Diálogos
	Novembro de 2001 Mensagens da Thread Calor específico e física clássica

Física e Metafísica

Sergio: Há a seguinte questão que parece aflorar nos teus comentários que é o da metafísica. Ou seja, não aquilo que é "irreal" mas o que está para além da física.

Não creio que tudo o que esteja "além da física" seja metafísica. A termodinâmica que conhecemos hoje, por exemplo, estava além da física dos contemporâneos de Newton ou de Boyle. Mas esta física evoluiu e, no devido tempo, passou a responder a muitos dos porquês dentre aqueles formulados por Newton ou por Boyle. Não creio, pois, que se deva abominar a filosofia sob o argumento de que o que está "além da física" de hoje é metafísica pura e, como tal, inacessível do ponto de vista científico-experimental.

O átomo de Demócrito, por exemplo, era, com efeito, uma realidade metafísica para os gregos, mas o atomismo de Bernouilli ou de Herapath já era uma realidade física, muito embora a situar-se além da visão da maioria de seus contemporâneos; e assim permaneceu por cerca de 200 anos; e somente floresceu graças aos químicos, pois os físicos continuaram ignorando-o até o início do século XX. O átomo de Dalton é hoje uma realidade física inquestionável, assim como inquestionável também é a nossa ignorância sobre as fronteiras do conhecimento, a situarem-se naquele limiar entre o que pode e o que não pode vir a ser conhecido, ou entre o que é realmente física e o que é efetivamente metafísica e a estar, pois, além da física como ciência experimental.

Modelos e Realidade

Sergio: Dentro da física o que temos são modelos. Modelos que nos permitem aceder à priori a valores de grandezas que posteriormente mediremos.

Mas são modelos que "pretendem" imitar uma realidade. Se não se adequarem a essa característica, se não simularem o que de fato existe, de nada nos servirão, como físicos. Se se tratarem tão somente de modelos a não representarem nada do que ocorre na natureza poderão, quando muito, agradar a um matemático, jamais a um físico. Por outro lado, se não responderem aos porquês, poderão, quando muito, satisfazerem a finalidades descritivas, mas jamais como algo a se aproximar de uma realidade ou a propor uma "evolução" da ciência. Vejo a metafísica como um limite a ser perseguido, ainda que com a convicção de que jamais seja atingido. Ora, dirás: Se sabemos que não chegaremos lá, porque iniciar a "viagem"? Talvez a resposta seja dada pela filosofia de Popper ou, quem sabe, pela poesia de Fernando Pessoa: "Navegar é preciso, viver não é preciso."; e o desestímulo para esta empreitada está na filosofia paradigmática de Kuhn.

Física e Matemática

Sergio: Sendo que se trata de valores, números, a matemática é crucial. Estou a repetir-me, mas é que isto é realmente a diferença. Todos os "defeitos" que apontas advém deste pormenor: a matemática do modelo.

Para ser sincero, não estou a procura de "defeitos" mas de novos argumentos. A matemática é crucial, mas quase sempre surge após as idéias. O conceito de limite é oriundo das idéias de Galileu; o de infinitésimos surgiu após o "insight" de Newton e/ou das "mônadas" de Leibniz. O conceito de rotacional surgiu a partir das idéias de Maxwell (foi introduzido por um matemático amigo de Maxwell). A matemática tem o poder de descrever a natureza sob uma forma sintética, mas a matemática em si não faz a natureza. Sim, a natureza pode ser descrita pela matemática, mas ela existe independentemente da matemática. Matemática é linguagem mas não é a única linguagem científica. Os grandes cientistas são aqueles que conhecem a matemática mas, acima de tudo, sabem se expressar sem a utilização de equações. Galileu, Newton, Einstein, Faraday e Bohr, dentre inúmeros outros, são exemplos de cientistas que sabiam transmitir idéias sem se apegarem em demasia a equações. Da mesma maneira que podemos transmitir uma idéia utilizando o português ou o inglês, podemos transmitir um conteúdo de física utilizando ou da matemática ou das palavras. O problema é que poucos conhecem matemática o suficiente para saberem traduzir seus conceitos por palavras, e esta é uma verdade que poucos se dão conta. Aliás, muitos estudantes de física com quem convivi nos anos 90 (no ifusp) sabiam efetuar integrações mas não tinham a menor idéia do que estavam fazendo; e isso após um curso completo de Cálculo Básico (2 anos). Obviamente, esses estudantes não sabiam transformar um achado matemático num conjunto de palavras, com sentido físico.

Sergio: Além disso, temos o Hamiltoneano. Que é o mesmo tanto clássica como não-classicamente.

Alberto: Sem dúvida. Mas... a dúvida não está no algoritmo que funciona, mas no: Porquê ele funciona?

Sergio: Pela mesma razão que o Hamiltoneano funciona na física clássica. Esse formalismo é o mesmo. Sem tirar, nem por. Esse é a pedra angular da Mecânica. Seja ela moderna ou clássica.

A coisa não é tão simples assim. Classicamente tanto faz utilizarmos as leis de Newton, as leis de conservação, o formalismo lagrangeano, o formalismo hamiltoneano, ou outro formalismo qualquer —incluindo as suas tão queridas séries de Fourier— e adequado ao problema em questão. Quanticamente, no entanto, os formalismos não são tão equivalentes assim, a menos que procedamos a manobras convenientes e a deturparem os conceitos classicamente bem estabelecidos. Pois as leis de Newton não são válidas em física quântica a não ser em condições limites.

O formalismo hamiltoneano, quando aplicado à MQ, é aquele que mais simula a matematização clássica, ou seja, onde ficam menos nítidas as diferenças, olhando-se apenas para as fórmulas e deixando-se a física de lado. Mas não podemos nos esquecer que embora a aparência dos operadores seja a mesma, as variáveis são outras. Num sistema quântico, as coordenadas e seus momentos conjugados estão atrelados por condições quânticas estabelecidas pelos axiomas de Schrödinger ou Heisenberg. Ou seja, estamos tratando com coisas totalmente diversas e que identificam-se tão somente em condições limites.

Sergio: Se formos tentar responder a pq existem as coisas, então caímos na metafísica. O objectivo da física não é entender tudo, mas apenas o que está no seu alcance. E no caso é: Aquilo que é possível observar e medir.

Nesse caso diria que divergimos apenas na fixação do horizonte. Ou, quem sabe, na interpretação do que se está efetivamente medindo.

Alberto: Pois é. Toda a tecnologia "moderna" é baseada em oscilações em torno de posições de equilíbrio. Mas... Será que esses osciladores realmente existem?

Sergio: Esse não é um problema da Física. É da metafísica. Isso é filosofia, tão boa/má quanto "Penso, logo existo"

Neste caso fico sem entender porque é que se negou o atomismo durante cerca de 200 anos, a partir de Bernouilli, e aceitou-se a idéia dos osciladores harmônicos. Pois o que se sabe hoje sobre "osciladores harmônicos" é menos do que Boyle, Newton, Bernouilli, Herapath e tantos outros sabiam sobre a existência das partículas elementares, a que os químicos deram o nome de átomo. Ao comentar essa disparidade Boltzmann teria dito, alguns anos antes de se suicidar (1906): "Who sees the future? Let us have free scope for all directions of research; away with all dogmatism, either atomistic or antiatomistic!"

Também fico sem entender porque as academias insistem em repudiar o "meu elétron" sob a argumentação de que "não há nada", na opinião dos acadêmicos, a garantir a sua existência. Mas... esse "não há nada" não seria, sob o seu ponto de vista, um argumento metafísico?

Sergio: Aliás, é um principio metafísico que "Apenas entidades existentes podem provocar efeitos observáveis"

Sim mas quem me garante que esses efeitos sejam provocados por "osciladores harmônicos"? Experimentalmente já está mais do que comprovado que esses osciladores não existem. Não obstante, preferiu-se descartar a física clássica em defesa desses inexistentes artefatos semi-quânticos ou pré-quânticos. Ou seja, a quântica realmente explica, mas explica o que está mais do que comprovado, pela experimentação, não existir. Ora, algo que não existe de fato, sequer é metafísica, sequer está além da física, sequer tem razão física para existir. Isso é matemática pura, e matemática aparentemente sem finalidade outra que não seja a de satisfazer aos caprichos dos matemáticos.

Alberto: Os efeitos observados não retratariam apenas "meias-verdades" relativas a suas causas?

Sergio: Sim e Não. O fenômeno em si, retrata toda a verdade. Mas a interpretação que os humanos lhe dão, ai sim, são apenas meias verdades. A ciência é feita de meias-verdades, enquanto a realidade é toda "verdadeira".

Mas que realidade? Aquela que, como físicos, estaríamos *supostamente* proibidos de procurar, visto tratar-se de metafísica pura? Ou seria aquela que teria levado Boltzmann ao suicídio?

Sergio: É esta matemática que permite "maravilhas" e causa "problemas". é um erro ensinar MQ sem ensinar a TF primeiro.

Pois eu gosto da TF mas não gosto da MQ .

Sergio: A TF é usada em coisas fora da física (análise de imagem pq exemplo). O Principio de Incerteza (não de indeterminação) de Heisenberg (PH) deriva apenas e só das propriedades matemáticas da TF. Só!

Antigamente eu falava em princípio da incerteza e o Belisário me corrigiu, dizendo que o mais correto seria indeterminação; agora você diz o contrário!!! Pô, vamos entrar em acordo?!! Afinal, como vocês querem que eu me refira a esse "maldito" princípio? Prefiro pensar no mesmo como princípio da ignorância, mas isso é algo de foro íntimo e pessoal. E também não é minha intenção ofender ninguém com palavras.

Alberto: Essa idéia, volto a dizer, apóia-se na autoridade de Lorentz, ao assumir que os elétrons eram miniaturas das cargas elétricas macroscópicas do modelo dos fluidos elétricos de Maxwell;

Sergio: Não seria na de Faraday? Ele é que experimentalmente levou a essa conclusão.

Não, as idéias de Faraday, na época consideradas irem "além da física", nos levam à conclusão de que o elétron existe, mas Faraday nunca assumiu que o elétron, por si só, gerasse um campo elétrico coulombiano e/ou que sofresse a ação de um campo elétrico de maneira idêntica a uma carga elétrica macroscópica. Isso é 100% de Lorentz: "Lorentz constructed a microscopic theory by using Maxwell's equations and adding to it an expression for the force which a charged particle experiences in the presence of electric and magnetic fields. This microscopic theory is a description of matter in terms of its charged atomic fragments, ions and electrons." (F. Rohrlich, The theory of the electron, thirty-first Joseph Henry Lecture).

Alberto: Essa história do tapete não é minha, mas do Thomas Kuhn. (...) Como você não pertence a essa estirpe de cientistas dogmáticos, "a la Thomas Kuhn", vamos deixar a história do tapete de lado.

Sergio: Não vamos deixá-la de lado, pq ela é o centro da conversa. O ponto inerente ao que referes não é nem a física, nem a MQ, nem a matemática. Mas a visão curta dos humanos, especialmente os que são mal-educados pelas pedagogias de hoje.

Falou e disse. Como eu já comentei bastante aqui sobre esse assunto, e já desagradei a muitos, vou apenas aplaudi-lo.

Alberto: O que eu digo é que a órbita de um planeta, não poderia se dar segundo um plano que não passasse pelo Sol, pensado como o centro do sistema solar. Ou seja, o Sol e a órbita de *um* planeta qualquer não poderiam, pela lei da gravitação, determinar um cone, como aqueles que se vê nos livros de química e referentes a determinados orbitais.

Sergio: Mas um cone é um conjunto de planos que passam pelo sol .... a idéia de plano que passa por dois pontos é estranha.

O que tentei dizer é que o plano da órbita do elétron não passa pelo centro do átomo. A órbita do elétron mais o próton, com este último a situar-se fora do plano da órbita do primeiro, determinariam um cone. Isso talvez fique mais claro com o auxílio da figura ao lado.

Alberto: Ora, a mecânica clássica não pressupõe a lei de Coulomb. E, rigorosamente falando, o modelo mecânico clássico não se apóia nem mesmo na lei da gravitação, mas tão somente nas três leis de Newton.

Sergio: AH! então o modelo clássico é o que se apóia nas leis de Newton. Par acção-reacção, o movimento não se altera se não houver força e se houver força ele altera-se segundo F=ma. Mas a relatividade e a MQ não seguem tb estas regras?

Não. Tanto a relatividade quanto a MQ possuem postulados próprios a contradizerem as leis de Newton. Elas não seguem estas regras mas "toleram-nas" em condições muito particulares, e assim mesmo como condições limites. Às vezes as equações assemelham-se matematicamente, mas o significado físico das variáveis é bem diferente.

Sergio: Então continuamos com o endeusamento da Teoria da MQ, que não é final, mas ninguém sabe. E ai daquele que ousar levantar a palavra contra!

Por acaso você está propondo alguma nova teoria sobre variáveis ocultas? Se assim for, cedo ou tarde acabará negando a MQ; e cedo ou tarde, acabará na fogueira da Inquisição, ao lado de David Bohm.

Alberto: Conclusão: a física clássica ainda não foi falseada pelos argumentos apontados e a apoiarem-se na aplicação da lei de Coulomb para partículas elementares.

Sergio: Então terás de explicar pq ao mudar de escala essa lei deixa de ser válida.

Porque ela é uma lei populacional. A lei básica, a meu ver, é outra, e chega-se na lei de Coulomb através da integração do campo de um elétron para o campo de uma população de elétrons dispostos na superfície de um condutor. E se esses elétrons estiverem caminhando num fio retilíneo, chega-se, também por integração, à lei de Ampère, que também é uma lei válida para o macrocosmo. Mas... Porque essa estranheza? Perceba que estou caminhando no sentido oposto àquele proposto por Fourier, ou seja, da "idéia" de um microcosmo para uma realidade macrocósmica. Ou seja, existe uma estrada com duas pistas, a de ida e a de volta. Estou caminhando pela estrada de volta. Veja bem, não se trata de um modelo matemático nem de uma "idéia" sobre a existência de algo que sabemos não existir (osciladores harmônicos), mas de uma "idéia" ou modelo físico a apoiar-se em argumentos lógicos e coerentes com a realidade macroscópica, com o nosso dia-a-dia, com a experimentação de fato, e não em meras suposições.

Toda a natureza é construída dessa maneira. É de estranhar que somente os físicos não tenham se dado conta disso. Será que os físicos nunca montaram um quebra-cabeças? As peças não são iguais ao todo. As peças são irregulares, enquanto que o todo quase sempre é um retângulo. A água macroscópica é amorfa, enquanto que a água microscópica é formada por moléculas. As proteínas são formadas por aminoácidos e cada aminoácido não é uma proteína em miniatura. O DNA é formado por nucleotídeos e cada nucleotídeo não é um DNA em miniatura. Porque então a carga elétrica não poderia ser formada por partículas que não fossem cargas elétricas em miniatura? Esse, a meu ver, foi o maior descuido de natureza lógica jamais cometido em toda a história da ciência. E é algo tão ridículo que quando os físicos se derem conta disso hão de ficar envergonhados e ruborizados por mais de um século. Haja adrenalina!

Sergio: Mas a física é só isso! O que achas que é F=ma, senão uma equação que dá certo? O que achas afinal que é a física?

F=ma é uma equação que dá certo através de coisas palpáveis. Massa é uma propriedade macroscópica; aceleração é uma propriedade que se mede facilmente no dia a dia; força é um construto de alto nível, também facilmente mensurável em condições estáticas e/ou dinâmicas. Ou seja, trata-se de uma equação que dá certo porque foi construída com propriedades conhecidas e bem visualizáveis. Após a construção verificou-se experimentalmente que a equação sempre dá certo quando testada com os objetos do nosso dia-a-dia. O mesmo eu não posso dizer com grande parte das equações da física moderna. O que significa por exemplo dizer que E = mc²? Sim, é uma equação que dá certo, mas... O que é E? O que é m? O que é c? "c" é o produto de um postulado; "m" é uma suposta massa de uma partícula e que, como tal, jamais foi efetivamente medida a não ser por métodos indiretos e altamente discutíveis; e "E" é algo que ninguém sabe exatamente o que seja mas que se traduz, por exemplo, por "alguma coisa" que é extraída de um campo elétrico por uma partícula de "suposta" massa "m" e "suposta" carga "e" e que vai parar num calorímetro sobre a forma de energia interna, e isso também ninguém sabe exatamente o que seja. Física é isso?

Sergio: Que trabalheira O Corel Photo Paint, além de fazer o trabalho do MS Paintbrush, faz tb o do outro, convertendo directamente em animated gif ...pelo menos a minha versão...

Na minha também. Acontece que no Paintbrush eu faço em 10 segundos o que no Corel eu levaria cerca de 10 minutos. O Corel é muito sofisticado e excelente para acabamentos, para fotos, para grandes projetos, para milhões de cores etc. Mas para fazer "bolinhas" e/ou "halteres" de uma única cor, o paintbrush é muito mais supimpa. E o transporte de um para o outro é imediato (copiar/colar).

Alberto: Até agora nada de clássico chegou a ser falseado pelas suposições de De Broglie ou de Compton e/ou pelas observações experimentais que, supostamente, lhes dão suporte.

Sergio: Não se trata de falsear, mas de perguntar: "Consegues fazer isto?" Se a resposta é "Não" , então nós escolhemos a que consegue. é uma relação "comercial" de serviço, e não de falso ou verdadeiro. Discutir o falso e o verdadeiro é da área da metafísica.

Talvez seja metafísica do mesmo tipo daquela proposta por Newton, Boyle, Bernouilli, Herapath etc, que acabou sendo transformada em física pelos químicos (Dalton e Cia Ltda). E ainda assim continuou sendo negada até o suicídio de Boltzmann.

Alberto: O princípio da indeterminação (ou da incerteza) já foi revogado?

Sergio: Ele nunca foi avogado.O principio de indeterminação não existe. E o de incerteza só existe dentro da MQ. É inerente ao modelo. Em Roma sê romano. É a isto que se resume o problema.

Ótimo. O princípio da incerteza só existe dentro da MQ. E como na minha visão a MQ não existe, fica o dito pelo não dito.

Sergio: Acreditas mesmo que a informação, seja ela electrica ou outra, se transfere de ponto a ponto com velocidade infinita?

Alberto: Nem Newton acreditava nisso e deixou isso explícito mais de uma vez.

Sergio: Então, pq ele criou um modelo que ele achava falso?

Em hipótese alguma. O modelo newtoniano não assume a ação instantânea à distância. Acontece que para os problemas da época (órbitas planetárias) relacionados à aplicação de sua teoria gravitacional, ele podia aceitar isso como uma boa aproximação, mesmo porque qualquer erro, neste caso, estaria aquém da precisão dos métodos de medida. É um erro crasso assumir, do ponto de vista teórico, que ação e reação gravitacional se dêem instantaneamente. Graças a esse erro, não se conseguiu explicar classicamente aquele probleminha relativo ao periélio de Mercúrio. Não refiz os cálculos e nem estou interessado no momento em fazê-lo, mas se alguém quiser checar essa idéia, creio que não será muito difícil e garanto que daria uma excelente tese de doutoramento em física clássica. Comento alguma coisa a respeito no artigo O espaço curvo euclidiano e a relatividade galileana.

Sergio: Eu não fiz o "matching" de h, com a constante de Planck. Apenas usei a mesma letra.

Pareceu-me que você estivesse quantizando o que estás chamando por "ação mínima", mas se assim não é... De qualquer forma, convenhamos que dizer que o que define a física clássica é c = infinito (o que, a meu ver, está errado) e h = 0, dá a entender que este h seria a constante de Planck. Mesmo porque, ao se expressar o lagrangeano que define a "ação", frequentemente denotada por S (e não por h), costuma-se dizer que o análogo quântico da função S iguala a função clássica no limite, quando h tende a zero. E esse h, que tende a zero, é a constante de Planck.

Sergio: Então como seria a física clássica na visão de um físico clássico? São só as leis de Newton?, então Einstein é um clássico, e a RG é uma teoria clássica.- a teoria que Newton não conseguiu fazer. é portanto uma obra duas vozes. Newton e Einstein. Já que tu dizes que supor uma velocidade finita para o transporte de informação, não é moderno

A diferença não reside no caráter infinito ou finito, mas no caráter absolutista ou relativista. Para Einstein a velocidade da luz é finita e absoluta; para Newton é finita e relativa.

Alberto: Porque então adotarmos a ideologia única, tal e qual o Partidão dos socialistas do século XX?

Sergio: Adoptamos, ponto e virgula. Eu tento não adoptar. E bem que me custa...

Eu não disse que você adota. Eu também não adoto, mas construí a frase dando um sentido genérico, qual seja: Porque então adotarmos...?

Sergio: Imagina uma vara que se move num movimento cônico. Tu sabes o tamanho da vara. E apenas consegues medir a sobra da vara segundo o eixo vertical (sobre o qual ela se move) A pergunta é: como saber onde está a sombra "horizontal" da vara? Fisicamente: não podes! Não estás a olhar para a vara, mas para a sua sombra em uma direcção.

Eu não posso hoje, da maneira como o problema foi formulado. Digamos, no entanto, que existissem outras propriedades dessa vara e que pudessem ser estimadas por alguma outra medida, e não pela medida da sombra. Mas isso foi exatamente o que aconteceu na história da física. No trabalho original de Planck tínhamos apenas oscilações (átomo de Thomsom); no trabalho posterior de Bohr surgiram as possíveis órbitas permitidas (a partir das experiências de Rutherford). Ou seja, não estamos mais trabalhando apenas com sombras, mas com algo mais e relacionado à entidade que produz as sombras.

Sergio: Agora, daqui a dizer que "Não é um giro" ..alto ai! Não se prova que não é, nem que é. Simplesmente não se sabe.

Alberto: Sim, mas postula-se uma indeterminação.

Sergio: Não se postula nada. Constacta-se. Como no exemplo da vara.

Como demonstrei acima, esse exemplo não me satisfaz. Postulou-se uma indeterminação sim.

Sergio: A MQ é inocente das acusações, sr dr Pede-se que julgue apenas os seus estupradores.

Mas eu nunca julguei os construtores da física quântica. Todos eles foram geniais. Costumo dizer que o cientista não erra, pois fazer ciência é procurar pela verdade, e foi isso o que mais fizeram. Paradoxalmente, isso não é o mesmo que dizer que todas as suas afirmações são corretas. Significa dizer que quem não caminha em direção à verdade acaba sempre fechando uma porta que não dá em lugar algum. E isso é muito bom para a ciência. Hoje ninguém se aventura mais a estudar as teorias do flogisto ou do calórico. Amanhã ninguém irá mais se aventurar a estudar física quântica e/ou teoria da relatividade. E isso tudo graças a Einstein, Bohr e Cia Ltda.

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