sábado, 4 de janeiro de 2014

Relativismo e Relatividade

Joseph Ratzinger, pouco antes de ser eleito Papa Bento XVI em 2005, disse que "estamos a caminhar em direção a uma ditadura do relativismo que não reconhece coisa alguma como definitiva e que tem como seu maior valor o ego e os desejos de cada um" [1].
O relativismo referido por Ratzinger advoga que todos os pontos de vista são igualmente válidos, não existindo valores morais ou outras referências (políticas, científicas, etc.) com verdadeira objetividade: uma experiência individual é tão válida como a de outrem, não há pontos preferenciais para julgar tanto o "belo" como  o "certo" e o "errado". O "eu" é a última medida. No caso particular da ciência, esta forma de "relativismo radical" está subjacente a movimentos anti-ciência que ressurgiram no século XIX, inspirados no secular romantismo e nas consequências sociais da revolução industriale, mais recentemente, em algumas expressões do pós-modernismo. No entanto, deve referir-se, também, o "relativismo cultural", não radical, que defende um profundo sentimento de respeito por outras culturas que não a nossa.
De qualquer modo, relativismo é, com frequência, compreendido como tendo muitas semelhanças com a relatividade que Einstein desenvolveu na sua famosa teoria. Trata-se  de uma confusão que merece ser revisitada. 
O que a teoria da relatividade afirma é que as leis gerais da física são de tal modo que a sua forma não depende do referencial (sistema de coordenadas) que se escolha para a descrição dum dado processo, isto é, a forma das leis é invariante. Um outro invariante da teoria é a velocidade da luz no vácuo (~300000 km/s). Assim, nem todos os pontos de vista científicos são igualmente válidos, existem invariantes! Contudo, a invariância da forma das leis e da velocidade da luz implica que distâncias espaciais e intervalos de tempo não tenham os mesmos valores quando medidos em referenciais diferentes. Por exemplo, se dois relógios iguais forem sincronizados na Terra e um deles embarcar numa nave espacial a alta velocidade em relação à Terra, um observador terreno ao olhar para o relógio espacial concluirá que o tempo local medido no seu relógio é maior ("passa mais depressa") do que o indicado pelo relógio espacial (dilatação do tempo) como ilustrado na animação [2], em que o relógio terreno é o azul.

( se a animação não for visível no seu browser ver referência [2] )

Por outro lado, se o observador terreno medir o comprimento duma régua embarcada na nave concluirá que é menor do que o comprimento da sua régua local (contração do espaço). Isto é, a teoria estabelece que o espaço e o tempo não são conceitos absolutos. Simultaneamente, apresenta fórmulas exatas para correlacionar (deduzir) as diferenças das medidas temporais e espaciais. A dilatação temporal e a contração espacial só são percepcionadas a velocidades próximas da velocidade da luz, mas têm sido amplamente confirmadas experimentalmente nos aceleradores de partículas, por exemplo.
Segundo a teoria, nada disto é paradoxal, não implica qualquer forma de relativismo filosófico nem aspectos religiosos ou artísticos, ou traduz, propriamente, pontos de vista diferentes e subjetivos. Se em vez de um único observador houver um grupo, então, todos os seus elementos obterão os mesmos resultados e comprovarão as deduções da teoria, o que mostra uma das facetas cruciais da objectividade da ciência. Em suma, a relatividade de Einstein é tão-somente uma teoria científica, até agora comprovada experimentalmente, mas que, como é o timbre da ciência, pode ser refutada, complementada, ou mesmo erradicada, se novas descobertas ou resultados experimentais assim indicarem. É o caminho normal da ciência sem qualquer mistificação.
Refira-se que foi Max Planck e não Einstein a promover o nome "teoria da relatividade" [3]. Einstein teria preferido a designação "teoria dos invariantes", a qual talvez tivesse evitado as confusões com o relativismo e os muitos ensaios que Einstein recebeu para comentar, sem qualquer relação com a sua teoria. Um deles, "O Cubismo e a Teoria da Relatividade", escrito por um historiador de arte.
Por último, é interessante comparar duas afirmações de protagonistas da política e da ciência. Uma delas [3], quando em 1940 o presidente do senado de Danzigue, Hermann Rauschning, citou Hitler:
"Estamos no final da era da razão [...]. Um novo período de explicação mágica do mundo está a nascer, uma explicação baseada mais na vontade do que no conhecimento. Não há verdade, nem no sentido moral nem no sentido científico [...]. A ciência é um fenómeno social e, como tal, é delimitada pelos benefícios ou malefícios que possa causar. Com o slogan de ciência objectiva, o professorado apenas se queria libertar da indispensável supervisão do estado. Aquilo a que se chama crise da ciência não é mais do que esses senhores estarem a começar a ver por si mesmos o caminho errado a que foram conduzidos pela sua objectividade e pela sua autonomia".
A outra, consta da Declaração de Erice [4], em 1982, assinada pelo físico inglês Paul Dirac:
"A tecnologia pode ser para a paz ou para a guerra. A escolha entre paz e guerra não é uma escolha científica. É uma escolha cultural: a cultura do amor produz tecnologia pacífica. A cultura do ódio produz instrumentos de guerra. O amor e o ódio existiram sempre. Nas idades do Bronze e do Ferro, notoriamente pré-científicas, a espécie humana inventou ferramentas para a paz e instrumentos para a guerra. Na chamada "era moderna" é imperativo que a cultura do amor vença".
Hitler, mistura, de forma hedionda, relativismo, construtivismo social e anti-ciência. Paul Dirac, manifesta indelével humanismo.

Referências

[1] Citações de Joseph Ratzinger
[2] Dilatação do tempo ; Time Dilation
[3] G. Holton, "A Cultura Científica e os seus Inimigos", Ciência Aberta, Gradiva, 1998.
[4] Declaração de Erice

segunda-feira, 30 de dezembro de 2013

Causalidade e Determinismo

Heisenberg [1, 2] e Haile [3] abordam os conceitos de causalidade e determinismo numa forma que nos parece clara, e particularmente útil nas discussões sobre as interpretações das visões quântica e clássica da Natureza [4-6]. No que se segue tentaremos sintetizar.
Historicamente, o uso do conceito de causalidade como designação das leis de causa e efeito é relativamente recente. Na filosofia antiga, a palavra causa tinha um significado muito mais geral do que tem hoje. Os escolásticos, por exemplo, seguindo Aristóteles, falavam de quatro formas de causa: a causa formalis, a que hoje chamaríamos, talvez, a estrutura ou o esboço mental duma coisa; a causa materialis, ou seja, a matéria de que uma coisa se compõe; a causa finalis, que é o fim para que uma coisa foi feita, e a causa efficiens, que explica a coisa como consequência dum agente que a origina. Só esta última corresponde aproximadamente ao que hoje entendemos por causa.
O conceito de causa foi evoluindo ao longo dos séculos em estreita ligação com o conhecimento da realidade adquirido pelo homem, e com o aparecimento da ciência da natureza nos princípios da idade moderna. À medida que o homem foi adquirindo um maior grau de conhecimento dos processos materiais, a palavra causa foi sendo referida à ocorrência material que precedia a que se pretendia explicar e que, de algum modo, a tinha produzido.
Já em Kant, que, em muitos aspectos, não faz mais do que tirar as consequências filosóficas do desenvolvimento das ciências a partir de Newton, encontra-se a palavra "causalidade" empregada no sentido que se tornou usual desde o século XIX: "Quando verificamos que alguma coisa acontece pressupomos sempre qualquer outra coisa que, segundo uma regra, deu origem ao acontecimento".
Assim se foi, pouco a pouco, restringindo o alcance do princípio de causalidade, até se tornar equivalente à ideia de que um acontecimento natural é univocamente determinado, isto é, que o conhecimento preciso da natureza ou, pelo menos, de certo sector bem definido dela, basta, pelo menos teoricamente, para prever o futuro. Precisamente, a física newtoniana encontrava-se estruturada de tal modo que, conhecendo o estado de um sistema num dado instante, podia-se prever o futuro movimento do mesmo sistema.
A ideia de que, em última instância, assim ocorrem as coisas na natureza, encontrou, talvez, a sua expressão mais geral na ficção concebida por Laplace, de um demónio que, em certo instante, conhece a posição e a velocidade de todos os átomos, devendo encontrar-se em condições de calcular de antemão todo o futuro do universo. Quando à palavra causalidade se dá uma interpretação tão restritiva, fala-se antes em determinismo, entendo-se por tal, a doutrina segundo a qual existem leis naturais fixas, que determinam univocamente o estado futuro de um sistema a partir do seu estado actual.
O determinismo clássico-newtoniano foi complementado (não erradicado totalmente, sublinhe-se) pela mecânica quântica com a introdução de aspectos probabilisticos, os quais, a nosso ver, em nada  contradizem a objectividade da ciência. O problema essencial que a mecânica quântica levanta é o do significado de realidade objectiva que é frequentemente confundida com o conceito de objectividade da ciência. Mas isto será tema para outras discussões.

Referências

[1] W. Heisenberg, "A Imagem da Natureza na Física Moderna", Livros do Brasil, Lisboa, 1962.
[2] W. Heisenberg, "Physics and Philosophy", Penguin Books, 1990.
[3] J. M. Haile, "Molecular Dynamics Simulation. Elementary Methods",  J, Wiley & Sons, New York,  1992.
[4] J. Baggott, "Beyond Measure. Modern Physics, Philosophy and The Meaning of Quantum Theory", Oxford University Press, 2004.
[5] F. Fernandes, "The Interpretation of Quantum Mechanics Revisited", Coimbra University Press, 2011.
[6] F. Fernandes, "On Decoherence Theory", CCMM, Univ. Lisboa, 2012.

sábado, 28 de dezembro de 2013

Sobre o bosão de Higgs

O prémio Nobel da Física 2013, foi atribuído a Peter Higgs e François Englert pela descoberta do bosão de Higgs, cuja existência foi prevista teoricamente, em 1964, pelos trabalhos independentes de Englert e Higgs.
No vídeo seguinte, produzido pouco antes da confirmação experimental do bosão, o Dr. Lincoln explica de forma simples e apelativa o que é o bosão de Higgs.



( Se a imagem do vídeo não for visível no seu browser, tente: http://youtu.be/UPJ4F-bb6_A )

Durante a explicação refere-se que o top quark tem uma massa semelhante à do átomo de ouro. Note-se, contudo, que os protões e neutrões dos núcleos atómicos são constituídos apenas por up e down quarks, sendo o top quark, de facto, a partícula subatómica mais pesada, mas altamente instável, que se conhece como é descrito na nota:

http://press.web.cern.ch/backgrounders/top-quark

Finalmente, vale a pena ler a declaração de Peter Higgs ao jornal britânico The Guardian:

http://www.esquerda.net/artigo/nobel-da-f%C3%ADsica-de-2013-diz-que-hoje-não-teria-lugar-na-academia/30526

Perspectivas da Química Computacional

Onde se define o âmbito da Química Computacional e se refere a intensa actividade em Portugal. Uma contribuição para o Ano Internacional da Química, 2011, em português e inglês.

http://webpages.fc.ul.pt/~fmfernandes/QuimComp_AIQ2011/index.htm

Transições e Coexistência de Fases em Nanoclusters de KCl

Uma contribuição para o Ano Internacional da Química, 2011, em português e inglês. Inclui animações computacionais.

http://webpages.fc.ul.pt/~fmfernandes/clusters_IYC2011/index_po.htm

Cinquentenário da Simulação Computacional em Mecânica Estatística. II-Desenvolvimento e Aplicações Fundamentais

Onde se aborda o método da Dinâmica Molecular, o progresso e algumas aplicações da simulação computacional...

http://webpages.fc.ul.pt/~fmfernandes/Papers/bl93_05.pdf

Cinquentenário da Simulação Computacional em Mecânica Estatística. I-Os primeiros passos

Onde se descreve o nascimento do método de Monte Carlo e as "dores de parto" que sofreu...

http://webpages.fc.ul.pt/~fmfernandes/Papers/bl90_05.pdf