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10 de Fev. de 2021 | Rafaela Botelho
A linguagem da física
Quando analisamos fórmulas físicas, deparamo-nos com uma abundância de números e símbolos, incluindo letras do alfabeto grego, inseridos no contexto da linguagem matemática. Além disso, muitas teorias demandam o uso de recursos sonoros ou visuais para que possam ser adequadamente compreendidas.
Por conta da estrutura lógica, a matemática garante a demonstração de determinados conceitos de modo absolutamente preciso, sendo capaz de levar a formas de pensamento que a nossa linguagem humana cotidiana não consegue expressar.
As representações e equações matemáticas das teorias físicas podem ser muito complexas. Por exemplo, a teoria da relatividade geral e a física quântica, os dois atuais pilares da física, que começaram a ser elaborados a partir do começo do século XX, levaram à utilização de representações matemáticas pouco usuais até para os próprios físicos da época.
A teoria da relatividade geral, por exemplo, é uma teoria que explica gravitação, onde e considerado que essa interação fundamental ocorre devido à curvatura do espaço-tempo provocada pela presença de matéria e energia ( a massa curva o espaço-tempo!). Para elaborar essa ideia, há 100 anos, Albert Einstein teve que usar representações matemáticas de espaços quadrimensionais curvos (três dimensões espaciais e uma temporal) na forma de tensores, que são entidades matemáticas que descrevem de maneira generalizada grandezas escalares, vetoriais e matriciais.
A equação fundamental da teoria da relatividade geral é descrita pelo tensor de Einstein, que relaciona a curvatura do espaço-tempo com a distribuição de matéria e energia. A partir dessa equação, é possível descrever a interação gravitacional entre planetas, estrelas e galáxias, bem como até a expansão do universo.
A física quântica também utiliza descrições sofisticadas das propriedades fundamentais da natureza. Os chamados fenômenos quânticos acontecem na escala atômica. Para descrevê-los, a física quântica teve que introduzir novos conceitos no linguajar da física, como os de quantização da energia, dualidade onda-partícula, entre outros.
A profundidade da física quântica na descrição da natureza pode ser observada a partir da chamada equação de Dirac, por meio da qual foi possível relacionar os fenômenos quânticos e os chamados relativísticos, que consideram não apenas as propriedades quânticas da matéria, mas também seus efeitos em velocidades próximas à da luz. É como se essa e outras equações praticamente resumissem muitos aspectos fundamentais da natureza em uma única frase.
Nesse caso, a física, por meio da matemática, consegue descrever o nosso universo de modo fundamental, mesmo não respondendo a todas as perguntas.
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