A história da física vista por meio do estudo dos movimentos nos leva a teorias e leis que nos ajudaram não só a entender a natureza desse fenômeno na Terra, mas também a revelar a estrutura do Sistema Solar e do próprio universo
Ao longo da história, aprendemos a compreender a natureza por meio da observação e elaboração de ideias. Como uma narrativa, registramos, em cada momento, o modo como entendíamos o mundo a nossa volta. No roteiro da ciência, muitas teorias e ideias saíram de cena, substituídas por novas descobertas.
No caso da física, temos belas narrativas. Entre elas, aquela em que aprendemos a entender os movimentos, o primeiro aspecto fundamental da natureza que essa ciência tentou compreender.
Ao olhar para o céu, tínhamos a impressão de que estávamos no centro do universo, pois parecia que as estrelas, os planetas, o Sol e a Lua se moviam ao nosso redor. Marte fazia ‘laçadas’ caprichosas, que, para serem inicialmente explicadas, necessitavam de intricadas combinações de ‘esferas de cristal’ (constituintes dos primeiros modelos cosmológicos) e de epiciclos (movimentos complexos das órbitas dos planetas).
Em nosso mundo, víamos os movimentos como ‘naturais’. Por exemplo, a queda de uma pedra ou a ascensão da fumaça, porque estas voltariam para seus ‘lugares naturais’ (respectivamente, a terra e o ar) estabelecidos por uma ordem cósmica. E os movimentos não naturais (provocados) pareciam sempre necessitar de uma força para serem mantidos.
Mas, depois de séculos, chegou o momento em que observações mais cuidadosas dos movimentos nos levaram a uma ruptura. O polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) descobriu que, colocando a Terra e os demais planetas orbitando o Sol, o cenário cósmico ficava mais simples e claro, sem a necessidade de artifícios geométricos, mas ainda precisou utilizar alguns epiciclos.
Foi proposta ousada para a época, pois outras narrativas filosóficas e religiosas se incomodaram com o fato de a Terra e, consequentemente, os humanos não serem mais o centro do universo.
Instrumentos ampliaram nosso olhar. A luneta do físico, astrônomo e matemático italiano Galileu Galilei (1564-1642) mostrou que existiam luas ao redor de Júpiter e que a Lua não era perfeita como se imaginava. Desde então, lunetas e telescópios transformaram nossa visão do universo, pois descobrimos que ele é vasto, com milhares de planetas e centenas de bilhões de estrelas em centenas de bilhões de galáxias.
Ao se procurar a harmonia no céu, resolveu-se o enigma do movimento
Ao se procurar a harmonia no céu, resolveu-se o enigma do movimento. Galileu estabeleceu o princípio da inércia, que mostrou que um corpo continua em movimento mesmo sem a ação de forças. Isso permitiu entender como não somos arremessados da superfície da Terra devido à sua rotação.
Na mesma época, o astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630) decifrou as trajetórias planetárias, mostrando que não são circunferências perfeitas, mas, sim, elipses. Suas leis do movimento planetário alcançaram grande precisão – 400 anos mais tarde, essas leis ajudaram a mostrar que cerca de 70% do universo são formados por uma matéria de natureza ainda desconhecida (matéria escura).
Continuando a narrativa do movimento, o físico e astrônomo britânico Isaac Newton (1642-1727), ao incorporar as ideias de Galileu e Kepler, escreveu leis universais que descreviam os movimentos terrestres e celestes, da queda de uma folha de árvore à trajetória de um cometa. A teoria newtoniana também permitiu descobrir um planeta no Sistema Solar, Netuno – ainda hoje, essa teoria ajuda a descobrir planetas ao redor de estrelas distantes.
No início do século passado, o físico de origem alemã Albert Einstein (1879-1955) ousou apresentar nova narrativa. Ao imaginar como veríamos o mundo se andássemos lado a lado com a luz, ele propôs que a velocidade da luz no vácuo (300 mil km/s) fosse uma constante da natureza, e as leis da física fossem iguais para todos os observadores.
Assim, todos os movimentos ficariam compatíveis quando observados de diferentes pontos de vista. Como consequência disso, mudaram-se as concepções de espaço e tempo, e a relação entre matéria e energia ficou estabelecida pelo ‘verso’ mais famoso da física: E = mc2.
Olhando além, Einstein mostrou que a matéria e a energia curvam o espaço-tempo (‘tecido’ do cosmos), e este, deformado, diz como os corpos devem se mover. Com a teoria da relatividade geral – nova forma de ver a gravidade –, explicaram-se fenômenos não descritos pela ‘narrativa newtoniana’ – como o movimento anômalo do planeta Mercúrio – e outros foram previstos, como buracos negros e ondas gravitacionais.
A compreensão do movimento ainda não está completa. Em escalas muito pequenas, a descrição einsteiniana não é compatível com a feita por outra narrativa, a física quântica. Ainda está por ser escrita a narrativa final, na qual todos os movimentos e fenômenos do universo sejam descritos de forma única.
Adilson de Oliveira
Departamento de Física,
Universidade Federal de São Carlos (SP)
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