, .~'ada Ffsica Moderna: A RevolU(;iio EinsteinianaA Ft/osoJI

FILOSOFIA D~ FISICA MODERNA:A A REVOLU

Albert Einstein apareceu no ceu do seculo XX como ucometa, e sua Teoria da Relatividade riscou 0 finnamennoturno como um meteoro, que explodiu sobre a terra. f{meio seculo que todo 0 mundo olha, estupefato, para essfenomenos, mas ninguem compreendeu nada. Em 1945/6

quando eu estava com Einstein na UniversidadePrinceton, os professores de alto gabarito diziam que n~havia meia duzia de homens capazes de compreender

teorias dele. Vm deles teve a sinceridade de dizer que nlihavia um s6 - Huberto Rohde

A revolu~ao cientffica iniciada com Galileu e qualcan~ou seu auge com Sir. Isaac Newton, modificouvelha concep~ao da Idade Media, exercendo grandinfluencia na hist6ria do pensamento cientffico e filos6ficoToda a evolu~ao de nossas ideias sobre a maneira pela quimagimlvamos a natureza podia ser concebida como udesenvolvimento das ideias newtonianas.

No sistema newtoniano, a realidade ffsica scaracteriza pelos conceitos de espa~o, tempo, pontomateriais (concep~ao atomistica) e for~a. Segundo Newtonos fenomenos ffsicos devem ser interpretados commovimentos de pontos materiais no espa~o, movimentoregidos por leis. Muito naturalmente, a apreensao de corpOperceptfveis deu origem ao conceito de ponto material. Coa imensa revolu~ao que traz os nomes de Faraday, AmpefMaxwell e Hertz, a ideia da realidade ffsica deixa de sepuramente atomica, passando a utilizar 0 conceito de campoEntretanto, os esfor~os dos ffsicos na epoca eram 0 destabelecer os princfpios ffsicos da natureza em basemecanicas.

A Filosofia da ffsica Modema: A Revolll~-ao Einsleilliana

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A teoria da eletricidade de Maxwell ataca e abalapela primeira vez a doutrina do movimento deNewton, considerada como programa de toda affsica te6rica. Verifica-se que as a~5esrecfprocas, exercidas entre os corpos pOl' COl'POSeletricos e magneticos, nao dependem de COl'POSagindo a distancia instantaneamente, mas saoprovocados pOI' opera~5es que se propagamatraves do espa~o com uma velocidade finita.Pe1a concep~ao de Faraday, estabelece-se queexiste, ao lado do ponto material e de seumovimento, uma nova especie de objetos ffsicosreais; dao-Ihe 0 nome de 'campo'. Procura-seimediatamente concebe-Io, fundando-se sobre aconcep~ao mecanica, como urn estado (demovimento ou de constrangimento) mecanico deurn fluido hipotetico (0 eter) que encheria 0espa~o. Mas esta interpreta~ao, apesar dosesfor~os mais teimosos, nao da resultado. Entaoviram-se obrigados, pouco a pouco, a conceber 0'campo eletromagnetico' como 0 elementoultimo, irredutivel, da realidade ffsica. H. Hertzconseguiu isolar 0 conceito de campo de todo 0arsenal formado pelos conceitos da mecanica.Percebe sua fun~ao, e the devemos esteprogresso. Enfim H. A. Lorentz pode isolar 0campo de seu suporte material. Com efeito,segundo H. A. Lorentz, 0 suporte do campo efigurado apenas pelo espa~o ffsico vazio ou eter.Mas 0 eter, ja na mecanica de Newton, nao foipurificado de todas as fun~5es ffsicas. Esta

evolw;ao chega entao ao fim e ninguemacredita nas a~5es a distancia diretasinstantaneas, nem mesmo no dominio dgravita~ao. E no entanto, par faha de fatosuficientemente conhecidos, nenhuma teoria dcampo foi tentada a partir da gravita~ao de modunilateral (EINSTEIN, 1981, p. 189).

No infcio do seculo XX a ffsica atravessougrave crise, tendo sofrido fortes abalos sobre seufundamentos, que se acreditavam inviolaveis. 0 nome dEinstein esta intimamente relacionado com estes abalos qumudariam para sempre nossas concep~5es de mundo. 0 ande 1905 tern sido considerado pela comunidade de ffsicos dtodo 0 mundo como 0 "ano milagroso de Einstein'" - AnnuMirabilis. As reflex5es de urn funcionario de patentes dBerna revolucionariam 0 mundo.

Foi em 1905 que Einstein publicou nos Annalen derPhysik uma serie de artigos de grande importancia para 0desenvolvimento posterior de suas ideias: 0 primeiro, queaparece em mar~o de 1905, discorria sobre 0 conceito dosquanta de luz2 - 0 efeito fotoeletrico - ou seja, a energia daradia~ao eletromagnetica e descontfnua, isto e, repartida eI1l

I 0 ana de 2005 roi declarado pela comunidade internacional de ffsicoScomo 0 "Ano da Ffsica", conforme a revista Scientific American doBrasil, n. 29, outubro de 2004, resoluyao que foi aceita pela ONU, erllhomenagem ao centenario de Einstein, devido aos grandes trabalhos porele desenvolvidos.2 I I de maryo: "Sobre um ponto de vista heurfstieo relativo a gerac;iiOea transformac;ao da luz".

A Filosofla da Flsica Moderna: A RevollN;iio Eillsteiniana

~discretos, os quanta de luz, onde aparece 0 conceito

paco~es 0 termo foton, na realidade, e de 1926. Antesd foton. . . d d .~ falava-se em quantum de luz. Emstel.n e UZI~ ~madlsso, -0 matematica para descrever 0 efelto fotoeletnco,xpressa d 1 '1' Ie OS eh~trons sao arrancados e p acas meta lcas pe a~01'dq~eciade radia~ao, 0 que Ihe valeu 0 Premio Nobel delOCI enFfsica de 1921. ., 3o segundo e 0 tercelro artlgos tern haver com sua

de doutoramento apresentada em 30 de abril de 1905 natese . .,Uoiversidade de Zunque e depois envlada aos Annalen.

E'nstein apresenta a hipotese sobre 0 movimento dasI .moleculas com a analise do movimento browmano,possibilitando a confirma~ao experimental definitiva. daexistencia de atomos e moleculas, embara se possa dlzerque, "0 triunfo da teoria at6mica" so tenha sido declaradaem 1913, apos tres anos de pesquisas e experimentos, porJean Perrin.

J'avais pour principal objectif... de trouver desfaits qui confirmeraient dans toute la mesure dupossible l' existence d' atomes de taille finiedeterminee ... La [verification experimental de la]loi, statisque... du mouvement brownien ...doublee de la determination par Planck de lavraie dimension des molecules a partir de la loidu rayonnement... convainquit les sceptiques qui,tels Ostwald et Mach, etaient encore a l' epoque

--3 Re -. --------dete;pectlvamente, 30 de abril: Tese de doutorado - "Sobre uma novaI/Iovrnlnarilo das dimensi5es moleeulares"; II de maio: "Sobre 0

lrnento d . . ,f'.POStulad e partteulas suspensas em flutdos em repouso eOl1.Jormea pela teoria cinetiea do calor".

fort nombreux a douter de la realite de l'atol1l(In: HOFFMANN, 1975, p. 68t

o quarto artigo apareceu em junho, estabelecendobases da re1atividade especials, unificando a mecanic(modificando suas bases) e a eletrodinamica. A equa

das acelera~6es, a gravidade (STYX, 2004, P.28).

A relatividade geral teve muitas conseqiH~ncias qUeforam verificadas atraves dos anos e confirmadas pelaobservac;ao, pOl' mais estranhas que algumas possal1lparecer. Assim, verificou-se que 0 tempo nao e absoluto; eleparece andar mais depressa para um observador que estaolhando urn corpo que viaja muito depressa em rela~ao aele, observador. Isso foi constatado usando-se os modernosrel6gios atomicos de grande precisao. Corpos que se movemmuito depressa em relac;ao a um observador tambemparecem crescer em massa, como foi confirmado pomedidas feitas em aceleradores de partfculas, onde apartfculas nucleares SaDaceleradas ate velocidades que saouma fra~ao apreciavel da velocidade da luz. Pois aqui, comoem todos os casos, esses efeitos da relatividade s6 saonotados quando as velocidades envolvidas SaD realmentmuito grandes. Em um foguete espacial que desenvolva umavelocidade pr6xima da luz, todos os corpos se contraem aomover-se; a contrac;ao de um objeto em movimento aumentaproporcionalmente a velocidade. .

Talvez a mais espetacular, e certamente malSsignificativa, das 'predic;6es' da relatividade geral tenha sidoa curvatura da luz das estrelas. N6s pensamos na luzviajando em linha reta, mas, se 0 espac;o e curvo, 0 trajeto daluz sera uma curva; mais particularmente, se a luz pass~perto de um corpo macic;o como 0 Sol, entao 0 espac;o ser~mais curvo e a luz ira viajar em um percurso que se v~desviar ainda mais da linha reta. Um eclipse total do Sol euma ocasiao ideal para se observar tal efeito, e foi 0 queaconteceu em 1919.

. ,r.a da Fisica Moderna: A Rel'olur;iio EinsteiniallaA FtlosoJI

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ASPECTOS ONTOLOGICOS DAoS ToNIANA E EINSTEINIANANEW

C a teoria da relatividade e a mecanica quantica,om R I -dificac;ao tao profunda quanto a evo uc;aouma 'f~o do sec XVII OCOITeuem nossa visao de mundo.CientI lca '. d'

. da relatividade fO! uma das duas gran es veltentesA teona 'd d sar. tigarao ffsica que revoluclOnou 0 mo 0 e penda lOves ~do homem ocidental, sobretudo.. " ."

Ho'e nos referimos ao umverso newtomano e ao. '~einsteiniano" - 0 primeiro e um mundo deumvcrso .

absolutos, 0 segundo de relatividades. No umversonewtoniano, 0 tempo fIui inexoravelmente, ser::pre namesma medida, agora e para sempre. Sem excec;ao,. t~doefeito tem uma causa. 0 futuro e perfeitamente prevlslvelcom base no passado. No universo einsteiniano, 0 temponao e absoluto. 0 fIuxo temporal depende do observador.Alem disso, de acordo com a nova ffsica quantica queEinstein ajudou a estabelecer, a despeito de ,suas reser~as,. asincertezas intrinsecas da natureza em myel subatomlcoimpedem a previsao do futuro. As certezas devem sersubstitufdas pelas probabilidades. 0 grande genio alemaoparece, aqui, haver falhado em sua intuic;ao. Einstein nuncaaceitou decisivamente esse carater probabilfstico damecanica quantica, donde resultou sua tao mencionadafrase: "Deus nao joga dados".

o carater estatistico dessa teoria originanecessariamente da insuficiencia da descric;aodos sistemas na mecanica dos quanta, e naohaveria motivo algum para pressupor que, nofuturo a fisica viesse a ter como fundamento,

basico a estatfstica. Em minha opiniao, a teoriacontemporanea dos quanta representa a melhorformular;ao do relacionamento, dados certosconceitos basicos fixos provindos quase todos damecanica classica. Entretanto, acredito que essateoria nao oferece urn ponto de partidaapropriado para 0 desenvolvimento futuro. Nesteponto, minhas expectativas desviam-se bastantedas expectativas dos ffsicos contemporaneos.Estao convencidos de que e impossfvel explicaraspectos essenciais dos fen6menos dos quan(mudanr;as aparentemente descontfnuas de umsistema e nao determinadas no tempo, qualidadesimultaneamente corpusculares e ondulat6riasdos transportadores elementares de energia) comuma teoria que descreve 0 estado real das coisas[objetos] por meio de funr;oes contfnuas deespar;o para as quais sac validas equar;oesdiferenciais... Acima de tudo, entretanto,acreditam que 0 carater aparentementedescontfnuo dos processos elementares s6 podemser descritos pOl' meio de uma teoriaessencialmente estatfstica, na qual as mudanr;asdescontfnuas dos sistemas sac explicadas pe1asmudanr;as contfnuas das probabilidades dospossfveis estados (EINSTEIN, 1982, p. 82 e 83).

o desenvolvimento das ideias de Einsteinmodificaram a filosofia da ffsica modern a em seu aspectoontol6gico, quer dizer, no que tange ao objeto doconhecimento cientffico, alterando radicalmente a teoriafilos6fica de espa90 e tempo, a rela9ao destes com a materia,

A Filosofia da Fisica Moderna: A Revolur;iio Eillsleinialla

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rDpreensao da natureza fundamental da materia; ee ~t~~OI6gico, no que diz respeito a rela9ao entre 0eplS . t como conhecedor, e 0 objeto (a realidade), a ser.entJs a, _ . _ .CI 'da mas do qual nao lremos nos ocupar senao mUltoonhec1 , .. ..,c . mente, pouco malS adlante, neste artlgo. Fot na teonableve ~ . ~.-etatividade e na mecamca quanttca que ocorreramda I . d . ddanras fundamentals no que lZ respelto ao conceIto eIUU or h ~ I

lidade e de como con ece- a.rea d d I . dOs problemas levantados e ISCUtlos pe a teona aelatividade e as conseqtiencias da revolu9ao einsteiniana~stao essencialmente vinculados as implica90es filos6ficasda ffsica modern a e a nos sa visao de mundo. Disso resultaclaro a importancia de entender a filosofia da fisicamoderna. A importancia da teoria da relatividade eevidenciada por toda a comunidade de ffsicos, entre eles,Alan Kostelecky: "A teoria da relatividade esta no amagodas teorias fundamentais da ffsica" (KOSTELECKY, 2004,p.73).

Curiosamente, se por urn lade Einstein contesta osprincipios mais fundamentais da mecanica newtoniana emseu carateI' absolutista, nao podemos deixar passar que, poroutro lado, Einstein retoma 0 carater granular daconstitui9ao da natureza da luz defendida por Newton,contestada pOl'Huygens, e abandonada ap6s a comprova9aoa partir dos experimentos de Thomas Young do caraterondulat6rio da natureza da luz.

Para Newton, a luz consistia de urn fIuxo departfculas, ao passo que Huygens defendia 0 carateronctulat6rio da luz. 0 experimento de Young, ou como~arnb.em e conhecido, 0 experimento da fenda dupla,conslstia em fazer urn raio de luz incidir sobre uma barreirarn duas fendas; a luz que passava pOl'elas e registrada em

uma placa fotografica. 0 experimento da fenda dUPlademonstrou que a luz se comportava como onda e ainterpreta

"0 ultimo passo dado pela teoria da relatividade di~respeito a teoria unitaria do campo" (EINSTEIN, 1984, P.6). 0 prop6sito de Einstein era unificar 0 conceito de campoda teoria eletromagnetica de Faraday e Maxwell Corn ateoria do campo relativista, uma vez qu~ a teoria darelatividade geral e, tambem ela, uma teoria de campo. Narealidade, "0 seu desenvolvimento nao teria sido possivelnuma teoria de a90es a distancia exercida pOl' pontosmaterias" (EINSTEIN, 1984, p. 169). Einstein passou dateoria da relatividade restrita para a teoria da relatividadegeral e dedicou longos anos de sua vida a teoria do campounitario. "Antes dele (Maxwell), eu concebo 0 real fisico ...como urn conjunto de pontos materiais ... Depois dele, euconcebo 0 real ffsico representado pOl' campos continuos,nao explicaveis mecanicamente, mas regulados porequa90es diferenciais parciais" (EINSTEIN, 1981, p. 196).

Essa pesquisa nao poderia deixar de ser conduzidapOl' uma especie de intuirr'{io de que 0 universo e regido porleis elementares. Intui9aO que encontramos, por exemplo, naorigem da filosofia, com os fi16sofos pre-socr:iticos. Talcomo declara Nietzsche, pOl' tras da ideia de Tales deMileto, de que "tudo e agua", reside uma intui9ao originariaque encontramos em muitos fi16sofos e na qual esta contidaem germen 0 pensamento de que "Tudo e UIJ1"; consiste deuma representa9ao, urn postulado metafisicp (ontoI6gico).de unidade atraves da hip6tese da agua.

Esta certeza, visao intuitiva, da harmonia douniverso permeia toda a obra e os esfor90s de Einstein, talcomo ele mesmo declara. Na realidade, 0 espirito cientificO,para Einstein, nao existe sem uma religiosidade c6smica.Uma religiosidade que se distingue da cren9a das multidoes

A Filosofia da Ffsica Moderna: A Revohll;iio Eillsleil/ial/a

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onsideram urn Deus antropom6rfico II. A religiosidadeque ~entista consiste em extasiar-se diante da harmonia dasd~ c~a natureza, que revelam uma inteligencia superior aleIS E .d S os pensamentos humanos. ste sentImento seroO . 1 . ,.para inclUSIve, com aque e que ammou os espmtoscom '

criadores religiosos de todos os tempos. Embora, em algunsomentos, Einstein pare9a nao saber reconhecer 0

:ntimento que anima aqueles que acreditam em sua fe.

o misterio da vida me causa a mais forteem09ao. E 0 sentimento que suscita a beleza e averdade, cria a arte e a ciencia. Se alguem naoconhece esta SenSa9ao ou nao pode experimental'espanto ou surpresa, ja e urn morto-vivo e seusolhos se cegaram. Ameolada de ternor, e arealidade secreta do misterio que constituitambem a religiao. Homens reconhecem entaoalgo de impenetravel a suas inteligencias,conhecem pOl'em as manifesta90es desta ordemsuprema e da Beleza inaltenivel. Homens seconfessam limitados e seu espfrito nao podeapreender esta perfei9ao. E este conhecimento eesta confissao tomam 0 nome de religiao. Destemodo, mas somente deste modo, souprofundamente religioso, bem como esseshomens. Nao posso imaginal' urn Deus arecompensar e a castigar 0 objeto de sua cria9ao.Nao posso fazer ideia de urn ser que sobreviva a

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Su ~sta convic~ao, Iigada ao sentimento profundo de uma razaoPenor d d d .,' d .ide' , esvendando-se no mun 0 a expenencla, Lra uz para mlm ala dc DE' d' d' S .PClo eus. m palavras sImples, po er-se-Ia tra UZlr, como pmoza,Lermo 'panLefsmo'" (EINSTEIN, 1981, p. 209).

morte do corpo. Se semelhantes ideias germinarn.em um espfrito, para mim ele e urn fracQmedroso e estupidamente egoista (EINSTEIN'1981,p.12e13). '

A existencia individual deve ser vivida com urndesejo de experirnentar a totalidade do Ente como um tOdoperfeitamente inteligivel. Esse desejo esta na raiz dosgrandes reformadores e criadores religiosos da humanidade ,seja no cristianismo, no budismo, ou entre os profetas deIsrael. Mas a religiosidade cosmica, da qual Einstein se fazporta-voz, nao possui dogmas e nao possui igrejas quepossam ensinar a religiao cosmica. Einstein oao cre em umDeus que se preocupe com nossas necessidades pessoais.Ele aceita 0 mesmo Deus que Spinoza chama de a alma douniverso. Aqui, 0 sentimento de religiosiqade se adquirepel a contemplac;ao do universo, de suas leis, que conduz 0espfrito cientffico ha urn extase e anebatamento quasemfstico.

Sem a convicc;ao de uma harmonia intima douniverso, nao pode haver ciencia. Esta convicc;ao e a base detoda criac;ao cientifica. Em toda a extensao dos nossosesforvos, entre as velhas e as novas concepc;6es, entrevemosa ansia eterna de compreensao, a intui(:ao inabalavel daharmonia universal, que se robustece na propriamultiplicidade dos obstaculos, que se oferecern ao noSSOentendimento.

Saber - intuir - que existe algo profundamenteracional e belo, algo que compreendemos apenas em formamuito rudimentar - e esta experiencia que constitui a atitudegenuinamente religiosa - e esta a emoC;aofundamental queesta na raiz de toda a ciencia, da arte, dos grandes

A Filosofla da Flsica Moderna: A Rel'oll/fiio EinSleillialla

madores religiosos. E estas, as leis cosmicas, "devemrefo: tuidas em profundo silencio - nao podem ser captadasser 10analisadas pelo rufdo mental. A analise mental podef1~~eder, como elemento necessario, mas so a intuic;aop~emica e suficiente para plenificar a vacuidade doCOS ,,12

homem

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llVel beatitude ..." _ Ibidem.

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