Salinas, Silvio Roberto de Azevedo

Silvio R. A. Salinas

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Estudos Avançados

A física do século XX

Universidade de São Paulo

RCAAP - Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal

Biblioteca Digital da Produção Intelectual da Universidade de São Paulo (BDPI/USP)

estudos avançados 24 (68), 2010 369
ichel paty, pesquisador emérito 
do CnRs, fundador da “equipe
ReHseIs”, grupo de trabalho sobre epis-
temologia e história das ciências da uni-
versidade de Paris vII, que tem acolhido 
um bom número de estudantes brasilei-
ros, foi pesquisador em “física das par-
tículas elementares” no início de carrei-
ra, com posição de trabalho no Centro 
de Pesquisas nucleares de estrasburgo, 
transformando-se mais tarde em filóso-
fo e historiador da ciência reconhecido, 
com diversos textos publicados na França 
e alguns no Brasil. Michel Paty está espe-
cialmente aparelhado para escrever sobre 
a física do século XX, que ele vivenciou 
como aprendiz e como pesquisador atu-
ante, e que tem sido tema das suas refle-
xões de filósofo. É ótimo que um texto 
dessa qualidade, numa linguagem correta, 
mas evitando tecnicalidades e o formalis-
mo matemático da física contemporânea, 
seja publicado em português, oferecendo 
material histórico e epistemológico para 
um público amplo.
o texto de Paty se inicia com uma pa-
lavra de cautela, pois talvez ainda não haja 
distanciamento para apreciar o impacto 
das ideias e descobertas dos últimos cem 
anos. o que diria sobre os cem anos ante-
riores um historiador da ciência no início 
do século XX? acho que certas conquis-
tas da “física clássica”, incluindo os des-
dobramentos da mecânica newtoniana, a 
física de Laplace e Fourier, a construção 
da termodinâmica e do eletromagnetismo 
na segunda metade do século XIX seriam 
devidamente reconhecidas. Mas teria sido 
realmente difícil prever novos desenvol-
vimentos. Lord Kelvin, personalidade 
maior da física britânica nessa época, uti-
lizava medidas de temperatura das minas, 
analisadas com a sofisticação da equação 
do calor de Fourier, para estimar a idade 
da terra, colocando em xeque os cálculos 
geológicos e a teoria da evolução. no fi-
nal do século, foi descoberta a radioativi-
dade, fonte imensa de energia, e, no “ano 
milagroso” de 1905, einstein propôs no 
contexto da relatividade a relação famosa 
entre massa e energia, mudando o pano-
rama dos cálculos sobre a idade da terra e 
do sistema solar. Cem anos depois, creio 
que também nos encontramos diante de 
dúvidas e indagações, especialmente nos 
domínios da nova cosmologia astrofísica 
e das tentativas de unificação dos campos 
fundamentais, que podem mudar a nossa 
visão da natureza, embora haja conquis-
tas bem estabelecidas, como a teoria da 
relatividade e a mecânica quântica, tão 
bem descritas nesse texto.
os capítulos iniciais percorrem a tra-
jetória conhecida da física no século XX: 
relatividade, mecânica quântica, átomos 
e estados da matéria, o interior do nú-
cleo atômico, os campos fundamentais 
e suas forças. ninguém mais duvida do 
“modelo atômico”, que se transformou 
na própria realidade física contemporâ-
nea, pois os átomos atualmente podem 
ser “vistos” nos microscópios de força 
atômica, mas a situação era bem diferen-
te no início do século, sob a influência 
dos energeticistas, quando ainda não se 
conheciam os resultados das experiências 
de Perrin sobre o movimento brownia-
no. as seções sobre a “interpretação dos 
conceitos quânticos” são particularmente 
interessantes. apesar do extraordinário 
a física do século XX
Silvio R. A. Salinas 
M
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O físico e humanista alemão Albert Einstein (1879-1955).
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sucesso na explicação dos fenômenos na 
escala atômica, a mecânica quântica in-
corpora ideias de indeterminação e não 
localidade, que se chocam com a tradi-
ção determinista da física clássica. o pro-
blema da medida na mecânica quântica 
arrebatou opiniões durante parte do sé-
culo XX: é difícil admitir que o “gato de 
schroedinger” esteja numa combinação 
linear entre “a vida e a morte” antes que 
um observador (clássico) realize uma me-
dida. Michel Paty relata o debate sobre 
os fundamentos da mecânica quântica, 
mostrando que certas questões acaba-
ram sendo postas de forma mais objetiva, 
sendo finalmente submetidas ao teste da 
experimentação. as ideias de não locali-
dade se traduziram nas desigualdades de 
John Bell, que finalmente foram testadas 
com lasers e equipamentos modernos da 
óptica física, revelando os “fenômenos de 
descoerência”, compatíveis com a visão 
quântica. de certa forma, a dualidade on-
da-partícula, “problema epistemológico” 
da mecânica quântica, acabou se transfor-
mando na própria solução do problema! 
segundo Paty, o princípio da superposi-
ção e a não comutação dos operadores 
quânticos tornaram-se aos poucos uma 
“segunda natureza”, formando parte da 
nova “intuição física”. apesar dessa visão 
otimista, é preciso apontar certo incômo-
do que ainda permanece na física do sé-
culo XXI. será que a mecânica quântica 
fornece de fato a descrição definitiva da 
natureza? ainda há dúvidas sobre fenô-
menos a distâncias muito curtas e sobre 
sistemas complexos, como o próprio gato 
de schroedinger, que talvez não possa 
mesmo ser descrito quanticamente, além 
de especulações sobre a função de onda 
do universo, ou sobre a descrição quânti-
ca de um aglomerado de universos...
os capítulos sobre a matéria subatô-
mica – no interior do núcleo atômico, os 
campos fundamentais e as suas forças – 
são particularmente primorosos, pois o 
autor se encontra à vontade, refletindo 
sobre seus antigos interesses e trabalhos 
de pesquisa. de forma breve, mas bem 
apropriada, vão sendo apresentadas as 
primeiras “partículas elementares”, in-
cluindo o méson identificado por Cesar 
Lattes e colaboradores nas emulsões fo-
tográficas expostas no Monte Chacaltaya, 
na Bolívia, e posteriormente produzido 
“artificialmente” pelo próprio Lattes num 
dos primeiros aceleradores de partículas. 
a teoria das interações fracas, com neu-
trinos e antineutrinos, o predomínio dos 
campos, a unificação com o eletromag-
netismo maxwelliano e a necessidade de 
“renormalização”, a “multidão” de par-
tículas elementares e de “ressonâncias” 
que vão sendo descobertas e resultaram 
no “modelo dos quarks” da década de 
1960 são descritos com muita proprieda-
de. os quarks, partículas de carga fracio-
nária com a propriedade de “confinamen-
to”, que não podem ser observadas no 
estado livre, explicariam a estrutura das 
partículas subnucleares. esses resultados 
conduziram à proposta de um “modelo 
padrão” da física subnuclear, englobando 
as teorias eletrofracas e a “cromodinâmi-
ca” ou teoria de campos das interações 
fortes, com enorme dose de legitimida-
de, explicando até agora a miríade de fe-
nômenos subnucleares, mas aguardando 
ainda certos testes experimentais, como 
a comprovação da existência de uma “su-
persimetria” misturando bósons e fér-
mions, e a descoberta de uma partícula 
maciça, denominada “bóson de Higgs”, 
que funcionaria como uma espécie de 
cola da matéria subnuclear. a ilustração 
da figura 7.4 é providencial para nos guiar 
pelas etapas dessa grande unificação, 
estudos avançados 24 (68), 2010372
que se inicia com Maxwell unificando 
os campos elétricos e magnéticos, passa 
pela eletrodinâmica quântica, incorpora 
as interações fracas, inclui em seguida os 
campos fortes, mas deixa em suspenso o 
campo gravitacional, problema para ser 
resolvido pela física do século XXI. Mi-
chel Paty esteve no Brasil na década de 
1960, como estagiário de cooperação do 
governo francês, participando das novi-
dades e desventuras da universidade de 
Brasília no início do período militar, e co-
nheceu vários físicos que trabalharam no 
país. Registra o trabalho seminal de J. J. 
Giambiagi sobre “regularização dimen-
sional”, que contribuiu para lidar com os 
infinitos da eletrodinâmica quântica, mas 
não cita o coautor, Carlos Bollini, que 
também esteve entre nós, e faleceu muito 
recentemente na argentina. além disso, 
refere-se ao trabalho pioneiro de Leite 
Lopes, que foi um precursor da unifica-
ção da eletrodinâmica quântica com os 
campos das interações fracas.
no capítulo 5, “Átomos e estados da 
matéria”, o tratamento dispensado à física 
do estado sólido, que engloba atualmente 
toda a matéria condensada, incluindo as 
aplicações de maior impacto da mecânica 
quântica, é infelizmente bem superficial. 
afinal de contas, dificilmente estaríamos 
aqui escrevendo num laptop ou nos co-
municando pela internet sem essa mara-
vilha dos semicondutores, explicados pela 
teoria quântica das bandas eletrônicas de 
energia. a supercondutividade, em bai-
xas e altas temperaturas, a superfluidez, a 
análise das propriedades elétricas e mag-
néticas dos materiais, o projeto de novos 
materiais, são conquistas do século XX. 
o americano John Bardeen ganhou o 
Prêmio nobel duas vezes: pela descober-
ta do transistor, logo depois da guerra, e 
mais tarde pela proposta de uma teoria 
para a explicação da supercondutividade, 
com repercussões na própria formulação 
das teorias de campos. 
algumas escolhas de Michel Paty refle-
tem preferências pessoais, opiniões do au-
tor, que poderiam ser questionadas, mas 
que não prejudicam o conteúdo central. 
Por exemplo, acho difícil justificar longas 
seções sobre “sistemas dinâmicos”, tema 
de maior repercussão no domínio da ma-
temática, mas que se beneficiou enorme-
mente da física computacional, que prati-
camente não é mencionada no texto. as 
conexões entre o caos determinístico e os 
fundamentos da mecânica estatística ain-
da precisam ser estabelecidas. Quase nada 
se fala sobre a própria mecânica estatís-
tica, em boa parte construída no século 
XX, com aplicações crescentes no domí-
nio das “organizações complexas da ma-
téria”, ou na “física do cotidiano”, forma 
pouco adequada de se referir aos interes-
ses pioneiros de Pierre-Gilles de Gennes. 
o estudo das transições de fase e dos fe-
nômenos críticos recebe tratamento su-
perficial e às vezes equivocado, embora se 
mencione o “grupo de renormalização”, 
técnica fecunda destinada a lidar com fe-
nômenos sem uma escala bem definida, 
como as flutuações de tamanho das go-
tículas de um fluido nas vizinhanças do 
ponto crítico. nesse caso, os materiais da 
física dos sólidos – e os modelos da físi-
ca estatística – proporcionaram os testes 
adequados da teoria, que de outra forma 
teria que aguardar experiências delicadas 
(e caríssimas) no domínio das altas ener-
gias. outras escolhas de Paty são inte-
ressantes, mas também me parecem um 
tanto distantes das conquistas do que se 
poderia delimitar como a física do século 
XX; refiro-me aqui ao capítulo 9, sobre 
a dinâmica da terra, com um apanhado 
dos avanços da geofísica, mencionando 
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até as hipóteses sobre a extinção dos di-
nossauros, e ao capítulo 12, sobre as ori-
gens, com atenção especial às origens do 
homem, da vida e da terra, que sem dú-
vida podem ser atualmente analisadas sob 
um prisma cientificamente mais rigoroso, 
embora não haja um balanço da contri-
buição crescente dos físicos, pelo menos 
da aplicação aos sistemas biológicos de 
métodos e técnicas oriundos da física. 
Francis Crick, físico de formação, parti-
cipou de uma das descobertas biológicas 
mais marcantes do século XX, utilizando 
técnicas de raios X, e tendo sido estimu-
lado talvez por conferências famosas de 
schroedinger, indagando sobre a vida e 
sobre a mente. 
nos capítulos finais, sobre os objetos 
do cosmo (planetas, estrelas, galáxias, ra-
diações) e sobre a cosmologia contempo-
rânea (expansão e transformação do uni-
verso), Michel Paty retorna ao domínio 
histórico da física, que agora dispõe de 
uma imensa coleção de dados experimen-
tais proporcionados por telescópios cada 
vez mais potentes, instalados até mesmo 
em estações orbitais. a astronomia con-
temporânea se associa à astrofísica e à 
cosmologia, permitindo indagações que 
no passado estariam fora dos domínios 
da ciência. a observação da radiação de 
fundo por Penzias e Wilson em 1965 sus-
citou o enorme impulso da cosmologia 
e dos seus modelos dinâmicos. a teoria 
geral da relatividade, aplicada inicialmen-
te para explicar os avanços no periélio de 
Mercúrio e a curvatura dos raios de luz 
nas vizinhanças do sol, pode agora ser 
aplicada para dar conta de fenômenos as-
sociados a sistemas maciços e compactos 
(pulsares, quasares e até buracos negros), 
com vantagens evidentes sobre a gravita-
ção newtoniana. a procura por planetas 
fora do sistema solar se iniciou na últi-
ma década e continua com vigor, ante-
vendo no século XXI as pesquisas sobre 
outras formas de vida e de inteligência. 
um resultado notável foi a detecção em 
1987 de neutrinos em laboratórios do 
Japão e dos estados unidos em coinci-
dência com a observação de uma estrela 
supernova na nuvem de Magalhães. tal-
vez Paty pudesse ter mencionado o tra-
balho especulativo de George Gamow e 
Mario schoenberg, na década de 1940, 
propondo o “processo urca”, em que os 
neutrinos transportam a enorme energia 
liberada pela formação da supernova, à 
semelhança das fortunas que trocavam de 
mão no cassino do Rio. 
Paty argumenta que a cosmologia 
contemporânea é transformada em ciên-
cia física, sem restrições, a partir do esta-
belecimento empírico da lei de Hubble, 
propondo um universo em expansão 
constante. Como a distância fornece uma 
medida direta do tempo que a luz demo-
ra para chegar até nós, os hipertelescópios 
PATY, Michel. A física do século XX.
Trad. sob coord. Pablo R. Mariconda.
São Paulo: Ideias e Letras, 2009. 496p.
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modernos permitem a investigação do 
universo nos seus primeiros estados, pro-
porcionando contato com as observações 
nos grandes aceleradores, que consideram 
dimensões “infinitamente pequenas”. 
surge então o modelo teórico do “Big 
Bang”, elevado ao status de “modelo pa-
drão”, embora haja dúvidas e problemas 
para o século XXI. um balanço da massa 
do universo revela déficit impressionante, 
que seria preenchido pela “matéria escu-
ra”, praticamente não interagente com a 
matéria hadrônica normal. Medidas mais 
recentes indicam que a expansão do uni-
verso está sendo acelerada, fenômeno 
que se explicaria pela presença de ener-
gia escura, que também desconhecemos. 
Fala-se ainda no déficit do balanço de en-
tropia. em suma, há uma boa coleção de 
problemas para os físicos do século XXI, 
que talvez consigam quantizar o campo 
gravitacional e completar as atuais teorias 
de cordas...
num dos últimos capítulos, sobre 
“objetos e métodos”, Paty aborda a ques-
tão da “big science”: a investigação do 
infinitamente grande exige hipertelescó-
pios, situados às vezes em órbita espacial; 
a investigação do infinitamente pequeno, 
das curtíssimas distâncias, exige superace-
leradores de partículas, com energias cada 
vez maiores, e certamente cada vez mais 
dispendiosos. Paty se refere ao CeRn, 
consórcio de vários países europeus para 
colaboração na área de partículas ele-
mentares, que tenta colocar em funcio-
namento o maior desses aceleradores, o 
“Large Hadron Collider”, ou LHC, um 
túnel com 27 km de circunferência, entre 
a França e a suíça, e que talvez traga in-
formações adicionais sobre a validade do 
“modelo padrão”. Mas Paty não mencio-
na o grande projeto da segunda metade 
do século XX, o “superconducting super 
Collider”, ssC, um anel com cerca de 90 
km, cuja construção chegou a ser inicia-
da no texas, mas que foi descartado em 
1993, quando o senado americano vetou 
um orçamento que atingia uma dezena 
de bilhões de dólares. a “big science”, 
praticada por equipes imensas, às vezes 
com centenas de pesquisadores, envolve 
instrumentos cada vez mais caros, talvez 
exorbitantemente caros, que dificilmente 
serão justificados pelos seus benefícios in-
diretos. desde o Renascimento, passando 
pelas propostas do século XX, a física sem-
pre se desenvolveu por meio do diálogo 
entre teoria e experiência, mas esse diálo-
go será mais complicado no século XXI.
Há poucos reparos ao texto: peque-
nos errinhos que podem ser corrigidos na 
próxima edição. sugiro atenção à grafia de 
algumas letras gregas e de certos símbolos 
matemáticos. os “quadros explicativos” e 
as ilustrações em geral são muito úteis. 
a tradução, com poucos deslizes, sob a 
responsabilidade do professor Pablo Ma-
riconda, foi feita por um grupo de pesqui-
sadores*, como o próprio coordenador 
esclarece em nota publicada em Scientia 
Studia. no final, há vasta bibliografia, 
além de índices de assuntos e nomes ci-
tados. em suma, trata-se de ótimo texto 
em português, escrito para um público 
amplo, cumprindo com certeza a missão 
de transmitir ao leitor a “paixão intelec-
tual” dessa aventura que foi a construção 
da física no século XX.
Silvio R. A. Salinas é professor do Institu-
to de Física da usP. @ – ssalinas@if.usp.br
* Irinéa de Lourdes Batista, Claudemir 
Roque tossato, Maurício de Carvalho Ra-
mos, Lúcio Campos Costa, Maria apareci-
da Correa Paty e olival Freire.


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http://doaj.org/search?source=%7B%22query%22%3A%7B%22bool%22%3A%7B%22must%22%3A%5B%7B%22term%22%3A%7B%22id%22%3A%2265cca19ce6b34eeb8365a63db43fe15e%22%7D%7D%5D%7D%7D%7D

A física do século XX

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