INTRODUÇÃO A FÍSICA

Diz-se, de um modo muito condensado, que a Física estuda os sistemas simples: os componentes da matéria e as suas interacções mútuas. Com base no entendimento destas interacções, procura a Física explicar os fenómenos naturais que podemos observar. Como exemplo do que se pode entender por fenómenos naturais, posso citar:

Pode argumentar-se que, por exemplo, um pássaro não é um sistema simples. Mas, o que é um sistema simples? Um pássaro é um agregado de moléculas que por sua vez são agregados de átomos. Sabe-se hoje que também estes são formados por um núcleo rodeado de electrões. E sobre a constituição do núcleo há algumas certezas, mas ainda muitas dúvidas. E que dizer-se do facto de procurar a explicação da origem das Galáxias no esclarecimento das dúvidas que ainda restam sobre a constituição do núcleo? Ficamos assim um pouco perdidos quando procuramos definir o que é um sistema simples.

O que é facto, é que um átomo é mais simples que uma molécula e esta mais simples que um ser vivo. Assim a Física, na procura das razões fundamentais para o comportamento da Natureza, tenta simplificar o sistema com que lida, para depois dar um passo em frente e alargar as fronteiras do sistema estudado Porque se juntam electrões e núcleos para formar um átomo? Porque se agrega um enorme número de átomos para formar um sólido? Porque é que elevando a temperatura, o sólido passa a líquido? Porque é que um metal é condutor? Porque é que o Sol é brilhante? Porque é que a Terra roda à volta do Sol? Porque é que a Lua não cai? Porque se forma o arco-íris quando chove? Porque levanta um avião? Como funciona a televisão?). Como vemos, a Física procura responder a um leque extremamente diversificado de perguntas.

As questões que se puseram aos Físicos até meados do séc.XIX estavam relacionadas com partículas de dimensões apreciáveis (muito maiores que as dimensões atómicas de cerca de 10 ¹⁰m) que se movem com velocidades muito inferiores à da luz (c=3x10 m/s). Sem instrumentação que lhes permitisse observar comportamentos de partículas de dimensões atómicas, nem possibilidades de atingir velocidades da ordem da velocidade da luz, apenas se preocupavam com o estudo do mundo macroscópico. Foi a questões deste género que, de um modo brilhante, Newton respondeu com os seus princípios nos quais se baseou toda a Mecânica Newtoniana.

Nos fins do séc. XIX, começou a pôr-se em causa a validade universal da Mecânica Newtoniana. Ela não conseguia explicar de um modo convincente, o comportamento de

— Sistemas de partículas que se moviam com velocidades perto do valor da velocidade da luz

— Sistemas de partículas com dimensões atómicas (mesmo que sem grandes velocidades).

Para explicar o movimento de partículas que se movem com velocidades muito elevadas, Einstein propôs em 1905, a sua Teoria da Relatividade. Quase em simultâneo, Max Planck, Louis de Broglie e Erwin Schrodinger desenvolveram a Mecânica Quântica para o estudo das partículas com pequenas dimensões.