sábado, 29 de junho de 2019

O que é a Energia?

A Energia. Um conceito que é fascinante por si mesmo, imprescindível para a vida de todos os seres da biosfera terrestre e um recurso muito valioso para atender as demandas da nossa civilização.

Esse primeiro parágrafo foi apenas um despiste retórico para não afugentar a maioria dos leitores, neste ensaio não vou falar sobre trivialidades. Quem estiver interessado em saber a resposta da questão do título e em ler algo diferente que nunca leu sobre a Energia, então que se prepare para pensar com sagacidade e prestar bastante atenção.

Quem não tiver interesse pode desistir aqui mesmo.

 
Física Conceitual 

Vamos começar com um pensamento abstrato:
As Leis da Física são as noções mais fundamentais que podemos imaginar quando pensamos na Natureza.

Neguem essa proposição de todas as formas que puderem, forcem a imaginação tentando encontrar algo mais fundamental. E finalmente admitam que ela é verdadeira, se for o caso.

O Existir, o Devir e o Tempo

O existir e o devir são dois conceitos filosóficos clássicos da filosofia natural que não poderiam sequer ser articulados sem a existência da dimensão tempo.

Platão elaborou uma análise conceitual das ideias de Parmênides e Heráclito, situando o Ser de Parmênides e o Devir de Heráclito numa mesma dimensão temporal através do jogo de alteridades e identidades do ser na natureza.

O existir requer a identidade do ser consigo mesmo ou a não mudança no tempo e o devir requer a alteridade do ser com outro ser ou a mudança no tempo.

O que é o Tempo?

Vamos procurar o verbete tempo no dicionário.

Tempo
1.duração relativa das coisas que cria no ser humano a ideia de presente, passado e futuro; período contínuo no qual os eventos se sucedem.
2.determinado período considerado em relação aos acontecimentos nele ocorridos; época.

Duração? Período? A leitura do dicionário nada esclareceu.

E lá vamos nós ao dicionário...

Duração
1.ato, processo ou efeito de durar.
2.FILOSOFIA
segundo Henri Bergson 1859-1941, o tempo real, fluido e contínuo, perceptível apenas pela intuição, que antecede e origina o tempo construído intelectualmente pela ciência, mensurável e divisível.

Período
1.tempo que transcorre entre duas datas ou dois acontecimentos geralmente marcantes.
"período da ocupação de Paris pelo exército nazista"
2.qualquer espaço de tempo, espaço caracterizado por certos fatos, acontecimentos ou fenômenos.

O tempo é definido em termos de duração e período, sendo que duração e período são definidos em termos de tempo!
A semântica do tempo nos dicionários tem um caráter circular, podem testar em qualquer dicionário do mais comum ao mais conceituado.

O tempo é uma dimensão física, uma noção primitiva da qual não conseguimos encontrar uma outra noção mais simples. O mesmo vale para os conceitos de Espaço, Energia, Impulso...

Farei algo diferente, ao invés de andar em círculos através de dicionários e digressões filosóficas. Vou ser intelectualmente mais objetivo neste ensaio, explicando porque o tempo existe e porque a energia existe.

 
 A Explicação

Ora, o tempo existe porque uma dimensão temporal é exigida para validar a constância das leis da física. Uma lei natural não deve mudar (no tempo), se não seria alguma outra coisa contingente qualquer, não uma lei necessária.

Contemplem a beleza desse raciocínio, até agora encadeamos três coisas necessárias que só existem em virtude das relações que mantém uma com a outra. Assim como no encadeamento entre o combustível, o comburente e a chama, apreendido na química elementar da escola.

Reflitam: As Leis da Física, a Simetria e o Tempo.
São três noções sobre o mundo real tão necessárias que sequer é possível imaginar a realidade sem essas noções.

O Tempo existe porque existem as Leis da Natureza e as Leis da Natureza existem porque existe o Tempo. Encontramos a nossa primeira resposta direta: O Tempo é a dimensão onde as Leis da Física sustentam tudo que existiu, existe ou existirá.

Essa ligação que revelei entre essas três noções científicas seria o suficiente para escrever mais de mil páginas de texto, sem sequer chegar perto de dizer tudo o que pode ser dito. As novas especulações de que o espaço e o tempo são dimensões emergentes e não fundamentais, são meras notas de rodapé da física teórica que não contradizem o argumento principal aqui esboçado.

Tomem mais fôlego, o raciocínio continua, a história da Energia não terminou e o desfecho será espetacular.

A matemática Emmy Noether provou em 1918 a lei da conservação da energia, deduzida a partir da simetria de translação temporal das equações da física. As leis da física só podem explicar o devir de todas as coisas, somente se as próprias leis não estiverem sujeitas ao devir.

As leis da física que valem hoje são as mesmas que valiam na época dos dinossauros e na época neolítica quando nossos ancestrais descobriram o fogo, são as mesmas leis que valiam no instante inicial do Big Bang há 13,7 bilhões de anos atrás e serão as mesmas leis que vão valer daqui a bilhões de anos no futuro mais distante. Como as leis da física permanecem as mesmas na dimensão Tempo, uma quantidade mecânica deve se conservar, essa quantidade mecânica é a Energia.

 
Toda a beleza a nossa volta é Energia. Quedas de água pitorescas, o desabrochar das flores e o mel das abelhas, os trovões e os raios destrutivos das tempestades, tudo em sua maior parte alimentado pela energia solar irradiada na terra, pela energia geotérmica subterrânea, pela energia gravitacional terrestre e do sistema Terra-Lua.

As obras de arte, os programas de televisão, os filmes do cinema, os jogos de videogame, a arte e a cultura em todas as mídias, tudo isso é configuração de energia. Somos intrinsecamente Energia, a nossa massa corporal é energia potencial de repouso, E=MC2.

A formulação Lagrangiana da Física que descreve a Natureza unificando a mecânica com a cinemática, estabelece a regra: A quantidade mecânica Energia está conjugada com a quantidade cinemática Tempo.

Sinceramente, alguém sabia ou suspeitava dessa associação curiosa entre Energia e Tempo?

 
Numa transformação qualquer, a quantidade que muda é o Tempo e a quantidade que não muda é a Energia. A equação cubo de gelo + calor atmosférico = água líquida, é verdadeira no que tange a quantidade de energia conservada. Imaginem o cubo de gelo da ilustração derretendo e virando água líquida, a quantidade tempo variando e a quantidade energia não variando. 

Recapitulando o que vimos até aqui, se as Leis da Física existem simetricamente no Tempo (isto é, se são Leis que valem pra sempre), então a Energia existe.

Agora estamos em condições de responder a pergunta do título deste ensaio: A Energia é o impulso que empurra todas as coisas pra frente no Tempo.

Amarrei através de uma cadeia de raciocínios coerentes, quatro ideias necessárias para pensarmos na Natureza:
Leis da Física --> Simetria --> Tempo  --> Energia

Entre todas as leis da natureza, a lei de conservação da energia é a lei prioritária,  a lei mais natural.

Voltem e leiam de novo o texto desde o começo, não há nada de óbvio no meu argumento. Estou raciocinando somente através de coisas absolutamente necessárias, coisas que não conseguimos imaginar como inexistentes. 

 
Postscriptum 
E por último, mais um passo ousado e nada trivial que exige mais um bocado de estudo e reflexão.

Pergunta: Por que as Leis da Física existem?
Resposta: Porque a Matemática existe.

As leis da física são matemática, uma matemática de um tipo bem particular.

Ora, vejam só que interessante a cadeia de raciocínio e a conclusão final, a Energia existe devido a Matemática.

Se o ser humano fosse ignorante da matemática, não conseguiríamos medir a Energia com números e nem colocá-la em nossos cálculos. Devido a essa ignorância, não poderíamos utilizá-la para conservar nossos alimentos, nos transportar para lugares distantes, nos aquecer no inverno mais rigoroso e nem nos entretermos com o vasto conteúdo digital multimídia disponível atualmente.

Como constatamos, se fôssemos ignorantes da matemática da Energia, ela continuaria existindo na realidade, mas não teríamos o mínimo poder sobre ela.

A moral dessa história fascinante de mistério, filosofia e ciência avançada é que o fato de você ignorar alguma coisa não significa que essa coisa não existe. A matemática da Energia está "lá fora", independente de nosso conhecimento ou ignorância, a Energia existe porque a Matemática existe.

Sinto muito quem não consegue entender e/ou acreditar no que foi aqui exposto, mas o raciocínio utilizado foi logicamente impecável. Deduzimos a natureza da Energia da singela ideia que a Natureza apresenta regularidades.

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