Sete lições

O italiano Carlo Rovelli, filósofo e astrofísico, graduado em Física pela Universidade de Bolonha, com doutorado e pós-doutorado pela Universidade de Pádua, é professor na Universidade Aix-Marseille e diretor do grupo de pesquisa do Centro de Física Teórica de Luminy, em Marseille na França. Rovelli é um dos gênios da atualidade, que tem contribuido imensamente para o resgate da história da filosofia, do pensamento filosófico e para os estudos atuais no campo da gravidade quântica e da natureza do tempo. 

Um dos livros mais lidos do autor, Sete Breves Lições de Física, é uma excelente porta de entrada para a sua obra e para o estudo das revoluções do pensamento científico. Nesta obra, com menos de 100 páginas, o autor apresenta as mais importantes contribuições da ciência para a compreensão do universo. 

I- primeira lição 

Rovelli dedica a primeira lição de física à teoria geral da relatividade, do físico Albert Einstein, que dispensa apresentações. Para Rovelli, esta é a mais bela de todas as teorias. Em 1905, Einstein enviou três artigos para um prestigiado periódico científico. Cada um desses artigos seria digno de um Nobel de física, avalia Rovelli. O primeiro artigo trata da existência do átomo. O segundo, estabelece a base para a mecânica quântica. O terceiro apresenta a sua primeira teoria da relatividade: a teoria que trata sobre o fato de que o tempo é relativo e que não transcorre de forma idêntica para todos. 

Einstein havia abalado as bases do conhecimento científico do início do século XX com seus três artigos acerca de temas fundamentais da física teórica, mas algo o perturbava: seus estudos careciam de uma explicação para a “queda” dos corpos. A solução de Isaac Newton para a questão da gravidade parecia mística demais para Einstein. Após 10 anos de imersão no problema, ele publicou em 1915 uma nova teoria sobre a gravidade, sua obra-prima e a mais bela teoria que já existiu, disse Lev Landau, citado por Rovelli. 

Carlo Rovelli considera que a Teoria de Einstein é capaz de arrebatar-nos a alma com sua beleza e elegância. Uma obra-prima, tal qual o Réquiem, de Mozart, a Odisseia, de Homero, a Capela Sistina, de Michelangelo e Rei Lear, de Shakespeare. 

A gravidade não é uma força mística, ou simplesmente uma força, como explicava Newton, mas o efeito da curvatura do espaco-tempo pelos corpos massivos. Podemos imaginar, como Einstein fazia, um tecido branco esticado e um punhado de bolas de gude de tamanhos diferentes derramadas sobre ele. As bolas irão afundar a superfície do lençol. As mais pesadas atrairão as mais leves. Assim ocorre com os corpos no universo. É claro que o tecido do espaço-tempo é bem mais complexo do que uma superfície plana. Esta é apenas uma abstração simples. Einstein amava a simplicidade.

228 anos após Isaac Newton publicar Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, onde formulou sua lei da gravidade, Einstein conseguiu a proeza de revolucionar o entendimento sobre uma das quatro forças fundamentais da natureza e de, no futuro, tornar sua complexa teoria da relatividade geral um ícone das culturas de massa. A equação E=mc2 saiu dos ambientes fechados da física teórica e invadiu os ambientes da cultura pop. Hoje, estampa objetos e roupas; simboliza um dos maiores eventos científicos do século XX: a obra-prima do gênio alemão. Isto é linguagem com elegância, simplicidade e enorme potencial comunicativo. Atualmente, as implicações da obra de Einstein vêm sendo confirmadas no meio científico ou empiricamente. Genial!

II- segunda lição 

A segunda lição contempla o campo da mecânica quântica: os “quanta”. Rovelli diz que a mecânica quântica  inaugura o século de intenso pensamento: o século XX. O experimento de Max Planck concluiu pela descoberta dos “quanta”, ou pacotes de energia. Einstein confirmou posteriormente esses pacotes de energia e concluiu que a luz era feita de partículas chamadas de photons. 

Quando Werner Heisenberg disse que os elétrons podem existir, desde quando observados, ou interagindo com algo, as bases da ciência tradicional tremeram! É algo como: sua existência não existe. Só existe quando outro algo interage com você. Isto nos lembra o mundo virtual no século XXI? Estamos apenas falando sobre partículas sub-atômicas. 

Rovelli tem razão. O  jovem Alemão Heisemberg descobriu um dos segredos fundamentais da mente de Deus. Ele foi muito além da imaginação! 

III- terceira lição 

Rovelli diz que “o pensamento científico é alimentado pela maneira de ver as coisas diferente do que elas eram vistas anteriormente” (ROVELLI, 2014, p. 24). A terceira lição trata sobre a arquitetura do universo. Durante milênios, o cosmos foi desenhado como o céu acima e a terra abaixo. Anaximandro, o milésio, promoveu a primeira grande revolução científica há vinte e seis séculos, quando tentou descobrir como a terra, a lua, o sol e as estrelas giram em torno de nós. 

Talvez Parmênides, talvez Pitágoras, conjectura Rovelli, um dos dois  (ou ambos), tenha percebido que a esfera seria a forma mais razoável para a terra. Aristóteles, por sua vez, argumentou de forma muito convincente sobre a esfericidade da terra. 

O próximo grande passo foi dado por Copérnico, inaugurando o que chamamos de revolução científica. Copérnico demonstrou o modelo heliocêntrico, retirando a terra do centro da dança dos corpos celestes (sol e planetas). 

A jornada do conhecimento continuou. Novos instrumentos de observação do universo foram ampliando o modelo do cosmos. Hoje (até a publicação da obra) sabemos que o universo é imenso e elástico, cheio de galáxias, nascido há 15 bilhões de anos, a partir de uma quente e densa pequena nuvem. O modelo do universo começou pequeno e singelo, mas expandiu com a mente da ciência até as dimensões atuais.

IV- quarta lição

O mundo das partículas subatômica e das suas leis é fascinante. Elétrons, prótons, quarks e gluons são a matéria-prima de tudo o que existe ao nosso redor: são as partículas elementares, além disso, os neutrinos, as partículas saltitantes, pulam por todo o universo, e os bósons de Higgs, com os quais interagem. 

A natureza dessas partículas, e a forma como elas se movem, é descrita pela mecânica quântica. Rovelli ensina que essas partículas não existem como um seixo, por exemplo, mas “são excitação elementar de um substrato móvel semelhante ao campo de Faraday e Maxwell” (Rovelli, 2014, p. 32).

Essas estranhas manifestações fantasmagóricas da incrível mente criadora estão por todos os lados no universo e aparecem e desaparecem conforme as estranhas leis da mecânica quântica. É incrível!

V – quinta lição

Universo granular

O conhecimento do universo das coisas muito pequenas também evoluiu muito no século passado, no campo da mecânica quântica. Ao mesmo tempo, a teoria da relatividade contribuiu para o desenvolvimento da cosmologia. No entanto, há uma grande frustração entre os físicos que estudam esses dois campos do conhecimento: as duas teorias são contraditórias. 

Encontrar uma solução para essa contradição é uma especie de Santo Graal para os estudiosos. Para solucionar a aporia da gravidade com a mecânica quântica, diz Rovelli, há estudiosos por todo o mundo dedicados ao campo de estudo da gravidade quântica, que é um esforço do conhecimento por compreender o funcionamento das forças fundamentais do universo sem contradições teóricas. 

Rovelli diz: a névoa que envolve a contradição entre a relatividade geral e a mecânica quântica ainda é espessa, mas há grupos de estudiosos, os da gravidade quântica em loop, por exemplo, focados em solucionar o problema. 

Estes estudos requerem que modifiquemos nossa forma de  enxergar o espaço: sua estrutura granular, feita dos quanta. 

VI- sexta lição

A probabilidade, o tempo e o calor dos buracos negros, sãos elementos da sexta lição de física demonstrada por Rovelli. Esta lição pretende explicar o que é o calor, a partir dos trabalhos de Maxwell e Boltzmann, para quem as substâncias quente e fria encontradas no universo resultam da velocidade com a qual os átomos e as moléculas se unem e se movem: calor e frio são o resultado da dança desses clusters. Podemos imaginar? 

Qual a relação entre o calor e o tempo? Rovelli diz que a diferença entre passado e futuro existe somente onde há calor passando do quente para o frio. Esta ideia não é intuitiva, mas, em um universo frio, não haveria o tempo?

Bolzmann adicionou complexidade a esse raciocínio sobre o calor com a hipótese da probabilidade. Essa noção é bastante fantasmagórica e trata de descrever um certo grau de incerteza para a colisão e dança desses átomos. Boltzmann foi vítima da incredulidade na comunidade científica sobre sua estranha teoria. Cometeu suicídio…

A natureza do tempo é a noção mais estranha e fascinante no ambiente da ciência. Rovelli diz que o tempo está no centro da intricada teia de problemas da gravidade, da mecânica quântica e da termodinâmica: ainda estamos no escuro, nos primórdios de compreender o funcionamento desse fenômeno do universo. 

O trabalho de Stephen Hawking sobre a mecânica dos buracos negros demonstrou que eles são sempre quentes. Os buracos negros são como bocas de fogão gigantes presentes no universo. O que há de mais fantástico é a relação entre eles e o tempo. Rovelli diz que os buracos negros são como a pedra de Rosetta do universo. Deus deixou um pergaminho sobre a história do universo. 

VII- sétima lição 

Rovelli dedica a sétima lição de física à bela e complexa criatura que habita esse cenário descrito pela física contemporânea: nós mesmos. Rovelli se reporta a Schelling, no pico do idealismo alemão, para quem o homem representou o ponto mais alto da natureza. Mas cada vez que a mente humana se expande e o nosso conhecimento sobre o universo cresce, nós nos tornamos estranhamente insignificantes diante da vastidão cósmica.

Transcrevendo as palavras de Rovelli: 

“Temos cem bilhões de neurônios em nossos cérebros, tanto quanto estrelas em uma galáxia, com um número ainda mais astronômico de links e combinações potenciais através das quais eles podem interagir. Nós não estamos conscientes de tudo isso. “Nós” somos o processo formado por toda essa complexidade, não apenas pelo pequeno dos quais estamos conscientes” (Rovelli, 2014, p. 74). 

Rovelli,  citando Lucrecio:

“…nós todos nascemos da mesma semente celestial; Todos nós temos o mesmo pai, de onde a terra, a mãe que nos alimenta,

Recebe gotas claras de chuva, produzindo de trigo brilhante e árvores exuberantes, e a raça humana, e as espécies de bestas, oferecendo os alimentos com os quais todos os corpos são nutridos, para levar uma vida doce e gerar prole…

(Lucrecio apud Rovelli, 2014, p. 80).

Nós somos a parte do universo sobre a qual mais precisamos aprender. Somos fascinantes!

ROVELI, C.