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Ferramentas  Páginas desta matéria Entrevista Quem é o professor Dulcidio  Avaliação de 71 usuário(s):

Entrevista

Zoom: Prof. Dulcídio, quando falamos em duas físicas, a física clássica e a física moderna, estamos falando exatamente de quê? Quando termina a física clássica e começa a física moderna?

Dulcidio: Chamamos de física clássica tudo o que vai da física de Galileu e Isaac Newton até o final do século 19 ou seja, a mecânica, a termofísica, a óptica, a ondulatória e o eletromagnetismo.  A física clássica compreende mais ou menos o que tradicionalmente se aprende hoje em dia no ensino médio, exceto que ao final do século 19 já havia um formalismo matemático muito maior e que os estudantes de colégio ainda não conhecem, só terão contato no nível superior. Mas os conceitos são basicamente os mesmos. Física moderna é tudo o que vem depois, já no século 20. Se tivéssemos que marcar uma data oficial para o início da física moderna poderíamos tranqüilamente adotar a virada do século 19 para o século 20, mais especificamente dezembro de 1900, data da publicação do trabalho de Max Planck sobre a quantização da energia.

Zoom: Como surgiu a física moderna e quais vertentes ela abrange?

Dulcidio: Ao final do século 19 havia um grande furor em torno da Física. As pessoas estavam deslumbradas com as novas tecnologias que haviam mudado a cara do mundo. E tudo isso era em grande parte fruto das descobertas dos físicos. Havia uma enorme sensação de sucesso científico no ar o que levava os físicos a um estado de "missão cumprida". O notável cientista William Thomson, mais conhecido como Lord Kelvin, chegou mesmo a desaconselhar que jovens da época estudassem Física. Era como se essa área do conhecimento estivesse chegando ao fim. Segundo Kelvin,  não havia nada mais para ser feito, estava tudo descoberto e praticamente pronto. Restavam apenas alguns refinamentos nas medidas, trabalho mais braçal do que intelectual e, por isso mesmo, desinteressante. Mas Kelvin admitia que havia duas “nuvens nos horizontes da Física”, duas questões “pontuais” ainda em aberto. No entanto ele acreditava que em breve tais questões seriam solucionadas, era apenas uma questão de tempo. É curioso que exatamente dessas” nuvens” surgiram a relatividade restrita e a física quântica que, junto com a cosmologia, são hoje as três vertentes da física moderna.

Zoom: Quais eram essas “nuvens” de Kelvin?

Dulcidio: A primeira delas era o fato de que os cientistas à época acreditavam na existência de um meio material no qual a luz e todas as ondas eletromagnéticas deveriam se propagar. Era inconcebível supor que uma onda pudesse viajar no vazio, no vácuo. Esse suposto meio foi chamado de éter. No entanto, nunca ninguém havia conseguido medir a presença do éter. Um histórico procedimento experimental conhecido como experimento de Michelson-Morley,  ao final do século 19, deu resultado negativo, não detectou o éter mesmo após melhorias no equipamento, o que intrigava bastante os físicos.

A outra “nuvem” era a completa descrição da distribuição da energia na radiação de corpo negro, a radiação eletromagnética emitida por corpos aquecidos e supostamente  ideais. Nenhum cientista tinha conseguido até então criar uma teoria que fosse boa, que funcionasse bem nesse sentido.

A física moderna nasce justamente de trabalhos sobre esses dois temas e aquilo que Kelvin achava que fosse o fim era apenas um “virar de página”, para começarmos um novo e interessante capítulo na história da ciência. Sorte nossa, a Física ficou muito mais interessante nesses últimos 100 anos! 

Zoom: Como assim “interessante”? No que a física moderna difere da clássica? Física não é tudo a mesma coisa?

Dulcidio: Há enormes diferenças. Mas eu diria que o que mais me parece marcante é que a física clássica é a física do senso comum, é aquilo que observamos no nosso mundo newtoniano. A física clássica versa sobre coisas que juramos serem verdades absolutas, pois estamos tão acostumados com elas que não faz sentido imaginar que não o sejam. A física moderna rompe essas barreiras preestabelecidas e mostra que o Universo esconde fatos estranhos e inimagináveis. O determinismo do mundo clássico cede espaço para dualidades, descontinuidades, incertezas e comportamentos probabilísticos, o  que obriga os cientistas a uma mudança radical de pensamento e a uma reinterpretação do Universo. Há uma ruptura muito forte de idéias já prontas o que, num primeiro momento, provoca muita estranheza, até mesmo entre os maiores cientistas da época. Mas um mundo intrigante e diferente aos poucos vai se revelando. O desenrolar da física moderna é uma grande aventura. 

Zoom: Dê um exemplo mais palpável disso...

Dulcidio: Em Física, dizer que alguma grandeza é absoluta significa afirmar que qualquer observador, em qualquer referencial, sempre tomará a mesma medida para ela. De posse dessa definição, se perguntarmos para as pessoas se o tempo é relativo ou absoluto, a maioria vai dizer que é absoluto. Claro! A resposta será dada em função do senso comum, fruto daquilo que observamos no nosso mundo newtoniano, de velocidades baixas em comparação com a velocidade “c” da luz no vácuo (que é cerca de 300.000 km/s). Nesse mundo, muito bem descrito pela física clássica, estamos acostumados a um padrão de tempo. Sabemos que se agora são 15 horas em Brasília, também são 15 horas em São Paulo. No máximo fazemos correções de fusos horários para diferentes fatias do globo terrestre, mas observadores em pontos distintos do planeta, parados ou viajando em relação à Terra, sempre vão medir o mesmo intervalo de tempo para um certo evento, como uma partida de futebol, por exemplo, que terá 90 minutos para cada um deles, desprezados os acréscimos dados pelo juiz . No entanto, num mundo de Einstein, descrito pela teoria da relatividade, isso não é mais verdade. Se um dos observadores viajar numa nave com velocidade não mais desprezível em relação à velocidade “c” da luz, medirá uma dilatação do tempo da partida de futebol. Parece impossível, é  desconcertante, mas é a previsão da teoria! Para “complicar” ainda mais as coisas, o observador  na nave terá a impressão de que o estádio como um todo encolheu. Se o movimento for paralelo a um eixo transversal ao campo, verá que as traves opostas estão mais próximas uma da outra! Em relatividade sempre há uma contração do comprimento medido numa direção paralela ao movimento. O observador vai concluir pela sua medida  que os jogadores, que também ficaram achatados nessa direção, terão menor espaço para jogar futebol, mas um tempo maior de partida. No referencial dos jogadores nada muda, a partida acontece como sempre, mas o observador viajando na nave toma medidas radicalmente diferentes. Isso é relatividade. A dilatação do tempo e a contração do comprimento são apenas dois resultados surpreendentes e apenas estamos começando a falar de relatividade, uma das vertentes da física moderna. Mas é empolgante, não?

Zoom: Com certeza, mas muito difícil de aceitar algo tão diferente e de observação prática complicada! Como se pode provar que essa teoria revolucionária, para não dizer paradoxal, está certa?

Dulcidio: Costumo dizer que em Física não existe certo ou errado, mas sim aquilo que funciona e aquilo que não funciona. Uma teoria obviamente só é boa quando funciona. Quando deixa de dar bons resultados, precisa ser melhorada, adaptada, ou em alguns casos substituída por outra que dê conta do recado. É o que acontece com a mecânica clássica de Newton. Ela funciona maravilhosamente bem para o mundo de baixas velocidades. Mas num mundo diferente daquele no qual estamos acostumados, as equações falham e precisam ser corrigidas. Aí entra a nova teoria, a relatividade. Nunca o homem conseguiu fabricar um veículo que pudesse chegar a uma velocidade não desprezível diante do enorme valor de “c”. Uma viagem para a Lua com nossas naves mais rápidas dura alguns dias, mas a luz gasta pouco mais de 1 s para percorrer o mesmo caminho de cerca de 380.000 km. Estamos muito longe do valor de “c” e, por isso mesmo, nunca pudemos testar a teoria “na nossa própria pele”.  Aliás, nem sabemos direito quais os efeitos que uma viagem dessas poderia acarretar sobre o corpo humano. Mas existem provas contundentes da dilatação do tempo e da contração de comprimento para movimentos de subpartículas atômicas, o que nos leva a imaginar que a teoria é boa, ou seja, funciona! Quem sabe um dia teremos tecnologia para testarmos a relatividade em veículos tripulados por seres humanos?

Zoom: O Sr. falou em “duas nuvens de Kelvin”,  e a física quântica, o que é?

Dulcidio: A física quântica nasce do trabalho de Planck sobre a radiação térmica, a radiação eletromagnética emitida por corpos quentes. Planck sugeriu que tanto a absorção quanto a emissão dessa radiação deveria ser feita de forma discreta, não contínua. Em outras palavras, a radiação térmica se apresentaria sempre em pacotes de energia “E”, cada qual chamado de  quanta de energia, daí o nome quântica. De acordo com Planck, cada quanta carrega uma energia “E” dada por “E = h.f” em que “f” é a freqüência da radiação e “h” uma constante típica, chamada constante de Planck. O trabalho de Planck foi revolucionário para a época e seu grande feito foi conseguir descrever muito bem a distribuição de energia da radiação térmica, coisa que ninguém antes havia conseguido. A semente plantada por Planck gerou muitos frutos, dentre eles o trabalho de Einstein  sobre o efeito fotoelétrico que descreve muito bem como a luz pode arrancar elétrons de uma placa metálica. Einstein considerou  que a luz também era quantizada, ou seja, feita de pacotinhos de energia que hoje conhecemos por fótons. O modelo atômico proposto por Bohr também se vale de uma idéia de quantização. Bohr vai além de Rutherford e prevê que as órbitas eletrônicas em torno de um núcleo  obedecem a um critério restritivo, um elétron não pode estar a qualquer distância do núcleo, mas apenas em órbitas permitidas associadas a valores discretos de energia. A partir do modelo de Bohr fica evidente a idéia de salto quântico, ou seja, um elétron pode ganhar um quanta de energia e saltar para uma camada mais energética ou, ao contrário, pode emitir um quanta de energia (ou fóton) e decair para uma camada menos energética. A diferença de energia  entre as camadas ocupadas pelo elétron durante o salto quântico é quantizada de acordo com a idéia de Planck. Isso explica inclusive de forma brilhante e certeira o aparecimento das linhas espectrais discretas quando um gás excitado emite luz, por exemplo. Na física quântica a continuidade dá lugar para o discreto, ou seja, para a descontinuidade.

Zoom: E a cosmologia, a terceira vertente da física moderna, o que é?

Dulcidio: Cosmologia é a ciência que estuda a origem, a estrutura e a evolução do Universo. Com os avanços científicos e tecnológicos, nossa concepção de Universo mudou muito nos últimos tempos, especialmente nos últimos 100 anos. Descobrimos que o Universo está em expansão e teve um começo, daí o surgimento do modelo do big-bang que supõe que o Universo nasceu de uma enorme explosão (do inglês big = grande e bang = o barulho da explosão). Na verdade explosão é o termo mais próximo que encontramos para tentar descrever o que aconteceu, mas, ainda assim, não é bom. Explosão pressupõe a existência prévia de alguma coisa, mas no momento da criação tudo é criado, o espaço e até mesmo o tempo. Não existe nada antes, aliás nem o antes existe já que o próprio tempo está sendo criado! Existem muitas evidências de que de fato ocorreu há cerca de 15 bilhões de anos algo muito semelhante ao que entendemos como big-bang. É incrível como os cientistas, notadamente os físicos, aprenderam a “ler” e “interpretar” as idéias físicas espalhadas pelo Universo e que guardam informações sobre um passado tão distante. A cosmologia é um dos ramos mais empolgantes da física moderna e consegue agregar inúmeros conceitos de relatividade e de quântica, além de idéias clássicas, para tentar entender o Universo como um todo. Aliás, é muito curioso como a física quântica, uma teoria que se adapta muito bem na descrição do mundo das escalas atômicas e subatômicas está sendo usada pelos astrofísicos para explicar estruturas muito maiores como as estrelas, por exemplo. Acho isso genial! A pesquisa da “matéria estranha”, por exemplo, uma matéria ainda impossível de ser obtida em laboratório, mas provavelmente presente em algumas estrelas, é um exemplo claro disso. A menos de um mês astrofísicos detectaram estrelas candidatas a terem esse tipo de matéria estranha. São estrelas com massa parecida com a do Sol, mas com diâmetro entre 5 km e 10 km. Nessas estrelas, os quarks  que na matéria que conhecemos aqui na Terra são partículas unidas para formar os prótons e os nêutrons, supostamente existem separados, livres.   

Zoom: O Sr. está lançando pela Companhia da Escola um livro de física moderna concebido para jovens estudantes do ensino médio. Por que ensinar física moderna no colégio? Não são idéias muito sofisticadas para um aluno com pouca maturidade?

Dulcidio: Como educador creio que devemos estar sempre na vanguarda, abrindo caminho para os nossos estudantes que devem vir junto, não atrás, mas exatamente do nosso lado.  O jovem de hoje é muito bem informado, tem acesso a vários meios de comunicação, o que lhe confere uma maturidade superior àquela que eu tinha na mesma idade. Os tempos mudaram e muito! E temos 100 anos de ciência escondidos debaixo do tapete! Podemos continuar ignorando isso? É, antes de mais nada, um direito do cidadão tomar conhecimento daquilo que é patrimônio da humanidade. Vivemos hoje cercados de tecnologia que surgiu a partir de conceitos de física moderna, não dá mais para ignorá-los. Infelizmente tais assuntos têm sido abordados tradicionalmente somente no curso superior e com um formalismo matemático muito elaborado, o que distancia o conhecimento mais atual dos jovens do ensino médio. Nossos estudantes têm sido privados das saborosas novidades científicas e a justificativa é sempre a mesma: “é muito difícil ensinar física moderna”, “os alunos não vão entender”... Isso sempre me soava mais como uma “desculpa” do que um fato. Infelizmente, esse comportamento já vem prorrogando uma atitude mais efetiva das editoras e dos autores de Física atuais. Encarei esse projeto de física moderna como um desafio,  resolvi vencer a inércia, fazer a minha parte. Lembrando Fernando Pessoa, “Deus quer, o homem sonha e a obra nasce”. É isso, e o livro está aí! Minha proposta desde o início foi manter os conceitos íntegros, aliviando ao máximo o formalismo matemático, tornando o conteúdo palatável para um adolescente médio. Contei nessa empreitada com o auxílio do Prof. Dr. Roberto de Andrade Martins, docente do departamento de Raios Cósmicos da Unicamp, especialista em filosofia e história da ciência, que acompanhou a minha produção de perto atuando como parecerista. Estou convencido de  que isso garantiu uma qualidade conceitual e histórica ao livro que chega às mãos dos jovens leitores trazendo conhecimento apresentado de forma "simples", mas não exatamente simplificada ou distorcida, o que é fundamental num texto didático. A Física em sua essência é preservada. Eu diria que o livro é um degrau acima do que seria uma mera obra de divulgação científica, discute Física mesmo, mas não complica demais nas contas. Dá para entender a idéia? 

[Nota do Zoom: O Prof. Dr. Roberto de Andrade Martins já foi entrevistado pelo Zoom anteriormente (em 2000)]

Zoom: Onde a física moderna comparece no nosso dia-a-dia?

Dulcidio: Você chega em casa e, cansado, vai ouvir música. Coloca o CD no aparelho de som e relaxa, ouvindo as ondas sonoras  registradas com perfeição digital no disquinho de plástico revestido de material refletor. Como todos sabemos, o CD player lê as informações a partir de um feixe de luz laser que pode ser ou não refletido pela superfície do CD. O laser é um bom exemplo de aplicação prática de física moderna. Ele surge a partir da idéia de salto quântico no modelo atômico de Bohr e, portanto, é fruto da teoria quântica. Mas temos vários avanços na microeletrônica, por exemplo, que também são conseqüência direta da física moderna. As câmeras de vídeo portáteis utilizam-se de dispositivos que funcionam com base no efeito fotoelétrico. A coisa vai longe. Vários aparelhos que usamos em casa estão lá graças aos avanços tecnológicos que ocorreram a partir do entendimento do mundo nanométrico muito bem descrito pela física quântica. E muitas idéias de relatividade estão presentes na quântica. E na cosmologia tudo se junta para tentar entender o todo, o Universo. Aliás, acho que saber um mínimo de cosmologia hoje em dia é fundamental para entendermos melhor as notícias sobre espaço que saem quase toda semana nos jornais, revistas, na TV. A boa informação qualifica o indivíduo a dominar o mundo e não ser por ele dominado. A informação de qualidade passou a ser uma moeda de peso no nosso mundo.  

Zoom: Os PCNs do ensino médio (Parâmetros Curriculares Nacionais) trazem também a sugestão da inclusão de física moderna no ensino médio, há até uma citação direta sobre a necessidade de se ensinar física moderna no ensino médio, não?

Dulcidio: Há sim e acho-a muito feliz e oportuna. Vejo que não estou sozinho nas minhas idéias. Aliás, na coleção Novo Ensino Médio da Companhia da Escola, tanto eu como os outros parceiros autores acabamos inserindo pequenos textos sobre tópicos atuais em Física. Já era uma sinalização da nossa vontade conjunta de trabalhar num projeto mais sério que focasse a física moderna. Infelizmente isso ainda não é uma prática comum nos materiais didáticos existentes, mas a Companhia da Escola teve a coragem de sair na frente, apostando naquilo que hoje dá sinais claros de que será uma forte tendência para os próximos anos. Fazendo uma analogia com a própria física quântica, acho que, de certa forma, nos últimos anos, quando trabalhávamos na reedição do material, acumulamos energia para darmos esse verdadeiro salto quântico! A grande vantagem é que saímos na frente e nossos alunos só têm a ganhar com isso, além de outros tantos jovens estudantes de todo o Brasil, já que o livro está sendo lançado como um paradidático.

Zoom: Imagino que foi mesmo um grande desafio! Quais foram as maiores dificuldades no projeto?

Dulcidio: Como também sou professor de ensino médio, estou “dentro da sala de aula”, ao escrever sobre temas clássicos naturalmente já sabia o que fazer, já tinha na cabeça soluções práticas de como apresentar os conteúdos de uma forma didática, o trabalho era mais direto. Considero que a coleção de física clássica que escrevi anteriormente na verdade eterniza as minhas aulas que ficaram impressas no papel para outras pessoas que não são meus alunos diretos. Mas com física moderna foi diferente. Eu não tinha aulas prontas, não havia soluções claras. Tive algumas poucas experiências em lecionar tópicos atuais de Física no colégio, quase sempre em aulas extras, mas ainda era pouco. Fiz cursos sobre o assunto na graduação e na pós-graduação, mas o nível era muito alto para servir de referência para o ensino médio. Por isso foi difícil começar a escrever, encontrar o fio condutor das idéias, amarrar tópicos bem escolhidos de relatividade, quântica e cosmologia. Mas sinto que deu certo. Foi, antes de mais nada, uma enorme pesquisa e um trabalho de tentativa e erro. Muitos textos foram escritos e depois descartados. Foi preciso experimentar e errar bastante para perceber o que deveria ser feito de fato. Mas estou feliz porque creio que achei uma boa solução para a apresentação da física moderna de forma mais enxuta. Digo isso porque tenho tido um excelente retorno, tanto de professores quanto de estudantes que já viram o livro. No lançamento oficial durante a Feira Internacional de Educação (Educar), que aconteceu em São Paulo entre 8 e 11 de maio de 2002, o material foi bastante elogiado. Estou muito animado em verificar os resultados que teremos em breve quando o livro estiver a todo vapor dentro das salas de aula. 

Zoom: A física moderna tem sido cobrada pelos vestibulares?

Dulcidio: Essa pergunta é muito importante porque é muito prática e vai direto ao interesse dos jovens que estão na idade de prestar vestibular. Desde 2001 a Fuvest incluiu alguns tópicos de física moderna no seu programa. Creio que isso representa uma tendência e que em alguns poucos anos teremos os principais vestibulares fazendo a mesma coisa. A UFMG foi uma das pioneiras e já cobra aspectos da física quântica há alguns anos. O ITA começou a fazer a mesma coisa recentemente. Tenho notícias de que no Nordeste do país existem universidades que já cobram  relatividade no vestibular. Alunos pré-vestibulandos devem se preocupar com tais tópicos e, embora isso signifique mais matéria num programa já bastante inflado, de outro lado é empolgante entender o que os cientistas mais recentes fizeram e pensaram. No final saímos todos ganhando com esse upgrade de conhecimento.

Zoom: Para finalizar, como deve proceder um jovem estudante que deseja entender de física moderna?

Dulcidio: Não vejo grandes problemas nem há segredos "ocultos". Como em tudo na vida, basta arregaçar as mangas e estudar! Mas uma coisa é imprescindível: entender que um mundo newtoniano como o nosso nos amarra a idéias ilusórias sobre o comportamento do Universo. É preciso abrir o coração e a mente para jogar fora as barreiras e os preconceitos, e mergulhar nas idéias revolucionárias de um mundo diferente, aceitando-as como possibilidades de um Universo que a cada dia nos surpreende mais e mais com a combinação de ingredientes verdadeiramente surpreendentes.