O que são Leis em física? e Para que servem as Leis?

Question

Esta pergunta é conteúdo de um trabalho de Física .

Answer 1

As leis físicas são modelos, muitas vezes matemáticos, que explicam os fenômenos a que se referem.

Answer 2

Uma lei física expressa uma propriedade, que a princípio cremos ser real, da natureza. Não sabemos por que a lei assume esta forma. Entre outras palavras podemos dizer que não sabemos por que a regra é desta forma, apenas a conhecemos.

Uma analogia interessante que podemos fazer é atribuída a um grande físico norte-americano chamado Feynman. Imagine que os fenômenos naturais sejam uma partida de xadrez jogado pelos Deuses. O que nos resta a fazer é observar. Depois de algum tempo notamos que, por exemplo, que o bispo se movimenta de uma forma. Observamos por mais algum tempo e chegamos a conclusão de que o bispo pode se movimentar de outra forma mais geral. É assim que encaramos a natureza, tiramos nossas conclusões pelo ato da observação e criamos leis, que a princípio, acreditamos ser de caráter geral. À medida que novos experimentos surgem e uma nova física nos é revelada, criamos uma nova lei. O fato de acreditar que a lei que temos é real, mesmo sabendo que uma nova lei de caráter mais geral pode surgir, não deve constituir um problema, pois a lei que temos reproduz com grande precisão os dados experimentais que hoje dispomos, isto para a ciência é a realidade.

Note que as regras do xadrez não são difíceis, no entanto jogar xadrez não é tão fácil. Imagine jogar física?

Uma lei física, ao que parece, não é algo tão diferente de uma crença, pois uma lei física não pode ser provada, apenas verificada. Por exemplo, não sabemos por que massa atrai massa, mas sabemos qual é a expressão matemática que rege tal atração, e mais ainda, podemos verificar tal lei. Esta verificação que distingue ciência de pura filosofia. Mesmo assim, não podemos garantir que amanhã massa sempre atrairá massa, apenas cremos que sim. Até mesmo a ciência precisa ter algo para acreditar para poder ser viável se fazer ciência. Esta crença para a ciência passa ser a verdade no momento. Por isto que dizemos que ciência é uma construção, e a cada dia que passa a mesma vai evoluindo.


Espero ter ajudado.

Answer 3

Lei é uma generalização ou inferência que descreve fatos ou eventos recorrentes na natureza.

Teoria é uma hipótese que não foi verificada, mas que se for verdade pode explicar certos fatos ou fenômenos.

Hipótese é uma proposta levantada para explicar certos fatos ou observações.

Answer 4

O principal objetivo das pesquisas sobre Realidade Virtual é a imersão de homens reais em mundos virtuais, mundos estes totalmente construídos por computador. Pretendem ainda a interação com objetos do mundo virtual, sua manipulação e a sensação de participação real do usuário no mundo virtual. Alguns estudos ainda buscam a interação de objetos e seres virtuais (animais e humanos) em mundos virtuais.
A animação em todos esses casos deve acontecer em tempo real. Um exemplo de animação em mundo virtual é o realizado pelo grupo NPSNET (Naval Postgraduate School Department of Computer Science - Monterey, Califórnia), que tem como objetivo a interação do modelo homem-computador para articular humanos 3D em ambientes virtuais via Internet. Essa pesquisa deve futuramente possibilitar ao usuário da Internet, em grande escala, a manipulação de programas de jogos. Eles pretendem atingir um número de até 300.000 jogadores interagindo de maneira autônoma no sistema NPSNET IV de ambiente virtual. Esse ambiente virtual já possui veículos, aeronaves e movimentos humanos (1).


Imagem criado no NPSNET



O maior interesse na animação em mundos virtuais está na possibilidade da interação em alto nível, onde usuários interajam com objetos em mundos virtuais não mais como meros observadores mas fazendo parte deles.
A animação em realidade virtual é muito complexa porque exige, além da modelagem tridimensional de objetos, humanos, animais, vegetais e cenários, a criação do comportamento que cada um dos componentes deverá possuir em seu ambiente virtual.
No projeto "Arte e Ambientes Virtuais", desenvolvido no Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Alberta Edmonton, Canadá, estuda-se alguns aspectos metodológicos para a criação de animações em mundos virtuais. Segundo Mark Green [1996,7], uma das questões mais importantes que se impõe como técnica de animação usada em ambientes virtuais deve ser a da eficiência. Os objetos num ambiente virtual devem ter múltiplos comportamentos simultaneamente ativos, e em um grande ambiente deve existir um grande número de objetos que desenvolvem esses comportamentos. A mudança de comportamento desses objetos deve ser atualizada computacionalmente em um tempo mínimo (2).
A questão do tempo entra aqui como um fator preponderante em relação à interação do usuário com os objetos. Quanto mais rápido e menor o tempo para a computação, mostragem na tela da mudança de comportamento do objeto, melhor a sensação que se terá da animação.
Para Mark Green a criação de um ambiente virtual deve ser realizada em três fases. A primeira deve ser a da modelagem dos objetos, onde se define a geometria e o comportamento individual de cada objeto. A segunda fase deve ser a da composição do cenário, espaço esse que deverá permitir o deslocamento e ação dos objetos. Cada ambiente virtual é composto por uma ou mais cenas, onde cada cena, por sua vez, deve conter os objetos que serão vistos e manipulados em algum momento. Nesta fase o criador do ambiente virtual seleciona os objetos que devem aparecer na cena, suas posições e lugares próprios e define a interação entre objetos. Para que o ambiente virtual fique completo deve haver também uma narrativa, onde cada cena é identificada quando se transita entre elas.
Como foi dito anteriormente, um ambiente pode conter várias cenas, mas somente uma delas pode ser ativada num certo momento. Uma cena deve ter diferentes partes com tomadas diferentes dos objetos e deve haver também uma cena de transição, chamada de transição espacial, onde os objetos correntes são reconfigurados em função de novos eventos e comportamentos (3).
A questão de simular comportamentos é um assunto muito pesquisado no Miralab, do Departamento de Ciência da Computação dirigido por Nadia Thalmann, na Universidade de Genebra (4). O objetivo principal é a modelagem do comportamento para a construção de humanos virtuais com inteligência autônoma e com capacidade de memória, percepção e adaptação em mundos virtuais.


>
Imagens desenvolvidas no Miralab


Segundo Nadia Thalmann, os conceitos desenvolvidos atualmente para se atingir esse objetivo são: 1. Behavior (comportamento), maneira de se conduzir sozinho. Pode ser definido como os atos de seres humanos, psicológicos e sociológicos, em relação ao social e sua reação em movimentos corporais e em grupos. 2. Intelligence (inteligência), habilidade de aprender, entender e ampliar conhecimentos para manipular ambientes de maneira criteriosa e objetiva. 3. Autonomy (autonomia), capacidade de se governar sozinho. 4. Adaptation(adaptação), capacidade de se ajustar em condições ambientais de mundos desconhecidos. 5. Perception (percepção), discernimento de elementos de um ambiente que causam sensação física.
Os "humanos virtuais" criados no laboratório Miralab foram equipados com "visão tátil" e sensores auditivos. Esses sensores são a base de toda técnica implementada para a criação da percepção e estão relacionados diretamente à locomoção, à reação a sons, etc. O sistema de visão com o qual foram equipados permite que eles se locomovam em mundos virtuais e oferece também muitas informações existentes no ambiente, tais como caminhos a seguir, obstáculos a ultrapassar, objetos existentes.
Esses "humanos" foram também dotados de memória, o que possibilita que eles se locomovam a partir de uma lista armazenada de destinos e posições diferentes, podendo se locomover sozinhos em lugares virtuais conhecidos e desconhecidos. A animação computacional desses "humanos" possui ainda o conceito de Emoção, que é traduzida principalmente através das expressões faciais e postura corporal.
Muitos estudos em animação computacional são baseados em leis oriundas da física que servem tanto para a criação de animação de humanos virtuais quanto para objetos. E este é o assunto que veremos a seguir.

2. Animação baseada em Física

Na busca de se criar animações computacionais realistas, pesquisadores desenvolvem métodos de simulação de animações de objetos baseados em leis da Física. Esses métodos se aplicam principalmente à animação de objetos articulados, como o corpo humano, locomoção, colisão, forças da natureza, entre outros. São utilizados conhecimentos relacionados à cinemática e à dinâmica (5) no intuito de garantir ao usuário, através de parametrização das articulações de um objeto, movimentos naturais.
Os sistemas criados são providos de controle direto da trajetória cinemática e de forças (dinâmica) que possam agir sobre essa trajetória. Por exemplo, para animar uma figura humana o usuário deverá escolher a trajetória e a posição de todas as articulações de objetos e também as forças que possam atuar sobre eles, como gravidade e colisão. A colisão é o impacto entre dois objetos que resulta instantaneamente na mudança da velocidade de objetos virtuais.
Nesses sistemas, um típico espaço tridimensional contém um ou mais objetos definidos geometricamente e conectados entre si através de pontos de contatos numa estrutura hierárquica. Esses pontos de contato, ou de articulação, podem ser rotacionados ou transladados (x, y e z) tendo como base o sistema cartesiano. A trajetória cinemática deve ser especificada em cada um dos objetos articulados em relação à sua posição e orientação. Por sua vez, a mais importante realização na simulação dinâmica é a habilidade para se manipular impactos e contatos. Na simulação baseada em Física, forças de repulsão podem também ajudar a prevenir a interpenetração entre dois ou mais objetos.
A animação computacional baseada em Física muitas vezes vai além do que foi descrito.
Ressalta-se o interessante trabalho realizado por Karl Sims [1994](6), que elaborou um sistema onde se pode modelar criaturas virtuais com movimentos e comportamentos simulados em mundos físicos tridimensionais. Por meio de algoritmos genéticos a morfologia dessas criaturas e o sistema neural para controlar suas forças musculares são gerados automaticamente.
Sims usa a "Linguagem Genética" para definir um hiperespaço que contém uma infinidade de possíveis criaturas virtuais com diferentes comportamentos. A simulação dinâmica é usada para calcular o resultado dos movimentos das criaturas e sua interação com o mundo virtual tridimensional. Essas criaturas realizam tarefas e possuem comportamento específico. O sistema pretende ser uma poderosa ferramenta para se estudar a evolução de criaturas artificiais para a criação de mundos virtuais e animação computacional.

Nessa mesma linha de pesquisa, encontra-se o sistema criado por Terzopoulos [1994] com animações baseadas em ecosistemas reais. Neste sistema, um mundo virtual marinho foi criado e composto por uma grande variedade de peixes modelados de forma realística. Aqui também o método de animação recai sobre a Física para simular dinamicamente forças produzidas no mundo aquático, incluindo controle articulado dos modelos para o seu movimento. Ele desenvolveu também um subsistema de controle motor de músculos baseado em locomoção hidrodinâmica para simular as forças de interação de deformação do corpo do peixe no mundo aquático (7).
Outro assunto muito pesquisado em animação computacional é o que se refere às expressões faciais. Esse assunto tem possibilitado a elaboração de sistemas cada vez mais especializados em produzir cabeças e faces com movimentos realistas. As técnicas empregadas às vezes diferem entre si e algumas delas serão descritas a seguir.

3. Animações Faciais

Um modelo apurado de face envolve detalhes sutis da geometria e articulação de músculos e, por isso, é considerado um dos campos mais complexos de pesquisa. As melhores animações feitas por artistas utilizam o sistema de key-framer e é um processo muito laborioso, além de consumir muito tempo.
Uma das pesquisas e métodos de criação de animações faciais que vêm sendo elaborados é o do Media Laboratory do Massachusetts Institute of Technology (MIT) (8) . O grupo criou uma ferramenta de vídeo para extrair parâmetros faciais e de animação envolvendo esses detalhes sutis da geometria e de articulação muscular da face e cabeça.
Essa ferramenta possibilita também uma animação facial interativa em tempo real e utiliza o método de registro videográfico detalhado de todos os deslocamentos (pixel por pixel) de cada ponto da superfície facial. Esses registros são convertidos e entram como dados digitais no computador. Esse processo cria um modelo de face baseado em Física e um modelo de controle de músculo. As expressões faciais registradas podem ser manipuladas e combinadas entre si. O resultado é bastante interessante principalmente na animação facial interativa, onde pode-se observar os movimentos de um indivíduo filmado e, ao lado, um personagem virtual que repete exatamente as mesmas expressões faciais.




Imagem produzida por Guiard-Marigny


Uma outra pesquisa, desenvolvida no Institut de la Communication Parlée, Grenoble, França (9), procura, dentro desse mesmo campo, articular os movimentos dos lábios com sons, simulando o processo da fala com movimentos naturais dos lábios. Eles desenvolveram um modelo geométrico de lábios em alta resolução definido em termos de sua parte interna e contorno externo. Esse modelo tridimensional dos lábios possui parâmetros físicos de movimento e pode se manipulado e controlado por um sintetizador de fala e se integra a um modelo de face computacional.
Segundo Nicolas Dubreuil (10), atualmente existem três tipos de modelos para a animação facial. O primeiro consiste em simulação física da geometria de músculos da face e comportamento da pele criado por Terzopoulos e Waters (1990). O segundo é um método geométrico de simulação visual dos músculos em contração criado por Kalra et al (1992) e o terceiro é um método anatômico baseado na digitalização gravada de movimentos faciais de atores criado por Willians (1990).
No primeiro modelo, o método físico é baseado no estudo do funcionamento dos músculos das faces a partir de 5 categorias: 1. Extensão e distensão dos músculos, com contração da face para cima e para baixo. 2. Contração dos músculos na horizontal. 3. Contração dos músculos em ângulos oblíquos. 4. Contração circular e elíptica dos músculos orbiculares e 5. Contração e distensão de músculos que são usados para diversas ações.
Esse método possibilita a criação e a obtenção de muitas animações realísticas que refletem as seis emoções primárias, como definidas pelos psicólogos Ekman e Friesen: cólera, medo, surpresa, desgosto, alegria e felicidade. Para aumentar o realismo do sistema criado por Waters, o pesquisador Terzopoulos incrementou-o com três níveis de deformação da superfície geométrica, que correspondem simultaneamente ao modelo de pele, de tecidos diversos e de músculos da parte interior junto aos ossos.
Prem Kalra sugeriu em 1992 um novo método de animação facial que ele denominou de Rational Free Form Deformation(RFFD). O objetivo principal de seu sistema é possibilitar a simulação de movimentos faciais com 5 parâmetros, mas não simular exatamente o comportamento dos músculos faciais nem da superfície (pele). A deformação facial é obtida pela manipulação de controles de pontos da geometria da face. Atualmente esse modelo está sendo acrescido da modelagem de tecidos da pele para aumentar ainda mais o realismo das expressões faciais. O modelo de pele não procura simular as verdadeiras formas biológicas e funções da pele humana, mas considera importante o estudo e análise psicológicas para determinar as características e atributos que são necessários para uma modelagem realista e simulação (11).
O modelo de animação proposto por Lance Willians primeiramente obtém um modelo de face tridimensional a partir de um digitalizador 3D (scanner) e, utilizando sensores, capta os movimentos de atores reais em pontos estratégicos da face para captar posições de músculos, partes de movimentos, deformações, etc., tudo isso é gravado e aplicado no modelo facial 3D (12) .
A animação computacional, além do que foi descrito até aqui sobre as pesquisas em Realidade Virtual, Animação baseada em física e Animação Facial, abrange também aspectos de animação associados com o controle, manipulação e exploração de objetos virtuais através de equipamentos sensoriais tais como luvas, óculos, braços e roupas que possibilitam a inserção do usuário em mundos virtuais. Esse tipo de pesquisa desenvolve sistemas complexos compostos de software e hardware específicos para exercer tal tarefa, ou seja, a interação homem-máquina na manipulação e exploração de objetos virtuais realísticos como se fosse mundo real.
Bergamasio Massimo, pesquisador do Arts Lab, Itália (13), criou um braço e uma mão sensoriais para serem usados como interface entre o usuário e o programa que permite o processo de manipulação e exploração de objetos virtuais em um grau bem elevado.
Em seu sistema, o processo de manipulação consiste em pegar os objetos com os dedos, movê-los entre eles em seqüências de movimentos naturais, como, por exemplo, pegar uma caneta e colocá-la na posição de escrita. O processo de exploração consiste em controlar os movimentos da mão na superfície dos objetos e explorá-los em sua forma geométrica, textura, rigidez e condição de temperatura. Para que haja um maior realismo na manipulação e exploração dos objetos virtuais por parte dos usuários, o programa que acompanha os equipamentos possui animações de objetos modelados baseadas em leis da física que determinam no objeto virtual um tipo de comportamento quando ocorre contato e colisão entre por exemplo a mão e o objeto.
Pode-se dizer que existe aqui uma nova dimensão de comunicação entre homem-máquina que combina tempo real, computação gráfica tridimensional e interação intuitiva direta no espaço 3D.
E por falar em dimensão, existem pesquisas na área de animação computacional que criam sistemas para serem utilizados na criação de animações do tipo tradicional, como desenho animado. A novidade desses sistemas está na técnica de animação 2 ½ D.
Um sistema de animação 2 ½ D permite ao animador a criação de personagens bidimensionais dentro de um cenário que pode ser posicionado num espaço tridimensional. Além disso, os personagens podem se movimentar dentro do espaço tridimensional e o seu contorno está baseado na técnica de Free-form Objects, o que possibilita que eles sejam manipulados como um objeto vetorial, podendo ser movidos, copiados e manipulados em diversos pontos de controle. Na interação se passa por um editor de curvas de Bézier e o sistema pode trazer outra novidade, que é o acréscimo de uma câmera virtual
------------------------------------------------------------------------
Física para todos




Marcelo Gleiser é o professor de Física que todo mundo gostaria de ter. No lugar de frases pomposas como "considere uma partícula" ou "despreze a resistência do ar", ele conta episódios deliciosos da história da ciência e da vida dos cientistas. Em vez de passar a aula inteira expondo fórmulas no quadro-negro, apresenta os fundamentos da física no laboratório, com demonstrações e experiências. "A ciência é ensinada de uma maneira tão chata que é um milagre as pessoas desejarem ser cientistas", queixa-se.

A tática é infalível. A disciplina Física para Poetas, que ministra no Dartmouth College, é a mais popular da universidade. É disputada até por alunos cujos cursos nada têm a ver com as leis de Newton ou da Termodinâmica. Para explicar a proeza, usa um expediente comum às suas aulas: as metáforas. "Do mesmo modo que você vai ao teatro assistir a uma ópera sem saber ler uma partitura ou tocar um instrumento, não precisa saber matemática para apreciar a beleza das idéias científicas."

É esse o seu jeito de tornar fáceis as mais intricadas teorias da Astrofísica ou Física Quântica. "Eu explico como é um buraco negro usando analogias, metáforas do dia-a-dia, histórias de que as pessoas possam fazer parte". Durante sua vinda ao país para lançar seu último livro, O fim da Terra e do céu, ele conversou com o Educacional por mais de uma hora. O papo foi longo e, como suas aulas, cativante. Para ele, a ciência "explica a natureza e cria novos mundos que não percebemos com nossos sentidos".

A seguir, ele fala das visões científicas e religiosas sobre o Apocalipse, dos avanços e limitações da ciência, de divulgação e ficção científica e mostra como melhorar as aulas de Física. Ele conta que sua queda pela física vem desde os tempos da escola, quando chegou a ter um grupo de estudos com os colegas, mas precisou enfrentar a pressão da família que preferia vê-lo engenheiro químico.



Nos seus livros, em que momento ciência e religião se encontram?
O meu primeiro livro, Dança do Universo, que saiu em 97 no Brasil, tratava sobre a origem de tudo. Não só sobre o big bang, mas também como várias religiões trataram a questão da origem do mundo. Eu achei que podia continuar essa reflexão — de como a ciência e a religião são interdependentes —, tratando também do fim do mundo. Resolvi mostrar como a ciência usou idéias da religião e, de certa forma, deu uma explicação racional ao que antes era só profecia.
Em todos os relatos do fim dos tempos, do juízo final, ele vem anunciado pelo caos celeste. Você tem essa associação, por exemplo, no livro do Apocalipse, de João, em que se descreve o caos cósmico: as estrelas caem do céu, o Sol fica negro, etc. Percebi que os astrônomos que deram início à física moderna também falaram dessas coisas. Você lê os textos de Newton, Haley e Laplace e eles falam que é mesmo possível que um asteróide — no caso, era mais um cometa — se chocasse com a Terra e causasse o Apocalipse.
O que eu faço é explorar essa complementaridade da ciência e da religião, mostrando que ambas respondem às mesmas perguntas de maneira diferente.

O ponto de encontro são as perguntas...
Se você quiser ter um ponto de encontro, vai encontrá-lo nas perguntas, nas idéias sobre a origem do Universo. Ciência e religião são complementares, são modos diferentes de expressar nossas dúvidas. Os grandes anseios que antes eram perguntas só da religião, hoje são perguntas também da ciência.

Como o senhor vê o fato de as grandes dúvidas — sobre a origem e o fim do mundo — interessarem hoje à ciência? Para cientistas como Fritjof Capra, isso é sinal de que separar e classificar os conhecimentos é uma tendência em crise, que é preciso entender os fenômenos em sua totalidade, se aproximar da religião...
Eu discordo de uma tendência infeliz que existe, em que se misturam ciência e esoterismo e se pensa que a física moderna está repetindo os ensinamentos dos grandes taoístas e zen-budistas do passado. Eu acho que não é por aí.

Então, o senhor acha que, para a ciência avançar na busca da resposta às grandes dúvidas, não é preciso que ela incorpore outros tipos de conhecimento, religiosos inclusive?
Isso é extremamente subjetivo, depende muito de cada um. Eu tendo a ver as coisas de maneira mais universal, mais multidisciplinar. Não é à toa que, quando escrevo livros, misturo tanta coisa: religião, ciência, filosofia, artes. Grandes pulos da ciência são dados justamente quando há uma junção de disciplinas, uma mistura mesmo. Cada vez mais, isso se torna verdade. Por exemplo: existem ciências emergentes, como a exobiologia — a biologia da vida extraterrestre —, em que se misturam biologia, astronomia, geologia, geofísica e química. Você está pulando barreiras. Então, pode pensar nas implicações éticas e religiosas de descobrir vida fora da Terra.
Acho que as grandes questões sempre são multidisciplinares por definição. Elas nunca vão ter uma resposta específica. Vão ter várias respostas que se complementam. Questões como a origem e o fim do mundo, envolvem tantas variáveis que são multidisciplinares e têm de ser respondidas de maneira geral.

É por isso que nem todo avanço científico e tecnológico tem sido capaz de diminuir o número de pessoas que se voltam para o esoterismo?
Eu acho que isso não é uma coisa tão nova. Mas talvez só agora a gente perceba melhor essa atração pelo sobrenatural, pelo esotérico. Eu acho que isso aí é um grande barômetro social. A maioria não tem acesso aos processos de tomada de decisão, só sofre as conseqüências... Quanto pior está a situação social, econômica, espiritual e quanto maiores forem os anseios, mais você tende a se apegar ao esoterismo.

O sucesso dos livros de auto-ajuda também é reflexo disso?
Por que eles são chamados de livros de auto-ajuda? Você fala com um astrólogo e ele diz que você tem uma participação individual na conjunção dos astros, do cosmos. É uma coisa que faz você se sentir importante. Outro exemplo é essa euforia em torno de fadas, duendes, gnomos e anjos ou ainda essa explosão do evangelismo no Brasil. Em 20 anos, mais de 20% da população virou evangélica... O que está acontecendo é que as pessoas estão precisando de novas respostas e, como a ciência não é tão popular quanto deveria ser — essa é uma de minhas cruzadas —, estão se apegando às coisas mais óbvias e acessíveis, que são a auto-ajuda e o esoterismo.

Mas isso não quer dizer que a ciência tenha essas novas respostas a que o senhor se refere, uma explicação científica para tudo... Ou o senhor acha que ela tem?
É claro que não, sem a menor dúvida. A ciência é incompleta, é criação nossa e nós somos seres incompletos. Se bem que alguns acham que não são (risos). Eu acho que somos. Fica claro quando você estuda a história da ciência que, cada vez que você descobre respostas para certas perguntas, muitas outras surgem. Não existe um fim, existe uma busca e, para mim, o fundamental é você participar dela e não tentar se focar somente na resposta, no objetivo final. O que nos transforma e nos torna pessoas melhores é participar dessa busca.

Nessa busca, uma pergunta é inevitável: para onde vamos? E essa pergunta remete ao tema do livro: a morte, o fim do mundo. O senhor acha que a ciência mudou a maneira com que o homem encara a morte?
Imagine você no século catorze, no meio da epidemia de peste, quando as pessoas morriam na rua. Aliás, a morte na rua já foi uma maneira muito clara de você aterrorizar a população. Você pendurava os mortos na rua, como o que aconteceu com Tiradentes. Hoje, você ver uma pessoa ser atropelada é um choque, uma coisa horrenda. Acho que os avanços da ciência tornaram a morte uma coisa mais distante, mas certamente não menos assustadora ou aterrorizante. Ninguém aceita a idéia da morte de maneira pacífica. Todo mundo se questiona sobre a origem de tudo e sobre o fim. Por quê? Porque nós somos uma espécie que tem a bênção e a maldição de perceber a passagem do tempo e ser consciente da própria morte. Eu falo que isso é uma maldição porque causa muita dor, muito sofrimento, mas, por outro lado, acho que dá vazão a muito da criatividade humana. Eu acho que muito da poesia, da pintura, das artes foi criado justamente por causa desse anseio nosso de preservar, de alguma forma, a nossa permanência aqui no nosso planeta.

O senhor mencionou rapidamente seu trabalho de divulgação científica. Como professores podem tornar a ciência mais popular?
Eu sempre digo que, infelizmente, a ciência é ensinada de uma maneira tão chata que é um milagre as pessoas desejarem ser cientistas. Por quê? Porque a ciência é ensinada como um formulário. Quando você fala de movimento retilíneo uniforme, parece até missa: "eme, erre, u". Essas coisas são totalmente desligadas da história da ciência, que é extremamente interessante, cheia de aventuras e desventuras. Você não sabe quem é Newton ou Galileu. Você não aprende quem são essas pessoas, só as fórmulas que elas inventaram. Falta inserir a ciência no contexto da história das idéias, mostrar que ela é parte da cultura da humanidade, do processo cultural em que é criada, não só um conjunto de fórmulas. E faltam demonstrações em sala de aula. Infelizmente, na escola, a ciência é ensinada no quadro-negro. E ciência é "ver para crer", sabe? Você não pode falar sobre a queda dos objetos, o crescimento das células ou sobre reações químicas sem mostrar as coisas acontecendo.
Por exemplo: nos Estados Unidos e na Europa, é fundamental que se use o laboratório nas aulas de ciências. Ao fazerem experimentos, as crianças aprendem e, mais ainda, se maravilham com aquilo, porque participar do processo de descoberta é muito mais interessante que ver fórmulas no quadro-negro.

É essa a idéia do curso Física para Poetas que o senhor criou, resgatar a história da ciência e levar demonstrações e simulações para a sala de aula?
Esse é um curso que eu acho que toda universidade no Brasil deveria ter. Ele consiste basicamente em dar um curso de física e astronomia para pessoas que não vão ser cientistas. A pessoa vai fazer Letras, Cinema, Medicina e vai fazer esse curso também! Por quê? Porque o curso mostra como a ciência funciona, como ela foi criada, dentro do contexto histórico. Hoje, é o curso mais popular da universidade. Acabei de dá-lo no semestre passado e a turma tinha 182 alunos, que é muita coisa para qualquer universidade. Eu fazia as demonstrações no ato. Por exemplo: aquela afirmação do Galileu de que todos os corpos caem com a mesma aceleração, independente da massa. Você joga um elefante e uma pena da mesma altura, e os dois vão cair no chão ao mesmo tempo. É uma coisa totalmente contra-intuitiva: a pena vai caindo em curvas e o elefante cai direto. Como é possível? Você tem que tirar o ar, a resistência do ar. Temos um tubo de vidro com uma moeda e uma pena. Esse vidro é acoplado a uma bomba de vácuo que suga o ar de dentro. Você faz isso, e a pena e a moeda caem exatamente ao mesmo tempo.
Se eu falar "despreze a resistência do ar que um elefante e uma pena caem ao mesmo tempo", ninguém vai acreditar. Você pode aplicar a fórmula, mas só se vir aquilo acontecendo é que vai dizer: "É verdade mesmo". Tem um filmezinho dessa experiência que os cosmonautas fizeram na Lua, com um martelo caindo.
Você percebe duas coisas fundamentais: primeiro, o fenômeno em si acontecendo e, segundo, que a ciência explica a natureza e cria novos mundos que não percebemos com nossos sentidos. É tudo muito pequeno — coisas microscópicas ou menores ainda, partículas elementares — ou muito grande, como astros e estrelas. São mundos completamente invisíveis para nós, mas que são revelados pela ciência.

E a questão da linguagem com que a ciência é ensinada. Isso também precisa mudar?
Depende. Se você está ensinando ciência na escola, tem que usar a linguagem dela, que é a matemática. Mas você pode fazer isso de uma forma mais humana, mais multidisciplinar do que é feito normalmente. Não se deve apenas jogar uma fórmula no quadro-negro, mas mostrar o que ela significou quando foi criada no século XVII ou XVIII ou outro qualquer.

Talvez os professores que passam fórmulas no quadro-negro achem que física é apenas matemática...
Isso é uma coisa extremamente complexa. Você tem os matemáticos puros, que não têm o menor interesse em descrever fenômenos do mundo real. Eles se fazem perguntas do tipo: qual é o maior número primo? Ou estudam geometrias em dimensões maiores que três ou quatro... Mas, por incrível que pareça, aí é que está o paradoxo: essas matemáticas mais esdrúxulas e que, aparentemente, não têm nada a ver com a realidade, acabam, muitas vezes, encontrando aplicações na física. Alguns cientistas do século XIX, Riemann, Lobatchevski e Gauss, que estudaram essas geometrias, não tinham a menor idéia de que elas iam ser o pão de cada dia da física de supercordas. Essas coisas não são muito previsíveis.
Eu não sou esse tipo de matemático abstrato. Sou muito mais intuitivo que dedutivo. Para mim, a matemática sempre veio depois da física. Primeiro, vejo e depois escrevo as equações.

Isso me faz lembrar um comentário seu sobre a relação entre física e matemática. O senhor dizia que a física descreve os fenômenos da realidade por meio de um instrumento — a matemática — que é fruto da imaginação, da criatividade do homem...
Existe um debate sobre isso: será que a matemática é uma linguagem universal ou humana? Quer dizer, se você tiver outros seres inteligentes no Universo, será que eles vão descobrir os mesmos teoremas? Ou será que a matemática é uma coisa humana, que saiu da nossa cabeça?

E como o senhor se posiciona nesse debate?
Eu acho que a matemática é uma coisa humana, e não universal. É uma criação do nosso cérebro, do nosso córtex, e tem a ver com a maneira como nós evoluímos aqui na Terra. Em contrapartida, acho que as leis da física são universais.

O senhor poderia dar um exemplo?
A física é baseada em leis de conservação, de movimento, leis universais. Eu acho que, se houver uma inteligência extraterrestre tecnologicamente desenvolvida, ela vai desenvolver seus próprios conceitos, sua própria matemática, para dizer que a energia é conservada em certos sistemas e encontrar outras expressões para essas leis universais. A matemática vai ser outra, a simbologia vai ser outra. Eles não vão falar em elétron. Elétron foi uma coisa que nós inventamos. Um sujeito lá de Alfa Centauro não vai falar de elétron, mas de outras coisas que vão representar exatamente o que nós chamamos de elétron. Aliás, esse é um tema que eu discuto no livro: a representação da realidade através da matemática.

Queria fazer uma pergunta dupla: o senhor comentou sobre o caráter universal da física, mas até que ponto ela é democrática no sentido de estar acessível a todos? Pode um estudante, uma criança, compreender a tecnologia de ponta? E, por outro lado, até que ponto a tecnologia é uma barreira que impede o desenvolvimento dos países pobres? É possível que surja um novo Galileu que, pela observação e com poucos recursos, revolucione a ciência?
Infelizmente, não existem tantos cientistas fazendo um trabalho de divulgação da ciência, mas acho que está melhorando. Os jornais e a própria televisão estão criando muito mais espaço para a ciência. Eu sempre falo que, do mesmo modo que você vai a um teatro assistir a uma ópera ou uma sinfonia sem saber ler uma partitura ou tocar um instrumento e consegue gostar, acho que você consegue se divertir com a ciência sem ser um cientista. Não precisa saber matemática para apreciar a beleza e a importância das idéias científicas. É esse o trabalho da divulgação científica, que até pouco tempo usava o termo "vulgarização", que é um horror, pois demonstra logo um preconceito. Você não está vulgarizando a ciência! Está divulgando, levando a ciência para as pessoas de uma forma cada vez mais acessível. E dá para fazer isso com todas as idades.

E a segunda parte da pergunta?
Sem dúvida, um dos grandes problemas da ciência em países emergentes como o Brasil é que, em vez de criarem tecnologia, eles importam. Nós exportamos produtos agropecuários e importamos tecnologia. Seria fundamental que nós começássemos a reverter essa situação e a criar mais autonomia tecnológica. Porque aqui não faltam físicos, químicos, matemáticos de excelente nível e conhecidos em todo o mundo. Faltam recursos e os instrumentos, que custam caro. Falta a iniciativa privada começar a financiar mais pesquisa básica, como nos Estados Unidos, de forma que um aluno que se forme em física ou química não tenha de ficar na universidade, mas possa trabalhar em indústrias fazendo pesquisa. Faltam essas coisas, mas eu espero que, com o exemplo da Embraer, dos aviões que estão sendo exportados... Esse é um exemplo perfeito. Os Estados Unidos mandam os últimos F-16, mas sem os últimos radares, sem os últimos mísseis, para manter o controle da hegemonia tecnológica e isso é um crime. Seria ótimo fazer isso aqui também, até trazer a tecnologia para aprendermos como se faz e vendê-la para outros países.

No caso do projeto Genoma Humano, existe uma oposição à hegemonia tecnológica de certos países. Há defensores do financiamento público para que as descobertas pertençam a toda a humanidade. O senhor acha que isso pode acontecer em outras áreas da ciência?
Vai ser muito difícil porque as empresas financiam as pesquisas com o lucro em mente. E divulgar esses dados seria como entregar o ouro ao bandido. Eu acho pouco provável que empresas privadas tenham interesse em financiar pesquisas para depois ter que revelar os dados para a concorrência. Mas acho que pode existir um acordo, ou uma legislação mesmo, para que haja uma revelação porcentual dos resultados das pesquisas. O que eu acho que deve haver é uma competição entre o setor público e o privado, que é exatamente o que está acontecendo com o projeto Genoma. Aliás, esse projeto mostra a eficiência do setor privado que, com muito menos gente e muito menos dinheiro, conseguiu os resultados ao mesmo tempo que o setor público.

Voltando ao livro, qual a diferença entre ele e um livro tradicional de física?
Ele é um livro de divulgação científica. Os meus livros não são livros-texto de ciência, não servem para formar cientistas, mas para informar as pessoas sobre ciência. É uma diferença muito grande.

Então, ele é um livro que traz mais respostas que perguntas?
Certamente, o livro traz várias respostas. Quem quiser saber o que é um buraco negro, o que está acontecendo na cosmologia moderna, se existe ou não a possibilidade de um asteróide se chocar com a terra, vai encontrar essas respostas no livro. Mas eu espero que ele também provoque uma reflexão sobre esses temas que vá além daquilo que está no livro e ajude as pessoas a fazer novas perguntas. Ele é uma espécie de semente: você planta a semente na cabeça das pessoas e, aos poucos, o questionamento vai regando-a para que ela continue a crescer.

O aluno que mantém o interesse pela ciência não vai sentir dificuldade para compreender as novas descobertas e a tecnologia de ponta que se lê nos jornais? Como explicá-las aos estudantes?
Sem o menor problema, da mesma maneira que eu explico como brilha uma estrela, como é um buraco negro. Você explica isso usando analogias, metáforas do dia-a-dia, histórias em que as pessoas possam entrar e fazer parte delas. Então, por exemplo, no meu último livro, O fim da Terra e do Céu, falo um pouco sobre a física dos buracos negros e, depois, exemplifico as coisas mais exóticas da ciência a esse respeito.
O que eu faço? Escrevi um conto de ficção científica em que um sujeito, no futuro, viaja por um buraco negro, atravessa-o e sai do outro lado, em um buraco branco, coisa que hoje em dia é hipotética, mas possível. Eu conto uma história e ela está cheia de informação científica.
Assim, todo mundo lê e, pelo retorno que recebo das pessoas, essa é a parte preferida do livro. Quando você está contando uma história para explicar ciência, está usando recursos ficcionais para trazer a ciência para as pessoas.

O senhor narra uma viagem a um buraco negro. O senhor já leu Contato, do Carl Sagan?
Eu nunca li o livro, mas o Carl Sagan usa a idéia do buraco para transportar a heroína até as inteligências [intergalácticas]... No meu livro, há uma viagem através do buraco negro a la Jorge Luis Borges, que é uma grande influência minha.

Quais são os autores de ficção científica de que o senhor mais gosta?
Você sabe quem foi o primeiro escritor de ficção científica de que temos registro?

Julio Verne...
Muito antes! Foi o Kepler, que viveu em cerca de 1600. Ele escreveu um livro chamado Somnio, sobre um indivíduo que viaja à Lua em sonho. Essa idéia de sonhar, de ver as coisas de uma forma ficcional, é importantíssima e realmente ajuda no desenvolvimento da ciência. Quem inventou os satélites artificiais foi Arthur C. Clarke, que escreveu 2001 [2001, uma odisséia no espaço]. Já que precisamos de antenas para mandar sinais, por que não pomos antenas no espaço, onde a cobertura é muito maior? E Clarke não era cientista. Ele até tinha formação técnica, mas não era cientista. Agora, para ser sincero, nunca gostei muito de ficção científica porque, para mim, os autores principais — Arthur C. Clarke, Isaac Asimov, Ray Bradbury, um pouco menos — fazem uma literatura muito mais sobre idéias futurísticas do que sobre pessoas, sobre grandes dilemas humanos, vamos dizer assim. E, para mim, a literatura é uma espécie de arena onde podemos ensaiar todos esses conflitos humanos, mais do que as idéias sobre o futuro. Na ficção científica, há muita descrição do futuro e personagens pouco desenvolvidos. A literatura que me influenciou está mais relacionada à fantasia do que à ficção científica. Eu sempre adorei o Edgar Allan Poe, por exemplo.

Então, o senhor concorda com a famosa frase do Einstein: a imaginação é mais importante que o conhecimento?
Eu concordo, sem a menor dúvida. Todo mundo precisa ter ferramentas. Você não pode ser pintor se não souber misturar cores ou não conhecer as técnicas mais apuradas. Mas, sem imaginação, o seu quadro, por mais técnico que seja, nunca vai ser especial. Acho que, primeiro, vem a imaginação e, depois, a técnica.

E o senhor não tem vontade de escrever um livro de ficção científica?
Estou pensando seriamente no assunto. Mas, por enquanto, é segredo.

Além da história da ciência e da ficção científica, cuja importância o senhor já comentou, no seu livro há muita pesquisa sobre história das religiões, mitos, civilizações antigas. Esses assuntos o interessam há muito tempo?
Eu sempre me interessei por isso. Antes de ser cientista, eu era um garoto meio místico. Quando tinha uns doze anos, estudei o taoísmo, o zen e uma porção de outras coisas menos conhecidas. Quando tinha 14 anos, percebi que as grandes questões filosóficas — a origem de tudo, qual é a nossa relação com o mundo, o que significa a mente, o consciente — também são abordadas pela ciência. Se você pergunta sobre a origem do mundo para um muçulmano, um hindu ou um índio maori, da Nova Zelândia, cada um vai contar uma história diferente e acreditar piamente nisso porque são coisas reveladas pela fé. Eu percebi que a ciência tratava dessas questões de forma universal. Essa foi a minha revelação: descobrir que a ciência é uma linguagem universal e indiferente a religiões, classes sociais, países. Não interessa de onde você veio e qual é a sua religião... Quando você descreve como funciona uma estrela, uma pessoa que é de outro país, de outra religião, vai entender. É uma coisa profundamente democrática e bela da ciência.

Como o senhor era nos seus tempos de escola?
Eu era bem CDF, mas era normal também (risos). Tocava violão, jogava vôlei, fui até campeão brasileiro de vôlei, quando eu estava no segundo ano do colegial. Aliás, o Bernardinho era meu levantador na seleção carioca. O Bebeto de Freitas era o técnico. Por outro lado, eu estudava muito e, desde o primeiro científico, lá pelos 15 anos, já tinha um grupo de estudos de física. Falávamos de movimento retilíneo uniforme, essas coisas todas, mas o nosso negócio era, toda semana, ler e discutir os artigos da Scientific American e livros de divulgação científica um pouco mais técnicos. Lemos juntos um livro do próprio Einstein chamado Princípios da relatividade.

E havia a orientação de alguém?
Não, fazíamos tudo sozinhos mesmo. Não tínhamos um guru. Mas, em geral, eu imagino que os professores do Ensino Médio possam ajudar grupos de estudo indicando leituras. Quisera eu que, na minha época de aluno, houvesse os livros de divulgação científica que existem hoje! Para mim, foi uma certa batalha tomar a decisão sobre que caminho seguir. Eu acabei fazendo Engenharia Química por dois anos e só depois me transferi para o curso de Física. Se eu tivesse lido esses livros quando era criança, aos 15 anos não teria a menor dúvida de que era isso mesmo que queria fazer.

Além da falta de livros, o senhor teve de enfrentar a pressão da família quando optou por seguir carreira numa área de ciência pura?
Não quero causar uma revolução nas famílias, mas acho que ciência no Brasil não é nenhum bicho-papão. Se você for bom, tiver aptidão e realmente for uma pessoa séria, ou seja, alguém que quer realmente estudar, que tem paciência para fazer uma lista de exercícios ou se reúna com os amigos como eu fiz, não vejo por que não pode ter uma carreira de cientista no Brasil. Existem várias pessoas nas universidades para provar que essa é uma carreira possível, o que não significa que seja fácil. As pessoas têm uma certa ilusão de que nos Estados Unidos tudo é a maior maravilha. Só para dar um exemplo, na minha época, havia 357 candidatos para uma vaga na universidade! O mercado lá também é difícil. O que existe lá e que, infelizmente, ainda não existe aqui — mas acho que isso vai mudar — é a absorção de cientistas pelo mercado de trabalho, e não somente pelas universidades e escolas. Muitas empresas, consultorias, financiadoras e empresas do mercado financeiro estão contratando físicos e matemáticos. Eu tenho vários amigos em Wall Street hoje em dia. Por quê? Porque eles fazem modelagem de sistemas.
Se você tem aptidão e é dedicado — porque física não é ficar olhando estrela, há uma certa ilusão poética com a ciência, porque é preciso trabalhar muito para ser cientista —, meu conselho é que você vá em frente e faça o que gosta.
Com meu pai mesmo, tive um certo atrito quando saí do curso de Engenharia para o de Física. Ele não gostou dessa idéia nem um pouco. Eu falei que ia sair da Universidade Federal do Rio de Janeiro para fazer o curso de Física da PUC-RJ, que era o melhor na época. Ele respondeu que não ia pagar, eu que me virasse. Eu fui e me virei. Pena que ele não esteja aqui para ver o que aconteceu com o filho rebelde .

Answer 5

Leis são dogmas físicos que servem para descrever os fenômenos Físicos. Por exemplo, Lei Zero da Termodinâmica, Primeira Lei da Termodinâmica, Leis de Newton, etc... Normalmente são expressas em modelos matemáticos com derivadas / integrais, mas na escola somente aprendemos as equações do tipo : V=Vo + a.t e assim por diante!!