História da Física

Prof. Roberto de A. Martins

A passagem do mito à filosofia e à ciência: a origem do universo (5)

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Roberto de Andrade Martins 1

Transição à cosmogonia científica

Antigüidade: teorias mitológicas e filosóficas sobre origem do universo

Idade Média: predominância do mito cosmogônico bíblico

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Transição à cosmogonia científica

Surgimento da Ciência Moderna: século XVII (época de Galileo, Newton, etc.)

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Transição à cosmogonia científica

Os pensadores do início do século XVII estavam mais preocupados em saber qual a estrutura do universo.

A origem do universo era vista como um problema teológico.

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O modelo de Copérnico

Em meados do século XVI, Nicolau Copérnico divulgou seu modelo heliocêntrico do universo.

Um século depois, o modelo de Copérnico era aceito por quase todos os pensadores da época.

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René Descartes

O primeiro pensador conhecido do século XVII que propôs uma cosmogonia de natureza científica foi René Descartes (1596-1650)

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René Descartes

Obras em que Descartes fala sobre a origem do universo:

• “O mundo” [não publicou por medo das reações]

• “Discurso do método” - 1637

• “Princípios da filosofia” - 1644

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O universo de Descartes

Idéias gerais de Descartes sobre o universo:

• o Sol e as estrelas são semelhantes

• as estrelas não estão todas à mesma distância de nós

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O universo de Descartes

Idéias gerais de Descartes sobre o universo:

• a Terra e os planetas são semelhantes

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O universo de Descartes Os céus não são

perfeitos

• surgem estrelas “novas”

• os cometas estão acima da Lua

• o Sol tem manchas

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O universo de Descartes Manchas solares: estudadas por Thomas

Harriot e Galileo

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O universo de Descartes

Movimento dos planetas

• deslocam-se em torno do Sol

• os movimentos não são exatamente circulares

• todos giram no mesmo sentido

• movimentos são quase em um plano

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A matéria de Descartes

• Não existem espaços vazios

• matéria é constituída por partículas, mas não por “átomos”

• o espaço entre os astros é cheio de uma matéria invisível (“os céus são líquidos”)

• essa matéria transporta os planetas em torno do Sol Roberto de Andrade Martins 13

Justificativa de Descartes

Descartes afirmava acreditar que o universo foi criado como está descrito na Bíblia

Porém, “fingindo” que o universo teve uma evolução, poderíamos compreendê-lo melhor

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Justificativa de Descartes

Não duvido que o mundo tenha sido criado no prinçipio com toda perfeição que tem [agora] de modo que o Sol, a Terra, a Lua, as Estrelas tenham existido desde então, e que a terra tinha em si não apenas as sementes das plantas, mas as próprias plantas cobriam uma parte dela; e que Adão e Eva não foram crianças, mas criados com a idade de homens perfeitos.

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Justificativa de Descartes

A Religião Cristã quer que nós o acreditemos, e a razão natural nos persuade absolutamente desta verdade, pois, considerando a onipotência de Deus, devemos julgar que tudo isso que ele fez deve ter tido desde o início toda a perfeição que deveria ter.

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Justificativa de Descartes

No entanto, como se conheceria muito melhor qual é a natureza de Adão e a das árvores do Paraíso se tivermos examinado como as crianças se formam pouco a pouco no ventre das mães e como as plantas se formam de suas sementes, do que se tivermos apenas considerado como eram quando Deus os criou; ...

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Justificativa de Descartes

... da mesma maneira, entenderemos melhor qual é a natureza de todas as coisas que estão no mundo se pudermos imaginar alguns princípios que sejam muito compreensíveis e muito simples, dos quais façamos ver claramente que os astros e a terra, e enfim todo o mundo visível, poderia ter sido produzido assim como de algumas sementes, embora nós saibamos que ele não foi produzido dessa forma.

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Início do universo

Início: uma matéria única, imóvel, preenchendo todo o espaço

Deus dividiu toda a matéria em partes iguais de tamanho “médio”

Movimentos das partes:

• rotação

• translação

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Transformações da matéria

Movimento se conserva (lei da natureza)

As partes da matéria não eram redondas

Pelas suas rotações e choques, elas vão quebrando suas pontas e se tornando redondas

Sobram algumas não redondas para preencher os espaços intermediários Roberto de Andrade Martins 20

Transformações da matéria

Surgem vários tipos de partículas:

• tamanho semelhante ao inicial, porém redondas (“primeiro elemento”)

• partículas menores (“pó” produzido pelo atrito e choques) – movimento rápido (“segundo elemento”)

• partículas maiores (agregados) – movimento lento (“terceiro elemento”)

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Criação dos turbilhões

Os movimentos de translação das partículas são em todas as direções

A matéria se estrutura em turbilhões por causa desses movimentos

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Separação dos elementos As partículas menores

(“segundo elemento”) vão aumentando em quantidade por causa do atrito e colisões das partículas iniciais

Quando há um excesso, além de preencher os espaços entre as partículas médias, elas vão para os centros Roberto de Andrade Martins 23

Separação dos elementos As partículas menores

vão aumentando em quantidade e

• partículas menores vão para o centro

• partículas médias ficam em torno

• partículas maiores se agrupam

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Separação dos elementos Partículas menores no

centro de cada turbilhão:

• formam um corpo esférico

• agitação produz uma pressão que se propaga = luz

• cada centro = uma estrela

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Circulação da matéria

Os movimentos dos diversos turbilhões não se atrapalham

Os pólos de cada turbilhão estão sobre os “equadores” dos outros

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Circulação da matéria

A rotação dos turbilhões expulsa continuamente partículas menores pelo “equador”

Ao mesmo tempo eles recebem um fluxo de novas partículas, pelos seus pólos

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Circulação da matéria

Esse tipo de circulação de partículas só ocorre para as menores (“segundo elemento”), que circulam livremente entre as de tamanho médio

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Circulação da matéria As de tamanho médio

(“primeiro elemento”) de cada turbilhão impedem a circulação das partículas dos turbilhões próximos

Mas elas podem circular dos pólos para o centro e do centro para a periferia Roberto de Andrade Martins 29

Circulação da matéria

As partículas mais rápidas se distanciam mais do centro.

As mais lentas vão dos pólos para o centro, e nesse movimento podem se agrupar e formar partículas maiores e ainda mais lentas

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Manchas solares

As partículas maiores, que entram nas estrelas por seus pólos, são empurradas pelas partículas menores e mais rápidas para a superfície entre o primeiro e o segundo elementos

Lá elas se agrupam e formam grupos opacos que “flutuam” sobre a superfície das estrelas = manchas solares

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Manchas solares

As manchas solares se formam mais no “equador” do Sol do que perto dos pólos

Elas possuem formas irregulares

Elas giram com o Sol, como uma espuma

As colisões das partículas menores e mais rápidas acabam destruindo essas manchas

Essas partículas maiores são quebradas e formam uma esfera semelhante ao ar em torno de cada estrela Roberto de Andrade Martins 32

Manchas solares

Algumas vezes as manchas poderiam ir aumentando em torno de uma estrela, até cobri-la totalmente

• essa casca poderia depois se romper e a estrela poderia reaparecer bruscamente = “estrela nova” de 1572

• a estrela poderia perder o brilho e a casca ir ficando cada vez mais grossa

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Extinção das estrelas

Quando uma estrela se extingue, a circulação de matéria no turbilhão é impedida

O turbilhão pode se destruir, e a antiga estrela é capturada por um turbilhão vizinho e se transforma em:

• um planeta ou

• um cometa Roberto de Andrade Martins 34

Extinção das estrelas

Corpos “mais sólidos” = maior proporção do 3° elemento

As partículas menores (1° e 2° elementos) passam através dos sólidos

Apenas o 3° elemento se desloca realmente com o corpo, e é o responsável por sua tendência a continuar em movimento

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Extinção das estrelas

Quando uma estrela se extingue:

• planeta: baixa “solidez” – é capturado pelo turbilhão

• cometa: maior “solidez” – passa de turbilhão em turbilhão

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Formação do sistema solar

Planetas aproximam-se do centro até uma região cujas partículas têm a mesma tendência a continuar a se mover em linha reta que eles

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Formação do sistema solar

Se descerem mais: encontram partículas com maior agitação que lhe dariam mais movimento e o fariam subir

Se subirem mais, encontram partículas com menor agitação, que diminuiriam seu movimento e o fariam descer.

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Formação do sistema solar

Primeiramente, diversas estrelas, grandes e pequenas

As menores se extinguem antes, e são capturadas pelas outras

Essas, por sua vez, também se extinguem, e são capturadas pela maior de todas (o Sol), carregando consigo as menores (satélites)

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Formação do sistema solar

Esse modelo explica diversos fatos astronômicos:

• os planetas giram todos no mesmo sentido em torno do Sol

• eles se movem quase em um plano

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Formação do sistema solar

A rotação do Sol, dos planetas e o movimento dos satélites é no mesmo sentido

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Formação do sistema solar

Planetas mais próximos do Sol são os menos “sólidos”

Os mais próximos do Sol giram mais rapidamente (menor período) mas possuem menor velocidade

O Sol gira mais rapidamente do que o movimento dos planetas (em período)

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Estrutura da Terra

Os planetas contêm ainda dentro deles uma parte central do “segundo elemento”, com partículas pequenas rápidas

• interior da Terra deve ser quente e líquido

• isso explicaria a formação das montanhas, terremotos, vulcões

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Origem da gravidade

A Terra gira, e em torno dela (e dos outros planetas) existe um turbilhão secundário, que transporta a Lua

A matéria invisível desse turbilhão tende a se afastar do centro da Terra

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Origem da gravidade

Um objeto que não esteja girando em torno da Terra sofre um empuxo, produzido por essa matéria invisível, em direção ao centro da Terra

Isso explicaria a gravidade

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Análise da cosmogonia cartesiana

O trabalho de Descartes é um mito, é científico ou filosófico?

• único elemento mítico: Deus divide a matéria e a coloca em movimento

• elementos filosóficos: existe uma única matéria prima, não existem espaços vazios

• elementos científicos: tentativa de explicar fenômenos observáveis através de processos físicos compreensíveis Roberto de Andrade Martins 46

Análise da cosmogonia cartesiana

Problemas:

• Descartes utilizou explicações qualitativas e vagas

• Os detalhes da cosmogonia parecem arbitrários: poderia ser diferente

• Partindo dos fenômenos conhecidos, ele “força” as explicações Roberto de Andrade Martins 47

Análise da cosmogonia cartesiana

Não é uma cosmogonia detalhada nem rigorosa, mesmo para os padrões da época

Os defeitos que existem na proposta de Descartes não são muito diferentes dos que existem até hoje

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Análise da cosmogonia cartesiana

Representou um grande avanço em relação às idéias anteriores:

• abandonou a versão religiosa (bíblica)

• tentou explicar um grande número de fenômenos conhecidos por processos naturais

Foi uma importante tentativa de elaboração de uma cosmogonia científica

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FIM

Próxima aula: início de um novo bloco

Conceitos de ciência: do conhecimento grego ao método experimental

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