UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA

LABORATÓRIO DE FÍSICA NUCLEAR APLICADA (LFNA)

criado em 1977

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Venha conhecer o laboratório!

Micro e Macrocosmos

Uma rápida visão que a física tem do macro e do microcosmo em conexão com a evolução da

ciência, da antiguidade até hoje.

Prof. Carlos Roberto AppoloniDepto. Física – UEL

appoloni@uel.br

SUMÁRIO

[1] Escala do Homem e escala da Natureza

[2] A Cultura Grega e a ruptura na análise da Natureza

[3] Macrocosmos: Galileu – o telescópio, o método científico e a ruptura com o Universo de Aristóteles

[4] Microcosmos: de Zacharias Janssen a Rutherford - do microscópio ao átomo

[5] Revolução na virada do séc. XIX para o XX

[6] Conhecimento Atual

[7] A caverna de Platão: realismo e anti-realismo na Ciência

[1] Escala do Homem e escala daNatureza - Antiguidade

escala do homem frente às escalas de tamanho e energia da natureza e sua correlação com o entendimento do mundo e do Universo à sua volta (nas religiões e nos sistemas filosóficos)

cada cultura gerou uma descrição diferente, mas sempre “na escala humana” e “à imagem do homem”

Escala do Homem

Escala do Universo

[2] A Cultura Grega e a ruptura na análise da Natureza

do saber para aplicar para o saber para inquirirsoluções gerais com a matemática (aritmética e geometria) e estabelecimento de conceitos aplicáveis a outros casos concretosanálise racional e não “o livro sagrado”mas, ainda na “medida” do homem

faltava-lhes o sentido da prova experimental

Grécia Clássica (séc. VI a IV AC)Pitágoras / Eudoxo de Cnido /

Aristóteles / Platão (200 anos depois): o sistema geocêntrico

[3] Macrocosmos: Galileu – o telescópio (1609), o método científico e a ruptura

com o Universo de Aristóteles

Sistema Heliocêntrico: Copérnico 1473 - 1543o telescópio de Galileu mostra planetas com satélites, novos planetas, manchas solares – consolida o heliocentrismo e abre a visão do Macrocosmos mas não abre a cabeça de alguns poderosos e desafia o sistema dominante

Galileu introduz o método científico moderno, dedutivo – indutivo, com experimentação direta, indireta e a experiência mental

Experimento >>> Modelo Modelo >>> Experimento Experimento >>> Teoria

Teoria >>> Validação Refutabilidade

[4] Microcosmos: Zacharias Janssen(1590) / Rutherford (1906) - do microscópio ao átomo

Galileu usou o telescópio ao contrário, inventando o microscópio primitivo.

Zacharias Janssen, inventou o primeiro microscópio óptico composto, em 1590, utilizando uma combinação de várias lentes para ampliar os objetos em cerca de 10 vezes.

A primeira obra científica a fazer referência à utilização do microscópio éde Francisco Stelluti, publicada em Roma, em 1625, quando observou a estrutura do olho da abelha.

O microscópio evoluiu ao longo dos séculos abrindo ao homem a dimensão microscópica desconhecida e imensamente rica

O “Pai” da Física Nuclear

Rutherford - deflexão dos partículas αem campo magnético (1906) conduziu ao enunciado da hipótese nuclear.

Trabalhos desta época com as séries radioativas naturais derrubaram a teoria da imutabilidade dos átomos, conceito do séc. XVIII.

[5] Revolução na virada do séc. XIX para o XX

[5.1] Microcosmos

átomo nuclear - núcleo e eletrosfera- a luz emitida pelos átomos

Física Nuclear – prótons & nêutrons & zoologia de partículas

Física das Partículas fundamentais -Léptons e Hádrons

Teoria da Relatividade & Mecânica Quântica: nossa escala é restrita não só nas magnitudes, mas também em como se processam os fenômenos

Interações fundamentais e partículas elementares

[5.2] Macrocosmos

Física Nuclear explica a energia das estrelas; nascimento, vida e morte dos vários tipos de estrelas

galáxias e aglomerados de galáxias

sistemas planetários extra-solares

Modelos Cosmológicos 1920 – Big Bang (Georges Lamaitre e Alexander Friedman)

Universo finito e em contínua expansão1960 – multiuniversos paralelos no espaço-tempo infinito big bangs e big crunchs2001:

choque de membranas cósmicas >>> vários universos paralelos

conexão entre micro e macrocosmos

propriedades das forças e partículas elementares determinam a evolução do universo e os modelos cosmológicos possíveisexemplo: meia vida do próton

[6] “Conhecimento” Atual

[6.1] Microcosmos

- a partícula última (ou primeira)

- massa dos neutrinos e o Modelo Padrão

[6] “Conhecimento” Atual

[6.2] Macrocosmos

3% do Universo é o Universo que conhecemos70% do Universo é energia “escura”(desconhecida)27% do Universo é matéria “escura”(desconhecida)

proposta “herética” do séc. XXI: Leis da Física tem que ser mudadas, como a Lei da Gravitação Universal (1655, Newton) – Dinâmica de Newton Modificada , mas ainda “sobra” matéria escura. . .Vamos ver algumas imagens de observações astronômicas. . .

Um pedacinho do macro.....

Lembrando:Velocidade da Luz no vácuo: 300 mil Km/s (2,9979 x 108 m/s)

1 Ano – Luz : espaço percorrido pela luz em um ano9,46 x 1015 m (~ 9,5 trilhões km)

Cilindro c/raio de 75 milhõesanos-luz

Cilindro c/raio de 75 milhõesanos-luz

[7] A caverna de Platão Realismo e Anti-realismo na Ciência

O Universo é na realidade como descrito pela Ciência? Ou a sua descrição obtida pela Ciência é apenas como o Homem pensa que é o Universo, sem nenhuma realidade objetiva independente da existência do Homem?

Estamos observando e estudando apenas “as sombras da caverna de Platão” ou estamos observando e estudando o Universo real, “fora da caverna” ?

O Universo que vemos e estudamos é real ou é uma espécie de alucinação coletiva, construída ao longo da história da Humanidade? Apesar do tremendo dilema filosófico que se coloca, o Micro e o Macrocosmo são fantásticos e maravilhosos.

Para manter na mente 1

“ A coisa mais incompreensível acerca do Universo é que ele é compreensível”

Albert Einstein

Para manter na mente 2

“Vejo a tarefa primordial da Ciência hoje como uma luta incessante em direção a um objetivo que ela já sabe que nunca será plenamente alcançado, porque, por sua natureza, esse objetivo é inalcançável. Ele tem um caráter eminentemente metafísico e, como tal, estará sempre além de nosso alcance”

Max Plank

Para manter na mente 3

“É uma doença natural do homem acreditar que possui a verdade diretamente e disso decorre que está sempre disposto a negar tudo o que lhe é incompreensível. O supremo passo da razão está em reconhecer que há uma infinidade de coisas que a ultrapassam”.

Pascal (em Pensées)

MUITO OBRIGADOPELA SUA ATENÇÃO!