Introdução à Física

Posso imaginar que até os seres humanos mais antigos ou mesmo seres pré-humanos se perguntaram "Porque estou aqui? Qual é a natureza da realidade?" "Porque é que o universo está organizado desta forma?" E estas perguntas são as que tentamos responder no campo da física... No campo da física Que pode ver, talvez logo após a matemática como a mais pura das ciências. Tem a matemática, que é muito pura, e depois na fundação da matemática tem a física. E a física tenta mesmo usar a matemática em conjunto com ideias-chave para explicar os fenómenos, todos os fenómenos, do universo. E os físicos serão os primeiros a admitir que estão apenas a começar a perceber a natureza da realidade, a natureza de tudo o que nos rodeia. Muitas vezes pensamos que a física está limitada a assuntos como fenómenos cosmológicos ou levar foguetes para o espaço ou como as ondas se deslocam ou estruturas de edifícios Mas a física é a base para todas as outras ciências. Quando pensamos em química, quando pensamos sobre química, iterações entre átomos, essas iterações são iterações baseadas na física. Portanto a química, é na verdade construída tendo como base a física. E mesmo quando pensamos em nós mesmos, os nossos corpos, até mesmo a nossa consciência, os nossos cérebros tudo se resume a química e física. Resume-se a iterações entre átomos e até propriedades mecânicas dos nossos corpos. Portanto até biologia, até o que nós somos, é construído numa base de química. Isto é biologia aqui em cima que é construída numa base de física, que é dependente de muita da matemática que tem aprendido durante toda a sua vida E que continuará a aprender E aquela pergunta fundamental que poderá ter dito, "Porque é que estou a aprender esta matemática toda" Bem, primeiro porque a matemática é bela, mas também verá que começa, quase da forma mais pura, a descrever a estrutura do universo. E vamos ver isso cada vez mais enquanto estudamos física. Todos estes fenómenos complexos que vê à nossa volta, quer estejamos a olhar para a galáxia ou estejamos a olhar para as ondas do oceano ou mesmo para sistemas biológicos veremos que uma grande quantidade deles podem começar a ser descritos usando matemática relativamente elegante em que podemos construir e continuar a construir. Matemática simples e elegante como força é igual a massa vezes aceleração. E vamos falar sobre força e aceleração como grandezas vectoriais. Vamos pensar em coisas como deslocamento, e vou escrever como uma grandeza vectorial e dentro de pouco tempo vamos aprender mais sobre o que são grandezas vectoriais e escalares. Deslocamento é igual a velocidade vezes tempo Vamos aprender coisas como aceleração é igual a mudança de velocidade sobre mudança de tempo O que vamos ver mesmo com apenas algumas ideias muito simples como estas. Vamos entrar em muito mais detalhe no futuro Pode explicar todo o tipo de fenómenos complexos. E aquilo que sempre adorei na física, e não penso que seja sempre totalmente apreciado, por vezes quando começa a aprender física Vai ver todas estas fórmulas complicadas, todos estes problemas complicados, mas é muitíssimo valioso entender que tudo vem destas ideias básicas. Algumas das coisas que acabei de mencionar, estas ideias, vamos explorar ideias de energia. Vamos explorar as leis de Newton. Vamos pensar em Quais são os diferentes tipos de força e porque existem. Na sua essência tudo tem como objectivo explicar a complexidade do universo, prever o que vai acontecer baseado em ideias simples. E é isso que é a física Quando pensamos em física, tem sido estudada pela humanidade por um grande período de tempo. Na verdade, tenho a certeza que não sabemos quem foram os primeiros físicos. Mas alguns dos, acho que se pode dizer, pensadores fundadores na física são estes cavalheiros que tenho aqui E isto é apenas uma... Pode dizer-se que estes são alguns dos mais importantes pensadores da física mas isto não é, de modo algum, a lista completa Primeiro e antes de mais, temos de incluir Isaac Newton Principalmente quando começa a estudar física, está a começar a entender o mundo como Newton o entendia. Ele entendeu , "Hey, "objectos não caem no chão "só porque eles sempre caíram, "só porque essa é a forma de ser do universo. "É uma força que está a actuar sobre o objecto, "e talvez essa mesma força que me está a fazer "ficar preso à minha cadeira "seja o que mantém a Terra a orbitar em torno do Sol "ou a Lua em torno da Terra." Ele desenvolveu a lei da gravitação, As leis de Newton, e vamos estudá-las enquanto aprofundamos a física básica. E o que veremos, até mesmo mecânica clássica, a física que Newton estabeleceu, pode explicar muitos fenómenos com extraordinária precisão. Mas à medida que entramos no início do século XX a física começa ser ainda mais extraordinária ao começarmos a olhar para as escalas do super pequeno, e Max Planck dá-nos mecânica quântica e depois Albert Einstein ao começarmos a pensar em velocidades super rápidas, a velocidade da luz, e entendemos isso é um absoluto. Que nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz que é esta noção surpreendente que temos estas noções de relatividade geral e especial, e começamos a entender que o universo é de algumas formas mais bizarro, mais misterioso e mais fascinante do que alguma vez imaginámos. Mas todo o trabalho, mesmo para entender a física moderna de Max Planck e Albert Einstein, é baseado em muitas das ideias fundamentais que nos foram dadas por Isaac Newton mesmo pessoas antes de Isaac Newton. Portanto à medida que começa a estudar física, -- e eu sou um um aspirante a físico eu queria ser um físico. Eu imaginei, porque tem tudo que ver, todos nos perguntamos, porque estamos aqui? Qual é a natureza da realidade? Porque que é que as coisas acontecem como acontecem? E estas são as perguntas a que a física tenta responder. Assim, à medida que entra no seu estudo da física, Quero deixá-lo com algumas citações destes três cavalheiros. As primeiras duas são do Isaac Newton. "A verdade é sempre encontrada na simplicidade, " e não na multiplicidade e confusão de coisas." E quero mesmo destacar isto, porque muitas vezes nos seus estudos, pode encontrar-se a decorar fórmulas e vocabulário mas se está a fazer isso, está apenas à superfície. Mas se começar a pensar sobre isso, se começar a pensar de onde vêm estas coisas, vão tornar-se cada vez em ideias mais simples e intuitivas E é só ai que começa a aproximar-se da verdade. Agora, adoro esta segunda citação de Isaac Newton. “Eu não sei como eu posso parecer ao... “Eu não sei como eu posso parecer ao mundo, "mas para mim, eu pareço ser apenas como uma criança "brincando na beira do mar, "divertindo-me "e encontrando um seixo mais liso " ou uma concha mais bonita do que o ordinário, "enquanto o grande oceano da verdade "permanece todo por descobrir diante de mim." Eu gosto de imaginar, existe tanto nós, apesar de pensarmos que sabemos muito, ainda nem aprendemos uma pequena fracção de como o Universo é realmente. E até um grande pensador como o Isaac Newton, ele compreendeu isto. Ele pensa, "Hey, eu estou só aqui a andar "à margem do mar e a apanhar uns seixos "mas existe este oceano vasto "que eu nem começo a entender." Até pode imaginar civilizações alien que estão milhares de anos à nossa frente tecnologicamente ou cientificamente ou mesmo milhões de anos, como eles podem entender a realidade, e eles podem ver nos como formigas pois estamos apenas a começar a entender como o mundo funciona. Isto é Max Planck. "Quando muda a forma como olha para as coisas, "as coisas para que olha mudam." Eu acho isto bastante profundo, porque é verdade. Ao estudar física, vai começar a entender que a maioria das coisas que consideramos a realidade, a nossa percepção actual é baseada nestas forças, mas o que são estas forças? E até estes objectos que pensamos que são sólidos, quando chegamos ao nível atómico, vemos que é maioritariamente espaço vazio e é realmente apenas a interação de forças que nos faz pensar que algo é sólido ou tangível de alguma forma. E percebe que estes objetos sólidos afinal não são assim tão tangíveis. No fim do dia, todo o mundo é apenas um modelo mental que nós temos. De algumas formas, é uma ilusão que a nossa mente cria para podermos operar dentro dela. Mas estamos apenas a começar a entende-la. E por último mas não menos importante, e, na verdade, existem ótimas citações destes e de outros mas especialmente Albert Einstein. " A experiência mas bela "que podemos ter é o misterioso. "É a emoção fundamental que está "no berço da verdadeira arte e verdadeira ciência." E quero mesmo que tenha atenção a isto ao estudar física. Vão haver alturas onde vamos estar a construir as nossas ferramentas. O que é um vetor? O que é um escalar? Usar matemática, provar fórmulas. Essas são as ferramentas, mas depois vamos tentar compreender os fenómenos fundamentais. Como é que o universo realmente funciona? E se quando começarmos a falar sobre isto, não ficar com a pele arrepiada, e sentir que o universo é mais misterioso do que pensou, Então não estamos a estudar física da forma que devíamos estar a estudar física.