2. Plano da palestra
1) Faraday, Maxwell e a unificação da
eletricidade e do magnetismo
2) Einstein e a relatividade geral
3) Força forte e unificação eletrofraca
4) Supercordas: o derradeiro sonho
dos pitagóricos
5) O que é uma teoria científica
6) Marcelo Gleiser e a criação
imperfeita
2
4. Os primórdios: Sir Isaac Newton et al.
● 1666: fugindo da Peste,
refugia-se em Lincolnshire.
● 1687: publica “Philosophiæ
Naturalis Principia
Mathematica”, no qual
apresenta as leis do
movimento e a lei da
gravitação universal.
5. Gravitação Gravitação Radiação
Eletricidade Magnetismo
Terrestre Celeste (luz)
Teoria da
Gravitação
Universal 1687
6. Hans Christian Oersted (1777 – 1851)
● 1820: descoberta de que
uma corrente elétrica
influencia uma bússola
próxima.
● Uma semana depois o
fenômeno foi formalizado
por André-Marie
Ampère, na França.
6
11. Michael Faraday (1791 - 1867)
● 1821: invenção do
primeiro motor elétrico.
● 1831: descoberta da lei
da indução
eletromagnética.
11
12. Sim, magnetismo
pode produzir
eletricidade, desde
que este varie no
tempo.
13. Lei de Faraday
● Campos magnéticos variáveis no tempo
produzem forças eletromotrizes também
variáveis no tempo.
dλ
e = −
dt
14. Gravitação Gravitação Radiação
Eletricidade Magnetismo
Terrestre Celeste (luz)
Teoria da Eletricidade
Gravitação &
Universal 1687 Magnetismo 1831
15. James Clerk Maxwell (1831 - 1879)
● 1861: 20 equações
diferenciais a 20
incógnitas.
● 1864: a luz é uma onda
eletromagnética!
● 1873: formalização do
eletromagnetismo em 4
equações.
15
19. -2-
Albert Einstein,
relatividade geral e
o campo unificado
20. Albert Einstein (1879 - 1955)
● 1905: Teoria Especial da
Relatividade
(referenciais inerciais).
● 1917: Teoria Geral da
Relatividade
(referenciais não
inerciais, gravitação).
20
24. Theodor Kaluza (1885 – 1954)
● Tentativa de obter o
eletromagnetismo como o
efeito de uma quinta
dimensão do espaço-tempo.
● Einstein inicialmente gostou
da ideia. Porém...
● Por que a quinta dimensão
não é observada?
25. Oskar Klein (1894 – 1977)
● A dimensão extra não
pode ser observada
porque está escondida
(“compactada”) em um
comprimento muito
pequeno.
● Teorias de Kaluza-Klein.
32. A interpretação de Copenhagen (1927)
● Niels Bohr et al.:
dualidade onda-partícula.
● Erwin Schrödinger:
mecânica ondulatória.
● Werner Heisenberg:
mecânica matricial.
● Max Born: funções de
onda e probabilidades.
33. “Deus não joga dados com o Universo.”
(Albert Einstein, 1926)
34. Paul Adrien Maurice Dirac
● Um dos fundadores da
mecânica quântica e da
eletrodinâmica quântica.
● Prêmio Nobel de Física
em 1933, juntamente com
Erwin Schrödinger.
35. Consequências da equação de Dirac
● Existência da antimatéria.
● Elétron tem um momento magnético: como
calculá-lo?
36. A Eletrodinâmica Quântica (QED)
● 1948: Richard Feynman, Julian Schwinger,
Sin-Itiro Tomonaga (Nobel em 1965).
37. Gravitação Gravitação Radiação Força Força
Eletricidade Magnetismo
Terrestre Celeste (luz) Fraca Forte
Teoria da Eletricidade
Gravitação &
Universal 1687 Magnetismo 1831
Relatividade Eletro-
Geral 1917 1864 magnetismo 1948
Eletro-
dinâmica
Kaluza- Quântica
Klein
1920
38. Teorias de Gauge
● Transformações de gauge
(“calibre”) alteram as
propriedades das
partículas, mas não a física
por elas descrita.
● QED é um protótipo para
outras teorias quânticas de
gauge → Renormalização.
39. Cromodinâmica Quântica (QCD)
● 1964: Murray Gell-Mann,
Yuval Ne'eman e George
Zweig.
● Quarks com massa, sabor,
cor e carga, intermediados
por glúons sem massa,
mas com cor.
39
40. Gravitação Gravitação Radiação Força Força
Eletricidade Magnetismo
Terrestre Celeste (luz) Fraca Forte
Teoria da Eletricidade Cromodi-
Gravitação & nâmica
Universal 1687 Magnetismo 1831 1964 Quântica
Relatividade Eletro-
Geral 1917 1864 magnetismo 1948
Eletro-
dinâmica
Kaluza- Quântica
Klein
1920
43. O Modelo Padrão
● Hádrons (prótons,
nêutrons e mésons) são
formados por quarks.
● Léptons não são afetados
pela força forte.
● Bósons são partículas
de gauge (mediadoras).
● 19 constantes explicam,
por enquanto, todas as
interações subatômicas.
44. As quatro interações fundamentais
Interação Intensidade Partícula Comporta- Alcance
relativa mediadora mento
Forte 10 Glúon r-7 10-15 m
45. As quatro interações fundamentais
Interação Intensidade Partícula Comporta- Alcance
relativa mediadora mento
Forte 10 Glúon r-7 10-15 m
Eletro- 10-2 Fóton r-2 infinito
magnética
46. As quatro interações fundamentais
Interação Intensidade Partícula Comporta- Alcance
relativa mediadora mento
Forte 10 Glúon r-7 10-15 m
Eletro- 10-2 Fóton r-2 infinito
magnética
Fraca 10-13 Bósons r-5 a r-7 10-18 m
W+, W- e Z0
47. As quatro interações fundamentais
Interação Intensidade Partícula Comporta- Alcance
relativa mediadora mento
Forte 10 Glúon r-7 10-15 m
Eletro- 10-2 Fóton r-2 infinito
magnética
Fraca 10-13 Bósons r-5 a r-7 10-18 m
W+, W- e Z0
Gravitacional 10-42 Gráviton? r-2 infinito
49. Os primórdios das supercordas
● Gabriele Veneziano,
início dos anos 70.
● Yoichiro Nambu,
Leonard Susskind e
Holger B. Nielsen.
● Fórmula de Veneziano
equivalia a representar
hádrons como cordas
vibrantes.
50.
51. Edward Witten
● 1995: Conjectura acerca da
existência da “Teoria M”.
● “O fato de que a gravidade
seja uma consequência da
teoria das cordas é um dos
maiores achados teóricos de
todos os tempos.”
52. Gravitação Gravitação Radiação Força Força
Eletricidade Magnetismo
Terrestre Celeste (luz) Fraca Forte
Teoria da Eletricidade Cromodi-
Gravitação & nâmica
Universal 1687 Magnetismo 1831 1964 Quântica
Relatividade Eletro-
Geral 1917 1864 magnetismo
Eletro-
dinâmica
Kaluza- 1948 Quântica
Klein
1920
Unificação
Eletrofraca 1979
Teoria
de Tudo ?
55. O problema de Hume (1711 - 1776)
● Relações causais não são
encontradas pela razão, mas
pela indução (experimental).
● Mas como justificar
experimentalmente a
indução?
● Circularidade!
55
56. O resposta de Hume
“Embora não existam meios para se
demonstrar a validade dos procedimentos
indutivos, a constituição psicológica dos
seres humanos é tal que não lhes resta
alternativa a não ser pensar em termos
indutivos.”
56
57. A resposta de Popper (1902 - 1994)
● Não importa quantos cisnes
brancos possamos ter observado
na vida, isso não justifica a
conclusão de que todos os cisnes
são brancos.
● Contudo, a observação de um
único cisne negro significa que
nem todos os cisnes são brancos.
57
58. O princípio da refutabilidade
● Teorias científicas devem
ser formuladas de
maneira a se exporem
abertamente à refutação.
● Uma teoria só deve ser
aceita enquanto não tiver
sido refutada.
58
59. Exemplo de enunciado irrefutável
O dragão de Sagan:
“Existe um dragão
indetectável morando na
minha garagem”.
(Carl Sagan, 1934 - 1996)
59
60. A Navalha de Occam
● Guilherme de Occam (1288 - 1348).
● Ao analisarmos duas hipóteses
concorrentes e que façam
as mesmas previsões,
devemos escolher a
mais simples delas.
60
61. Fatos e teorias
● A queda dos corpos
em presença de
campos gravita-
cionais é um fato.
● A relatividade geral
é uma teoria que
explica esse fato.
63. Marcelo Gleiser
● 1994: Presidential Faculty
Fellows Award.
● Prêmios Jabuti em 1998 e
2002.
● Professor do Dartmouth
College desde 1991.
● Autor de divulgação
científica desde 1997.
63
64. Os Argumentos de Gleiser
1)A Ciência trata apenas daquilo que pode ser
medido.
65. Os Argumentos de Gleiser
1)A Ciência trata apenas daquilo que pode ser
medido.
2)Aquilo que é não é necessariamente igual
àquilo que gostaríamos que fosse.
66. Os Argumentos de Gleiser
1)A Ciência trata apenas daquilo que pode ser
medido.
2)Aquilo que é não é necessariamente igual
àquilo que gostaríamos que fosse.
3)A busca por simetrias e teorias finais é um
resquício do monoteísmo e do platonismo na
ciência.
68. Por que, afinal, devemos saber disso?
Ítalo Calvino (1923 – 1985):
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69. Por que, afinal, devemos saber disso?
Ítalo Calvino (1923 – 1985):
“A única razão que se pode
apresentar é que ler os clássicos
é melhor do que não ler os
clássicos.” (1981)
69
70. Para saber mais
Marcelo Gleiser
“Criação imperfeita – Cosmo,
vida e o código oculto da
natureza”, Record, 2010.
70
71. Para saber mais
Richard P. Feynman
“QED – a estranha teoria da
luz e da matéria”, Gradiva,
2002.
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72. Para saber mais
Brian Greene
“O Universo elegante –
supercordas, dimensões
ocultas e a busca da teoria
definitiva”, Cia. das Letras,
2001.
72
