Afirmação de um negacionista:
“A Ciência postula entidades teóricas, como os fótons, os elétrons e os prótons.”
O básico
Os entes do mundo são entes obviamente práticos e experimentais, produzem efeitos e tem até utilidade (desde fótons num laser, elétrons num tubo de produção de raios X assim como prótons num acelerador de partículas e até em um tipo de corrosão que é causado por prótons livres).
Agora, sobre esse objeto (no termo mais físico e logo científico do termo) constrói -se teorias, e essas tem de ser científicas.
Uma partícula pode ser hipotética (corrompido para "teórica" no popular) quando atende a resultados de equações de uma teoria física, como o táquion para a Relatividade, ou um objeto de macro escala como as branas para certos modelos e conjecturas na Cosmologia.
Reforços
É fundamental ressaltar que as entidades que a ciência investiga, mesmo aquelas que inicialmente surgem como componentes teóricos em nossos modelos, invariavelmente se manifestam no mundo prático e experimental. Como exemplificamos, desde os fótons que impulsionam a tecnologia laser e os elétrons essenciais no funcionamento de tubos de raios X, até os prótons que desempenham um papel em processos como a corrosão por empolamento pelo hidrogênio, são acelerados em aceleradores de partículas para pesquisas de ponta em altas energias e causam a formação de água em asteroides, essas entidades demonstram sua realidade através de seus efeitos observáveis e, muitas vezes, consequentemente em sua utilidade tecnológica.
A construção de teorias científicas sobre esses objetos, sejam eles do micromundo das partículas ou de escalas cosmológicas vastíssimas, segue um rigoroso processo. Uma partícula pode, de fato, iniciar como uma hipótese, impulsionada por resultados matemáticos dentro de uma teoria física consistente. O exemplo do taquion na Relatividade ou das branas em certos modelos cosmológicos ilustra como a teoria pode prever entidades cuja existência ainda não foi diretamente confirmada ou cuja natureza é puramente teórica dentro do escopo daquela formulação.
Contudo, é crucial entender que mesmo essas entidades mais abstratas estão intrinsecamente ligadas ao arcabouço teórico que busca explicar fenômenos observados. A força de uma teoria científica reside justamente em sua capacidade de não apenas descrever o que já conhecemos, mas também de prever novos fenômenos ou entidades que, eventualmente, podem ser descobertos ou ter suas implicações práticas reveladas. A ciência avança nesse diálogo constante entre a formulação teórica e a verificação experimental, refinando nossa compreensão da realidade em todas as escalas.
O verdadeiro aspecto teórico que mostra o erro
De fato, a afirmação do negacionista demonstra uma compreensão bastante equivocada da natureza da ciência e de suas entidades teóricas. Vamos desmembrar isso:
O que a ciência realmente faz:
A ciência não "postula" entidades teóricas de forma arbitrária, como se estivesse inventando coisas sem nenhuma base. Em vez disso, a ciência:
Observa fenômenos: Cientistas observam o mundo natural, coletam dados e identificam padrões.
Formula hipóteses: Com base nas observações, eles propõem explicações provisórias para esses fenômenos, que são as hipóteses.
Constrói teorias: Se uma hipótese é consistentemente confirmada por diversas evidências experimentais e observacionais, e se mostra capaz de prever novos fenômenos, ela pode se tornar parte de uma teoria científica mais abrangente.
Modela a realidade: As teorias científicas, por vezes, introduzem conceitos teóricos para descrever e explicar a realidade observada de maneira consistente e preditiva.
A natureza das "entidades teóricas":
Fótons, elétrons e prótons não são meras "postulações" sem fundamento. Eles são componentes fundamentais de modelos científicos bem-sucedidos, construídos ao longo de décadas de investigação rigorosa e evidências robustas:
Fótons: A ideia de fótons surgiu da necessidade de explicar fenômenos como o efeito fotoelétrico e a radiação de corpo negro. A teoria quântica de luz, que postula a existência de fótons como pacotes discretos de energia eletromagnética, é incrivelmente bem-sucedida em explicar uma vasta gama de fenômenos ópticos e eletromagnéticos.
Elétrons: A existência do elétron foi proposta no final do século XIX para explicar fenômenos elétricos e químicos. Sua descoberta experimental por J.J. Thomson e o desenvolvimento da teoria atômica confirmaram sua realidade como uma partícula fundamental com carga negativa.
Prótons: A necessidade de explicar a massa e a carga positiva do núcleo atômico levou à postulação do próton, que foi posteriormente descoberto por Ernest Rutherford. Junto com os nêutrons, os prótons são os constituintes do núcleo atômico.
O erro na afirmação do negacionista:
O erro crucial na afirmação do negacionista reside em apresentar essas entidades teóricas como se fossem invenções arbitrárias, desvinculadas da realidade. Na verdade, a postulação dessas entidades foi uma consequência da necessidade de explicar observações experimentais que não podiam ser compreendidas com os modelos existentes na época. A contínua confirmação experimental e a capacidade preditiva das teorias que incorporam essas entidades reforçam sua validade como representações da realidade.
Em resumo, a ciência não "posta" entidades teóricas ao acaso. Ela as desenvolve como parte de modelos explicativos baseados em evidências, e a validade dessas entidades é constantemente testada e refinada através de novas investigações. Fótons, elétrons e prótons são exemplos de conceitos teóricos que se mostraram incrivelmente úteis e precisos para entender o mundo ao nosso redor.
Considerações Filosóficas
A questão da natureza e da validade das "entidades teóricas" que a ciência postula tem sido um tema central no debate da Filosofia da Ciência. Uma perspectiva influente, conhecida como realismo científico, argumenta que as teorias científicas bem-sucedidas nos fornecem uma descrição aproximadamente verdadeira do mundo, incluindo as entidades não diretamente observáveis que elas postulam. Filósofos como Hilary Putnam, em seu artigo seminal "What is Realism?", defenderam a ideia de que a referência a entidades teóricas é essencial para o sucesso explicativo e preditivo da ciência, tornando implausível considerá-las meras ficções instrumentais. Sob essa ótica, a robustez das evidências indiretas e a capacidade de modelos que incorporam fótons, elétrons e prótons para explicar uma vasta gama de fenômenos reforçam a crença em sua existência real.
Em contraste, o antirrealismo, exemplificado pelo empirismo construtivo de Bas van Fraassen em "The Scientific Image", propõe que o objetivo da ciência é fornecer teorias empiricamente adequadas, ou seja, teorias que corretamente descrevam os fenômenos observáveis. Para o antirrealista, a crença na realidade das entidades não observáveis vai além do que a evidência empírica estrita justifica, sendo uma questão de compromisso metafísico.
Outra perspectiva relevante é a ênfase no papel dos modelos científicos, como articulado por Ronald Giere em "Scientific Perspectivism". Giere argumenta que os modelos são representações parciais e perspectivadas da realidade. As entidades teóricas, nesse quadro, são componentes essenciais desses modelos que nos permitem interagir e compreender o mundo de maneiras específicas.
No âmbito da Filosofia da Física, a natureza das entidades que discutimos está intrinsecamente ligada a debates sobre a interpretação da mecânica quântica (para elétrons e fótons) e a filosofia do espaço e do tempo (no contexto dos táquions da relatividade). As diferentes interpretações da mecânica quântica, por exemplo, oferecem visões distintas sobre o que exatamente são as partículas subatômicas e como devemos entender seus comportamentos aparentemente contraintuitivos.
Em relação às entidades mais especulativas como as branas, a discussão se situa na fronteira da filosofia da física teórica, explorando a natureza da realidade em modelos que postulam dimensões extras e objetos estendidos.
Em suma, a questão das "entidades teóricas" na ciência não é meramente uma questão de descrição factual, mas também um rico campo de investigação filosófica, com diferentes escolas de pensamento oferecendo perspectivas contrastantes sobre o que essas entidades representam e qual o grau de crença que devemos depositar em sua realidade. A força do nosso argumento reside em apresentar como essas entidades, longe de serem "postuladas" arbitrariamente, emergem da necessidade de explicar o mundo observável e demonstram sua validade através de um sucesso explicativo e preditivo contínuo.
Extras
Empolamento pelo hidrogênio ou ataque de hidrogênio.
Trata-se de um tipo de dano que ocorre em materiais metálicos, especialmente aços, devido à penetração e acúmulo de hidrogênio atômico na microestrutura do material. Esse hidrogênio atômico pode se recombinar para formar hidrogênio molecular (H2) em vazios, defeitos ou interfaces dentro do metal. Como o hidrogênio molecular ocupa um volume muito maior do que o hidrogênio atômico, a pressão interna nesses locais aumenta significativamente, levando à formação de bolhas ou "empelotamentos" na superfície e no interior do material.
Os principais aspectos da corrosão por empolamento de hidrogênio incluem:
Mecanismo: O hidrogênio atômico, gerado por processos corrosivos (especialmente em ambientes ácidos ou com sulfetos), reações eletroquímicas (como em proteção catódica inadequada) ou processos industriais (como galvanoplastia), difunde-se através da estrutura cristalina do metal. Ao encontrar descontinuidades, ele se recombina em hidrogênio molecular, criando pressão interna.
Aparência: Manifesta-se como bolhas ou protuberâncias na superfície do metal. Em cortes transversais, podem ser observadas cavidades internas.
Consequências: O empolamento pode levar à perda de integridade mecânica do material, causando trincas, fragilização e, eventualmente, falha estrutural.
Fatores que contribuem:
Presença de hidrogênio atômico disponível no ambiente.
Suscetibilidade do material (certos aços são mais propensos).
Defeitos na microestrutura do metal.
Tensões aplicadas.
Temperatura (pode influenciar a difusão do hidrogênio).
Prevenção: As medidas preventivas incluem o controle do ambiente corrosivo, a seleção de materiais resistentes, o controle adequado de processos eletroquímicos e a eliminação de tensões residuais elevadas.
Em resumo, a corrosão por empolamento de hidrogênio é um fenômeno importante na ciência dos materiais e na engenharia, especialmente em indústrias como a de petróleo e gás, química e automotiva, onde os materiais metálicos estão frequentemente expostos a ambientes que podem gerar hidrogênio atômico.
Formação de água em asteroides pela ação de prótons livres
A água pode se formar em asteroides pela ação de prótons livres (íons de hidrogênio, H+). O processo principal envolve a interação desses prótons com o oxigênio presente nos minerais da superfície rochosa dos asteroides.
Aqui está o mecanismo simplificado:
Vento Solar: O Sol emite um fluxo constante de partículas carregadas, incluindo prótons, conhecido como vento solar.
Bombardeamento da Superfície: Asteroides que não possuem uma atmosfera significativa estão diretamente expostos a esse fluxo de prótons.
Reação Química: Quando os prótons atingem a superfície do asteroide, eles podem interagir com os átomos de oxigênio presentes nos silicatos e outros minerais que compõem a rocha. Essa interação pode levar à formação de hidroxilas (grupos OH) ligadas à estrutura mineral.
Formação de Água: Com o tempo, ou através de processos que fornecem energia adicional (como impactos de micrometeoritos ou radiação UV), essas hidroxilas podem reagir entre si, liberando moléculas de água (H2O). Essa água pode ficar presa na estrutura porosa do asteroide ou migrar para regiões mais frias, onde pode se acumular como gelo.
Evidências e Contexto:
Detecção de Água em Asteroides: Observações recentes, como as feitas pelo observatório SOFIA, detectaram pela primeira vez moléculas de água na superfície de asteroides rochosos da classe S, que antes eram considerados secos. Essa água foi encontrada na forma de hidroxilas e moléculas de água aprisionadas nos minerais.
Origem da Água na Terra: Por muito tempo, a teoria predominante era que a maior parte da água da Terra havia sido trazida por impactos de cometas e asteroides ricos em gelo. No entanto, pesquisas mais recentes sugerem que uma parte significativa do hidrogênio necessário para a formação da água já estava presente nos materiais que formaram a Terra primitiva. A interação de prótons solares com esses materiais primordiais também pode ter contribuído para a formação de água.
Asteroides como Fontes de Água: A presença de água (mesmo que em pequenas quantidades ou na forma de hidroxilas) em asteroides tem implicações importantes para a exploração espacial futura. Asteroides poderiam potencialmente servir como fontes de água para missões de longa duração ou para a produção de propelente de foguetes no espaço.
Em resumo, a ação de prótons livres do vento solar pode, de fato, contribuir para a formação de água (na forma de hidroxilas e moléculas de H2O) na superfície e no interior de asteroides através de reações químicas com o oxigênio presente nos minerais rochosos. As quantidades de água formadas por esse processo podem variar dependendo da composição do asteroide, da intensidade do vento solar e de outros fatores ambientais.
Táquions
São partículas hipotéticas que, ao contrário das partículas convencionais que sempre viajam a velocidades menores que a da luz, sempre viajariam a velocidades maiores que a da luz.
Surgiram inicialmente no contexto da Teoria da Relatividade Especial como soluções matemáticas de equações, mas com propriedades físicas consideradas não-físicas (como massa imaginária).
Na Teoria das Cordas, os taquions aparecem em algumas versões da teoria, indicando geralmente uma instabilidade no modelo. Sua presença sugere que a teoria precisa ser modificada para um estado mais estável.
Nunca foram observados experimentalmente e sua existência é altamente especulativa.
Se existissem, sua causalidade seria problemática, pois poderiam teoricamente viajar para o passado.
Em resumo, táquions são partículas teóricas com velocidades superluminais e massa imaginária, mais conhecidas por seus problemas conceituais e seu papel em certas construções teóricas (como na Teoria das Cordas) do que por evidências de sua existência real.
Branas
Na física teórica, especialmente na Teoria das Cordas e na Teoria M, branas são objetos estendidos que podem ter diferentes dimensões espaciais. Pense nelas como membranas, mas que podem existir em mais de duas dimensões.
Generalização de objetos: Uma 0-brana é um ponto (partícula), uma 1-brana é uma corda, uma 2-brana é uma membrana, e assim por diante para dimensões mais altas.
Onde vivem as cordas (e outras coisas): Na Teoria das Cordas, as cordas (1-branas) são os objetos fundamentais que vibram e dão origem às partículas que conhecemos. As extremidades dessas cordas podem estar livres ou presas a branas de dimensões mais altas.
Multiverso e dimensões extras: Algumas teorias que envolvem branas sugerem que o nosso universo de 3 dimensões espaciais poderia ser uma 3-brana imersa em um espaço de dimensões mais altas (o "bulk"). Outras branas poderiam existir nesse espaço, possivelmente constituindo outros universos (a ideia do multiverso de branas).
Interações: As interações entre partículas podem ser entendidas como a junção e separação de cordas que se movem pelas branas. Algumas teorias propõem que certas interações (como a gravidade) poderiam se propagar através do "bulk" entre diferentes branas, o que poderia explicar a sua relativa fraqueza em comparação com outras forças.
Em suma, branas são objetos fundamentais ou derivados em teorias que exploram dimensões extras e uma visão mais geométrica das partículas e forças da natureza. Elas oferecem um arcabouço para pensar sobre a estrutura do universo em escalas muito pequenas e muito grandes, embora muitas de suas ideias permaneçam no campo teórico e especulativo.
Referências
Recomendações de Referências Bibliográficas para Aprofundamento das Questões Filosóficas Envolvidas
Para aqueles que desejam explorar mais a fundo as questões filosóficas relacionadas à natureza das entidades teóricas na ciência, sugerimos as seguintes obras e autores fundamentais:
Putnam, Hilary. "What is Realism?". Publicado originalmente em 1978, este artigo seminal defende uma visão realista da ciência, argumentando que nossas teorias bem-sucedidas nos dão uma descrição aproximadamente verdadeira do mundo, incluindo as entidades não observáveis. É uma leitura essencial para compreender a defesa filosófica da realidade dos fótons, elétrons e prótons.
van Fraassen, Bas C. "The Scientific Image". Publicado em 1980, esta obra apresenta o empirismo construtivo, uma perspectiva antirrealista influente que argumenta que o objetivo da ciência é a adequação empírica, e que a crença na realidade das entidades não observáveis vai além do que a evidência estrita justifica. A leitura desta obra oferece um contraponto importante à visão realista.
Giere, Ronald N. "Scientific Perspectivism". Publicado em 2006, este livro explora o papel dos modelos na ciência como representações parciais e perspectivadas da realidade. Ajuda a entender como as entidades teóricas se inserem em nossos modelos científicos e como esses modelos nos permitem interagir com o mundo.
Para uma introdução aos debates sobre a interpretação da mecânica quântica, que são cruciais para entender a natureza dos elétrons e fótons, recomenda-se a leitura de obras introdutórias sobre o tema, como:
Griffiths, David J. "Introduction to Quantum Mechanics". Embora seja um livro texto de física, ele apresenta de forma clara as diferentes interpretações e os desafios filosóficos da mecânica quântica.
Cushing, James T. "Quantum Mechanics: Historical Contingency and the Copenhagen Hegemony". Oferece uma perspectiva histórica e filosófica sobre o desenvolvimento e as interpretações da mecânica quântica.
No contexto das entidades mais especulativas, como os táquions e as branas, sugere-se a exploração de obras introdutórias à filosofia da física teórica e da cosmologia teórica. Embora não haja uma obra filosófica canônica única sobre esses tópicos devido à sua natureza ainda em desenvolvimento, artigos de revisão e livros de divulgação científica de autores como Brian Greene ou Lisa Randall podem oferecer uma visão geral das questões filosóficas levantadas por essas teorias.
Referências Bibliográficas sobre Empolamento pelo Hidrogênio
Para aqueles que desejam aprofundar seus conhecimentos sobre o fenômeno do empolamento pelo hidrogênio (também conhecido como ataque de hidrogênio ou fragilização por hidrogênio), sugerimos as seguintes fontes:
ASM International Handbook, Volume 11: Failure Analysis and Prevention. Esta é uma referência fundamental em ciência dos materiais e engenharia de falhas, contendo seções detalhadas sobre os mecanismos, causas e prevenção da fragilização por hidrogênio em diversos materiais metálicos.
Uhlig's Corrosion Handbook. Amplamente reconhecido como uma autoridade em corrosão, este manual oferece uma cobertura abrangente dos diferentes tipos de corrosão, incluindo seções dedicadas à corrosão induzida por hidrogênio e seus mecanismos.
Artigos de Revisão em Periódicos Científicos: Pesquisar em bases de dados como Corrosion Science, Materials Science and Engineering A, Acta Materialia, e International Journal of Hydrogen Energy por artigos de revisão recentes sobre "hydrogen embrittlement" ou "hydrogen-induced cracking" pode fornecer informações atualizadas sobre os mecanismos, modelos e estratégias de prevenção.
Normas Técnicas (Exemplos):
ISO 15156 / NACE MR0175: Esta norma internacional aborda os materiais resistentes à trinca por sulfeto sob tensão em equipamentos de produção de petróleo e gás, mas também discute princípios relevantes para a prevenção da fragilização por hidrogênio em ambientes contendo sulfeto de hidrogênio (H2S), que é uma fonte comum de hidrogênio atômico.
Normas específicas da indústria (petróleo e gás, automotiva, etc.) podem conter diretrizes e recomendações sobre a seleção de materiais e práticas de prevenção da fragilização por hidrogênio.
Referências Bibliográficas sobre Formação de Água em Asteroides por Ação de Prótons Livres
Para aqueles que desejam explorar mais detalhadamente o processo de formação de água em asteroides devido à interação com prótons (do vento solar), sugerimos as seguintes fontes:
Artigos Científicos sobre Interação do Vento Solar com Corpos Celestes: Pesquisar em periódicos de ciência planetária e astrobiologia por artigos que abordam a interação do vento solar (rico em prótons) com a superfície de corpos sem atmosfera significativa, como asteroides e a Lua. Termos de busca como "solar wind interaction asteroids", "proton irradiation water formation", "space weathering water ice" podem ser úteis.
Publicações da NASA e de outras Agências Espaciais: A NASA, por exemplo, tem publicado pesquisas sobre a detecção de água e hidroxilas na superfície da Lua e de asteroides, e em alguns casos, discute o papel do vento solar nesse processo. Consultar os arquivos de missões como LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) pode ser relevante para entender a formação de água por impacto de partículas solares.
Artigos sobre "Space Weathering": O processo de alteração da superfície de corpos celestes devido ao bombardeamento de partículas energéticas (incluindo prótons) e micrometeoritos é conhecido como "space weathering". Artigos que detalham os mecanismos químicos envolvidos podem abordar a formação de água e hidroxilas.
Estudos de Laboratório e Simulações: Pesquisas que simulam em laboratório o impacto de íons de hidrogênio em minerais presentes em asteroides podem fornecer informações valiosas sobre as reações químicas e a formação de moléculas contendo hidrogênio e oxigênio.
Exemplos de Tópicos de Busca Específicos:
"Solar wind driven water formation on airless bodies"
"Proton irradiation of silicate minerals water"
"Hydroxyl formation on asteroids solar wind"
"Space weathering and water ice formation"
Referências Bibliográficas sobre Táquions:
É importante notar que a literatura sobre táquions é principalmente teórica e conceitual, dada a ausência de evidências experimentais de sua existência. As referências a seguir abordam a teoria e as implicações dos táquions:
Artigos Fundamentais sobre a Teoria da Relatividade Especial: Os táquions surgiram inicialmente como soluções das equações da relatividade especial. Revisitar textos clássicos sobre o tema pode fornecer o contexto matemático inicial. Sugestões incluem:
Einstein, Albert. "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento). O artigo original de 1905 que estabeleceu a teoria da relatividade especial. Embora não trate diretamente de táquions, fornece a base teórica.
Livros-texto introdutórios sobre a Teoria da Relatividade Especial, como os de Taylor e Wheeler ("Spacetime Physics") ou French ("Special Relativity").
Artigos Científicos sobre Táquions: Pesquisar em bases de dados como arXiv (para preprints) e periódicos de física teórica (como Physical Review D, Journal of High Energy Physics, Physics Letters B) por artigos que discutam a teoria, as propriedades e os problemas conceituais dos táquions. Termos de busca como "tachyons", "superluminal particles", "causality violation tachyons" podem ser utilizados.
Livros sobre Teoria Quântica de Campos e Teoria das Cordas: Os táquions também aparecem em certos contextos da teoria quântica de campos e, notavelmente, na teoria das cordas. Consultar livros introdutórios ou avançados sobre essas áreas pode fornecer informações sobre o papel dos táquions nesses arcabouços teóricos:
Peskin, Michael E., & Schroeder, Daniel V. "An Introduction to Quantum Field Theory". Um livro texto padrão que pode mencionar a ocorrência de campos táquionicos em certas teorias.
Zwiebach, Barton. "A First Course in String Theory". Um livro introdutório à teoria das cordas que discute o aparecimento de táquions em algumas versões da teoria e seu significado como instabilidade.
Artigos de Revisão e Discussões Conceituais: Alguns artigos de revisão focam especificamente nos problemas conceituais associados aos táquions, como a violação da causalidade e a interpretação da massa imaginária. A busca por "tachyons review" ou "tachyons conceptual problems" pode ser útil.
Referências Bibliográficas sobre Branas:
A teoria das branas é um conceito fundamental na Teoria das Cordas e na Teoria M, explorando objetos estendidos em múltiplas dimensões. Para aprofundar o conhecimento nessa área, sugerimos as seguintes referências:
Livros-texto sobre Teoria das Cordas e Teoria M:
Zwiebach, Barton. "A First Course in String Theory". Uma excelente introdução que aborda o conceito de D-branas e seu papel na teoria das cordas.
Becker, Katrin; Becker, Melanie; Schwarz, John H. "String Theory and M-Theory: A Modern Introduction". Um texto mais avançado que oferece uma cobertura detalhada das branas em diferentes contextos teóricos.
Artigos de Revisão: Buscar por artigos de revisão sobre "branes in string theory" ou "branes in M-theory" em bases de dados como arXiv e periódicos de física teórica (como Journal of High Energy Physics e Physics Reports) pode fornecer uma visão geral do campo e dos desenvolvimentos recentes.
Artigos Seminais: Alguns artigos foram fundamentais no desenvolvimento da teoria das branas:
Polchinski, Joseph. "Dirichlet-Branes and Ramond-Ramond Charges". Um artigo clássico que estabeleceu a importância das D-branas na teoria das cordas.
Witten, Edward. "String Theory Dynamics In Various Dimensions". Um artigo importante que explorou as dualidades entre diferentes teorias de cordas e apontou para a existência da Teoria M, onde as branas desempenham um papel central.
Postagens
