História da Física

Memorial apresentado pelo professor Roberto de Andrade Martins no seu concurso de Livre Docência no Instituto de Física "Gleb Wataghin" (IFGW) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em 2007, na área de Física Geral, Especialidade em História da Física e Filosofia da Física.

Resumo: A mais antiga obra sobre Óptica Geométrica que chegou até nós é atribuída a Euclides (aproximadamente 300 a.C.). Nesse tratado, Euclides utiliza a hipótese de raios visuais emitidos pelos olhos e analisa principalmente a aparência visual de objetos, estudando seus tamanhos aparentes (ângulos visuais) e posições. Este artigo apresenta primeiramente uma visão geral sobre a natureza da Óptica Geométrica na Antiguidade grega, sem abordar os fenômenos de reflexão e refração, estudando várias aplicações do princípio de propagação retilínea da luz ou da visão. Depois, o artigo aborda a Optika de Euclides, apresentando sua transmissão histórica, as várias versões existentes, as discussões sobre autoria da obra e outros aspectos historiográficos. Por fim, o artigo apresenta uma análise de todo o conteúdo da Optika. Palavras-chave: Euclides; óptica geométrica; história da óptica; óptica na Antiguidade

Nas últimas décadas cresceu o número de pesquisas que defendem os benefícios do uso da História da Ciência na educação científica, entretanto, surgiram também estudos apontando diversas dificuldades para tal fim, inclusive quanto à carência de propostas efetivas para a sala de aula. A partir deste impasse, desenvolvemos uma pesquisa que elabora e analisa o processo de construção de uma abordagem didática da história da radioatividade para o Ensino Médio para ser utilizada por professores de química e de física. Selecionamos aspectos da pesquisa sobre radioatividade, desde seu inicio — entre as décadas de 1890 e de 1900 — às suas aplicações, durante o século XX, como tema para a construção de uma proposta didático-metodológica para ensino de física e de química. Além de conceitos científicos, tais episódios permitem discussões metacientíficas, por exemplo, diferenciando a descoberta de um fenômeno natural da construção de explicações sobre ele e a compreensão da ciência enquanto fazer coletivo. Utilizamos como apoio metodológico uma proposta que se propõe a lidar com obstáculos apontados pela literatura, fundamentando a seleção e adaptação de conteúdos históricos na proposição de atividades didáticas, a partir de cada contexto educacional e dos objetivos epistemológicos estabelecidos pelo autor/pesquisador. Oferecemos como resultados desta pesquisa o planejamentos para as aulas, os textos para os alunos (material didático) e para o professor e a análise sobre a construção da proposta, que pode auxiliar outras pesquisas na área.

Heron de Alexandria (séc. I d.C.) apresentou em sua "Mecânica" uma descrição detalhada das cinco "máquinas simples" (roda, alavanca, polia, cunha, parafuso) e explicou seu funcionamento. Este artigo apresenta uma tradução dos trechos relevantes da obra de Heron sobre o assunto, acompanhada de comentários.

Resumo: Uma parte central da Crítica da Razão Pura do filósofo Immanuel Kant (1724-1804) contém a apresentação e discussão de quatro conflitos filosóficos (“antinomias”): pares de afirmações mutuamente contraditórias que podem ser ambas defendidas com argumentos igualmente convincentes. No primeiro deles, Kant expõe a tese de que o mundo tem um início no tempo e tem limites no espaço; e a antítese de que o mundo não tem início nem limites no espaço, mas é infinito em relação ao tempo e ao espaço. Ele apresenta então tanto a prova da tese quanto da antítese. Ao provar a tese, demonstra que a antítese está errada; e ao provar a antítese, demonstra que a tese está errada. Evidentemente, as duas afirmações mutuamente contraditórias não podem ser ambas verdadeiras. Kant acaba concluindo que ambas são falsas: o mundo não é finito nem infinito, no tempo e no espaço. A solução apresentada por Kant faz sentido dentro de sua visão filosófica geral (o idealismo crítico), que nega a própria existência do mundo como uma coisa em si mesma. Este capítulo apresenta a argumentação de Kant sobre essa primeira antinomia, dando atenção especialmente aos conceitos de infinito que utiliza e ao modo como essa conceituação conduz ao paradoxo apresentado por ele.

Resumo: Este capítulo apresenta uma visão geral sobre a vida e a obra da Marquesa de Châtelet. Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil, Marquesa du Châtelet (1706-1749) foi uma importante filósofa natural francesa do século XVIII. Quando criança, teve uma educação excepcional e ampla. Depois de se casar e ter três filhos, voltou a se dedicar aos estudos, principalmente de matemática e filosofia natural. Conheceu o filósofo Voltaire e iniciou um relacionamento com ele a partir de 1733. Passaram a viver juntos em Cirey, durante muitos anos, embora permanecesse casada com o Marquês de Châtelet. Voltaire e a Marquesa colaboraram na elaboração de obras sobre o pensamento de Newton (que era pouco aceito na França). Em 1740 publicou seu livro "Institutions de Physique", que teve grande repercussão. Envolveu-se em controvérsias a respeito dos fundamentos da mecânica e começou a traduzir para o francês e comentar os "Principia" de Newton. Em 1748 envolveu-se com o poeta Saint-Lambert e ficou grávida. Temendo falecer por ocasião do parto, ela intensificou o trabalho de tradução da obra de Newton. Como havia temido, uma semana depois do nascimento de sua filha, a Marquesa faleceu, com 42 anos de idade. Sua tradução comentada dos "Principia" foi publicada postumamente, por seu amigo Clairaut.

Ibn al-Haytham (ou Alhazen), que viveu dez séculos atrás, é um dos homenageados do "Ano Internacional da Luz", por causa de suas pesquisas sobre óptica. Cerca de 1000 anos atrás, ele propôs uma nova interpretação da visão, que teve enorme impacto, sendo o ponto de partida da teoria que foi aperfeiçoada depois por Kepler e que constitui a base do que aceitamos atualmente. Esta palestra apresenta, primeiramente, as teorias sobre a visão existentes na Antiguidade. Depois, analisa alguns autores medievais islâmicos que se dedicaram à óptica. Por fim, descreve o trabalho de Ibn al-Haytham sobre o assunto.

Resumo: A esmagadora maioria das pessoas que já ouviu falar alguma coisa sobre a teoria da relatividade acredita que ela foi criada por uma única pessoa, Albert Einstein. Tal crença está historicamente equivocada; e perpetua um mito que distorce o processo de construção da ciência, como se ela brotasse pronta da cabeça dos “gênios”, de um modo incompreensível. Esse mito, que é prejudicial sob o ponto de vista educacional, pode ser combatido através de um estudo sério e detalhado da história da física. Esta palestra apresentará uma abordagem histórica da teoria da relatividade dando o devido crédito a um grande número de pesquisadores que deram contribuições importantes ao seu desenvolvimento e mostrando, através desse exemplo, que nenhuma teoria científica tem um autor isolado, sendo sempre o fruto do trabalho coletivo de muitas pessoas.

Aquilo que denominamos “princípio de inércia” atingiu sua forma madura no século XVII, principalmente com os trabalhos de René Descartes e Isaac Newton. No entanto, alguns de seus componentes centrais já eram conhecidos desde o período medieval. Sua origem foi a discussão do movimento de projéteis, um tema importante da física de Aristóteles, que recebeu comentários e críticas durante a Idade Média. Dessa discussão surgiu o princípio do ímpeto, de Jean Buridan (século XIV d.C.), que teve enorme influência até a época de Newton. O objetivo central deste artigo é oferecer uma versão mais detalhada e fundamentada da teoria do ímpeto, apresentando uma tradução completa do principal texto de autoria de Buridan sobre o assunto, acompanhada de esclarecimentos.

O físico francês Louis de Broglie desenvolveu em 1923-1924 a primeira teoria dualística onda-partícula válida tanto para a luz quanto para corpúsculos como o elétron. Costuma-se descrever apenas a relação entre momentum e comprimento de onda como sendo a principal contribuição de De Broglie, mas ele desenvolveu uma sofisticada teoria, fundamentada tanto na relação de Planck entre energia e frequência quanto na teoria da relatividade especial, para estabelecer as propriedades ondulatórias associadas a uma entidade quântica qualquer. Também estabeleceu a relação entre probabilidade de interação e a amplitude da onda associada ao quantum (antes de Max Born), bem como as propriedades fundamentais da emissão estimulada. Este seminário apresenta o desenvolvimento das ideias de Louis de Broglie que levaram até esses resultados, discutindo também as limitações de sua teoria.

Resumo: A história do magnetismo está presente nos livros didáticos de física, do ensino médio ao superior. Geralmente se fala um pouco sobre o conhecimento dos ímãs na Antiguidade, citando Tales de Mileto, depois se salta para o ano de 1600, quando William Gilbert publicou sua obra "De Magnete". No entanto, houve contribuições muito interessantes ao estudo do magnetismo durante a Idade Média - um período pouco abordado quando se fala sobre história da física no contexto didático. Esta palestra apresentará o trabalho de Petrus Peregrinus (ou Pierre de Maricourt), que no século XIII descreveu experimentos com ímãs, estabelecendo os modos de localizar seus polos, identificar esses polos (norte e sul), enunciou claramente a lei de atração dos polos opostos e repulsão dos de mesmo tipo e analisou o que ocorre quando um ímã é quebrado, com o surgimento de novos polos magnéticos. Ele descreveu também alguns instrumentos magnéticos - incluindo dois que consideramos impossíveis. O estudo desta contribuição pode ajudar a romper a visão simplista de que a Idade Média foi um período sem experimentação e sem desenvolvimento científico.

As equações fundamentais da teoria da relatividade geral foram publicadas pela primeira vez, em sua forma final, em 1915, por Albert Einstein e, independentemente, por David Hilbert. Antes disso, Einstein havia publicado outras versões incorretas das equações de campo. Esta palestra apresenta um histórico do desenvolvimento inicial da teoria da relatividade geral, mostrando a luta de Einstein para lidar com tensores. Indica o papel fundamental de pesquisadores menos famosos, como Max von Laue, cujo tensor de momento-energia-tensão foi fundamental para a criação das equações de campo.

Existe uma inegável tensão entre historiadores da ciência e educadores que procuram utilizar história da ciência no ensino. Embora raramente eles se recriminem em publicações, há críticas mútuas veladas e pouca colaboração. Considerando as diferenças mais extremas, a tensão parece se originar principalmente no seguinte ponto: educadores recriminam os historiadores da ciência porque seus trabalhos são tão detalhistas e complexos que parecem impossíveis de serem aplicados ao ensino; historiadores da ciência criticam os trabalhos produzidos pelos educadores por apresentarem uma história da ciência simplificada e whig, distorcendo aspectos importantes da natureza da ciência. Recentemente, Ricardo Lopes Coelho (2007) publicou um artigo sobre a lei da inércia, analisando aspectos históricos e epistemológicos dessa lei e defendendo ser impossível testar experimentalmente esse princípio. Calvin Kalman (2009) criticou o trabalho de Coelho, argumentando que “Na verdade, a lei tem suporte experimental. Galileo, que descobriu a lei, dedicou-se bastante a demonstrar esse suporte.” Kalman afirma que a lei da inércia é abstraída dos experimentos de Galileo com planos inclinados, para movimento sobre um plano horizontal sem atrito. Neste exemplo específico, a versão histórica de Kalman é simples e fácil de apresentar sob o ponto de vista educacional; porém é quase totalmente equivocada, sob os pontos de vista histórico e epistemológico. Educadores que utilizam uma má historiografia da ciência para apresentar um produto palatável aos estudantes fazem um desserviço à educação. Por outro lado, a historiografia da ciência desenvolvida por historiadores experientes é bastante confiável, mas inadequada para uso educacional direto. Ela precisa ser transposta para o ambiente educacional – e um historiador da ciência pode não ter a habilidade adequada para isso. Um pesquisador em educação poderá fazer essa adaptação ou transposição desde que tome determinados cuidados, evitando distorções grosseiras, conforme alertado por Thaís Forato (2009).

A física, como todas as ciências, desenvolve-se gradualmente ao longo do tempo, passando por crises, avanços e retrocessos, fracassos e sucessos. A história da ciência procura conhecer e compreender as transformações pelas quais a física passa ao longo do tempo. A ...

RESUMO: Este artigo expõe o desenvolvimento sobre o conhecimento medieval a respeito do magnetismo, dando especial ênfase aos estudos de Petrus Peregrinus (Pierre de Maricourt). Este autor muito importante, mas pouco conhecido, escreveu a obra mais antiga que conhecemos (1269) onde aparecem os conceitos de polos magnéticos e as leis qualitativas de atração e repulsão entre eles. A parte final deste artigo contém uma tradução completa, feita a partir do texto latino, da "Epistola de magnete" desse autor, através da qual é possível perceber que Petrus Peregrinus realizou um estudo experimental sobre o magnetismo. O estudo de sua contribuição pode ajudar a superar alguns equívocos e preconceitos existentes sobre a ciência medieval. ABSTRACT: This paper presents the development of the medieval knowledge about magnetism, giving special attention to the studies of Petrus Peregrinus (Pierre de Maricourt). This very important but little known author wrote the oldest work known (1269) where the concept of magnetic poles and the qualitative laws of attraction and repulsion between them are described. The final part of this article contains a complete translation from Latin to Portuguese of the "Epistola de magnete" written by this author. By reading it one can realize that Petrus Peregrinus made an experimental investigation of magnetism. The study of his contribution may help to overcome some mistakes and the prejudices concerning medieval science.

The main goal of this article is to present the scientific investigations of the Brazilian physicist Cesar Lattes in the 1940s, which lead him to produce, capture and identify pi and mu mesons. Using unpublished primary sources hold by archives in Brazil and the United States, as the syllabus of the courses Lattes took and the notebooks from the Lawrence Radiation Laboratory, we analyze the experimental skills he had developed and improved. He has combined scientific instruments from different institutions using in his experiments theories that were recently appearing to reach his goals. Thus, we take Lattes’ scientific practice as a historical object, focusing on his strategies of detection which have conditioned his choices of the laboratories to develop his work.

O objetivo deste artigo é apresentar as pesquisas do físico brasileiro César Lattes que, na década de 1940, o levaram a produzir, capturar e identificar os mésons pi e mi. Através do uso de documentos primários inéditos, como os programas das disciplinas que cursou e os cadernos do Lawrence Radiation Laboratory, depositados em arquivos no Brasil e nos Estados Unidos, analisamos as habilidades experimentais que ele adquiriu e aperfeiçoou, combinando instrumentos disponíveis em diferentes instituições e testando previsões teóricas que começavam a circular. Deste modo, tomamos a prática científica de Lattes como objeto histórico, salientando suas estratégias de detecção, que condicionaram a escolha de laboratórios para desenvolver suas pesquisas.

Link na Scielo - https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172020000100715&lng=en&nrm=iso

Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Haytham (aproximadamente 965-1040), conhecido no ocidente como Alhacen ou Alhazen, é um pensador islâmico homenageado no " Ano Internacional da Luz ". Cerca de mil anos atrás (não exatamente em 1015) escreveu seu " Livro de óptica " , Kitāb al-Manāzir. Propôs que a visão se dá através da luz e das cores que se espalham em linha reta, para todos os lados, a partir de cada ponto da superfície dos objetos, e atingem o olho, nele produzindo uma réplica bidimensional que percebemos. Sua teoria não é aceita atualmente, mas foi um passo importante para a compreensão do processo visual. Teve grande influência na Europa, da Idade Média até o início do século XVII, quando Johannes Kepler (1571-1630) propôs as bases da teoria da visão que ainda utilizamos. Este trabalho apresentará a teoria da visão de Alhacen, comparando-a com as de seus antecessores e mostrando algumas de suas limitações. Diversos pensadores da Antiguidade grega tentaram compreender como conseguimos enxergar coisas que estão distantes de nós, como árvores, montanhas, nuvens e estrelas. Como isso é possível? Os antigos atomistas (de Leucipo e Demócrito até Lucretius) supunham que todos os objetos luminosos ou iluminados emitiam continuamente películas muito finas, constituídas por átomos, que se espalhavam para todos os lados, mantendo as características do objeto de onde tinham saído – cor, forma, brilho etc. Quando penetravam no olho, este percebia as características do objeto observado, já que estava em contato direto com esta réplica. Tal interpretação tinha problemas graves. Como a enorme película de uma montanha conseguiria penetrar em um olho? Outra proposta, de pitagóricos e Empédocles, era que o olho emitiria um tipo de " fogo " que iria até os objetos, para produzir a visão – ou seja, uma teoria de emissão. Ela foi depois modificada por Platão. Segundo este, o olho emite um tipo de luz ou fogo visual; quando o ambiente em volta da pessoa está iluminado, tal fogo visual se combina com essa luz externa e forma raios que vão até os objetos externos, transmitindo suas características ao observador. É como se pudéssemos esticar dedos invisíveis até os objetos, tocá-los e perceber como eles são. Aristóteles rejeitou as teorias anteriores sobre a visão. Considerou que não era razoável aceitar que saísse alguma coisa dos olhos que fosse capaz de atingir até mesmo as estrelas. Também considerou que se a visão fosse um tipo de contato, poderíamos enxergar os objetos encostando-os ao olho; mas isso não acontece. Segundo Aristóteles, precisa existir um meio transparente entre o olho e o objeto; e é ele que atua sobre o olho e produz a visão. Os objetos visíveis produzem um efeito sobre o ar que está encostado neles e esse efeito (não material) pode passar instantaneamente até o olho do observador, onde é captado. Alguns pensadores posteriores tentaram compreender como a aparência visual dos objetos se altera, conforme sua distância e posição em relação ao observador – um estudo depois denominado " perspectiva ". Euclides supôs que o olho produzia um feixe de raios visuais, que se espalhavam em linha reta até encontrarem algum objeto opaco (uma teoria de emissão). Cada um deles tocaria um ponto do corpo observado permitindo ao observador saber sua posição (pela direção do raio) e outras propriedades. Autores posteriores, como Heron de Alexandria e Ptolomeu, também utilizaram essa hipótese, analisando geometricamente as propriedades dos raios visuais em espelhos (reflexão), assim como através de corpos transparentes (refração).

Joaquim da Costa Ribeiro é um nome importante para a física brasileira. Foi um dos pioneiros da pesquisa experimental nessa área, que apenas começava no Brasil, na segunda década do século 20, quando ele se formou em engenharia elétrica. Seu trabalho como pesquisador e professor e sua participação nas iniciativas em favor do progresso científico do país já dariam ao seu nome um lugar de destaque na história da ciência brasileira, mas ele também conseguiu renome internacional ao descobrir, há 60 anos, um fenômeno físico até então desconhecido ‐ o efeito termodielétrico.
Esse engenheiro era Joaquim da Costa Ribeiro, nascido no Rio de Janeiro em 1906 e considerado hoje um dos pioneiros da física experimental no país. Formado em 1928 na Escola Nacional de Engenharia, da própria Universidade do Brasil, em pouco tempo passou a integrar o ambiente científico do então Instituto de Tecnologia, onde trabalhou ao lado de outros pesquisadores nacionais pioneiros, autodidatas em física, e do físico alemão Bernhard Gross (1905-2002). Gross, que chegou ao país em 1933, organizou o primeiro curso de física do Rio de Janeiro, iniciado em 1935.
Na Universidade do Brasil, Costa Ribeiro iniciou em 1940 estudos físicos sobre materiais naturais encontrados no Brasil. Seus primeiros trabalhos incluíam a busca de um novo método para medir a radioatividade e a aplicação desse método a minerais radioativos brasileiros. Em seguida, passou a estudar a produção de eletretos (sólidos com carga elétrica permanente) empregando diversos materiais dielétricos (isolantes), como parafina, colofônio, naftaleno e também a cera de carnaúba, extraída de uma palmeira nativa da região Nordeste. Na época, os eletretos eram produzidos em geral através da aplicação de campos elétricos externos aos materiais isolantes.
O fenômeno, batizado de ‘efeito termodielétrico’ pelo cientista e descrito por ele em artigo nos Anais da Academia Brasileira de Ciências em 1944, chamou a atenção do meio científico, inclusive no exterior, e trouxe notoriedade para seu descobridor. A partir daí, Costa Ribeiro integraria várias expedições de estudo, no Brasil e no exterior, participaria de vários congressos e conferências e publicaria trabalhos sobre o fenômeno em revistas científicas internacionais. A descoberta daria a ele o prêmio Einstein, da Academia Brasileira de Ciências. Hoje, o efeito termodielétrico também é conhecido como efeito Costa Ribeiro, em sua homenagem.
Encontra-se sob a guarda dos Arquivos Históricos do Centro de Lógica, Epistemologia e História da Ciência (CLE/ Unicamp) cópia digital de seu arquivo pessoal.

A maioria dos resultados da dinâmica relativística já havia sido obtida antes do artigo de Einstein de 1905. A partir do eletromagnetismo, já haviam sido obtidas relações entre massa e velocidade, e massa e energia. Esses desenvolvimentos foram devidos a uma crença generalizada no éter como sendo uma realidade física capaz de produzir forças e que era dotado de propriedades mecânicas como massa, energia e momento. Este artigo descreve o desenvolvimento dessas idéias e compara os resultados obtidos pelos partidários do éter com as propostas de Einstein.

teoria da relatividade; Albert Einstein; dinâmica relativística; história da física

Most of the results of relativistic dynamics had already been obtained before Einstein's 1905 paper. Relations between mass and velocity, and mass and energy, had already been obtained from electromagnetic theory. Those developments were due to a widespread belief in the ether as a physical reality, that could produce forces and was endowed with mechanical properties such as mass, energy and momentum. This paper describes the development of those ideas and compares the results obtained by the ether partisans and Einstein's proposals.

relativity theory; Albert Einstein; relativistic dynamics; history of physics

Ensaio publicado no dossiê que organizei sobre transnacionalismo científico no século XX. Trato a relação que nós, historiadores, travamos com a busca de nossa memória em estruturas de guarda no exterior, especificamente sobre minha experiência em arquivos nos EUA.

RESUMO Com a publicação do artigo de Einstein de 1905 acerca da equivalência entre massa e energia iniciou-se um novo programa de pesquisa. As tentativas de confirmação da teoria exigiam o bombardeamento de núcleos atômicos, culminando, na década de 1940, com a vindicação de descoberta da fissão nuclear. O físico italiano Enrico Fermi teria obtido tal resultado em seu laboratório em Roma antes do grupo alemão de Hahn, Strassman e Meitner. Ainda assim, negou a hipótese da fissão nuclear, apresentada anos antes pela química alemã Ida Tackle Noddack e propôs a descoberta de elementos transurânicos para explicar seus resultados ex-perimentais. Neste artigo investigamos o que levou Fermi a rejeitar a hipótese de Noddack. Defenderemos que apenas uma abordagem complexa que conjugue múltiplos fatores pode nos aproximar de uma compreensão histórica mais arrojada da realidade social da pesquisa científica. Palavras-chave prematuridade da descoberta científica-fissão nuclear-axiologia da ciência. ABSTRACT With the publication of Einstein's 1905 article on the equivalence between mass and energy a new research program began. Attempts to confirm the theory required the bombardment of atomic nuclei, culminating in the 1940s with the vindication of the discovery of nuclear fission. The Italian physicist Enrico Fermi would have obtained such a result in his laboratory in Rome before the German group of Hahn, Strassman and Meitner. Still, he denied the nuclear fission hypothesis, presented years earlier by German chemist Ida Tackle Noddack, and proposed the discovery of transuranic elements to explain his experimental results. In this article we investigate what led Fermi to reject the Noddack hypothesis. We will argue that only a complex approach combining multiple factors can bring us closer to a bolder historic understanding of social reality of scientific research.