Se quebrássemos a primeira lei da termodinâmica? parte 1.

Na semana passada, estava dando aula sobre a segunda lei da termodinâmica e um aluno me perguntou: o que aconteceria se pudêssemos produzir energia?
Daí resolvi exercitar minha imaginação e pensar como seria se pudêssemos quebrar a primeira lei da termodinâmica.
Está pergunta revela duas possibilidades distintas. A primeira possibilidade é que algo existente no universo possa gerar energia do nada. A segunda possibilidade é a de que nós possamos desenvolver uma tecnologia que nos permita utilizar gerar energia.
Se descobríssemos algum fenômeno no universo que quebrasse a primeira lei da termodinâmica mudaria toda a física que conhecemos. Hoje a lei da conservação da energia é uma das principais leis da física. Descobrir uma violação desta lei mudaria tudo em que acreditamos saber sobre a física.
Como sabemos tão puco sobre a matéria escura e a energia escura (que formam a maior parte deste universo) pode haver algo lá que quebre essa lei. Seja a existência de táquinos, grávitons ou outras partículas, ou uma conexão com outro universo (se o multiverso for real).
Mas a segunda possibilidade é muito mais inspiradora... hoje, todos os sonhos de desenvolvimento tecnológico esbarram nas leis da termodinâmica (A primeira, a segunda e a terceira), mas se a primeira fosse quebrada tudo seria possível, até mesmo a colonização espacial.
Mas vou deixar essa descrição para a próxima semana.

ciência pura, ciência aplicada e tecnologia.

Um tema que tenho pensada nos últimos dias é a tecnologia e com isso li um pouco sobre. Li um livro muito bom (ao menos para mim foi muito bom) de Cumpani, o livro filosofia da tecnologia: Um convite.
Neste livro o autor faz um panorama dos principais autores da área e condensa suas idéias.
Um ponto que chamou minha atenção neste livro foi a diferença entre ciência pura, ciência aplicada e tecnologia. Na verdade, desde a modernidade a produção tecnológica assemelhou-se a produção científica o que dificulta separar o que é um ou outro antes do produto final.
É claro que areas do conhecimento humano, tais como: Cosmologia, mecânica quântica ou biologia molecular, podem ser facilmente identificado como ciências puras. Ou áreas como: Engenharia, Administração, medicina ou química industrial são definitivamente tecnologias. Encontraremos a termodinâmica, a ciência nuclear ou farmacologia transitando entre uma e outra e as chamaremos de ciencias aplicadas.
Mas não é tão simples quanto parece, cumpani define essas três áreas por seus produtos. Desta forma uma ciência pura tratará de verdades universais, criando modelos teóricos idealizados que caminham para uma explicação de fenômenos genéricos.
As ciências aplicadas tratam de explicações de fenômenos específicos em sistemas genéricos, criam modelos mais aplicáveis a situações cotidianas, mas ainda trazem verdades genéticas para sistemas similares.
As tecnologias buscam respostas práticas para problemas reais, criam modelos específicos que trazem respostas específicas, mas essas são similares as respostas de problemas similares em sistemas reais similares.
Acredito que desta forma fica fácil entender o que é o produto de uma ciência pura, ou aplicada ou de tecnologia, mas anda nao temos comi dizer o que é o que antes do produto terminar.

Por que estudar coisas que não tem aplicação prática nos dias atuais?

Alguns dias atras, estava vendo o noticiário e vi a divulgação de uma descoberta de um fóssil e fiz um comentário bem idiota aos meus familiares, sobre as pessoas receberem patrocínio do governo para estudar dinossauros, ou antropologia e por ai vai...
Mas passando um pouco de tempo lembrei-me de perguntas constantes dos meus alunos. "Professor, essas coisas de universo, espaço... por que estudar isso?" ou ainda "Se gasta tanto dinheiro para mandar um homem a estação espacial internacional, por que não gastar esse dinheiro com pesquisas em medicamentos para a cura da AIDS?"
Por que devemos estudar cosmologia? Ou melhor, por que estudar ciências puras?
Os conhecimentos desenvolvidos nas ciências puras, são importantes para subsidiar a os conhecimentos das ciências aplicadas e os conhecimentos tecnológicos. A cosmologia, por exemplo não traz nenhuma aplicação prática mesmo, mas dá uma base para o estudo da radiação, da relatividade e com isso podemos desenvolver conceitos aplicáveis, como a relação massa e energia que permite a tecnologia nuclear, os contrates farmacológicos e microscopia eletrônica.
O estudo dos dinossauros nos diz como os seres vivos evoluem e as características ecológicas causaram sua extinção, permitindo a nós que planejemos nossa relação com o meio ambiente.
Estudos antropológicos, sociológicos e psicológicos são a base de técnicas de administração e marketing modernos.
Além disso, não sabemos como as descobertas das pesquisas poderão repercutir nas áreas do conhecimento que atualmente estão consolidadas.
Hoje percebo como fui reducionista, apressado e preconceituoso com meus comentários. Devo deixar minha nova opinião para todos: É necessário que o governo patrocine pesquisas em ciências puras, para podermos garantir a base das ciências aplicadas e as tecnologias.

A importância da matemática para a física.

Não sei como acontece em outros países, mas aqui no Brasil, o ensino de física é basicamente matemático. Para muitos, a física acaba sendo uma forma de aplicação da matemática. E na verdade não deveria ser assim, a física e a matemática são disciplinas distintas e com problemas próprios e conceitos e possibilidades próprios. Desta forma é importante que o ensino de física liberte-se da matematização que ocorre hoje, porém a matemática é fundamental na física.
A linguagem matemática é fundamental para a compreensão das relações entre grandezas físicas. Quer dizer, as relações conceituais entre os conceitos físicos são mediados e quantizados pela linguagem matemática.
Quando falamos que existem a possibilidade de dilatar o tempo, por exemplo, com o aumento da velocidade de um corpo, a matemática (as equações da relatividade) mostram que não é qualquer aumento de velocidade que gerará uma dilatação significativa. Ou ainda, nos dá uma escala dos custos para provocarmos algum efeito possível ou dizer o que é impossível de ocorrer segundo a teoria científica aceita atualmente.
Enfim, temos que deixar a centralidade da matemática do ensino de física, mas não podemos deixar a linguagem matemática.