Dez 'chaves para a realidade' de um físico ganhador do Nobel

Para compreender a nós mesmos e nosso lugar no universo, 'devemos ter humildade, mas também respeito próprio', escreve Frank Wilczek em um novo livro.

como Napoleão Bonaparte chegou ao poder na França em 1799?

Frank Wilczek fala sobre seu novo livroFoto de Andy HYD no Unsplash Na primavera de 1970, faculdades em todo o país explodiram com protestos estudantis em resposta à Guerra do Vietnã e ao tiroteio da Guarda Nacional contra estudantes manifestantes na Kent State University.

Na Universidade de Chicago, onde Frank Wilczek era estudante de graduação, as aulas regulares eram 'improvisadas e semivoluntárias' em meio à turbulência, como ele se lembra.



Foi durante esse período turbulento que Wilczek encontrou um conforto inesperado e uma nova compreensão do mundo na matemática. Ele decidiu assistir a uma aula com o professor de física Peter Freund, que, com um zelo 'beirando o êxtase', conduziu os alunos através de teorias matemáticas de simetria e maneiras pelas quais essas teorias podem prever comportamentos no mundo físico.



Em seu novo livro, 'Fundamentals: Ten Keys to Reality', publicado pela Penguin Press, Wilczek escreve que as lições foram uma revelação: 'Para experimentar a profunda harmonia entre dois universos diferentes - o universo das belas ideias e o universo do comportamento físico - foi para mim uma espécie de despertar espiritual. Tornou-se minha vocação. Eu não fiquei desapontado. '

Wilczek, que é Herman Feshbach Professor de Física no MIT, desde então fez contribuições inovadoras para nossa compreensão fundamental do mundo físico, pelo qual foi amplamente reconhecido, principalmente em 2004 com o Prêmio Nobel de Física, com o qual compartilhou físicos David Gross e David Politzer. Ele também é autor de vários livros populares de ciência sobre física e história da ciência.



Em seu novo livro, ele destila a compreensão coletiva dos cientistas do mundo físico em 10 grandes temas filosóficos, usando as teorias fundamentais da física, da cosmologia à mecânica quântica, para reformular as ideias de espaço, tempo e nosso lugar no universo.

'As pessoas lutam com o que é o mundo', Wilczek diz MIT News . 'Eles não estão preocupados em saber exatamente o que é a lei de Coulomb, mas querem saber mais sobre questões como os antigos gregos perguntavam: O que é o espaço? Que horas é? Então, no final, fiz dez afirmações, nos níveis da filosofia, mas apoiadas em fatos muito concretos, para organizar o que sabemos. '

Uma montanha-russa renascida

Wilczek escreveu a maior parte do livro no início desta primavera, em meio a outra época tumultuada, no início de uma pandemia global. Seu neto nasceu quando Wilczek estava traçando a estrutura de seu livro e, no prefácio, o físico escreve que viu o bebê começar a construir um modelo do mundo, com base em suas observações e interações com o meio ambiente. ' com curiosidade insaciável e poucos preconceitos. '



Wilczek diz que os cientistas podem tirar uma dica da maneira como os bebês aprendem - construindo e podando modelos mais detalhados do mundo, com uma perspectiva aberta e imparcial semelhante. Ele pode se lembrar de ocasiões em que sentiu sua própria compreensão do mundo mudar fundamentalmente. O curso da faculdade sobre simetria matemática foi um dos primeiros exemplos. Mais recentemente, o surgimento da inteligência artificial e do aprendizado de máquina o levou a repensar 'o que é o conhecimento e como ele é adquirido'.

Ele escreve: 'O processo de nascer de novo pode ser desorientador. Mas, como um passeio na montanha-russa, também pode ser estimulante. E traz este presente: para aqueles que nascem de novo, no caminho da ciência, o mundo passa a parecer fresco, lúcido e maravilhosamente abundante. '

'Padrões na matéria'

O livro de Wilczek contém ampla oportunidade para os leitores reformularem sua visão do mundo físico. Por exemplo, em um capítulo intitulado 'Há muito espaço', ele escreve que, embora o universo seja vasto, há outra escala de vastidão em nós mesmos. Para ilustrar seu ponto, ele calcula que existem cerca de 10 octilhões de átomos que constituem o corpo humano. Isso é cerca de 1 milhão de vezes o número de estrelas no universo visível. As multidões dentro e fora de nós não são contraditórias, diz ele, mas podem ser explicadas pelo mesmo conjunto de regras físicas.

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E, de fato, o universo, em toda a sua diversidade, pode ser descrito por um conjunto surpreendentemente pequeno de regras, conhecidas coletivamente como o Modelo Padrão da Física, embora Wilczek prefira chamá-lo por outro nome.

'O chamado Modelo Padrão é o culminar de milênios de investigação, permitindo-nos compreender como a matéria funciona, de forma muito completa', diz Wilczek. 'Portanto, chamá-lo de modelo e padrão é uma espécie de oportunidade perdida de realmente transmitir às pessoas a magnitude do que foi alcançado pela humanidade. É por isso que gosto de chamá-lo de 'núcleo'. É um corpo central de compreensão a partir do qual podemos construir. '

Wilczek leva o leitor através de muitos dos principais experimentos, teorias e revelações que os físicos fizeram na construção e validação do modelo padrão e suas descrições matemáticas do universo.

Incluídas nesta viagem científica muitas vezes alegre são breves menções das próprias contribuições de Wilczek, como seu trabalho ganhador do Nobel que estabelece a teoria da cromodinâmica quântica; sua caracterização do áxion, uma partícula teórica que ele batizou em homenagem a um sabão em pó com o mesmo nome ('Era curto, cativante e se encaixaria bem ao lado de próton, nêutron, elétron e píon', escreve ele); e sua introdução do anyon - um tipo inteiramente novo de partícula que não é um férmion nem um bóson.

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Em abril, e depois separadamente em julho, os cientistas fizeram as primeiras observações de anyons, quase 40 anos depois que Wilczek propôs pela primeira vez sua existência.

'Eu estava começando a achar que isso nunca aconteceria', diz Wilczek, que estava terminando seu livro quando as descobertas foram tornadas públicas. 'Quando finalmente aconteceu, foi uma bela surpresa.'

A descoberta de anyons abre possibilidades para as partículas serem usadas como blocos de construção para computadores quânticos e marca outro marco em nossa compreensão do universo.

Ao encerrar seu livro, Wilczek escreve sobre 'complementaridade' - um conceito em física que se refere a duas teorias aparentemente contrastantes, como as teorias de onda e partícula da luz, que podem explicar separadamente o mesmo conjunto de fenômenos. Ele aponta para muitas teorias complementares da física ao longo do livro e estende a ideia para a filosofia e as maneiras pelas quais aceitar pontos de vista contrastantes do mundo pode nos ajudar a expandir nossa experiência.

“Com o progresso, passamos a considerar as pessoas e criaturas como tendo valor intrínseco e merecedoras de profundo respeito, assim como nós”, escreve ele. 'Quando nos vemos como padrões na matéria, é natural traçar nosso círculo de parentesco muito amplo.'

Reproduzido com permissão de MIT News . Leia o artigo original .

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