Evolução da Vida na Terra e a Física

A Física é fundamental para a vida de cada um, apesar de não haver esta consciência. Muitas vezes, gera até calafrio nas pessoas, principalmente pela necessidade das formulações matemáticas complexas, para analisar, mensurar e comprovar os fenômenos físicos e tirar deles proveitos e benefícios individuais e coletivos.

Como ciência da natureza, a Física é a base para todas as outras ciências, dando fundamentação para entendermos como funcionam as coisas no nosso Planeta e no Universo, tornando mais fácil entender a natureza humana e os fenômenos que nos cercam.

A evolução da Física tem ocorrido de forma extremamente exponencial, em relação ao tempo conhecido pelo ser humano, da evolução da vida em nosso Planeta, busca por outras civilizações e inteligências em nosso sistema, galáxia, universo, ou outro ponto qualquer desconhecido, onde possamos encontrar alguma forma de vida, sendo que a mais evoluída que conhecemos é a espécie humana.

O encontro de outra civilização mais avançada que a nossa seria fundamental para nossa evolução. Os cientistas estimam que o Universo tenha aproximadamente 13,5 bilhões de anos, o planeta Terra, aproximadamente 4,5 bilhões de anos. Para que se possa entender melhor a evolução da Física há necessidade de entender as etapas de evolução da Terra e os seres vivos.

Eras do Planeta Terra Estimadas pelos Cientistas

Era Arqueozoica
Era Arqueozoica

Estima-se ter ocorrido entre 3,8 a 2,5 bilhões de anos atrás. Nessa era, a temperatura média em nosso planeta era em torno de três vezes maior, pois não havia proteção da camada de ozônio para minimizar as radiações solares; milhares de vulcões estavam em atividade, sendo a Terra constantemente atingida por meteoros. É quando começam a surgir os primeiros organismos unicelulares.

 

Era Proterozoica
Era Proterozoica

Estima-se ter ocorrido a 2,5 bilhões há 540 milhões de anos atrás. Em torno de 2,0 bilhões de anos, começa a surgir a camada de ozônio, fundamental para proteção dos raios solares, permitindo que comecem a aparecer organismos multicelulares.

 

 

Era Paleozoica
Era Paleozoica

Estima-se ter ocorrido de 540 a 250 milhões de anos atrás. Os mares começam a se formar. Os primeiros vertebrados surgem. Nessa época, os continentes eram juntos. Inicia-se o surgimento de plantas primitivas, por razão da possibilidade de fotossíntese. Surgem peixes primitivos, que começam a sair dos mares formando anfíbios. Aparecem répteis, que posteriormente se transformam em dinossauros. Milhares de insetos surgem nessa era.

 

Era Mesozoica
Era Mesozoica

Estima-se ter ocorrido de 250 a 65,5 milhões de anos atrás. As plantas começam a produzir flores. Ocorre o início de surgimento dos mamíferos. Essa era foi dominada pelos dinossauros, que tinham dimensões do tamanho de um frango até 35 m. Havia entre eles, herbívoros e carnívoros. Eles foram extintos no fim da era, provavelmente pelo choque de meteoro com a Terra, com diâmetro de aproximadamente 9 km que provocou a liberação de gases na atmosfera, extinguindo-os.

 

Estima-se que há 200 milhões de anos a Terra era um só continente até o início da deriva continental, que formou os atuais continentes.

Mapa da Terra antes da deriva continental: Pangeia
Mapa da Terra antes da deriva continental: Pangeia
Mapa da Terra após deriva continental
Mapa da Terra após deriva continental

 

 

 

 

 

Era Cenozoica
Era Cenozoica

Iniciada há aproximadamente 65,5 milhões de anos, mantém-se até hoje. Nesta era, formam-se as montanhas, ocorrendo o desaparecimento dos dinossauros. É permitida a manifestação dos mamíferos pelo fato do desaparecimento dos dinossauros predadores. Por exemplo, os mamíferos começam a se tornar mais diversificados. Inicia o surgimento dos hominídeos.

 

  • Em torno de 4,0 a 3,9 milhões atrás surgem os australopithecus;
  • Há 2,6 milhões de anos, surge o homo habilis, primeiro dos hominídeos a usar ferramentas de pedra lascada;
  • Homo Erectus: espécie de hominídeo, que se estima ter surgido entre 1,8 milhões ou 1,5 milhões de anos até 300.000 anos atrás, provavelmente o primeiro a usar o fogo;
  • Homo sapiens neanderthalensis: estima-se ter vivido em torno de 350.000 anos atrás na Ásia e Europa. Acredita-se ter desenvolvido e ser dotado de cultura;
  • Homo sapiens atual: ser humano que habita o Planeta Terra, sua inteligência é a maior entre as conhecidas do planeta e do universo. Busca inteligência em outras civilizações que possam existir no universo. A capacidade do ser humano, se refletirmos, é impressionante, tendo em vista as grandes conquistas. Os cientistas estimam que o homo sapiens surgiu há 200.000 anos.

Desenvolvimento da Física

Apesar de parecer muito tempo, porém tempo ínfimo em relação ao que se conhece da criação do Universo e do Planeta Terra, houve grande evolução do ser humano, em comparação à idade do Planeta e do Universo. Poderia ter havido mais evolução, tendo em vista místicas e dogmas que havia e que ainda existem no mundo moderno sem fundamentação científica. Tais místicas e dogmas reduzem e restringem a evolução humana através das pesquisas científicas.

Filósofos e cientistas, durante muito tempo, foram perseguidos por pessoas e entidades sem conhecimento científico, mas com interesse em manter domínio sobre mentes que não possuíam conhecimento e fundamentação para contestar os pensadores. Vários cientistas e filósofos pagaram com a própria vida. Muitos seres humanos iniciaram o pensamento e evolução da humanidade a partir de caminhos que levaram ao desenvolvimento das ciências e, principalmente, da Física.

Tales de Mileto
Tales de Mileto

Aquele que supõe-se o primeiro cientista e filósofo era Tales de Mileto, nascido em Mileto, antiga colônia grega, na atual região da Turquia, em 623 ou 624 a.C e falecido em 546 ou 548 a.C. Sugeriu que existe uma causa física e não sobrenatural para os fenômenos que acontecem no mundo que nos cerca. Iniciou análise para buscar causas físicas, a fim de explicar como os fatos ocorrem. Tales fez experiência com um pedaço de âmbar resina fóssil, atritando com pedaço de seda, gerando energia com eletricidade estática e a denominação “átomo” que por muito tempo perdurou o conceito de indivisível, até ocorrer a Física Nuclear.

Os gregos antigos foram os principais responsáveis pela busca de explicações fundamentadas para substituir as explicações místicas, que em geral, são mais fáceis de serem aceitas por quem não tem conhecimento ou embasamento científico.

Anaxágoras
Anaxágoras

Considerado o primeiro físico da humanidade, nascido na Jônia, região da atual Turquia, viveu entre 500 a.C. e 430 a.C. Anaxágoras e futuramente outros pensadores gregos, distinguiam substâncias que eram homogêneas e aquelas que não eram, ou seja, aquelas que todas as partes são iguais. Por exemplo, uma pepita de ouro pequena possui as mesmas propriedades que uma pepita grande, permitindo avaliação dos materiais pela sua propriedade intima. Disso resultaram diversas aplicações na Física, inclusive na Física Moderna, em tecnologias de ponta.

Sócrates
Sócrates

Sócrates foi um filósofo grego que viveu entre 469 ou 470 a.C.  e 399 a.C., no chamado período clássico. Foi mentor de Platão, sendo provavelmente um dos fundadores da filosofia ocidental. Teve grande influência no campo da ética e lógica, que foi fundamental para estudos, avaliações, pesquisas, desenvolvimento e aplicações da Física. Seus métodos continuam fundamentais para a base da maioria dos filósofos atuais. Foi julgado, condenado e executado por acusação de vaga, de impiedade e corrupção de jovens de Atenas.

Platão
Platão

Platão foi um grande filósofo grego que viveu entre 428 ou 427 a.C. a 348 ou 347  a.C. Foi um dos principais responsáveis pelo pensamento metafísico, fazendo com que houvesse reflexão nos estudos, principalmente no campo da Física. Conheceu o filósofo Sócrates e mentor de Aristóteles. Fundou uma escola, a Academia, que se manteve durante cerca de 900 anos. Passou muitos anos em Atenas escrevendo sobre filosofia. Foi autor de trinta e nove livros, alguns sobre metafísica.

Aristóteles
Aristóteles

Aristóteles nasceu na Macedônia e viveu entre 384 a.C. e 322 a.C. Foi para Atenas com aproximadamente 18 anos, para estudar com Platão, na academia dele, tornando-se o mais famoso e melhor discípulo do mestre. Voltando para a Macedônia, foi mestre de Alexandre , o grande. Escreveu sobre grandes, assuntos inclusive Física. Seus ensinamentos foram preservados por acadêmicos árabes e traduzidos para o latim nos séculos XII e XIII. Suas ideias dominaram a ciência ocidental até o século XVII, com base em suas convicções. Muitos pensadores, físicos e cientistas, por seus pensamentos, convicções com fundamentos científicos, foram condenados e inclusive pagaram com a própria vida, por aqueles que defendiam fundamentos místicos, sem base ou fundamentação lógica, principalmente durante a idade média, no século XIII.

Isaac Newton
Isaac Newton

Isaac Newton nasceu na Inglaterra em 1642 e faleceu em 1727. A grande revolução na Física ocorreu com as três Leis de Newton, fundamentais para o que rege o universo da Mecânica Clássica. São elas:

A PRIMEIRA LEI: PRINCÍPIO DA INÉRCIA

SEGUNDA LEI: DA FORÇA QUE DEFINE: F= m x a

TERCEIRA LEI: AÇÃO E REAÇÃO

Newton também foi responsável pela definição da gravitação universal e de uma constante para ela. Os estudos referentes à gravitação universal o conduziram a elaborar a principia (princípios matemáticos da filosofia natural), tendo sido fundamental para os estudos astronômicos. Suas leis são a base para os movimentos que proporcionam, desde lançamentos de foguetes, satélites, movimentos dos automóveis, construção de prédios, viadutos, fabricação de automóveis, instalação de linhas de transmissão elétrica, construção de refinarias, usinas termoelétricas, nucleares e mais uma infinidade de eventos. Também é atribuído a ele, separadamente de Gottfried Wilhelm Leibniz (imagem abaixo), o desenvolvimento do cálculo diferencial e integral.

Gottfried Wilhem Leibniz
Gottfried Wilhelm Leibniz

 

 

 

 

 

Isaack Newton revolucionou a Física no século XVII, com fundamentações da Mecânica Clássica e comprovações matemáticas. Também fez estudos no campo da ótica, com partícula corpuscular, deduzindo filosoficamente o que Einstein descobriu na relatividade com a formulação E=m.c2. A comprovação de demonstração das cores básicas, descobertas por Newton, são a base para as transmissões de fibra ótica e dispositivos de leitura de CD.

A Física Moderna

Thomas Young
Thomas Young

Thomas Young consta da relação de físicos quânticos deste site. Nascido na Inglaterra em 1773, tendo falecido em 1829, foi responsável pelo estudo do fenômeno da fenda dupla, permitindo a determinação do aspecto ondulatório da luz, fundamental na análise da natureza quântica da luz.

 

 

A Física no Século XX

As equações e leis de Newton são satisfatórias para entender e resolver questões do mundo macro, no entanto elas não são satisfatórias para entender e resolver questões referentes ao universo das partículas atômica , subpartículas e seus movimentos. Surgem então a Física Nuclear e a Física Quântica, uma evolução bastante rápida na física.

Estudam-se o comportamento dos átomos, as partículas existentes neles, suas antipartículas, a velocidade da luz nos meios, variação de tempo e espaço, tendo em vista que na Física Clássica o tempo e a massa não se alteram, enquanto que na Física Nuclear e na Física Quântica isso pode ocorrer. Os principais propulsores desses avanços no século, alguns dos físicos fundamentais nesses segmentos com seus feitos, se encontram na página de Física Quântica deste site.

Havia uma teoria antiga que o átomo seria indivisível. Com a descoberta e evolução da física nuclear, foi descoberta a possibilidade de desintegração do átomo, tendo-se descoberto que ele é composto por diversas partículas atômicas e subatômicas, que, quando desintegradas, liberam grande quantidade de energia, que controlada, permite:

  • Geração de energia elétrica a partir de usinas nucleares de energia elétrica.
  • Identificação de tumores precocemente, com tomografias computadorizadas, através de diagnóstico e tratamento.
  • Tratamento de tumores com radio isótopos
  • Ogivas nucleares que possibilitarão interceptações de astro que possam vir a colidir com a Terra
  • Geração de energia em foguetes
  • Submarinos de propulsão nuclear

A Física Quântica tem evoluído bastante. Diversas pesquisas têm ocorrido, incluindo o Bóson de Hyggs, pesquisado no LHC (large handron collider), situado no laboratório de CERN (ORGANIZAÇÃO EUROPEIA PARA PESQUISA NUCLEAR), na fronteira entre a França e a Suíça.

O Bóson de Hyggs é uma partícula que teoricamente surgiu quando da ocorrência do BIG BANG. A pesquisa de reprodução dele é realizada com a simulação: choque entre diversas partículas subatômicas carregadas positivamente os prótons, que são partículas supostas, cientificamente, que os cientistas precisam para justificar a composição do Universo. Sua descoberta certamente trará resultados fundamentais  que poderão alterar os rumos da ciência e alguns dogmas da humanidade, tornando o homem capaz da criação ou perto dela, permitindo como se transformar em corpo e em massa a imensidão de energia que existe no Universo.

Além de grandes avanços na Física, as pesquisas do Bóson de Hyggs permitem o desenvolvimento de altas tecnologias de informática, necessárias pelos cientistas para cálculos e comunicação entre eles, beneficiando toda a humanidade.

Os estudos da Física Quântica permitem diversos benefícios à humanidade, tais como:

  • Comunicações digitais de dados
  • Gravações digitais de áudio e vídeo.
  • Testes de composição de materiais e corpos, a partir da composição interna dos átomos, células e moléculas
  • Produção de medicamentos de alta tecnologia.
  • Sistemas de comunicação digital.
  • Qualidade de imagens de áudio de vídeo com alta resolução.
  • Produção de computadores de alta velocidade e processamento de dados.
  • Produção de instrumentos de precisão para observações físicas, antes não possível com tecnologias inferiores.

Física da Matéria Condensada

Trata-se da área da Física que estuda a estrutura da matéria. Era denominada anteriormente “física do estado sólido”. Tem como aplicação nanociência e nanotecnologia; permite manipular os átomos e produzir sistemas artificiais em ordem atômica, para avaliar e testar teorias da física básica com a mecânica quântica, sendo fundamental no estudo de semicondutores e microprocessadores.

Também há desenvolvimento de semicondutores, tendo em vista, nos circuitos convencionais, aquecimento deles em virtude da resistência elétrica, havendo necessidade de refrigeração. Os supercondutores, em virtude de possuírem baixíssima resistência, permitem a eliminação do efeito da resistência elétrica. A seguir, aplicações da física da matéria condensada:

  • Componentes microprocessados para dispositivos computacionais
  • Componentes para sistemas de telefonias móvel e fixa
  • Componentes para equipamentos de televisores de alta resolução.
  • Componentes para dispositivos eletrônicos de alta tecnologia
  • Componentes para dispositivos de instrumentação e automação industrial
  • Componentes para dispositivos de robótica
  • Componentes para sistemas de satélites, comunicações, GPS
  • Componentes para sistemas computadorizados de automóveis
  • Componentes para dispositivos eletrônicos, sistemas de radares, aeronaves, navegação, metrôs, sinalizações de segurança e diversas áreas onde aplicados componentes eletrônicos.

O desenvolvimento da Física, com a evolução de alta tecnologia, tem proporcionado a criação de instrumentos de medição, permitindo a observação e pesquisas em torno de fenômenos, antes impossíveis de serem observados, microscópios com alta capacidade, radios telescópios, espectrômetros de alta resolução, sistemas de cromatografia,  instrumento com alta precisão para indústrias do petróleo, nuclear, siderurgia, aplicações civis e militares e uma infinidade de aplicações, permitindo a cada dia maior evolução em diversos campos da ciência, tecnologia e vida de cada um.

Antimatéria

É o oposto da matéria, sendo composta de antipartículas, que têm características das partículas, no entanto, com carga contrária. Temos como exemplo o pósitron, que é antimatéria do elétron, o antiproton que, diferente do próton, é negativo. O responsável pelo conceito de antimatéria foi o físico inglês Paul Dirac, nascido em 1902 e falecido em 1984.

Paul Dirac
Paul Dirac

Ele trabalhou a equação de Einstein, propondo que ela poderia ser negativa:

E=  – m x c 2

Fisicamente, ainda não foi possível produzir antimatéria na Terra.

 

Antimatéria
Antimatéria

Entrelaçamento Quântico

O entrelaçamento quântico ocorre quando duas partículas ou objetos continuam conectados, mesmo que distantes entre si, de maneira que se um sofrer alteração, o outro será afetado. No caso de partículas, se uma tiver sentido horário, a outra terá sentido anti-horário, demonstrando o entrelaçamento quântico. Exemplos de aplicações: o teletransporte quântico, computação quântica, criptografia quântica. Pode-se pensar que existe conexão entre tudo, por forças que não podem ser vistas.

Entrelaçamento Quântico - Imagem 1
Entrelaçamento Quântico – Imagem 1
Entrelaçamento Quântico - Imagem 2
Entrelaçamento Quântico – Imagem 2

 

 

 

 

 

Teoria das Cordas

A Teoria das Cordas propõe a existência de multiuniverso, ou seja, vários universos além do que vivemos. Se dois universos se chocarem, pode surgir um outro universo ou se um universo se dividir, surgem dois universos.

Caso ocorram outras dimensões ou universos, seria possível viajar no tempo? Imaginemos que a menor distância entre dois pontos é uma reta. Se nos posicionarmos em uma das extremidades e unirmos as duas extremidades de forma circular, estaremos encurtando a distância, ou seja, criando um atalho, o que pode ser denominado buraco de minhoca.

Físicos renomados internacionalmente vêm pesquisando para descobrir a possibilidade de atravessar um buraco de minhoca. Estariam, assim, criando a viagem no tempo.

Teoria das Cordas
Teoria das Cordas
Buraco da Minhoca
Buraco da Minhoca

 

 

 

 

 

Contato para palestrasgouveia-jorge@bol.com.br

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