Terça-feira, 17 de Novembro de 2009

Como modelar uma nova teoria

 

Este post sai fora da sequência do «caderno do Jorge» mas pareceu-me importante em face, e graças, aos comentários recebidos.

 

Vamos ver como deve ser formalizada uma teoria científica, que é isso que o Jorge tem que fazer.

 

Nós observamos o mundo e colhemos informação, “factos”, que interpretamos à luz dos nossos conhecimentos e a partir dos quais estabelecemos uma teoria ou tomamos uma decisão.

 

Por exemplo, vemos uma pessoa a chorar e interpretamos isso como tendo essa pessoa sofrido um desgosto e talvez procuremos descobrir que desgosto foi esse e como poderemos ajudar essa pessoa. Não é o facto em si - a pessoa estar a chorar – mas a interpretação dele que serve de base ao nosso raciocínio e actuação.

 

(os filósofos têm umas classificações para isto mas não vou usar porque seria mais complicado)

 

Ora há sempre múltiplas interpretações para o mesmo facto. Por exemplo, a pessoa pode estar a chorar porque lhe entrou uma poeira no olho, ou porque tem um desequilíbrio hormonal, ou na sequência de um ataque de riso. Assim, uma teoria estabelecida sobre uma interpretação de um facto assenta numa base frágil, não produz um conhecimento sólido.

 

Dirão: bom, mas dessa interpretação deduzem-se consequências, testam-se e assim saberemos se a interpretação está certa ou não.

 

É um engano. Por um lado, de premissas falsas podemos chegar a conclusões verdadeiras. Numa dedução, a veracidade da conclusão não prova a veracidade das premissas. Por outro lado, nem sempre o teste é fácil e imediato. Em Ciência, as teorias são construídas sobre os dados existentes e testar significa confrontar com novos dados, que estarão dependentes duma evolução tecnológica ou duma lenta transformação dum sistema.

 

 

No que se refere à Física, uma teoria assente em interpretações de observações teria sempre uma base frágil, não serve como estrutura para um «edifício de conhecimento».

 

Qual é a alternativa? É construirmos as teorias, os modelos, unicamente com teorias matemáticas sobre factos tal como observados, ou seja, sobre postulados obtidos por indução sobre factos tal como observados.

 

Há uma grande dificuldade nisto porque o facto observado não é um facto absoluto mas apenas um facto relativo a nós e nós não sabemos o que somos porque não nos podemos medir; mas há conjuntos de observações das quais se pode extrair um facto físico independente do observador e de interpretações – por exemplo, a Lei da Inércia ou a independência da velocidade da luz em relação ao movimento da fonte.

 

Por outro lado, uma teoria assim construída não é falsificável, no conceito de Karl Popper, pois um modelo matemático pode sempre fazer-se acertar com os novos resultados, quaisquer que eles sejam: basta acrescentar um novo parâmetro por cada novo resultado. Um novo parâmetro equivale a mais um postulado e este não assenta em factos directamente observados, logo, a introdução de parâmetros é uma transgressão. Esta introdução é condicionada à verificação experimental directa do parâmetro; por exemplo, no modelo do Big Bang introduziu-se o parâmetro «matéria negra» e agora busca-se a sua confirmação por observação directa.

 

Porém, o que acontece é que este processo é repetível ad eternum, isto é, faz-se uma experiência para detecção do novo parâmetro, não dá certo, então acrescenta-se mais um parâmetro, transferindo-se para a detecção deste a validação da teoria. É o que se passa com a teoria Atómica desde o parâmetro «neutrino».

 

É por isso que em Física as teorias não são «verdadeiras», são apenas «a melhor das disponíveis». E existem dois critérios para avaliar as teorias, de que se falará num dos próximos pontos do «caderno do Jorge», sendo um deles o número de parâmetros: quanto menos, melhor a teoria. O Big Bang é ainda a melhor teoria cosmológica disponível, apesar de ter sido necessário acrescentar novos parâmetros (energia negra, matéria negra, inflatão) para a acertar com as novas observações. O mesmo com a teoria Atómica.

 

 

Vejamos exemplos da aplicação destas ideias a teorias Físicas.

 

O modelo de Ptolomeu era construído sobre um facto tal como observado: os astros circundam a Terra e esta estaria imóvel porque nenhuma observação detectava movimento. Parece metodologicamente certo, do ponto de vista da Física. Mas estava errado porque a presunção de que o movimento da Terra seria detectável por experiências locais estava errada.

 

O Modelo de Copérnico estava mais certo; mas era metodologicamente inaceitável porque assentava numa interpretação dos factos observados, a interpretação de que o facto de vermos o Sol descolar-se no céu era o resultado de a Terra rodar, que não estava apoiada em nenhum facto, pois não se detectava nada que pudesse ser consequência directa do movimento da Terra.

 

Mas não se poderia fazer uma teoria melhor que a de Ptolomeu postulando um sistema heliocêntrico, mesmo sem se conhecer as leis do movimento e da gravitação? Podia, mas acontece que qualquer teoria que dure mais do que uma geração transforma-se num mito, e para derrubar um mito não basta uma teoria «melhor», é preciso uma teoria indiscutível.

 

Para a teoria heliocêntrica ser aceite cientificamente, foi necessário construi-la sobre factos tal como são observados. O modelo de Newton não parte da hipótese dos planetas andarem à volta do Sol, ele assenta num conjunto de propriedades observadas directamente a partir das experiências, nomeadamente na Lei da Inércia.

 

Da mesma forma, o trabalho de Lorentz peca porque assenta na ideia de que existe um meio, um éter. É evidente que existe, tal como era evidente para o Copérnico e Galileu que o Sol era o centro do sistema planetário; só que nós não observamos directamente esse meio, portanto, ele não é um «facto tal como obtido da experiência». O que nós observamos da experiência é o «campo», é a independência da velocidade da luz em relação à da fonte e é a independência das leis físicas em relação ao movimento do observador, consubstanciada no Princípio da Relatividade.

 

O Einstein estabeleceu as suas teorias sobre estes factos, tal como obtidos da observação, e isso fez toda a diferença. Os resultados de Lorentz podiam ser contestados porque assentavam na ideia de um éter e este não é observável; mas os de Einstein não podem. Uma pessoa pode dizer que «não acredita», que «não pode ser», mas isso é inútil, a única coisa que importa é se a dedução dele tem ou não falhas. Por acaso tem uma pequenina falha, o Einstein tinha consciência dela, salientou-o, mas ninguém parece ter percebido ou sido capaz de encontrar uma alternativa.

 

Também a teoria da expansão do espaço não assenta numa interpretação de factos. Contrariamente ao que muitas pessoas pensarão, ela não se deduz do desvio espectral para o vermelho nem duma hipótese de expansão do espaço baseada numa interpretação do desvio para o vermelho. Ela deduz-se das equações da Relatividade Generalizada de Einstein aplicadas a um certo cenário. Ou melhor, ela é uma interpretação possível duma solução dessas equações. Mas a verdade é que subjacente a ela, embora não formalmente, está o mesmo erro de Ptolomeu, a presunção de que somos invariantes porque se não fossemos o detectaríamos.

 

 

Onde é que se situa apresentação da Teoria da Evanescência neste quadro?

 

O “Jorge” poderia fazer a descrição do processo de Evanescência e provar que as observações estão de acordo com as previsões; teria uma teoria claramente melhor que o Big Bang porque com menos parâmetros. Mas não pode ser assim, seria vulnerável à contestação.

 

A teoria da Evanescência tem de ser deduzida de equações já pertencentes ao «edifício do conhecimento» e de postulados decorrentes de factos tais como observados. Não é esse o processo de descoberta, mas esse é o «produto final».

Tal como fez Newton. Ou seja, o “Jorge” não pode colocar nenhuma hipótese ou interpretação de factos. Tal como Newton, tem de poder dizer «hypotheses non fingo». Oiçamos Newton:

 

I have not as yet been able to discover the reason for these properties of gravity from phenomena, and I do not feign hypotheses. For whatever is not deduced from the phenomena must be called a hypothesis; and hypotheses, whether metaphysical or physical, or based on occult qualities, or mechanical, have no place in experimental philosophy. In this philosophy particular propositions are inferred from the phenomena, and afterwards rendered general by induction.

 

Por estas razões não pode ser usado o nome «teoria da Evanescência» porque isso já implica uma interpretação do fenómeno; será apresentada apenas como uma análise relativista do problema da escala, ou seja, de como pode ocorrer uma variação de escala sem que seja possível detectá-la por observações locais, portanto, com conservação das leis físicas.

 

A teoria tem de se basear exclusivamente em postulados decorrentes das observações e ser exclusivamente matemática, sem qualquer conjectura de natureza física. Esse é o desafio que se coloca ao «Jorge».

publicado por alf às 02:08
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55 comentários:
De gary a 17 de Novembro de 2009 às 20:51
Ueh as palavras que citei entre os simbolos <> não apareceram

São três as duas primeiras lê-se "mainstream" e a terceira "meio"
De alf a 18 de Novembro de 2009 às 00:53
gary

Esses símbolos definem os códigos HTML, por isso são interpretados como uma instrução e não como texto

«mainstream» é o pensamento maioritário, dominante.

A Igreja interfere na Ciência e a Ciência interfere na Igreja; não devia ser assim, mas está dificil separar os campos porque as pessoas querem sempre impor as suas «verdades» aos outros; mas, hoje, essa interferência parece-me muito limitada.

Quanto à existência de um meio, isso resulta de todas as propriedades conhecidas do Universo. Como podemos entender um campo? A luz não se propaga como uma onda num meio? A lei da Inércia não é típica de um processo de progação?

Na verdade, tudo o que nós conhecemos é «campo». As partículas atómicas não têm «paredes» são um campo que diminui com a distância ao seu centro. Nunca observamos uma «parede» de uma partícula, apenas campo que se torna muito intenso.


Além disso, é muito mais simples um Universo que consiste num «meio» do que um feito de um zoológico de partículas; porque um «meio» pode suportar inúmeras alterações diferentes quenos surgem como partículas e ondas, bastando assim uma única estrutura para originar tudo o que observamos.

Há um post onde explico o que são as partículas neste cenário do «meio».

Há muitas coisas que quase ninguém percebeu no que o Einstein disse; por isso é que não conheço universidade nenhuma onde se ensine Relatividade pelo artigo do Einstein: porque o não percebem.

Há um parâmetro que o Einstein fez igual a 1 com uma argumentação que não é correcta; mas ninguém percebeu; o Einstein referiu-se a isso mais tarde dizendo " que outra coisa poderia eu fazer?" O valor «1» era o valor cómodo mas não é esse o valor; o erro é minúsculo, mas muda completamente o entendimento do Universo.

Mas não é para já que veremos isso.

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