Nestes dias em que a Física das Partículas Elementares participou das grandes manchetes, escritas, vistas e faladas, graças à inauguração do feixe do grande acelerador LHC do CERN, será, imagino, do interesse dos leitores saber alguma coisa sobre as razões desse empreendimento, ou, de maneira menos dependente do furor da mídia, das razões profundas que nos levam a perscrutar a intimidade da matéria, examinado-a com "microscópios" cada vez mais poderosos. Assim como uma criança (que não tenha tido a sua curiosidade destruída por uma disciplina excessiva) desmonta seus brinquedos para examinar "o que tem dentro", o motivo principal da construção de imensas máquinas que nos permitam descobrir "o que tem dentro" da matéria, é a curiosidade, esta qualidade primordial dos pesquisadores. Outros motivos são apresentados: o avanço tecnológico que um empreendimento deste porte requer e propicia, a simulação dos primeiros momentos do universo... Mas o que motiva os cientistas mesmo é a curiosidade.

Outra propriedade essencial aos pesquisadores é, como dizem os filósofos, o espanto, a capacidade de se maravilhar diante de certas situações. O espanto é o que nos indica onde devemos exercer a nossa curiosidade. O céu é azul. Durante um enorme tempo isto não espantou ninguém: era um fato da vida. No século 19 o refinamento do nosso conhecimento da natureza criou as condições que fizeram o grande físico John William Strutt (Lord Rayleigh) espantar-se com esse fato tão familiar. Por que o azul, de todas as cores?

Aristóteles, que acreditava seriamente na utilidade da razão na compreensão do mundo, preocupava-se com uma propriedade da matéria que, para mentes menos atentas, pareceria trivial: sua divisibilidade. Logo produziu argumentos poderosos para alertar-nos de que, fosse a matéria infinitamente divisível, seria também incompreensível: nunca atingiríamos a sua essência. A idéia de átomo, atribuída a Demócrito, poria fim a esse processo infinito: o átomo, todos sabem, seria o elemento indivisível da matéria, aquilo de que tudo é feito. A descoberta dos átomos, nos séculos 19 e 20, logo mostraram que, se era verdade que toda a matéria era constituída de átomos, estes não eram indivisíveis, mas possuíam uma elegante estrutura que permitia a existência de muitos tipos de átomos, necessários para descrever a diversidade da matéria. Além disso, se descobriu que a matéria era apenas uma parte do que constituía a natureza: campos desempenhavam uma papel igualmente importante na descrição dos fenômenos.

A física das partículas elementares nasceu no momento em que se descobriu que os átomos eram, afinal, divisíveis.

Numa série de artigos neste blog pretendo descrever a evolução do conceito de partícula elementar, desde o início dos estudos sobre a estrutura do átomo até o momento atual. A ênfase será na mutabilidade desse conceito: o que era uma partícula elementar (como o próton), não o é mais, à luz de descobertas posteriores. É possível que a máquina do CERN nos faça, mais uma vez, rever nosso conceito de partícula elementar. Se o fizer, sua construção terá sido um grande sucesso.

Existe uma ampla bibliografia sobre o tema, acessível aos estudantes do ensino médio. Recomendo, particularmente, os seguintes livros:

Maria Cristina Abdalla, "O Discreto Charme das Partículas Elementares"

Maria Cristina Abdalla, "Bohr, o Arquiteto do Àtomo"

Steven Weinberg, "Os Três Primeiros Minutos"

O último desses livros tem como tema a cosmologia. Nada parece mais remoto à constituição íntima da matéria do que a cosmologia, que estuda o universo em escala gigantesca de distâncias. No entanto, é uma das grandes maravilhas da física moderna que esses limites opostos acabam se confundindo: o estudo das grandes distâncias conduz a resultados fundamentais para o estudo das distãncias ínfimas, e vice-versa, sugerindo uma grande consistência, neste estágio do nosso conhecimento da natureza.

Em seu famoso livro Il Saggiatore, diz o grande Galilei:

La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non si impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri sono triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a interderne umanamente parola; senza questi è um aggirarsi vanamente per un' oscuro laberinto.

É um risco traduzir Galileu: se, por um lado, ele é meridianamente claro, por outro lado, seu italiano é de tal beleza que se tornou um dos grandes clássicos da língua. É como se Camões tivesse escrito um tratado de física: quem teria a coragem de tentar traduzí-lo a outra língua? Isto posto, corro este risco, e ofereço a minha pobre tradução.

"A filosofia (isto é, a ciência) está escrita neste grandíssimo livro que, continuamente, está aberto diante de nossos olhos (eu quero dizer o universo), mas que não se pode entender se não se aprende a entender a língua, e a conhecer os caracteres, os quais está escrito. Ele é scrito em língua matemática, e os caracteres são triângulos, círculos, e outras figuras geométricas, sem cujos meios é humanamente impossível entender uma só palavra; sem esses é um vão caminhar por um obscuro labirinto".

Neste texto Galileu não defende uma primazia da física teórico-matemática sobre a física experimental. Não faria sentido: ele foi um dos maiores físicos experimentais de todos os tempos, e baseava todas as suas argumentações em sólidas experiências. O inimigo era outro: o uso impreciso e figurado da linguagem comum naqueles tempos, herdado da filosofia medieval, bem como as interpretações da natureza baseadas na linguagem poética, alegórica, da Bíblia.

Muitos séculos depois, outro grande escritor italiano, Primo Levi, maravilhou-se quando, estudante recém-ingressado no Instituto de Química da Universidade de Turim, ouviu o professor expressar-se em uma "linguagem essencial", em que cada termo tinha um significado preciso, o que era um alívio, num país (estamos na Itália da época do fascismo) dominado pela retórica demagógica de Mussolini. Era, de novo, a linguagem da ciência opondo-se a uma linguagem oficial inadequada.

Um terceiro exemplo de linguagem inapropriada para a ciência vem-nos do grande físico Richard Feynman, prêmio Nobel de física por seus trabalhos sobre a eletrodinâmica quântica. No trecho a seguir ele conta como seu pai, Melvin Feynman, lhe ensinava ciência, quando menino.

"Tínhamos em casa a Encyclopaedia Britannica. Quando eu era um menino, meu pai costumava sentar-me em seu colo e lia-me textos da Britannica. Podia ser, por exemplo, sobre dinossauros. Digamos, o Tyranosaurus rex. Ele diria: --Este dinossauro tinha 8 metros de altura e sua cabeça tinha uma largura de 2 metros. Então ele parava de ler e dizia:--Vamos ver o que isto quer dizer. Quer dizer que se ele estivesse no nosso jardim, sua cabeça apareceria aqui na janela (estávamos no segundo andar). Mas a cabeça seria grande demais para passar pela janela.

Tudo o que ele lia era traduzido, da melhor forma que podia, em termos reais.

Costumávamos ir às montanhas Catskill, olhar as árvores e os animais. Ali ele me ensinava muito, por exemplo, sobre os hábitos das várias espécies de pássaros que encontrávamos. Como eu conversava, depois, muito sobre o que tinha aprendido, os outros meninos me tomavam por uma espécie de autoridade. Um deles me perguntou, um dia:'Está vendo aquele passarinho? Como se chama?'. 'Não tenho a menor idéia', respondi. E ele: 'É uma corruíra. Teu pai não te ensinou nada!'.

Mas era o oposto. Ele já tinha me ensinado muito mais. Ele já tinha me ensinado que você pode saber o nome de um passarinho em muitas línguas, sem saber absolutamente nada sobre o passarinho. 'O nome não interessa' dizia ele. 'Vamos olhar o passarinho e ver o que ele está fazendo. Isto é o que interessa.' Assim, eu aprendi muito cedo a diferença entre saber o nome de alguma coisa, e conhecer a coisa.'.

Ou, para usar uma expressão cara ao professor Frank Quina, do Instituto de Química da USP, Feynman aprendeu a diferença entre informação e conhecimento.

Continuaremos nos próximos dias.

Em Breve!

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