para compreendermos esse modo de ver os problemas filosóficos é: um problema filosófico depende do período em que é formulado. Por exemplo, antigamente os seres humanos não tinham um método para averiguar respostas para perguntas como “como água cai do céu?”, “o que é um relâmpago e um trovão no meio de uma tempestade?”, “como as plantas saem da terra?”, etc. Esses tipos de perguntas eram importantes para os primeiros seres humanos. Eles não sabiam responder tais perguntas haja vista que eles não tinham métodos científicos que dispomos hoje. Desse modo, nos primórdios dos seres humanos, tais perguntas podem ser vistas como perguntas filosóficas. Eles careciam de um método para averiguar se possíveis respostas a essas perguntas eram verdadeiras ou falsas. Hoje, por outro lado, temos métodos capazes de explicar tais fenômenos e averiguar a veracidade dessas explicações. Desta forma esses problemas deixaram o campo filosófico, tornando campos separados da filosofia, que hoje chamamos de “ciência”. Esse modo de encarar os problemas filosóficos permite imaginarmos que alguns dos problemas que temos hoje na filosofia podem, em um futuro, deixar de serem tratados pela filosofia. Talvez consigamos um método para averiguar a resposta de certos problemas filosóficos, tornando essas perguntas problemas centrais de outras áreas do conhecimento. Ou seja, talvez problemas atuais que temos na filosofia se tornem, no futuro, a semente de novas ciências.

Por outro lado, podemos entender os problemas filosóficos como problemas que não permitem, seja em que época for, a utilização de um método experimental para averiguarmos suas respostas. Seria da natureza dos problemas filosóficos não permitir um método experimental para respondê-los. Desse modo uma pergunta do tipo “como água cai do céu?” não era, mesmo antigamente, um problema filosófico. Tal problema permite a utilização de um método experimental para averiguarmos suas respostas. Não naquela época, pois eles não tinham, mas a natureza dessa pergunta permite tal método experimental. E é por conta da natureza da pergunta que ela não é filosófica, de acordo com essa interpretação.


Homens pré-históricos já esboçaram o que entendemos hoje por religião. Esse é um forte indício da existência de perguntas filosóficas naquela época.

Deixando essa discussão aparte, nos centremos no por que a filosofia existe desde os primórdios dos seres humanos. Os primeiros registros que temos dos seres humanos os vemos criando sistemas religiosos, ou mesmo se questionando sobre a própria existência. A existência da religião em sociedades primitivas nos fornece um forte indício de que esses homens faziam perguntas filosóficas. Por que existimos? Há alguma coisa que rege o universo? Há alguma estrutura no universo além do que vemos? Esse tipo de pergunta é essencialmente filosófica. São perguntas que tanto carecem, seja naquela época ou mesmo hoje, de métodos experimentais para averiguarmos as respostas. Como eles não tinham boas respostas para tais perguntas, postular a existência de seres divinos era uma alternativa viável. Solucionava os problemas, à primeira vista. Assim nasceram as religiões, como uma explicação para problemas filosóficos.


Grécia antiga, o berço da filosofia ocidental.

Por que, então, vemos pessoas falando que a filosofia nasceu com os gregos? Bom, há melhor explicação para isso é a seguinte. Aparentemente, problemas filosóficos nasceram com os questionamentos naturais do homem, de modo que não podemos apontar um lugar onde ela teria “nascido”. No entanto, a filosofia tal como vemos hoje é fruto de um certo modo de sistematizar e responder aos problemas filosóficos. Com os gregos os problemas filosóficos tomaram um corpo sistematizado. Através deles que começamos a olhar para os problemas e, a partir da natureza de cada tipo de problema, a dividi-los em grupos. Os gregos que, por exemplo, perceberam que um problema sobre a natureza da realidade é diferente de um problema sobre o modo como devemos agir. Além disso, como veremos, com Tales (considerado como o primeiro grande filósofo grego) a explicação de qual é a natureza última do universo tomou um caminho de análise tal que se diferenciava das anteriores, haja vista que não exigia mais uma explicação que recorria a existência de deuses. Devemos notar que isso não significa que Tales não acreditava em entidades místicas ou religiosas. Pelo contrário, os primeiros filósofos gregos tinham teorias extremamente místicas aos olhos de hoje. No entanto, para época em que eles viveram, dar uma explicação para tais problemas, sem recorrer aos mitos da época, era uma revolução no modo de se pensar.


Confúcio, pensador chinês do século V a.C. e considerado um ícone da filosofia oriental.

Devemos notar, contudo, que há métodos filosóficos bem particulares em outras regiões do mundo, como no oriente. Há filósofo orientais anteriores aos filósofos gregos. Todavia, a filosofia grega adotou um posicionamento e uma sistematização no método filosófico que, tal como vemos hoje, deu origem a toda tradição filosófica ocidental. Enquanto isso os filósofo orientais tanto sofreram como também tiveram fortes influências nos costumes religiosos e tradicionais das suas sociedades. Muitos deles tratavam a filosofia como um braço da religião. Os gregos, por sua vez, adotaram uma posição diferente. A religião predominante na Grécia era recheada de mitos, algo que os primeiros filósofos gregos tentaram rejeitar como respostas para os problemas filosóficos.

Do Mito ao Logos

A primeira coisa que vemos em cadernos de história da filosofia é a famosa passagem “do mito ao logos”. Basicamente o que essa passagem representa é o nascimento da tradição filosófica ocidental. Como dito anteriormente, os primeiros filósofos começaram a rejeitar os mitos religiosos como respostas para problemas filosóficos. Os mitos deixaram de ser respostas plausíveis, dando lugar ao logos, ou seja, a razão. Mas, o que isso quer dizer? Os primeiros filósofos começaram a oferecer respostas que visavam ordenar o universo através de princípios básicos. Tais princípios não recorriam a mitos, no entanto eles tinham, por vezes, propriedades místicas. Assim todo o universo adquiria ordem, tornava-se um “Cosmos”, um local organizado por princípios reguladores e, além disso, previsível.


Logos, do grego, significava em um primeiro momento a palavra escrita ou falada. No entanto, esse termo adquiriu outro significado com os filósofos. Assim, entende-se “logos” como a razão, a capacidade de racionalizar.


Cosmos, do grego, significa a totalidade das coisas, o universo, posto de modo ordenado, organizado e harmônico.


Dizem, por conta disso, que a filosofia é a mãe de todas as ciências. Essa afirmação não é, vista por esse ângulo, falsa. Os primeiros filósofos gregos propunham um modo de se observar e analisar a natureza tal que ela pudesse ser explicada pela razão, e não recorrendo a mitos religiosos. Esse modo de encarar o mundo foi fundamental no desenvolvimento de todas as ciências. As primeiras perguntas filosóficas eram, aos olhos de hoje, perguntas que misturavam filosofia e ciência. A primeira ciência a se desvencilhar da filosofia foi a matemática (a entendendo como uma ciência “pura”), posteriormente foi a física. Nos tempos modernos temos o exemplo da química, da biologia e, por fim, a psicologia. No início, lá na Grécia Antiga, essas áreas eram todas misturadas. Mas, o que toda ciência deve à filosofia foi o modo como ela nos permitiu encarar a natureza.

Primeiros Filósofos Ocidentais

A história da filosofia grega é dividida em duas partes, tendo como ponto central a figura do filósofo Sócrates. Tamanha é a importância de Sócrates para a história da filosofia que os filósofos anteriores a ele são atualmente chamados de “pré-socráticos”. A frente veremos o porquê Sócrates é tão fundamental para a história da filosofia. Mas, por hora, vamos tratar apenas de alguns filósofos pré-socráticos.

Aristóteles, que além de um dos maiores filósofos gregos, foi também um dos maiores cientistas que a humanidade já produziu. Seus trabalhos se estendem para o desenvolvimento da Lógica, da Física, da taxionomia biológica e, além disso tudo, foi um dos primeiros historiadores da filosofia. Muito do que será falado acerca dos primeiros filósofos sobreviveram ao tempo por conta de Aristóteles. Esses filósofos fizeram obras que se perderam na história, mas com os trabalhos de Aristóteles para apresentar e comentá-los nós temos material para entendê-los. Em seus trabalhos de análise sobre os filósofos anteriores, Aristóteles basicamente entendia que a filosofia tratava de investigação sobre as causas das coisas. Haveria para ele quatro tipos diferentes de causas:

  1. Causa material.
  2. Causa eficiente.
  3. Causa formal.
  4. Causa final.

Para entendermos essas quatro causas, a grosso modo, podemos recorrer a um exemplo. Pense que sua avó quer fazer um bolo para o café da tarde. A primeira coisa que ela faz é reunir os ingredientes. Esses ingredientes são a causa material do bolo. Sua avó, cozinheira de mão cheia, é aquela que de modo divino irá misturar e preparar com eficiência o bolo. Ela, desse modo, é a causa eficiente desse bolo. No entanto, sua avó já não tem uma boa memória (sabe como é a idade, né?), de modo que ela recorre ao velho caderno de receitas. A receita seria, então, a causa formal do bolo. Enfim o bolo já está cheirando no forno, mas para que ele servirá? Bom, esse bolo é para saciar sua fome na hora do café da tarde. Saciar a fome, desse modo, é a causa final do bolo. A existência desse bolo então tem como causa material os ingredientes, como causa eficiente a sua avó, a causa formal a receita, ou o modo como deve ser preparado e, por fim, a causa final, ou a finalidade de saciar a fome.

De acordo com a análise de Aristóteles os primeiros filósofos tentavam analisar a natureza de modo a ordená-la em princípios básicos. Esses princípios, por sua vez, recorriam a uma dessas quatro causas. Uns ofereciam como resposta ao problema de entendermos a estrutura fundamental do universo uma causa material, ou seja, apelavam para qual material o universo era formado. Outros, por sua vez, respondiam esse problema respondendo quem era a causa eficiente, quem ordenou o universo. Alguns ainda respondiam esse problema apelando para forma que o universo se estruturava, oferecendo uma causa formal. E, por fim, Aristóteles propôs uma análise teleológica do universo, explicando a finalidade dele, ou seja, uma causa final. Vejamos brevemente o que os principais filósofos do período pré-socrático propuseram e teorizaram. E, se possível, vejamos como essa análise de Aristóteles pode ser aplicada.


Teleologia, do grego, significa estudo das finalidades, do propósito ou mesmo dos objetivos de algo.


Tales

Tales de Mileto (c. 625-545) é conhecido como o pai fundador da filosofia grega. Mas, além dessas considerações, era também geômetra. É considerado o primeiro a descobrir o método de inscrever um triângulo-retângulo em um círculo; também de calcular a altura das pirâmides ao medir a sombra que projetavam no momento do dia em que a sua própria sombra era igual a sua altura; e usar a geometria na prática, provando que triângulos com um lado e dois ângulos iguais são congruentes e usando isso para determinar a distância de navios no mar. Ele era astrônomo e também meteorologista, dizem que previa eclipses, provou que um ano tinha 365 dias e identificar os dias dos solstício de verão – dia que o sol fica mais tempo visível no céu – e do inverno – dia que o sol fica menos tempo visível no céu. Não sabemos até que ponto essas e outras histórias são verdadeiras, mas se ele fez metade do que se conta, ele era um homem extraordinário. Infelizmente nos restam apenas dois ditos desse filósofo. Esses ditos misturam ciência e religião, o que mostra quanto a filosofia em sua gênese era, ainda, influenciada pelo misticismo.

“Todas as coisas estão cheias de deuses”
“A água é o princípio único de tudo”

Tales de Mileto

A filosofia de Tales, mesmo na antiguidade, era de difícil acesso. Não era fácil entender porque Tales adotou a água como princípio do universo. De acordo com ele a terra repousava sobre a água, tal como um pedaço de madeira flutuando na correnteza. Todavia, podemos perguntar: sobre o que a água repousa? Tales vai além e afirma que tudo, de algum modo, veio da água e, de alguma maneira, é feito de água. Aristóteles, ao analisar a teoria de Tales, supôs que tal afirmação era em virtude da necessidade dos seres vivos para com a água. No entanto, podemos perceber que Tales era obscuro e ainda influenciado por misticismos. Isso, de forma alguma, diminui sua importância na história da filosofia. Oferecer um princípio tal que não era reduzido aos mitos religiosos de sua época, tentando fundamentar sua teoria apelando para a razão (ainda que com influência místicas), foi revolucionário. A filosofia, e até mesmo a ciência, deve muito a ele.

Anaximandro


Anaximandro representado em um mosaico romano com seu relógio solar.

Anaximandro de Mileto (c. ???-547 a.C.), também considerado um dos precursores da filosofia, também era um homem com mil facetas. Credita-se a ele o primeiro mapa-múndi, a primeira carta celeste e até mesmo o primeiro relógio de sol grego. Ele defendia que a terra tinha uma forma cilíndrica, como uma coluna com altura três vezes maior que sua largura. Ao redor do mundo havia tubos gigantes com fogo, e neles havia buracos por onde se enxergava o fogo a partir do exterior. Esses buracos seriam o sol, a lua e as estrelas. As obstruções dos buracos eram os eclipses do sol e as fases da lua. Diferente de Tales, sabemos mais a respeito de Anaximandro em virtude dele ter deixado um livro intitulado Sobre a Natureza. Sua teoria cosmológica, diferente de Tales, é mais elaborada. Ele não procura por algo que sustente a terra, pois devido à sua equidistância de tudo o mais ela permanece onde está não havendo forças ou razões que a façam se mover.

Anaximandro, em sua teoria filosófica, julgava ser um erro entender que a realidade era forjada, ou seja, que tinha uma causa material através de qualquer um dos elementos que podemos ver ao nosso redor. Assim, afirmava ele, que o princípio fundamental das coisas deveria ser algo ilimitado, indefinido, ou como o termo usado por ele no grego, deveria ser apeíron.


Apeíron, do grego, pode ser entendido como aquilo que não tem começo ou fim no tempo, tampouco pertencia a alguma classe de coisas particulares. Uma paráfrase próxima da ideia que Anaximandro tinha acerca do apeíron seria “matéria eterna”.


 

Além da matéria prima do universo – o Apeíron – que seria a causa material, Anaximandro oferece uma abordagem sobre a causa eficiente. De acordo com sua teoria, o universo era um campo de forças contrárias em competição tal que trouxeram o mundo à existência. Essas forças opostas manteriam um princípio de reciprocidade, no qual hora um sobrepujava o outro, e hora havia uma inversão de papéis.

Anaxímenes


Anaxímenes de Mileto (c. 588-524 a.C.), o último filósofo do trio de cosmólogos de Mileto.

Anaxímenes de Mileto, que teve seus trabalhos mais fluentes por volta de 546-525 a.C., era mais novo que Anaximandro e, ainda assim, mais próximo do pensamento de Tales. Ele é o terceiro e último grande cosmólogo de Mileto, e como Tales ele defendia que a terra deveria repousar sobre algo. No entanto, diferente de Tales, o elemento primordial era o ar, e não a água. E a terra e os corpos celestes tinham forma plana. Esses últimos circulavam horizontalmente em volta da terra. O ar, em estado estável, seria invisível. Mas, de acordo com Anaxímenes, quando há movimento ele se condensa e primeiro se torna vento, em seguida nuvem, depois água e, por fim, a água condensada se torna lama e pedra. O ar rarefeito, por sua vez, tornava-se fogo. Assim, apenas com a noção de condensação e rarefação, Anaxímenes tentava explicar como tudo surgiu. Para dar suporte as suas afirmações, Anaxímenes recorre a uma pequena experiência que você pode fazer aí. Primeiro, sopre sua mão com os lábio cerrados, depois sopre sua mão com a boca aberta (se alguém estiver vendo, finja que está fazendo algo natural). Da primeira vez o ar será frio, da segunda o ar será quente. Segundo o argumento de Anaxímenes, isso demostra que há uma conexão entre a densidade e a temperatura.

Podemos ver que havia em Anaxímenes, com essas tentativas de experimentos para justificar racionalmente suas teorias, uma protociência. Ele era, potencialmente, um cientista. Esse experimento pode nos parecer um pouco infantil, mas devemos pensar que eles viviam em um período onde não havia tecnologia científica para fazer experimentos. Eles ao menos tentaram justificar racionalmente suas crenças usando daquilo que tinham em mãos, sem recorrer para sistemas religiosos ou mitos amplamente aceitos na sociedade em que viviam.

Pitágoras


Pitágoras de Samos, filósofo e matemático grego nascido na ilha de Samos.

Tanto Pitágoras de Samos (c. 570-496 a.C.) como Tales dividiram as honras de introduzir a filosofia na Grécia antiga. Além de filósofo, Pitágoras também foi um exímio matemático. Você deve lembrar do Teorema de Pitágoras. Na cidade de Crotona, Pitágoras fundou uma comunidade semi-religiosa, que durou até 450 a.C., ou seja, posterior a sua morte. É atribuído a ele a invenção do termo “filósofo”. Conta-se que uma certa vez, em vez de se declarar como sábio (sophos), Pitágoras teria dito com modéstia que era apenas um amante da filosofia (philosophos).


Galileu Galilei, que como Pitágoras acreditava que o universo se comportava de tal modo que apenas com a matemática podíamos compreendê-lo.

As teorias propostas por Pitágoras envolviam matemática e misticismo, algo que influenciou o pensamento grego durante quase toda antiguidade. Os “pitagóricos”, como eram chamados aqueles que seguiam Pitágoras, haviam descoberto uma relação entre intervalos musicais e razões numéricas. Tal descoberta os levou a acreditar que havia uma estrutura subjacente na natureza, estrutura essa matemática, que seria a peça-chave para entendermos o Cosmos e toda a sua organização. Como dito por Platão, para eles a astronomia e a harmonia eram ciências irmãs, uma para os olhos e outra para os ouvidos. Tal tentativa de explicar a natureza por causas formais, analisando a estrutura matemática do mundo, foi feita dois mil anos antes de Galileu. Esse cientista do renascimento foi um dos que apresentaram boas razões para aceitarmos que, em certo sentido, “o livro do universo está escrito em números”.

Xenófanes


A descoberta dos fósseis deve-se a Xenófanes.

Mileto havia sido destruída e a morte de Pitágoras, por volta de 494 a.C., marcaram o final do primeiro período do pensamento pré-socrático. O próximo nome digno de nota foi Xenófanes (c. 570-470 a.C.), um cara que viveu muito para época. Esse filósofo de longa vida também propôs uma cosmologia, todavia, o elemento primordial do universo era a terra. De acordo com ele, a terra vai dos nossos pés ao infinito. Uma famosa frase de Xenófanes é que “tudo vem a terra e na terra tudo terminará”. Se você for católico, ou viveu em algum ambiente católico, já deve ter ouvido uma frase parecida na quarta-feira de cinzas: “recorda-te que és pó e ao pó tornarás”. Em alguns momentos Xenófanes une a água com a terra como material primordial para a criação da terra. Tal união se deve para uma das mais importantes descobertas científicas feitas por ele, a existência de fósseis. Ao encontrar conchas marinhas em terrenos distantes do continente ele conjecturou a hipótese de que a terra, outrora, foi coberta pelo mar.

Sua teoria cosmológica, por outro lado, deixa muito a desejar. Como a terra se prolongava ao infinito, o Sol não poderia descer a terra para fazer o movimento de nascer e pôr. Para solucionar esse problema, Xenófanes defendia que cada dia tínhamos um novo Sol. Concluía com isso que existiam inúmeros sóis, e a impressão do movimento circular se dava apenas pela longa distância que esses sóis passavam. Outras teorias científicas imputadas à Xenófanes, por outro lado, podem parecer impressionante haja vista o naturalismo adotado por ele.

Heráclito


Heráclito de Éfeso, o Enigmático ou o Obscuro.

Heráclito de Éfeso, que provavelmente era 30 anos mais novo que Xenófanes, foi um dos filósofos que mais obras chegaram até a posteridade. No entanto, na própria antiguidade ele era apelidado de “o Enigmático” e “Heráclito, o Obscuro”, que dá bons indícios sobre a dificuldade de entendermos sua obra.

Tal como Xenófanes, Heráclito também acreditava que todo dia um novo Sol aparecia no céu, e como Anaximandro ele afirmava que o Sol era constrangido por um princípio cósmico. Essas teorias se desenvolveram com Heráclito para uma doutrina do fluxo universal: Tudo, afirmava ele, está em movimento, nada permanece imóvel; o cosmos é como uma correnteza. Como diz o famoso exemplo que visa representar a teoria heraclítica, se entrarmos duas vezes em um mesmo rio, não poderemos pôr nossos pés duas vezes na mesma água, dado que a água não será a mesma nesses dois momentos. Mas, além disso, não poderíamos pisar duas vezes no mesmo rio. Essa segunda passagem não parece fazer sentido, mas isso se entendermos que o que identifica um rio é seu curso. Caso entendamos que um rio é identificado pelo seu conteúdo, então o rio estaria em um constante movimento. Esse exemplo é uma alegoria para afirmar que a realidade é uma constante mudança.

Qual seria então a causa material da realidade para Heráclito? O fogo, que seria uma corrente fluida, um modelo de mudança constante, consumindo-se e revigorando-se. O que governa esse mundo em constante mudança, ou seja, a causa eficiente? O Logos, a razão e ordem necessária para manter o equilíbrio em um mundo de mudanças. O cosmos seria, então, uma constante mudança, resultado de uma luta entre forças naturais opostas, estruturados pelo Logos.

Parmênides

Parmênides de Eléia (c. 530-460 a.C.), foi o patrono da escola italiana de filosofia. Em oposição à Heráclito, Parmênides defendia que o universo é estático, não estava em constante movimento, e que o mundo como observamos é uma ilusão, apenas uma aparência. Grande parte de seu trabalho foi perdido com o tempo – apenas 120 linhas de um de seus diversos poemas, nos quais ele apresentava sua teoria, chagaram até nós.


Parmênides de Eléia, patrono da escola italiana de filosofia.

Parmênides é considerado o criador da área da filosofia chamada “Ontologia”, uma das sub-áreas da Metafísica. Esta área seria um estudo sobre o Ser, isto é, sobre a existência e inexistência dos objetos. Tudo o que existe e pode ser pensado é, de acordo com a teoria de Parmênides, o Ser. Esse Ser é indivisível, não possui começo ou fim e, além disso, não é sujeito ao tempo. Podemos criar um exemplo metafórico para explicar a tese de Parmênides e, com esse exemplo, contrastá-la com a tese de Heráclito. Pense em um pouco de água sendo fervida em uma chaleira até que toda a água seja evaporada. De acordo com tese de Heráclito, aplicado nesse exemplo, poderíamos dizer que houve diversas mudanças substanciais no Ser que compõe a água, tornando-o não-ser. Isto é, esse processo representa a morte da água, passando da existência para a não-existência. Contudo, Parmênides rejeita essa tese, afirmando que essa “morte” da água é apenas aparência, uma mera ilusão. A água não foi perdida ou transformou-se em não-ser. Essa mudança é apenas uma alteração no próprio Ser. Ela não deixou de existir, ela só mudou. Parmênides vai além, afirmando que essa própria mudança no Ser é uma ilusão. Na verdade não há mudanças, pois o Ser é eternamente o mesmo e o próprio tempo, o passado, o presente e o futuro são uma e a mesma coisa.

Zenão de Eléia, discípulo de Parmênides, produziu célebres argumentos a favor da tese de seu mestre. Um dos mais famosos e interessante é o chamado “Paradoxo de Zenão”, e é expresso por duas simples frases:

“Não há movimento, pois qualquer coisa que se mova tem de chegar à metade de seu percurso antes de chegar a seu fim”

“O lerdo jamais será ultrapassado pelo ágil, pois o perseguidor deve chegar ao ponto de onde o fugitivo partiu, de forma que o lerdo deve necessariamente permanecer à frente”

Zenão de Eléia

O argumento que se criou com essas frases, o paradoxo de Zenão, pode ser apresentado da seguinte forma. Imagine que gostaríamos de atirar uma flecha em um alvo, a uns 10 metros de distância. Para essa flecha atingir o alvo ela deverá percorrer a metade do percurso, ou seja, 5 metros. Depois disso ela deverá percorrer a próxima metade do percurso, 2 metros e meio. Novamente ela deverá percorrer a metade do caminho, 1 metro e 25 centímetros. Eis que mais uma vez ela deverá percorrer a metade desse caminho, e do próximo, e do próximo, e assim em diante, até o infinito. A flecha, sendo um corpo finito e com capacidade de percorrer distâncias finitas, jamais seria capaz de percorrer todo o infinito percurso. Todavia, nós observamos a flecha percorrer todo o percurso. Deste modo, se a matemática está correta em afirmar que podemos dividir infinitamente os números, a realidade é uma ilusão. Ou seja, estamos no dilema de aceitar a matemática como correta e a realidade como mera ilusão, ou que a matemática é falha e devemos dar suporte as evidências do mundo. Como não temos fortes indícios para supor que a matemática é falha, só pode ser o caso do mundo ser uma ilusão, uma mera aparência.

Esse paradoxo de Zenão colocou um problema tanto para os matemáticos como para os filósofos. Os filósofos se preocupavam em justificar como a realidade não era uma mera aparência, e os matemáticos deveriam dar uma explicação de como uma flecha consegue percorrer todo esse percurso sem que isso incorresse no problema apresentado pelo paradoxo. A solução para isso só apareceu a mais de mil anos depois de Parmênides e Zenão, com o Sir Isaac Newton e Gottfried Leibniz, através do Cálculo Diferencial e Integral.

Empédocles

Empédocles (c. 495/90-435/30 a.C.), nascido na cidade de Acragas, atual Agrigento, é outro filósofo da Itália grega. Além de filósofo, Empédocles colecionava profissões. Era médico, legislador, poeta, professor, mítico e profeta. Infelizmente, grande parte da obra desse filósofo foi perdida, mas ainda nos resta alguns fragmentos. A sua tese filosófica pode ser encarada como uma síntese de alguns filósofos anteriores. Enquanto alguns dos filósofos pré-socráticos, anteriores a Empédocles, escolhiam certas substâncias como princípio básico ou dominante no cosmos, para Empédocles todas as quatro substâncias eram essenciais e igualmente dispostas. Os quatro elementos eram como ingredientes fundamentais, “raízes” do Cosmos, e eles sempre existiram. Estas substâncias se misturavam de formas e proporções variadas, produzindo assim o mundo tal como conhecemos. Conforme ele diz em um trecho de um dos seus poemas:

“Desses quatro saiu tudo o que foi, é e sempre será:
Árvores, animais e seres humanos, machos e fêmeas todos,
Pássaros do ar e peixes gerados pela água brilhante;
Os envelhecidos deuses também, de há muito louvados nas alturas.
Estes quatro são tudo o que há, cada um se entranhando no outro
E, ao misturar-se, variedade ao mundo dando.”
Empédocles

Filósofos e cientistas atribuíram à Empédocles o quarteto de elementos primordiais que, até naquela época, era essencial para a física e para a química – isso até o desenvolvimento da química moderna, com o químico do século XVII, Robert Boyle. Para Empédocles, o que movia o desenvolvimento e a mistura desses elementos, transformando a matéria e criando a vida, eram duas forças, nomeadamente, o Amor e o Ódio. O amor unia os elementos, e o Ódio os separava.

Para explicar a origem das espécies vivas, Empédocles propôs uma interessante teoria da evolução a partir da sobrevivência dos mais aptos. De acordo com a interessante, mas bizarra teoria da evolução dele, no começo surgiram a carne e os ossos através da combinação dos elementos. A partir deles foram se formando os membros e órgãos do corpo, no entanto eles não estavam unidos. Olhos fora das cavidades oculares, braços sem ombros e rostos sem pescoços. Esses órgãos vagaram durante o tempo até encontrar pares ao acaso, fazendo diversas uniões que, no início, foram inadequadas. Eis que monstros apareceram: homens com cabeça de outros animais, animais com membros humanos, etc. A maioria desses organismos eram frágeis ou estéreis, e somente os mais aptos, com uma estrutura melhor formada, foram capazes de sobreviver e se perpetuar. Ainda que essa teoria da evolução seja absurda a nossos olhos, a ideia de sobrevivência dos mais aptos desenvolvida por Empédocles é, de modo ingênuo, a mesma que o biólogo Charles Darwin utilizou.

Anaxágoras (c. 500-428 a.C.), nascido em Clazômenas, foi outro filósofo pré-socrático que é atribuida alguma teoria da ciência contemporânea. Enquanto que Empédocles é considerado o precursor da teoria darwiniana, Anaxágoras é considerado o precursor da teoria do Big Bang. De acordo com sua tese cosmológica, no início todas as coisas estavam juntas, e infinitas em quantidade e pequenez.

“Todas as coisas estavam juntas, infinitas em quantidade e infinitas em pequenez; pois o pequeno era também o infinito. E, estando todas as coisas juntas, nenhuma era reconhecível por sua pequenez. Tudo se situava entre ar e éter, ambos infinitos”

Anaxágoras

No entanto, em algum momento, essa partícula fundamental começou a girar e expulsou o éter e ar circundantes, formando a partir deles os corpos celestes, as estrelas, o sol e a lua. Essa rotação gerou a separação do denso e do raro, do calor e do frio, do seco e do molhado e do claro e do escuro. Essa separação, contudo, nunca se completou. O universo continuaria em expansão e essas separações continuam a acontecer e irão continuar para sempre. Com essa teoria, antecipando Giordano Bruno, Anaxágoras propôs que o nosso cosmos é apenas um entre muitos. Mas o que gerou e pôs em curso o desenvolvimento do universo? Anaxágoras responde que é a Mente.

“Todas as coisas estavam juntas; então veio a Mente e lhes deu ordem”

Anaxágoras

Essa mente seria infinita e separada, não fazendo parte na composição inicial dos elementos, pois se fizesse parte ela teria passado por esse processo evolutivo, seria sujeita as mudanças ocorridas. A Mente, nesse caso, tomava um lugar essencial, com uma natureza mística – quase divina. Uma outra tese interessante defendida por Anaxágoras era que o Sol tinha como natureza ser uma massa de metal incandescente, maior que o Peloponeso.

Atomistas

O atomismo foi uma escola filosófica pré-socrática amplamente difundida por Demócrito de Abdera (c. 460-370 a.C.) e seu mentor, Leucipo de Mileto, que viveu na primeira metade do século V a.C. Sobre Leucipo soubemos pouco, podendo ser ele o verdadeiro criador do atomismo. No entanto, é com as obras de Demócrito que conhecemos essa escola filosófica.


Demócrito de Abdera, filósofo atomista do período pré-socrático

A última, e uma das mais impressionantes antecipações da ciência moderna na era pré-socrática foi proposta pelo atomismo. A tese fundamental do atomismo, tal como apresentada por Demócrito, é que a matéria não era infinitamente divisível. Não sabemos qual era o argumento usado por Demócrito para defender tal tese, mas Aristóteles conjecturou que seria algo do seguinte tipo. Se tomarmos uma quantidade de matéria, seja de qual tipo que for, e fizermos o papel de ir dividindo-a em pequenos pedaços, o máximo possível, seremos obrigados a parar em algum ponto, em minúsculos corpos de matéria que são indivisíveis. Ou seja, iremos parar no que ele chamava de “átomos”.


Átomos, do grego, significa indivisível ou não-divisível.

 


Se supormos que a matéria é infinitamente divisível, o que aconteceria se prosseguíssemos na divisão? Se qualquer uma dessas infinitas quantidades de partes tiver qualquer grandeza, então irá se seguir que ela deverá ainda ser divisível. Mas, se por outro lado, as partes restantes não tiverem grandeza, então elas não poderiam ser juntadas em qualquer quantidade, pois zero multiplicado por infinito continua sendo zero. Devemos concluir, acreditava Demócrito, que a divisibilidade da matéria chega a um fim. Esses fragmentos indivisíveis são os átomos.

Nós não podemos observar os átomos diretamente, pois eles não seriam detectados pelos nosso sentidos. Esses átomos eram infinitos em quantidades e aparecem em infinitas variedades, tendo existido desde sempre. Além disso, Demócrito também aceitava a existência do vácuo. No início, acreditava Demócrito, tudo era vácuo e átomos. Esses átomos apareceriam em formas, ordens e posições diferentes. Os objetos foram se formando pela colisão e aglutinação randômica dos átomos. Com o atomismo, Demócrito esperava explicar a existência de todo o universo e aquilo que existia. Outra tese defendida por Demócrito, à semelhança de Anaxágoras, era a existência de uma pluralidade de mundos, de diversas formas e composições. O atomismo foi, sem dúvida, uma teoria extremamente interessante a luz do que a ciência moderna nos apresenta.

Sofistas

Os sofistas não podem ser considerados filósofos, mas também não podemos desconsidera-los na história da filosofia. Os sofistas podem ser encarados com profissionais da retórica, especializados nos mais diversos assuntos: de filosofia a matemática, da música a astronomia, de história a literatura e mitologia. Eles eram contratados como professores e ensinavam o que era solicitado. Eles praticavam, muitas vezes, da advocacia. Alguns desses sofistas ficaram famosos, como é o caso e Protágoras, que dizia ser capaz de poder transformar o pior argumento no melhor. Uma das interpretações dessa afirmação de Protágoras era que ele seria capaz de fazer o errado parecer certo, como avaliava Aristófanes e Aristóteles.

Uma história interessante sobre Protágoras teria acontecido quando um discípulo seu, Evalto, teria se recusado a pagar seu mestre por alegar não conseguir vencer nenhuma das causas. Teria dito Protágoras: “Bem, se eu vencer esta causa, você deverá me pagar em razão de o veredito ter sido em meu favor; mas, se você vencer essa causa, ainda assim terá de me pagar, pois enfim você venceu uma causa.”

Os sofistas foram considerados inimigos da filosofia, principalmente pelo combate aos sofistas que aparecem nos diálogos de Platão. Os filósofos tinham aversão aos sofistas por considerá-los inimigos da verdade. Eles não estariam, conforme pensava Sócrates e os filósofos daquele período, preocupados em encontrar a verdade e procurarem ser corretos; mas se preocupavam apenas na quantia que iriam receber, seja defendendo um lado ou outro, ou seja, seja defendendo a verdade ou o erro e a falsidade. Assim, acreditavam os filósofos, eles privilegiavam o status social e o dinheiro em detrimento da verdade.

Se o julgamento dos filósofos daquele período é correto ou não, isso é até hoje debatido. No entanto, os sofistas desempenharam um grande papel na história da filosofia. Muitos argumentos que apoiavam o relativismo (como a famosa frase de protágoras: “o homem é a medida de todas as coisas, das coisa que são, enquanto são, das coisas que não são, enquanto não são”), ou que punham em destaque certos conceitos filosóficos, foram apresentados por eles. Muitas vezes a motivação de certas discussões que filósofos davam atenção foram propostos pelos sofistas. Seja como for, sejam os sofistas vilões ou mocinhos, eles foram importantes na história da filosofia.

Por fim…

Os filósofos pré-socráticos podem nos parecer obscuros e místicos aos nossos olhos, mas não devemos retirar a importância e contribuição que eles tiveram em todo o desenvolvimento do pensamento humano. Com eles tivemos a gênese não só da filosofia, mas de várias ciências. Cada um à sua maneira eles tentaram, através da razão, explicar como se comportava o universo, o cosmos.

Segue abaixo um pequeno resumo com as ideias gerais:

Tales: Tudo é água;
Anaximandro: Tudo é matéria eterna (apeíron);
Anaxímenes: Tudo é ar;
Pitágoras: Tudo é uma harmonia numérica;
Xenófanes: Tudo é terra;
Heráclito: Tudo é fogo, é movimento;
Parmênides: Tudo é um Ser indivisível e imóvel;
Empédocles: Tudo é porção de água, ar, fogo e terra,
reunidos conforme o Amor e o Ódio;
Anaxágoras: Tudo foi e é criado pela ação da Mente
sobre os elementos fundamentais do cosmos;
Atomismo: Tudo é matéria indivisível [átomos].

Espero que tenham gostado dessa introdução aos filósofos Pré-Socráticos. Mandem suas opiniões…

Alunos do 1º Técnicos em Química

Olá a todos, postem seus relatórios neste post como cometários.

Obrigado

Flávio Gimenes

 

Bóson de Higgs – Como, onde e porque surgiu.

Imagem com Bosons Hadrons e Fermions.

Imagem com Bosons Hadrons e Férmions.

Bóson de Higgs – Como, onde e porque surgiu.

Posted by : Thiago Guimarães

Mudança total de planos. Essa semana Peter Higgs ganhou o prêmio por causa do bóson de Higgs e a mídia fez uma cagada monstruosa ao tentar noticiar o assunto. A coisa foi tão feia que o bóson de Higgs acabou sendo até o responsável pela vida na Terra. Obviamente que eu estava doido para escrever um texto metendo o pau nos jornalistas, mas vou fazer melhor, vou dissecar o assunto ao máximo para os leigos. Farei isso em alguns posts, basicamente já tenho tudo escrito só vou postando aos poucos para não ficar gigante.
Para não comprometer o entendimento de todos, esse texto será divido em 3 partes;
1 – Introdução,
2 – O Higgs para leigos,
3 – O Higgs para não tão leigos.

0 – O porquê:

Esse texto possui uma motivação extra. Vocês que acompanham o blog sabem que eu trabalho com Teoria Quântica de Campos, mas nunca falei exatamente em quê. Minha pesquisa é em uma área relacionada ao Higgs, trabalho com vórtices semilocais no modelo de Higgs não-abeliano, não se preocupe se você não entendeu nada, acho que nem eu entendo direito. Essa área trabalha diretamente com o campo de Higgs, embora eu não pesquise diretamente a fenomenologia da partícula em si. Como vários pesquisadores da área de partículas e campos que trabalham diretamente com modelos de Higgs não se manifestaram sobre o assunto, me senti na obrigação de escrever esse texto. Então lá vamos nós:

1 – Introdução:
Nós sabemos que a matéria é formada por átomos e há não muito tempo se descobriu que os átomos são compostos de outras partículas menores, como os elétrons, prótons e nêutrons. Mais recentemente ainda, se descobriu que o próton e o nêutron poderiam ser divididos em partículas ainda menores, chamadas de quarks. No decorrer do século passado foi descoberto um grande número de partículas novas que possuíam propriedades características diferentes entre si. Os físicos viram então a necessidade de organizar seu grande armário de partículas elementares para a coisa não ficar bagunçada.
As partículas fundamentais foram dividas em dois grandes grupos chamados de Férmion e Bóson. Esses dois grupos são fundamentalmente diferentes. O primeiro é composto por partículas de matéria propriamente ditas (SIC) e possui spin semi-inteiro, 1/2, 3/2, 5/2, por exemplo. Dentro desse mesmo grupo as partículas são divididas em 12 subclasses chamadas de sabores. Entre essas partículas estão os elétrons, vários sabores de quarks e de neutrinos. Quando juntamos esses quarks eles formam partículas maiores chamadas de hadrons – que é exatamente o que significa aquele H do LHC – que compreendem os prótons, nêutrons e píons, basicamente.

Por sua vez o grupo dos bósons é composto de partículas que, de forma geral, são mediadoras de campos e possuem spin inteiro, 0,1,2. Os bósons com spin 1 são chamados de bósons vetoriais, pois são provenientes de campos vetoriais. Os bósons de spin 2 são tensoriais (provenientes de campos tensoriais) e os bósons de spin 0 são chamados escalares (provenientes de campos escalares). Dentro desse grupo temos o fóton, que é o mediador de interações eletromagnéticas, o glúon, os bósons Z e W que são responsáveis pela mediação da força nuclear fraca e bóson de Higgs, que por sua vez é mediador de uma interação de massa.
Modelo padrão.

Quando juntamos todas essas partículas fundamentais e as interações que elas representam, temos um zoológico de partículas e interações chamado de “Modelo Padrão”. Esse modelo é muito bonito e funciona muito bem, é quase como uma tabela periódica dos físicos de partículas. Mas existe um “porém” nessa beleza toda, falta uma partícula para fechar esse modelo, o maldito bóson de Higgs. Tão maldito que o físico norte americano Lederman escreveu na década de 90 um livro chamado The Goddamn Particle, “A partícula maldita” em uma tradução literal, mas os editores acharam mais legal trocar o nome para The God Particle, A Partícula Deus. Como era de se esperar foi uma cagada homérica que só deu dor de cabeça para os físicos.
2 – Higgs Para Leigos (e para jornalistas)
Mas enfim, que diabos é essa partícula exatamente? Obviamente a resposta correta e formal para essa pergunta exigiria uma boa quantidade de matemática, então isso fica para a seção 3. Aqui irei me ater a uma explicação superficial, mas ainda sim dentro da margem do que se considera correto.
Nossa charmosa teoria que descreve as interações entre as partículas e forças funciona muito bem, mas existe um problema que tira o sono de muitos cientistas. A teoria diz que as partículas não deveriam ter massa e, portanto viajar a velocidade da luz, como acontece com o fóton. Entretanto, as partículas que conhecemos têm massa, então alguma coisa deve estar errada ou não estar sendo considerada nesse modelo. Para sanar o problema algumas propostas surgiram, entre elas uma bem elegante dizia que existia um campo responsável por frear essas partículas e esse freamento poderia ser entendido como a “massa” dela. E se produzíssemos uma perturbação nesse campo iríamos gerar ondulações que na teoria quântica de campos são vistas como partículas. Então, chama-se as oscilações no campo de Higgs de bóson de Higgs e é exatamente isso que o LHC tenta fazer, criar essas perturbações no campo.
Assim, a grosso modo, o bóson de Higgs é responsável pela massa das partículas, mas existe um pequeno misconception passado por muitas pessoas nesse ponto e que pode surpreender você. A existência do bóson de Higgs nos mostraria a origem direta da massa de apenas uma pequena parte das partículas que conhecemos, como o elétron, e não de TODA a matéria do universo. Porém, mesmo que a massa de outras partículas, como o próton, tenha origem em grande parte na força nuclear forte elas são afetadas diretamente pelo campo de Higgs (note que falei campo e não bóson), assim podemos considerar que estudos sobre o campo e o bóson de Higgs têm efeitos praticamente sobre toda a matéria ordinária que conhecemos. Caso você queira uma segunda explicação bem didática veja esse texto: Dossiê Higgs
A busca pela partícula maldita começou antes do LHC, no acelerador Tevatron que funcionou até 2011 no Fermilab, EUA (eu particularmente tinha uma questão de feeling com esse). No final da década de 90 e começo de 2001 esse acelerador passou por algumas modificações para realizar o seu Run II que durou até encerrar suas atividades em 2011. Um de seus programas era estudar o quark Bottom, porém houve a possibilidade de se estudar o bóson de Higgs associado aos bósons W e Z, uma vez que o Higgs decaía em quarks bottom. No geral o estudo foi um grande sucesso tanto para os quarks bottom quanto para o bóson de Higgs. Na física de partícula a confiança estatística de que a partícula exista é dada em sigmas, quanto maior o sigma melhor, mas a partir de 5σ já é possível anunciar a descoberta de uma nova partícula, por sua vez o Tevatron conseguiu 3σ para o bóson de Higgs.
Nesse tempo de árduo trabalho do Tevatron, o LHC ficou pronto e como trabalha com energia, intensidade mais altas e com detectores melhores, a chance de se obter uma medida mais precisa que 3σ era bem maior. E foi exatamente isso que aconteceu, no dia 4 de julho os cientistas anunciaram a significância combinada de 5σ e dias depois subiram para 5.9σ. Ou seja, encontraram algo bem na faixa de energia onde o safado do bóson de Higgs deveria estar. Além dessa ótima notícia teve também a enxurrada de cagadas jornalísticas que despertaram a fúria de alguns cientistas, até a emissora de TV Al Jazira falou enfaticamente sobre o assunto e muitos sites intitularam seus artigos de “Encontraram a partícula de Deus”.
3 – Higgs para Não Tão Leigos.
Após essa introdução vamos nos aprofundar um pouco mais no assunto. Aqui nós seremos levados a caminhos sombrios e muito bonitos da área de partículas e campos. Minha intenção é expor com maior número de detalhes possível o porque, onde e como surgiu o bóson de higgs. Indico as (muitas) linhas abaixo apenas a quem está disposto a entender o assunto de verdade, vai depender de seu esforço de absorver o que escreverei, pois não é nada trivial, embora seja deverás interessante. Não deixe de ler todos os textos linkados e também as referências.
3.1 – Quebra de Simetria Eletrofraca.
Antes de começarmos, dê uma lida nesse texto aqui: Campos e Partículas. Eu vou partir desse princípio.
O primeiro ponto a ser tratado é o que é a teoria eletrofraca e o que é uma quebra de simetria eletrofraca. Partiremos desse ponto pelo fato de o mecânismo de Higgs, que é o mecânismo com que algumas partículas ganham massa, ser uma quebra de simetria eletrofraca no modelo padrão.
Então, cabe a nós agora entendermos como funciona a quebra de simetria eletrofraca no modelo padrão.
Anteriormente abordei no texto sobre matéria e energia, que o que consideramos matéria propriamente dita são os férmions, que como você sabe temos como exemplo os quarks e elétrons, entre várias outras partículas. Os quarks interagem fracamente, fortemente e eletromagnéticamente, enquanto os léptons, como o elétrons, não interagem pela força forte. Em todo o caso, as interações fracas e eletromagnéticas de ambos os quarks e léptons são descritos de forma (parcialmente) unificada pela teoria eletrofraca. Resumindo, a teoria eletrofraca é basicamente a unificação da força nuclear fraca com a força eletromagnética.
Ok, onde entra a simetria nisso?

Podemos dizer que o universo ama simetrias, e a grande matemática Noether conseguiu mostrar que simetrias estão matematicamente relacionadas à conservações de propriedades como a carga elétrica, por exemplo. Mas que tipo de simetria são essas? Podemos dividir as simetrias nas leis da física em duas, as Globais e as Locais. Simetrias Globais são aquelas aplicadas uniformemente sobre todos os pontos do espaço. Se pegarmos um balão e marcarmos seus meridianos e paralelos (como na imagem a baixo), ao girarmos esse balão no seu eixo, por exemplo, veremos que a nova posição do balão é idêntica a primeira, isso porque todos os seus pontos foram girados de forma igual, sendo assim todos os pontos sobre o balão sofrem o mesmo deslocamento angular, essas simetrias são as que levam à conservação de cargas. As simetrias locais (também conhecidas como Simetria de Gauge¹) são aquelas aplicadas a cada ponto do espaço, tomando a mesma linha do exemplo anterior, é como se a simetria de local fizesse o balão manter a mesma forma, porém dessa vez cada ponto irá se mover independentemente, com isso surgirão forças aplicadas nos diversos pontos do balão, causando uma deformação dos meridianos e dos paralelos.

Apenas linhas paralelas

apenas os meridianos.

sobreposição dos meridianos e paralelos

Em 1954, a dupla de físicos Yang e Mills, demonstrou que se uma interação física tem simetria global e exigirmos que ela também seja invariante por simetria local, teremos então que colocar novos campos na interação desejada, isso porque precisamos dar origens àquelas forças “ponto-a-ponto” que surgem da simetria local. Esses novos campos são chamados de campos de gauge, que serão muito importantes para esse texto, uma vez que estão associados a bósons sem massa (como o caso do fóton).

A interação fraca é descrita por um campo de gauge, assim ela possui simetria local, um tipo específico que chamamos de SU(2), mas essa nomenclatura não importa muito para esse texto. Como sabemos, campos estão associados à partículas e as partículas associadas a campos de gauge são bósons vetoriais massivos. Pô, mas eu acabei de dizer acima que Yang-Mills previa bósons vetoriais não massivos, mas agora a interação fraca requer bósons massivos?! Tem um problema aí?!
Sim, a teoria feita por Yang e Mills tinha um problema, quando ela tentava descrever bósons massivos surgiam valores infinitos nas equações, e isso significa que alguma coisa deu merda. Quando surgem infinitos em uma teoria dizemos que ela não é uma teoria renormalizável para aquela situação, assim ela não funciona direito. Afim de descrever a forma com que os bósons na teoria de Yang-Mills ganham massa, algumas idéias foram propostas, e a principal delas pode ser vista nessa imagem abaixo:
Esses papers, acima mostraram que os bósons vetoriais da Teoria de Yang-Mills poderiam ganhar massa a partir de uma mecanismo que quebra esponataneamente a simetria de gauge. Esse mecanismo é chamado de “mecanismo de higgs” e ele quebra a simetria que impedia os bóson vetoriais ganharem massa. Podemos chamar esse evento de quebra de simetria eletrofraca, pois está associado a essa interação. A essa quebra de simetria eletrofraca existe um bóson associado, o bóson de Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble, injustamente conhecido apenas como bóson de Higgs.
3.2 – Mecanismo de Higgs, e a coisa fica mais complicada.
Aqui vamos precisar de um pouco de matemática, mas não se assuste, muito provavelmente você não irá entender algumas coisas, mas meu foco é que você entenda ao menos o que cada termo das equações abaixo significa.
A pergunta inicial aqui é “como descrevemos um campo matematicamente ?”. Para fazer isso nós usamos a energia do campo, subtraímos a energia potencial da energia cinética do mesmo, da seguinte forma:

KK é o termo cinético e VV é o termo potencial, a essa subtração damos o nome de Lagrangiana. São essas lagrangianas que descrevem o comportamento do campo. Se considerarmos um campo escalar massivo da seguinte forma:

Esse campo é chamado de dubleto, pois possui dois termos e o que nos interessa é o de baixo, ϕ0ϕ0. ϕ+ϕ+ está associado a um campo não físico e ϕ0ϕ0 está associado ao famoso campo de Higgs, dado por:
HH é um campo real escalar associado ao bóson de Higgs e vv é a relação μ/λμ/λ. A Lagrangiana² que descreve o campo é a seguinte:
Dμ é uma derivada covariante em quatro dimensões de ΦΦ, “Dagger” () indica que é um conjugado hermitiano da derivada de ΦΦ e de ΦΦ.

Tá, mas e agora? o que fazemos com isso?
O primeiro passo que devemos dar é esquecer o termo cinético e encontrar o termo de potencial mínimo. Potencial mínimo pode ser entendido classicamente de forma simples. Imagine uma montanha russa, na parte mais alta dela a energia potencial é máxima, na parte mais baixa a energia potencial é mínima, se o campo fosse uma montanha russa nós estaríamos tentando encontrar a parte mais baixa dele. O potencial mínimo é chamado de vácuo, e assim como a montanha russa, podemos ter vários pontos de mínimo, ou seja, de vácuos. Quando formos tentar encontrar o mínimo do potencial na lagrangiana do campo, nós encontraremos apenas um vácuo de todos os possíveis. Nesse contexto a quebra espontânea de simetria “escolhe” um vácuo possível do sistema. Ou seja, escolhe um mínimo do potencial.
Ok, eu sei, ficou confuso então tentarei dar um exemplo mais simples. Imagine que você está em uma mesa de jantar redonda repleta de pessoas, e existem copos à direita e a esquerda de cada pessoa, como na imagem a baixo.

como você pode ver, o copo a esquerda de um será sempre o copo a direita do outro

a pessoa número 1 acabou fazer a escolha do copo a sua esquerda, isso irá forçar a pessoa número 2 a escolher também o copo da esquerda, assim sucessivamente.
Antes de você escolher seu copo, todos têm a chance de escolher o copo da direita ou da esquerda, porém se você resolver beber no copo da esquerda irá forçar as outras pessoas a escolherem o copo da esquerda também. Isso é a quebra espontânea de simetria. As pessoas representam o campo e o copo representa o mínimo de potencial (vácuo).

minimo de potencial no campo de Higgs
Tomando o mínimo do potencial (derivando o potencial), como eu tinha dito, obtemos:

Agora basta fazer uma substituição direta de Φ2Φ2 no potencial VV e obtemos:
HH é nosso Bóson de Higgs com massa de 2λv22λv2, o H3H3 e H4H4 são termos que chamamos de auto-interação. Nós acabamos de fazer um monte de conta, mas o que elas significam é algo ainda mais bonito. Traduzindo em palavras, o que temos é um bóson vetorial que não possuía massa, mas após uma quebra espontânea de simetria local ele ganha massa. Esse mecanismo de uma partícula sem massa ganhar massa na quebra de simetria é chamado de mecanismo de Higgs e pode ser resumido assim:
4 campos escalares + 4 bósons não massivos —> 1 campo escalar + 3 bósons massivos + 1 não massivo

Note que nesse resumo, 3 campos escalares massivos desaparecem, isso acontece porque os bósons sem massa “engolem” esses campos e adquire massa. Da mesma forma que fizemos para um bóson, podemos fazer para férmions, como é o caso do elétron, mas aí é muito mais complicado e não cabe nesse texto.

 

Acima demonstrei e falei muitas coisas extremamente complicadas que só começam a ser vistas pelos físicos no mestrado e doutorado, logo abaixo voltarei a tratar em termos leigos alguns aspectos que considero importante sobre a existência do campo de Higgs.

 

3.3 – Higgs existe? Ele está ligado ou desligado?

 

O Higgs está envolvido de formas diferentes à massa de determinadas partículas. Por exemplo, o Higgs dá massa diretamente às partículas elementares conhecidas, férmions e bóson, como elétrons, quarks, bóson Z e W, etc. Embora os prótons sejam formados por 3 quarks, grande parte de sua massa vêm da interação forte. Mas meu foco aqui será: o campo de Higgs existe? Se existe ele está “ligado” ou “desligado”?

 

Começaremos com uma ilustração clássica e simples que é correlata – O campo elétrico é bem diferente do campo de higgs em muitos aspectos, mas para esse exemplo ele funciona bem. Vocês se lembram daquelas TV’s de tubo de antigamente? Então quando a ligávamos e passávamos perto da tela, sentíamos os pelos do nosso braço se arrepiarem, nesse caso o campo elétrico estaria ligado. Um campo elétrico desligado seria uma região neutra, como a que você está agora provavelmente. Sendo assim, o campo elétrico existe e pode ser medido, mas ele pode estar “ligado” ou “desligado”.

 

Com o Higgs acontece algo semelhante, se ele existir de fato no nosso universo, ele pode estar “ligado” ou “desligado”. Detectar um bóson de Higgs confirma a existência do campo de Higgs e mostra que ele está ligado. Usando o elétron como exemplo, se o campo de Higgs não existisse, ele não teria massa. Se o campo de Higgs existisse, mas não estivesse ligado, então sua massa seria menor do que a observada, pois teria origem na força nuclear forte e em pequenas interações entre os elétrons e o campo de Higgs desligado.

Agora que sabemos onde, como e porquê o bóson de Higgs surge, vamos nos focar em aspectos experimentais e propriedades específicas, mas esse texto já tem informações demais, então darei uma semana para você tentar digerir isso tudo até a postagem do próximo texto. Minha intenção na sequência é continuar fazendo um misto de assuntos mais técnicos e com mais leigos, vamos analisar dados, falar de acoplamento e outros termos técnicos e legais. Espero que tenham gostado.

Bibliografia:

– The Higgs Hunter’s Guide – Dawson etall- 1990
– P.W. Higgs, Phys. Lett. 12 (1964) 132, Phys. Rev. Lett, 13 (1964) 508,
Phys. Rev. 145 (1966) 1156; F, Englert and E. Brout, Phys. Rev. Lett
13 (1964) 321; G-S. Guramik, C.R. Hagen and T.W.B. Kibble,
Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 585; T.W.B. Kibble, Phys. Rev. 155 (1967)
1554.
– S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. W (196?) 1264; A. Salam, Proceedings of
the 8th NoM Symposium (Stockholm), edited by N. Svartholm (Almqvist
and Wiksell, Stockholm, 1968) p. 367.
– S. Glashow, Nvcl. Phys. 22 (1961) 579.
– M. Veltman, Acta Phys. Pol. B8 (1977) 475.
– B.W. Lee, C, Quigg and G.B. Thacker, Phys. Rev. Lett. 38 (1977) 883;
Phys. Rev. D16 (1977) 1519.
– L. Susskind, Phys. Rev. D20 (1979) 2619; S. Weinberg, Phys. Rev. D19
(1979) 1277.
– I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Gauge Theories in Particle Physics
(Adam Hilger, Bristol, 1982).
– T.-P. Cheng and L.-F. Li, Gange Theory of Elementary Particle Physics
(Oxford University Press, Oxford, 1984).
– H.E. Haber and G.L. Kane, Phys. Rep. 117C (1985) 75.
Theory of Higgs Bosons: The Standard Model and Beyond.
Introduction to the Physics of Higgs Bosons.

As doze mentes mais brilhantes da história da astronomia

Em agosto de 2014, eu lançava o meu primeiro post no site da página Universo Racionalista. Eu gostava bastante, na época, de ler as biografias de grandes personalidades da história da humanidade (e ainda gosto, na verdade). Então decidir fazer uma lista com uma dúzia dos maiores nomes da história da ciência, baseada em uma série de fatores que você pode ler aqui.

É claro que uma lista deste tamanho iria deixar fora uma grande gama de cientistas importantes, como foi bem citado nos comentários. Mas, como este post teve boa repercussão, resolvi (após quase 2 anos) criar uma lista seguindo os mesmos critérios, mas dessa vez contando apenas com nomes de uma área que me fascina: a astronomia. Os escolhidos também estarão em ordem cronológica, com fotos e dados precisos sobre suas carreiras, inventos e descobertas. Aproveite e confira se seu astrônomo favorito está na lista.

1. Eratóstenes (276 a.C – 194 a.C)

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Eratóstenes de Cirene (imagem acima à esquerda) era o chefe bibliotecário na Biblioteca de Alexandria e o inventor da disciplina de geografia, incluindo a terminologia usada hoje. Ele é mais conhecido por ser a primeira pessoa a calcular a circunferência da Terra, o que fez através da aplicação de um sistema de medição utilizando estádios, uma unidade padrão de medida durante aquela época. Seu cálculo foi notavelmente preciso. Ele também foi o primeiro a calcular a inclinação do eixo da Terra (novamente com precisão notável). Além disso, calculou com precisão a distância da Terra ao Sol e inventou o dia bissexto. Criou o primeiro mapa do mundo que incorpora paralelos e meridianos, com base no conhecimento geográfico disponível da época. Era uma figura de influência, que não quis se especializar em apenas um campo. Seus críticos o desprezavam, chamando-o de Beta, a segunda letra do alfabeto grego, porque ele sempre ficou em segundo lugar em todos os seus empreendimentos. No entanto, seus devotos o apelidaram de Pentatlo (em uma clara referência aos atletas olímpicos da época), pois ele mesmo tinha provado ser mestre em todas as áreas da aprendizagem.

2. Hiparco (190 a.C – 120 a.C)

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Hiparco foi um astrônomo que remonta à Grécia antiga. Um dos maiores astrônomos da Antiguidade, Hiparco pode ser facilmente considerado como uma espécie de fundador da astronomia. Sua contribuição mais importante para o campo foi o primeiro catálogo conhecido de estrelas (os historiadores acreditam que ele se inspirou para fazê-lo depois de ver uma supernova). Este catálogo de estrelas mais tarde foi usado extensivamente por Ptolomeu em suas observações astronômicas. Suas outras contribuições incluem conclusões importantes sobre as posições e movimentos da Lua e Sol. Usando trigonometria (um assunto para o qual ele é basicamente creditado por inventar) ele foi capaz de medir a distância até a Lua durante um eclipse solar. Ele também é conhecido por criar o método pelo qual o brilho de uma estrela é medido, um sistema ainda em uso hoje.

3. Ptolomeu (90 d.C – 168 d.C)

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Ptolomeu foi um geógrafo e matemático egípcio de ascendência grega e o último grande astrônomo antes da Idade das Trevas. Foi muito importante por preservar o catálogo de estrelas do astrônomo grego Hiparco, que ele incluiu em sua grande obra astronômica, Almagesto. O Almagesto foi o texto astronômico ”pré-Copérnico” mais importante durante mil e quinhentos anos depois da morte de Ptolomeu, e, por isso, este ganhou um status quase lendário. Ele também incluiu em sua obra um conjunto de tabelas onde era possível calcular as posições dos planetas, do sol e da lua, do nascer e do pôr das estrelas, e as datas dos eclipses lunares e solares. Os estudos geocêntricos de Ptolomeu (no qual a Terra se encontrava no centro do Universo) eram usados para comprovar a teoria geocêntrica defendida pela Igreja Católica na época (que basicamente, centrava-se na ideia de que a criação era a coisa mais importante já feita por Deus). Pra descrever as órbitas de rotação e translação dos planetas, ele usou o sistema de epiciclos, onde o epiciclo é a órbita feita por um planeta e o centro desta órbita descreve outra que também faz um movimento circular, porém, ao redor da Terra. Uma ideia que funcionava com extraordinária precisão, mas provada totalmente incorreta por Copérnico, Kepler e seus sucessores.

4. Nicolau Copérnico (1473 – 1543)

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Copérnico foi um cientista europeu nascido em 1473, e um dos mais importantes do Renascimento. Ele é extremamente significativo pois ele é creditado como o primeiro astrônomo a apresentar uma versão heliocêntrica detalhada do sistema solar. Embora alguns astrônomos antigos tinham ponderado uma teoria heliocêntrica, suas obras tinham ambas sido perdidas com o tempo ou largamente ignoradas. No entanto, em 1543, quando seu livro, Sobre as Revoluções das Esferas Celestes, foi publicado, a teoria não poderia simplesmente ser posta de lado por mais tempo. A ideia de que a Terra girava em torno do Sol (e não vice-versa) foi diretamente contra os ensinamentos da igreja, e esta publicação foi em um momento em que a Igreja controlava a maior parte da sociedade. Embora Copérnico morreu no ano da publicação de suas grandes obras, sem nenhuma dúvida ele temia perseguição por parte das autoridades religiosas e percebia que, mesmo após a sua morte, seu nome e a reputação de seu trabalho poderiam ser manchados. Curiosamente, Sobre as Revoluções das Esferas Celestes é realmente dedicado ao Papa da época, o Papa Paulo III, quase definitivamente para evitar desfavor com a igreja. Por sua introdução corajosa da verdadeira natureza do sistema solar para os estudiosos europeus ele é lembrado como um monumento à verdade em uma sociedade amplamente dominada pela religião e pela Inquisição.

5. Tycho Brahe (1546 – 1601)

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Tycho Brahe, cuja característica física marcante foi sem dúvida seu nariz metálico (ele perdeu o real em um duelo), foi um astrônomo dinamarquês famoso. Até suas observações, que ocorreram em grande parte no final dos anos 1500, nenhum outro astrônomo tinha computado observações tão precisas como Brahe. Ele catalogou centenas de objetos, e aspirava a um nível de precisão tal que cada estrela foi catalogada com um erro de apenas um arco-minuto de sua real localização celestial. Em 1572, ele observou uma estrela brilhante que parecia ser um recém-chegado na cena celestial. Enquanto alguns argumentavam que isso era um fenômeno atmosférico, Brahe mostrou através do uso da paralaxe que o objeto estava muito longe para estar dentro da atmosfera da Terra. Outros eventos de supernovas já tinham sido observados no passado; mas Brahe foi o primeiro a observar cientificamente e reconhecer uma. Este foi um forte argumento contra a então crença predominante de que os céus estavam fixados em uma abóbada colossal.

6. Galileu Galilei (1564 – 1642)

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O astrônomo mais importante de todos os tempos, o italiano Galileu Galilei, foi o ponta de lança de uma revolução científica. Galileu foi, em certo sentido, um astrônomo sortudo. Para começar, teve a sorte de estar vivo quando o telescópio foi inventado (em torno de 1607). Ele aperfeiçoou este dispositivo novo e surpreendente, e rapidamente fez o seu próprio telescópio refrator. Isto deu-lhe acesso absolutamente sem precedentes a informações sobre os céus. Enquanto os líderes militares em toda a Europa estavam usando os óculos de espião para assistir seus inimigos no mar, Galileu virou o seu telescópio para o céu e descobriu segredos que estavam escondidos há milênios. Pelo fato de que Galileu viveu e trabalhou em um momento tão oportuno, ele é considerado pela maioria como o pai da astronomia observacional moderna. Ele foi o primeiro a colocar os olhos sobre os Anéis de Saturno e ele também descobriu e batizou várias luas de Júpiter. Foi o primeiro a observar as manchas solares, algo bastante significativo, porque até então a igreja acreditava que o Sol era perfeito e sem manchas de qualquer tipo. Provavelmente Galileu é mais conhecido por sua defesa ferrenha à ideia de um sistema solar heliocêntrico, independentemente da perseguição religiosa, na qual foi submetido. Ao contrário de Copérnico no entanto, ele foi capaz de fornecer provas concretas para o fato. Uma de suas famosas experiências incluía observar o planeta Vênus ao longo de um determinado período, e registrar suas várias fases (com um telescópio, pode-se ver que Vênus passa por fases, assim como nossa Lua). Galileu usou seus dados e fez alguns cálculos, e foi capaz de mostrar que, devido às fases de Vênus, ele teria que orbitar o Sol. Apesar deste e de outros grandes argumentos científicos seus, a igreja ainda argumentou que o Sol orbitava a Terra. Galileu foi finalmente colocado sob prisão domiciliar por suas visões heréticas, e viveu os últimos oito anos de sua vida em sua casa de campo perto de Florença.

7. Johannes Kepler (1571 – 1630)

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Kepler foi um astrônomo alemão e o primeiro a explicar totalmente o movimento dos planetas do nosso sistema solar. Ele descreveu os movimentos planetários com três leis, que publicou em 1609. Basicamente, o que lhe permitiu desvendar o mistério foi imaginar os planetas com órbitas elípticas ao invés das circulares (que os outros astrônomos da época acreditavam). De fato, sua primeira lei do movimento planetário é a simples declaração de que os planetas viajam em elipses. Como Copérnico, Kepler acreditava firmemente em um sistema solar heliocêntrico. No entanto, a igreja ainda era muito contra essa ideia quando ele estava vivo. Apesar disso, Kepler defendeu a ideia de uma forma que nenhum outro astrônomo havia defendido, o que trouxe-o para a vanguarda da revolução científica. Curiosamente, Kepler foi um homem muito religioso que tinha planejado em se tornar um sacerdote antes de finalmente decidir seguir na ciência. Kepler também passou a trabalhar com Tycho Brahe, embora o relacionamento entre os dois é conhecido por ter sido bastante tenso. Além de tudo isso, Kepler também fez outras descobertas importantes: foi o primeiro a explicar como a lua influencia as marés e também influenciou a matemática através da formação de algumas das bases para o cálculo integral.

8. Isaac Newton (1642 – 1727)

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Sir Isaac Newton é amplamente reconhecido como um dos cientistas mais influentes de todos os tempos e como uma figura chave na revolução científica. Seu livro grande livro Principia formulou as leis do movimento e da gravitação universal, que dominaram a visão do universo físico dos cientistas pelos os próximos três séculos. Através da derivação das Leis de Kepler, ele criou sua descrição matemática da gravidade, e, em seguida, usou os mesmos princípios para calcular as trajetórias de cometas, as marés, a precessão dos equinócios, e outros fenômenos. Newton removeu as últimas dúvidas sobre a validade do modelo heliocêntrico do Sistema Solar. Este trabalho também demonstrou que o movimento de objetos na Terra e de corpos celestes podem ser descritos usando os mesmos princípios. Newton construiu o primeiro telescópio refletor prático e desenvolveu uma teoria das cores com base na observação de que um prisma decompõe a luz branca nas várias cores do espectro visível. Ele formulou uma lei empírica de arrefecimento, estudou a velocidade do som, e introduziu a noção de um fluido newtoniano. Além de seu trabalho no cálculo, como um matemático Newton contribuiu para o estudo das séries de potência, generalizou o teorema binomial de expoentes não inteiros e desenvolveu um método para aproximar as raízes de uma função.

9. William Herschel (1738 – 1822)

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William Herschel era um músico talentoso (que compôs vinte e quatro sinfonias), e quando jovem, sua paixão pela música levou-o para a matemática. Este interesse pela matemática, eventualmente, levou-o a astronomia, o campo em que ele é mais famoso por trabalhar. Um lado fascinante de sua carreira astronômica foi o fato de Herschel construir seus próprios telescópios refletores. Ele usou seus telescópios para observar sistemas binários de estrelas, em que duas estrelas orbitam em torno de um centro de gravidade comum em um sistema encadernado. Herschel é creditado com a descoberta de mais de oitocentos desses sistemas binários. No entanto, sua produção observacional maciça não parou por aí – Herschel também descobriu mais de dois mil e quatrocentos astros do céu profundo que ele chamou de nebulosas. Herschel tinha uma boa dose de outras realizações também. Suas observações levaram às descobertas do planeta Urano, duas de suas luas, bem como duas luas de Saturno. Ele também foi o primeiro a perceber que o sistema solar estava se movendo através do espaço, e descobriu (através de uma experiência com um prisma e um termômetro) a luz infravermelha.

10. Albert Einstein (1879 – 1955)

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Einstein é mais conhecido na cultura popular por sua fórmula E = mc2. Mas a teoria astronômica mais importante de Einstein é a relatividade geral. A relatividade geral generaliza a relatividade especial e a lei da gravitação universal, fornecendo uma descrição unificada da gravidade como uma propriedade geométrica do espaço-tempo. A teoria tem implicações astrofísicas importantes. Por exemplo, implica a existência de buracos negros (regiões do espaço em que o espaço e o tempo são distorcidos de tal forma que nada, nem mesmo a luz, pode escapar, como um estado final de estrelas massivas). Há ampla evidência de que a intensa radiação emitida por certos tipos de objetos astronômicos é devido a buracos negros; por exemplo, micro quasares e núcleos galácticos ativos resultam da presença de buracos negros estelares e buracos negros de um tipo muito mais maciço, respectivamente. O desvio da luz pela gravidade pode levar ao fenômeno de lente gravitacional, no qual várias imagens do mesmo objeto astronômico distante são visíveis no céu. A relatividade geral prevê ainda a existência de ondas gravitacionais e é a base de modelos cosmológicos atuais de um universo em constante expansão. Hoje, o nome ”Einstein” é sinônimo de ”gênio”.

11. Edwin Hubble (1889 – 1953)

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Edwin Hubble teve uma das descobertas mais importante entre todos os astrônomos nesta lista. Hubble é creditado pela descoberta de galáxias fora da nossa própria Via Láctea. Embora a corrida para resolver este mistério teve contribuições de muitos cientistas diferentes, foram as observações de Hubble através do telescópio Hooker, em torno do ano de 1923, que mostraram à comunidade científica que havia sim muito mais espaço além da Via Láctea. Em essência, com suas descobertas, Hubble inchou um Universo conhecido de apenas uma galáxia de cerca de cem mil anos-luz de diâmetro, com cerca de cem bilhões de estrelas, para uma extensão indefinida do espaço intergaláctico, com bilhões de anos-luz de diâmetro, e com uma quantidade aparentemente quase infinita de estrelas. Entretanto, Hubble não parou por aí. Ele mostrou que estas galáxias estavam se afastando umas das outras, observando os redshifts, um efeito causado pela luz que se estende através de grandes distâncias. Suas observações levaram à descoberta de que quanto mais longe uma galáxia estava da Via Láctea, mais rápida estava se afastando de nós. Isto é conhecido como Lei de Hubble. Um lado nota legal é que o próprio Einstein agradeceu Hubble pessoalmente por fazer esta descoberta, porque ele provou um dos trabalhos que Einstein tinha feito anos anos antes e que não tinha sido plenamente aceito.

12. Arno Penzias (1933) e Robert Wlison (1936)

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Estes dois astrônomos vêm num pacote, porque a sua principal contribuição para o campo astronômico foi um esforço mútuo. Esta contribuição importante foi a descoberta da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas. Basicamente, a Radiação Cósmica de Fundo em Microondas foi um tremor do nascimento explosivo do universo – o Big Bang. Este tremor havia sido teorizado antes de sua descoberta por Penzias e Wilson em 1960, mas os valores exatos não haviam sido identificados até que os dois cientistas começaram a trabalhar no Holmdel Horn Antenna nos laboratórios Bell. Eles perceberam que tinham um fundo de radiação sempre presente em seus dados, e após a limpeza de fezes de pombos de seus equipamentos, eles deduziram que a radiação não estava vindo de qualquer lugar da Terra – ou mesmo na galáxia -, mas fora do Via Láctea. Foi só mais tarde que os dois perceberam que a sua descoberta tinha um grande significado, quando ficou claro para eles que tinham descoberto o tremor indescritível do Big Bang. Em 1978, Penzias e Wilson ganharam o Prêmio Nobel por sua descoberta. Ela foi bastante significativa, pois naquela época ainda havia uma boa dose de disputa sobre se o Big Bang havia ou não ocorrido. A principal teoria adversária, conhecida como a teoria do estado estacionário, foi praticamente abandonada pelos astrônomos após a descoberta importante.


 

Referências Bibliográficas:

  1. Eratóstenes: https://goo.gl/jDk2JK
  2. Hiparco: http://goo.gl/urqkvw
  3. Ptolomeu: http://goo.gl/urqkvwhttp://goo.gl/NCKcXo
  4. Copérnico: http://goo.gl/urqkvw
  5. Brahe: http://goo.gl/urqkvw
  6. Galileu: http://goo.gl/urqkvw
  7. Kepler: http://goo.gl/urqkvw
  8. Newton: https://goo.gl/qx86XA
  9. Herschel: http://goo.gl/urqkvw
  10. Einstein: https://goo.gl/uGkKXu / https://goo.gl/2JV050
  11. Hubble: http://goo.gl/urqkvw
  12. Penzias e Wilson: http://goo.gl/urqkvw

A Terra é composta por dois planetas fundidos, sugere nova pesquisa

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A Terra é composta por dois planetas fundidos, sugere nova pesquisa

Os astrônomos que estão investigando como a Lua se formou encontraram evidências de que ela surgiu depois de um pequeno planeta ter atingido a Terra há 4,5 bilhões de anos atrás. E a pesquisa sugere que esta colisão foi tão violenta que o tal planeta que nos atingiu, chamado de Theia, acabou fundindo-se com a Terra. A ideia de que a Lua apareceu após parte da Terra ter sido retirada em uma colisão violenta, não é nova, mas será que o corpo responsável por isso continuou vagando pelo espaço? Esse novo estudo diz que não, ou seja, Theia na verdade, nunca nos deixou.

Para chegar a tais resultados, a equipe analisou rochas lunares trazidas de volta à Terra pelas missões Apollo, assim como seis rochas vulcânicas do manto da Terra. Eles estavam olhando para que o oxigênio contidos nas rochas – o que significa que os pesquisadores estavam contando o número de prótons e nêutrons em átomos de oxigênio. Isso é importante, porque as rochas em cada corpo planetário em nosso Sistema Solar tem uma relação única – é um tipo de “impressão digital” – de isótopos de oxigênio. Por exemplo, mais de 99,9% do oxigênio da Terra é O-16, o que significa que cada átomo contém oito prótons e oito nêutrons. Mas há também pequenas quantidades de O-17 e O-18 na Terra. E é a relação entre O-16 e O-17 que os cientistas podem usar para trabalhar.

Se Theia simplesmente arrancou um lado da Terra para produzir a Lua, como previsto anteriormente, nosso satélite natural seria composto principalmente de Theia, e as rochas terrestres e lunares teriam diferentes vestígios de isótopos de oxigênio. Mas este não foi o caso. “Nós não vemos qualquer diferença entre isótopos de oxigênio da Lua e da Terra, eles são indistinguíveis”, disse o pesquisador Edward Young.

Em vez disso, as conclusões propostas em 2012, afirmam que Theia e a Terra foram realmente envolvidas em uma colisão frontal, em vez de lateral e acabou fundindo-se como resultado. Por enquanto, nós ainda não sabemos muito sobre Theia. A equipe de pesquisadores acreditam que esse “embrião planetário” foi semelhante em tamanho à Terra, enquanto outros acreditam que ele estava mais perto do tamanho de Marte.

Acredita-se que Theia estava crescendo de uma forma proporcional, e se tivesse sobrevivido ao acidente, ele teria se tornado um planeta. Se confirmada, a pesquisa vai mudar a nossa compreensão de como o nosso planeta se formou e evoluiu. Se Theia não tive colidido com a Terra, nós não chegaríamos onde estamos hoje, é fascinante pensar sobre todos os acidentes que tiveram que se unir para resultar em vida na Terra. [ScienceAlert]

Veja mais aqui http://climatologiageografica.com.br/a-terra-e-composta-de-dois-planetas-fundidos-sugere-nova-pesquisa/#ixzz3z170iuRY

Força Nuclear Forte, o que é ?

O que é a Força Forte?

O que mantém o núcleo de um átomo unido? Lembre-se que o núcleo atômico é formado por prótons e neutrons. Os neutrons não possuem carga elétrica mas os prótons são partículas dotadas de carga positiva. Deste modo, existe uma intensa força de repulsão eletromagnética entre os prótons. Porque motivo, então, o núcleo de um átomo é estável?

Na verdade, os físicos notaram que a estabilidade nuclear é produzida pela presença de um novo tipo de interação entr…e partículas, a força nuclear forte, também chamada de força nuclear, de interação nuclear ou de força forte. É esta interação que mantém o núcleo atômico unido.

A estabilidade nuclear está associada à força forte. Se ela não existisse, os núcleos atômicos não existiriam pois é ela que mantém o núcleo unido. Na ausência da força forte, a força dominante no núcleo seria a interação eletromagnética. Como os prótons possuem a mesma carga positiva, eles sofreriam uma intensa repulsão que provocaria o seu rápido afastamento impedindo que eles se aglutinassem para, juntamente com os neutrons, produzirem os núcleos. E, obviamente, se os núcleos atômicos não existissem, os átomos não existiriam, nem as moléculas (que são formadas por átomos).

Deste modo, os seres humanos, que são formados por moléculas, também não existiriam. Pior ainda, se a força forte não existisse a matéria que forma o Universo, tal como o conhecemos, também não existiria uma vez que até mesmo os prótons e os neutrons não conseguiriam se formar. Lembre-se que os prótons e nêutrons são formados por quarks e a interação entre os quarks se dá por meio da força forte.

Se a força forte não existisse o Universo ainda poderia existir só que ele seria formado por um enorme conjunto de partículas que se deslocariam através ele, eventualmente interagindo mas não produzindo as formas de matéria que hoje conhecemos.

 

Foto de Ciência e Astronomia.

O que os neutrinos revelam?

Por Euclécio Josias Rodrigues

out 17, 2015

Créditos da imagem: Kamioka Observatory, ICRR, The University of Tokyo

Por Lawrence M. Krauss no The New Yorker
Traduzido por Diógenes Henrique e Euclécio Josias

Esta semana, o Prêmio Nobel de Física 2015 foi atribuído conjuntamente a Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald pela descoberta de que as partículas elementares chamadas neutrinos têm massa. Este é, notavelmente, o quarto Prêmio Nobel associado à medição experimental de neutrinos. Alguém pode ser perguntar porque devemos nos preocupar tanto com estas partículas fantasmagóricas, que quase não interagem com a matéria normal.

Apesar da existência de neutrinos ter sido prevista em 1930 por Wolfgang Pauli, ela não foi observada experimentalmente até 1956. Isso porque neutrinos passam quase sempre através da matéria sem parar. A cada segundo de cada dia, mais de 6 trilhões de neutrinos fluem através de seu corpo, vindo diretamente do núcleo ardente do Sol, mas a maioria deles passam diretamente através de nossos corpos e da Terra, sem interagir com as partículas a partir da qual esses objetos são feitos. Na verdade, em média, esses neutrinos seriam capazes de atravessar mais de mil anos-luz de chumbo antes de interagir uma vez sequer com algum.

O próprio fato de que podemos detectar essas partículas efêmeras é um testamento ao engenho humano. As regras da mecânica quântica são probabilísticas, sabemos que, de todos os neutrinos que vão passar através da Terra, apenas alguns vão interagir com ela. Um detector suficientemente grande pode observar tal interação. O primeiro detector de neutrinos do Sol foi construído na década de 60, no fundo de uma mina em Dakota do Sul. Uma área da mina estava cheia de cerca de 378 mil litros de solvente. Por dia, em média, um neutrino iria interagir com um átomo de cloro no líquido, transformando-o em um átomo de argônio. De uma forma incrível, o físico no comando do detector, Raymond Davis Jr., descobriu como detectar esses poucos átomos de argônio, e, quatro décadas mais tarde, em 2002, ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física por esta proeza técnica incrível.

Pelo fato dos neutrinos interagirem muito fracamente, eles podem viajar distâncias imensas. Eles nos fornecem uma janela para locais que nunca seríamos capazes de ver. Os neutrinos que Davis Jr. detectou foram emitidos por reações nucleares no centro do Sol, escaparam deste lugar incrivelmente denso e quente apenas porque raramente interagem com outra matéria. Somos capazes de detectar neutrinos emergentes do centro de uma estrela explodindo a mais de 100 mil anos-luz de distância.

Os neutrinos também nos permite observar o universo em suas menores escalas – muito menor do que aquelas que podem ser sondadas mesmo com o LHC (Large Hadron Collider), em Genebra, que, há três anos, descobriu o bóson de Higgs. E é por esta razão que o Comitê do Nobel decidiu atribuir o Prêmio Nobel deste ano para mais uma descoberta do neutrino.

Quando Ray Davis observou neutrinos solares, ele só detectou cerca de um terço dos muitos ele esperava encontrar. A maioria dos físicos pensava que isso era devido ao pouco conhecimento de astrofísica do interior do Sol: possivelmente os modelos do interior solar haviam superestimado o número de neutrinos produzidos lá. No entanto, ao longo dos anos, assim como os modelos solares se tornaram melhores, o déficit de neutrinos persistiu. Os físicos começaram a considerar a possibilidade inversa: que o problema tinha a ver com a nossa compreensão dos neutrinos. De acordo com o modelo predominante de Física de Partículas – o modelo padrão – neutrinos não possuem massa. Alguns físicos argumentaram que, talvez, alguns neutrinos tinham, de fato, massa infinitesimal, e que essa massa, e as suas consequências, representam os neutrinos desaparecidos em nossos detectores.

Segundo esta teoria — a teoria de oscilações de neutrinos — existem três tipos diferentes de neutrinos na natureza, e, se o neutrino possui massa pequena, ela pode converter de um tipo para outro, enquanto viaja através do espaço. Os três tipos de neutrinos são neutrino do elétron, neutrino do múon e neutrino do tau; cada tipo de neutrino pode converter em sua correspondente partícula carregada (elétrons, múons ou léptons tau) quando interage com a matéria comum. A “oscilação” vem graças à mecânica quântica. O tipo do neutrino, qualquer que seja, não é fixo. Em vez disso, ele muda conforme o tempo passa. Um neutrino que, por exemplo, começa como um neutrino do elétron pode evoluir para um neutrino do múon, e, em seguida, voltar novamente. Desta forma, um neutrino do elétron produzido no núcleo do Sol pode “oscilar” periodicamente em um neutrino do múon, e vice-versa, em sua viagem do Sol à Terra. Uma vez que o detector de Davis só poderia detectar um tipo de neutrino — o neutrino do elétron, que poderia causar uma transmutação entre o cloro e argônio — é possível que os neutrinos desaparecidos, que não tinham sido detectados, haviam se convertido em outros tipos de neutrinos em sua longa viagem. Na década de 80, meu colega Sheldon Glashow e eu [Lawrence M. Krauss] cunhamos a frase “tão somente oscilações de neutrinos” para descrever este processo. (Como se vê, agora sabemos que os neutrinos oscilam dentro do Sol, em vez de no caminho para a Terra.)

A única maneira de ter certeza era construir um detector que trabalha com os três tipos de neutrinos. Começando na década de 90, Arthur McDonald, da Queen’s University, em Ontário, liderou uma equipe que construiu um, em uma mina, em Sudbury, Ontario. Ele continha toneladas de água pesada (óxido de deutério), fornecidas como empréstimo do governo canadense. A água pesada é uma forma de água rara que ocorre naturalmente na qual o hidrogênio, contendo um único próton, é substituído por seu primo mais pesado, o deutério, o qual contém um próton e um nêutron. O governo canadense estocou água pesada como um líquido de arrefecimento para uso em seus reatores nucleares. Todos os três tipos de neutrinos poderiam desmontar o deutério na água pesada, quebrando-o em pedaços de um próton e um nêutron, e os nêutrons poderiam, então, ser contados. O detector observou cerca de três vezes mais que o número de neutrinos encontrados por Davis — em outras palavras, eles descobriram a quantidade prevista pelos melhores modelos solares. Isto sugeriu que neutrinos do elétron podem, de fato, oscilar em outros tipos de neutrinos.

Na mesma época, outro experimento notável se desenrolava, liderado por Takaaki Kajita, da Universidade de Tóquio. Centrado em um detector criado dentro de uma mina no Japão, projetado para detectar neutrinos provenientes não apenas do Sol, mas a partir da atmosfera superior. Como os prótons de raios cósmicos colidem com a atmosfera, eles produzem chuvas de outras partículas — incluindo neutrinos do múon. Na mina, esses neutrinos do múon são desviados para fora dos núcleos de hidrogênio na água, convertendo em múons. O experimento Kajita teve uma guinada inteligente: seu detector poderia observar neutrinos vindos em duas direções. Alguns vinham de cima para baixo, diretamente da atmosfera, e outros vinham de baixo para cima, tendo passado pela Terra. A frequência para os dois eventos eram diferentes, isso mostrava aos pesquisadores que os neutrinos que tinham viajado distâncias diferentes eram os que chegaram ao detector como diferentes tipos de neutrinos. Eles estavam em pontos diferentes em seus ciclos de oscilação.

Estas são coisas exóticas e incríveis, mas por que as oscilações neutrino e a massa dos neutrinos são dignas de interesse popular ou, até mesmo, científico? A razão é simples. No modelo padrão da física de partículas, desenvolvido ao longo dos últimos cinquenta anos do século XX — modelo que descreveu corretamente todas as outras observações que tem sido feitas nos aceleradores de partículas e em outros experimentos, e que representa, talvez, a maior aventura intelectual que a ciência já vivenciou — neutrinos tem que ser sem massa. A descoberta de um neutrino massivo, portanto, nos diz que algo está faltando. O modelo padrão pode não estar completo. Existe uma nova física restante a ser descoberta, talvez no Grande Colisor de Hádrons, ou por meio de outra máquina que ainda está para ser construída.

O físico Richard Feynman sugeriu uma vez que a natureza é como uma cebola infinita. A cada nova experiência, nós descascamos outra camada da realidade; como a cebola é infinita, novas camadas continuarão a serem descobertas para sempre. Outra possibilidade é que nós vamos chegar ao núcleo. Talvez física vai acabar um dia, com a descoberta de uma “teoria de tudo”, que descreve a natureza em todas as escalas, não importa quão grande ou pequena. Nós não sabemos em qual futuro vamos viver. Mas a observação da massa dos neutrinos nos diz que a aventura de descoberta, na qual estamos atualmente envolvidos, não vai acabar aqui. Ainda há mistérios fundamentais a serem resolvidos. E são os mistérios da vida que tornam a existência tão emocionante.

Nobel de Química e Física 2015.

 

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Imagem do nosso sistema

É claro que sem escala …

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A ciência do Filme Interestelar …

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