Discussões Científicas

 

NemoExNihilo

Membro Catedrático
Colaborador Editorial
Matrícula
5 Agosto 2015
Mensagens
11,975
Curso
Contestação Aplicada
Instituição
Toda e Qualquer Injustiça
Um pouco para complementar tópicos como as Discussões Político-Sócio-Económicas, Matemática: Questões e Discussões, as Discussões Filosóficas ou as Discussões sobre Sexualidade, Identidade de Género e Transexualidade, serve o presente para dar um lar apropriado a quaisquer esforços de debater assuntos do âmbito da Ciência, seja ela Hard Science (Física, Química, Biologia...), Soft Science (Psicologia, Sociologia, Antropologia...) ou qualquer outra coisa que se queira definir entre as duas ou para além delas, debate que se poderia perder entre a variedade de assuntos tipicamente abordados nos Diários do Estudante ou noutros tópicos de teor semelhante.

Obviamente, visto que esta temática é muito geral, poderá originar-se uma grande dispersão nos assuntos a ser abordados aqui. Por um lado, é um reflexo importante da própria natureza da Ciência, em que muito assuntos se tocam e se influenciam mutuamente de formas por vezes surpreendentes. Por outro, receio que, ao compartimentalizar demasiado as temáticas, estaríamos a reduzir grandemente o número de potenciais interessados em cada tema e, com isso, a desincentivar a discussão.

Só um aviso: este tópico não pretende ser para discussões relacionadas com o programa de nenhuma disciplina científica em particular ou de cursos no âmbito das Ciências. Quaisquer outras questões ou comentários, seja sobre resultados ou artigos recentes, seja sobre ideias ou teorias de há séculos atrás, seja sobre aquelas dúvidas profundas despertadas por um conceito mencionado de passagem num livro ou num filme, seja o que for, são bem-vindos!



P. S.: Eu sei que, dependendo do posicionamento filosófico, também poderemos ter boas razões para aglomerar a Matemática junto das (restantes) Ciências, mas, visto que já existe um tópico específico para isso, parece-me lícito tentar manter as discussões a ela relativas nesse local. Aos seres mais matemáticos que possam ficar ofendidos com esta discriminação, direi apenas o seguinte: não pretendo considerar que a Matemática tem menos valor do que as restantes Ciências, antes pelo contrário: não quero macular as suas abstracções absolutas com a eterna sujidade dos resultados experimentais...
 
Haverá algum moderador nas discussões que por aqui vão surgir? Se sim, de que forma será feita essa moderação?
Última questão e não menos importante. As discussões podem começar simplesmente com uma questão sobre um determinado assunto (científico claro)?
 
Haverá algum moderador nas discussões que por aqui vão surgir? Se sim, de que forma será feita essa moderação?
Última questão e não menos importante. As discussões podem começar simplesmente com uma questão sobre um determinado assunto (científico claro)?

Por "discussão" pretendi expressar um modelo mais ou menos livre como o dos tópicos cujos links providenciei acima.

Se houver disso necessidade e forte vontade por parte dos potenciais intervenientes, suponho que seja perfeitamente possível organizar alguma coisa nesse sentido da moderação, mas a ideia seria... simplesmente falar-se, enfim.
 
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Perdão pela minha ignorância, mas não frequento os tópicos que fez referência pelo que - em dúvida minha - decidi questionar. Bom, veremos então como é conduzida esta discussão, natural ou moderadamente. Agradeço, independentemente do rumo que tiver, a criação do tópico.
 
Então para inaugurar o tópico como o @NemoEx mencionou no outro topico e percebendo que entendes de física mais que a minha professora que não me soube responder a esta dúvida, porque é que o big bang não pode ter acontecido, considerando empiricamente que é impossível a inexistência de matéria no universo? Corrige-me se eu estiver errada o espaço não tem limites, certo? Então como é que podes ter 100% certeza que não existia qualquer matéria nesse espaço, sendo que o conceito de espaço nem sequer existia muito provavelmente.
Eu entendo que a dúvida pode ser um bocado estúpida porque como já me disse um colega meu expert no assunto, as pessoas é que têm a "mania" de dar definições ao que não pode ser definido constrigindo o seu signficado apenas para ficar acessível à sua compreensão.
 
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Então para inaugurar o tópico como o @NemoEx mencionou no outro topico e percebendo que entendes de física mais que a minha professora que não me soube responder a esta dúvida, porque é que o big bang não pode ter acontecido, considerando empiricamente que é impossível a inexistência de matéria no universo? Corrige-me se eu estiver errada o espaço não tem limites, certo? Então como é que podes ter 100% certeza que não existia qualquer matéria nesse espaço, sendo que o conceito de espaço nem sequer existia muito provavelmente.
Eu entendo que a dúvida pode ser um bocado estúpida porque como já me disse um colega meu expert no assunto, as pessoas é que têm a "mania" de dar definições ao que não pode ser definido constrigindo o seu signficado apenas para ficar acessível à sua compreensão.
Só para confirmar: diriges-te a alguém em específico?
 
Então para inaugurar o tópico como o @NemoEx mencionou no outro topico e percebendo que entendes de física mais que a minha professora que não me soube responder a esta dúvida, porque é que o big bang não pode ter acontecido, considerando empiricamente que é impossível a inexistência de matéria no universo? Corrige-me se eu estiver errada o espaço não tem limites, certo? Então como é que podes ter 100% certeza que não existia qualquer matéria nesse espaço, sendo que o conceito de espaço nem sequer existia muito provavelmente.
Eu entendo que a dúvida pode ser um bocado estúpida porque como já me disse um colega meu expert no assunto, as pessoas é que têm a "mania" de dar definições ao que não pode ser definido constrigindo o seu signficado apenas para ficar acessível à sua compreensão.

Não percebi bem o argumento que quiseste fazer, mas posso tentar contextualizar e apresentar o posicionamento científico mais usual em relação ao Big Bang e esperar que isso te esclareça ou, por outro lado, te permita reformular ou redireccionar a questão para o ponto que te seja mais relevante. Vai ser um pouco comprido, porque, por um lado, não quero assumir nada relativamente ao nível de conhecimentos a que estarão todos os eventuais leitores, e, por outro, não consigo impedir-me de escrever mais do que o que deveria...


O Big Bang


A Física, de uma maneira geral, não se preocupa com o que se passou antes do Big Bang. Isto é, as teorias físicas, tal como as conhecemos e concebemos hoje em dia, poderão (tentar) explicar quase toda a história do Universo desde o primeiro instante depois de ter ocorrido o Big Bang, mas nada conseguem adiantar quanto ao momento do Big Bang em si e muito menos ao que quer que seja que se pudesse encontrar algures antes dele.

Até porque, à luz da Física que usamos para o descrever - que se enquadram no âmbito da Cosmologia -, o próprio momento do Big Bang corresponde, por um lado, a um ponto matematicamente intratável (uma singularidade, um pouco à semelhança do que alguns leitores eventualmente saberão que se poderá encontrar no centro de um buraco negro), e, por outro, a um estado de coisas em que o espaço-tempo estava todo concentrado nesse mesmo ponto.

Vou deixar isso assentar um bocadinho: o espaço e o tempo estavam concentrados num único ponto.

Para explicar devidamente o que quero dizer com isso, temos de fazer um desvio mais ou menos longo pela Relatividade Geral e, antes disso, pela Relatividade Restrita, que lhe está na origem e é conceptualmente muito mais simples, para só no fim revisitarmos a questão propriamente dita.

Tenham paciência, se puderem.


Relatividade Restrita


É comum ouvir-se, mesmo em comunicações sem grande profundidade científica, o princípio de que a velocidade da luz é finita e constante, ou alguma coisa parecida. Não é inteiramente verdade: a velocidade da luz pode depender do meio, muito à semelhança do que ocorre com o som (basta pensar no som no ar versus debaixo de água, onde é muito mais rápido), mas, para o que nos interessa, que é o Espaço, e para aquilo que mais experienciamos no nosso dia-a-dia, que é o ar atmosférico, essa velocidade é praticamente igual, correspondendo à razoavelmente famosa constante da velocidade da luz, \(c \simeq 3\times10^8 m/s\).

Portanto, quando digo constante, não me refiro ao facto de ter o mesmo valor independentemente do material, refiro-me à muito mais profunda propriedade de a velocidade da luz ter um valor constante independentemente da velocidade a que se viaje. Fazendo um paralelo simples, se eu atirar uma bola a \(10 km/h\) e me meter num carro que vai a \(20 km/h\) na direcção oposta, vou ver a bola a mover-se relativamente a mim a 30 km/h\). Com a luz, não se passa nada disso: supondo que estou parado e aponto uma lanterna numa direcção, vou ver que a luz se propaga aos tais \(3\times10^8 m/s\); se eu me puser num carro e andar na direcção oposta, independentemente da velocidade a que eu vá, iria ver a luz a propagar-se a \(3\times10^8 m/s\), e, pior ainda, se andasse na mesma direcção da luz, em vez de a ver a deslocar-se mais lentamente, vê-la-ia na mesma a propagar-se a \(3\times10^8 m/s\). Frustrante, não é?

Houve, historicamente, alguma celeuma em torno desta conclusão, que parece completamente ilógica à nossa experiência quotidiana, mas diversos resultados experimentais (o mais famoso dos quais a Experiência de Michelson-Morley, embora eu considere, pessoalmente, que a Experiência de Fizeau mereça mais reconhecimento do que o que normalmente se lhe atribui), para além de outras indicações provenientes das equações que regem o Electromagnetismo, comprovam-na para além de quaisquer dúvidas razoáveis. E, aliás, uma boa parte da Ciência e da Tecnologia que temos hoje em dia não funcionaria como funciona se não fosse verdade.

Este comportamento, à falta de melhor termo, estúpido da luz tem consequências muito importantes. Einstein, com base num conjunto de experiências de pensamento muito interessantes (e que, se depois alguém quiser, posso tentar explicar em maior detalhe), conseguiu demonstrar que, por causa de a luz se propagar sempre à mesma velocidade, se eu me mover com certa velocidade, vou sentir dois efeitos em simultâneo: a dilatação dos tempos e a contracção dos espaços. Trata-se de algo completamente impossível de conciliar com a nossa experiência do dia-a-dia, mas, tanto quanto posso dizê-lo, garanto que é inteira e absolutamente verdade e, mais uma vez, experimentalmente verificável.

Acho que, mais do que explicar, o melhor é exemplificar. Suponhamos que existe um corredor muito comprido com uma régua desenhada no chão e uma parede cheia de relógios a intervalos regulares. Agora, vamos supor que um infeliz qualquer com uma reguinha na mão e um relógio de pulso (até posso ser eu...) é, de algum modo, lançado ao longo desse corredor com uma certa velocidade, que, já agora, terá de ser bastante grande. Vamos, também, dizer que o corredor está em vácuo para não nos chatearmos com a resistência do ar, o que quer dizer que a velocidade se manterá constante ao longo do movimento, e não vamos mesmo querer saber o que é que acontece quando o infeliz atingir o fundo do corredor, por razões óbvias...

Bom, ao abrigo da Relatividade Restrita, o que o infeliz irá ver é... mais do que surreal: as marcas da régua no chão vão encolher relativamente às da reguinha que o infeliz leva, enquanto os ponteiros dos relógios na parede se vão mover muito mais depressa do que os do relógio de pulso do infeliz. Se isto ainda não vos fez confusão, parabéns: ou já sabem o que tenho para vos explicar, ou são quase tão tresloucados como eu, ou vão ter mesmo de reler a frase anterior até compreenderem.

Se eu andar suficientemente depressa, o espaço encolhe e o tempo passa mais devagar por mim.

Por outras palavras, o intervalo de espaço e de tempo entre duas coisas depende da velocidade a que eu ando.

Por outras palavras ainda, intervalos de tempo e de espaço são relativos, e, sobretudo, intervalos de tempo e de espaço de uma mesma coisa estão relacionados, posto que uns encolhem e outros esticam - na mesma proporção, posso acrescentar, visto que, se uma velocidade é um intervalo de espaço a dividir por um intervalo de tempo, só assim se garante que a velocidade da luz se mantenha constante. Daí que se fale em Espaço-Tempo.

Existe uma outra consequência da Relatividade Restrita, simbolizada pela vulgarmente conhecida equação \(E = m c^2\), que é o facto de a massa e a energia de um corpo serem equivalentes (a menos do factor de \(c^2\)). Por outras palavras, uma certa massa corresponde a uma certa energia, e isto está na base de muitos dos processos, por exemplo, que se estudam no CERN: a criação de matéria (portanto, massa) a partir da energia que é transportada nos feixes que colidem. Visto que, no nosso dia-a-dia, não lidamos muito directamente nem com massas, nem com energias, dizer isto acaba por não ser tão impactante e, para não tornar isto ainda maior do que já é, não me vou alongar mais.

Ter esta noção de que a massa e a energia são mais ou menos convertíveis não é importante para compreender o que se seguirá, mas queria só destacar, em prol do rigor científico, que esta igualdade tão famosa só se verifica, na verdade, para corpos em repouso; um corpo a mover-se com velocidade \(v\) terá energia dada por:
\[E = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} m c^2\]

(Tecnicamente, existe a possibilidade de se fazer \(E = m^* c^2\) com \(m^* = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} m\) para respeitar a forma popular da equação, mas aqui já entramos um pouco no âmbito da aldrabice de notação e/ou da redefinição de conceitos simples para coisas mais confusas - neste caso, o de distinguir a massa do corpo em repouso de uma "massa relativística" -, que eu pessoalmente abomino.)

Isto tem a consequência importante de nenhum corpo com massa poder atingir a velocidade da luz, posto que isso equivaleria à situação não Física de ter energia infinita.



Resumo: o espaço e o tempo estão relacionados: os intervalos de Espaço-Tempo dependem da velocidade a que se vai.


Relatividade Geral


Devo confessar que, pessoalmente, (ainda) não me encontro tão familiarizado com a Relatividade Geral a ponto de a conseguir digerir e apresentar da forma mais intuitiva possível. Aliás, uma parte das questões teóricas e formais que lhe estão associadas (se querem mesmo saber, tensores, geometrias não-euclidianas...) acaba por ser de natureza quase inteiramente matemática, pelo que seria um pouco contraproducente discorrer sobre os princípios mais fundamentais aqui. Vou, em vez disso, arriscar-me a tratar os assuntos mais pela rama e apresentar parte dos raciocínios que levaram Einstein a propor esta teoria.

Mesmo antes de um certo e determinado Isaac Newton decidir passar as tardes de Verão a levar com suculentas maçãs na cabeça, já se tinha mais ou menos a ideia de que a massa de um corpo lhe permite atrair outros corpos com massa à sua volta. Newton teve o condão de providenciar um bom formalismo teórico para explicar isto e tudo ficou bem durante muitos anos, porque a Lei de Gravitação Universal que ele propôs se aplica bastante bem aos casos em que mais prontamente poderíamos ter dados experimentais: coisas a caírem cá na Terra e a maior parte dos planetas a andarem em torno do Sol. Aliás, funciona mesmo tão bem que permitiu a um francês de nome Le Verrier prever a existência de Neptuno por continhas, antes de este planeta ser observado com um telescópio, em meados do século XIX.

Avançando para o início do século XX, existiam umas quantas discordâncias entre a teoria e a experiência. Em particular, a órbita de Mercúrio rodava em torno do Sol de uma maneira incompatível com a gravidade newtoniana, o que, numa altura em que se pensava que tudo o resto estava mais ou menos explicado (citando liberalmente Lord Kelvin - não, não é esse @LordKelvin...), constituía um ligeiro desconforto.

Eis que chega Einstein, com mais uma das suas fantásticas experiências de pensamento. Neste caso, imagina um elevador, com um ocupante sortudo e nada infeliz porque não tem de ir pelas escadas. Imaginou, aliás, que esse ocupante até tinha a sorte de ter uma bolinha com ele com que se distrair.

1) Começou por imaginar um elevador parado, no Espaço, longe de qualquer outro corpo. Nem o sortudo, nem a bolinha têm qualquer aceleração em relação ao elevador, e, se ele a largar sem lhe dar qualquer impulso, a bolinha fica parada à mesma altura.

2) Supôs, agora, um elevador à superfície da Terra. O sortudo sente o seu peso, a bolinha sente o seu peso, têm a aceleração da gravidade em relação ao elevador, e, se ele largar a bolinha, ela cai, como seria de esperar.

3) Depois, pôs esse mesmo elevador de novo no Espaço, mas a ser acelerado "para cima" com uma aceleração constante e igual à aceleração da gravidade à superfície da Terra. O sortudo e a bolinha sentirão, devido a uma coisa que depois posso explicar em mais detalhe mas a que comummente se chama (embora incorrectamente) forças fictícias, uma força "para baixo" que é idêntica ao seu peso, e, logicamente, uma aceleração oposta à do elevador, pelo que, se largar a bolinha, ela também vai cair.

4) Por fim, decidiu ser muito mauzinho e imaginou o elevador no topo de um edifício muito comprido (talvez tão comprido como o corredor no meu exemplo da régua e dos relógios). Subitamente, cortam-se os cabos e o elevador começa a cair sob a acção da gravidade. Lá dentro, relativamente ao elevador, o sortudo não sente qualquer aceleração, a bolinha não sente qualquer aceleração, pelo que, se ele a largar, ela fica à mesma altura.

Einstein supôs, ainda, que o elevador era fechado, de modo que o sortudo não podia saber onde estava, e vamos obviamente admitir que era um elevador suficientemente hermético para o pobre coitado não sufocar no Espaço.

Lá de dentro do elevador, os casos 1 e 4 e os casos 2 e 3 são indistinguíveis: a bola fica parada à mesma altura ou cai, respectivamente. Por causa disto, ele concluiu, muito legitimamente, que um corpo parado era localmente indistinguível de um corpo em queda livre sob a acção da gravidade. Com base noutras considerações mais complexas que entroncam já nos tais aspectos matemáticos que não quero abordar, isto acaba por implicar que, longe da ideia Newtoniana de um corpo permanecer em repouso ou movimento rectilíneo uniforme na ausência de forças exteriores, o que sucede é que um corpo segue uma linha, a chamada geodésica, que minimiza a distância percorrida entre a sua posição inicial e a final.

No Espaço, na ausência de forças gravíticas, essa geodésica é perfeitamente concordante com a ideia de Newton: uma linha recta. Porém, na presença de um corpo massivo, a geodésica invariavelmente acaba por apontar na sua direcção. Como resolver isto? Conceptualmente, é simples: a gravidade curva o espaço.

Momento em que faço outra pausa para ênfase: a gravidade deforma o espaço. Mas, se o espaço é... enfim... aquela coisa mais ou menos abstracta sobre a qual podemos posicionar outras coisas, como é que se deforma? Para onde é que se deforma? Mais uma vez, conceptualmente, é simples: tal como no exemplo das réguas, o que sucede é que há direcções em que os comprimentos medidos parecem encolher e outras onde esticam, o que leva a que, se nos queremos manter na tal trajectória que minimiza a distância percorrida, comecemos a curvar na direcção onde os comprimentos são menores.

Tudo isto é mais complicado pelo facto de, como vimos na Relatividade Restrita, intervalos de espaço e de tempo não serem independentes por a velocidade da luz ser finita e fixa, o que quer dizer que a gravidade deforma não só os intervalos de espaço, mas também os intervalos de tempo. Não vale a pena imiscuirmo-nos nessa complexidade. Basta dizer que, até à data, a Relatividade Geral é a descrição mais fiável que se conhece para qualquer fenómeno de natureza gravítica, e, em particular, para expressarmos a evolução do Universo, e que os tais problemas com a órbita de Mercúrio são inteiramente resolvidos por ela.



Resumo: a gravidade deforma o Espaço-Tempo.


O Big Bang, Outra Vez


Após este grande desvio, creio que nos encontramos munidos dos conceitos suficientes para abordar devidamente a questão do Big Bang.

Para o fazermos, preciasamos (ainda!) de umas noções básicas de Cosmologia.

Deve ser mais ou menos frequente ouvir-se que o Universo está em expansão. Há evidências disso desde por volta dos anos 20, com as primeiras observações de outras galáxias que, por um processo físico também ele curioso (e relacionado com a Relatividade Restrita) e que posso depois explicar, se pôde determinar que se estavam a afastar de nós. Pior, à medida que mais galáxias eram descobertas, verificava-se que, quanto mais distantes de nós, mais depressa se afastavam.

Como? Porquê? Bem... o porquê é uma pergunta muito espinhosa, mas o como tem uma resposta mais ou menos simples, por menos... enfim, razoável que pode parecer. Lembram-se do que disse acerca dos intervalos de espaço-tempo poderem mudar? Pois bem, verifica-se, ou teoriza-se, ou, aliás, tem-se fortes razões para crer que eles estão a aumentar entre as galáxias. Ou seja, aquilo que registamos não é bem que as galáxias se estejam a afastar de nós, é mais como se o espaço que existe entre nós e elas... aumentasse.

Eu sei, é estranho. Se quisermos, imaginemos que temos dois pontos, sei lá, duas estacas enterradas na areia ou coisa parecida, e queremos medir a distância entre eles com as sempre presentes reguinhas. A situação que eu estou a tentar descrever é como se, subitamente, a escala da régua começasse a aumentar, de tal forma que o que outrora eram dois metros passaram a ser três, ou quatro, ou mil...

Para que é que isto nos serve? Simples: é que, se o Universo se está a expandir neste momento, à medida que recuemos no tempo para o passado, veremos as coisas cada vez mais próximas.

E cada vez mais próximas.

E cada vez mais próximas.

Existem algumas subtilezas e particularidades que estou a ignorar aqui em prol da simplicidade da discussão, mas há muito boas razões para defender que, há cerca de 13.8 mil milhões de anos (\(13.8\times 10^9\) anos), toda a matéria que se encontra no Universo se encontrava próxima, muito próxima, muito concentrada. E, como vimos, a matéria, porque gera gravidade, deforma o espaço. E, havendo muita matéria no Universo, essa deformação vai ser muito significativa. Se recuarmos suficientemente, vai haver um instante em que essa matéria está toda concentrada num só ponto, o que gera a tal singularidade, o tal infinito muito chato, agora posso dizê-lo, na deformação do espaço-tempo. E é nesse momento que a Física basicamente arde toda e não conseguimos concluir nada.

Porque é que se chama a isto Big Bang? Primeiro, por razões históricas (foi um nome pejorativo atribuído a esta teoria numa altura em que a crença vigente era a de que o Universo era estático e, por isso, seria ridículo propor que tinha "explodido" a partir do nada), mas sobretudo porque, por diversas considerações teóricas e alguns resultados experimentais, se pode concluir que, em menos de um nanossegundo, o Universo expandiu do tal estado de "ponto onde a Física ardeu" para algo absurdamente maior (a Wikipédia, fonte sempre de desconfiar, mas enfim, fala, em determinado momento, numa expansão por um factor de \(10^{26}\), o que é efectivamente absurdamente grande). Porque se deu esta Inflação (que é o nome atribuído a este processo, nada a ver com Economia!)? Creio que (ainda) não se sabe bem. Porque é forçoso que se tenha dado esta Inflação? É... um pouco mais complicado e tem a ver com os efeitos que a limitação da velocidade da luz traz sobre a causalidade. Posso, eventualmente, detalhar em momento posterior, mas creio que isto já vai longo e não vale a pena.

O que importa, sobretudo, extrair daqui? É que tudo o que a Física sabe só começa no instante em que a matéria sai daquele ponto infinito inicial. Não é, à luz do que sabemos hoje, sequer possível expressar algo que exista antes disso, também por não haver um claro "antes": o tempo, à semelhança do espaço, também estava infinitamente curvado. É confuso? Sem dúvida. Acho que até para as maiores figuras da área o é...


Obviamente, se quisermos derivar para outros lados, podemos perguntar de onde veio toda aquela matéria inicial, de onde veio o Espaço-Tempo, porque é que as leis que o regem são o que são, e tudo isso. Mas aí já recaímos no âmbito das Discussões Filosóficas.

Eu não sou uma autoridade nesta matéria. Por favor, tomem tudo o que disse com as devidas reservas, houve simplificações e imprecisões que cometi numa tentativa de ser o mais claro possível, e provavelmente a minha compreensão, sobretudo da Relatividade Geral, pode estar aquém do necessário para providenciar uma explicação absolutamente correcta.

Estou disponível para corrigir todos e quaisquer erros que se possam encontrar no meu texto.

Não espero que todos os posts nestas Discussões Científicas tenham esta extensão ou tomem uma abordagem tão pseudo-pedagógica; quis "inaugurar" o tópico da melhor maneira que sei, que é, como sempre, escrevendo em demasia.

Sei que é um post muito comprido. Não sei se não vou mandar abaixo o fórum. Se for o caso, as minhas desculpas, chefe, chefão, chef, ou o que quer que seja, @davis...

EDIT: Felizmente, aguentou-se! Uau!
 
Eu nal est
Não percebi bem o argumento que quiseste fazer, mas posso tentar contextualizar e apresentar o posicionamento científico mais usual em relação ao Big Bang e esperar que isso te esclareça ou, por outro lado, te permita reformular ou redireccionar a questão para o ponto que te seja mais relevante. Vai ser um pouco comprido, porque, por um lado, não quero assumir nada relativamente ao nível de conhecimentos a que estarão todos os eventuais leitores, e, por outro, não consigo impedir-me de escrever mais do que o que deveria...


O Big Bang


A Física, de uma maneira geral, não se preocupa com o que se passou antes do Big Bang. Isto é, as teorias físicas, tal como as conhecemos e concebemos hoje em dia, poderão (tentar) explicar quase toda a história do Universo desde o primeiro instante depois de ter ocorrido o Big Bang, mas nada conseguem adiantar quanto ao momento do Big Bang em si e muito menos ao que quer que seja que se pudesse encontrar algures antes dele.

Até porque, à luz da Física que usamos para o descrever - que se enquadram no âmbito da Cosmologia -, o próprio momento do Big Bang corresponde, por um lado, a um ponto matematicamente intratável (uma singularidade, um pouco à semelhança do que alguns leitores eventualmente saberão que se poderá encontrar no centro de um buraco negro), e, por outro, a um estado de coisas em que o espaço-tempo estava todo concentrado nesse mesmo ponto.

Vou deixar isso assentar um bocadinho: o espaço e o tempo estavam concentrados num único ponto.

Para explicar devidamente o que quero dizer com isso, temos de fazer um desvio mais ou menos longo pela Relatividade Geral e, antes disso, pela Relatividade Restrita, que lhe está na origem e é conceptualmente muito mais simples, para só no fim revisitarmos a questão propriamente dita.

Tenham paciência, se puderem.


Relatividade Restrita


É comum ouvir-se, mesmo em comunicações sem grande profundidade científica, o princípio de que a velocidade da luz é finita e constante, ou alguma coisa parecida. Não é inteiramente verdade: a velocidade da luz pode depender do meio, muito à semelhança do que ocorre com o som (basta pensar no som no ar versus debaixo de água, onde é muito mais rápido), mas, para o que nos interessa, que é o Espaço, e para aquilo que mais experienciamos no nosso dia-a-dia, que é o ar atmosférico, essa velocidade é praticamente igual, correspondendo à razoavelmente famosa constante da velocidade da luz, \(c \simeq 3\times10^8 m/s\).

Portanto, quando digo constante, não me refiro ao facto de ter o mesmo valor independentemente do material, refiro-me à muito mais profunda propriedade de a velocidade da luz ter um valor constante independentemente da velocidade a que se viaje. Fazendo um paralelo simples, se eu atirar uma bola a \(10 km/h\) e me meter num carro que vai a \(20 km/h\) na direcção oposta, vou ver a bola a mover-se relativamente a mim a 30 km/h\). Com a luz, não se passa nada disso: supondo que estou parado e aponto uma lanterna numa direcção, vou ver que a luz se propaga aos tais \(3\times10^8 m/s\); se eu me puser num carro e andar na direcção oposta, independentemente da velocidade a que eu vá, iria ver a luz a propagar-se a \(3\times10^8 m/s\), e, pior ainda, se andasse na mesma direcção da luz, em vez de a ver a deslocar-se mais lentamente, vê-la-ia na mesma a propagar-se a \(3\times10^8 m/s\). Frustrante, não é?

Houve, historicamente, alguma celeuma em torno desta conclusão, que parece completamente ilógica à nossa experiência quotidiana, mas diversos resultados experimentais (o mais famoso dos quais a Experiência de Michelson-Morley, embora eu considere, pessoalmente, que a Experiência de Fizeau mereça mais reconhecimento do que o que normalmente se lhe atribui), para além de outras indicações provenientes das equações que regem o Electromagnetismo, comprovam-na para além de quaisquer dúvidas razoáveis. E, aliás, uma boa parte da Ciência e da Tecnologia que temos hoje em dia não funcionaria como funciona se não fosse verdade.

Este comportamento, à falta de melhor termo, estúpido da luz tem consequências muito importantes. Einstein, com base num conjunto de experiências de pensamento muito interessantes (e que, se depois alguém quiser, posso tentar explicar em maior detalhe), conseguiu demonstrar que, por causa de a luz se propagar sempre à mesma velocidade, se eu me mover com certa velocidade, vou sentir dois efeitos em simultâneo: a dilatação dos tempos e a contracção dos espaços. Trata-se de algo completamente impossível de conciliar com a nossa experiência do dia-a-dia, mas, tanto quanto posso dizê-lo, garanto que é inteira e absolutamente verdade e, mais uma vez, experimentalmente verificável.

Acho que, mais do que explicar, o melhor é exemplificar. Suponhamos que existe um corredor muito comprido com uma régua desenhada no chão e uma parede cheia de relógios a intervalos regulares. Agora, vamos supor que um infeliz qualquer com uma reguinha na mão e um relógio de pulso (até posso ser eu...) é, de algum modo, lançado ao longo desse corredor com uma certa velocidade, que, já agora, terá de ser bastante grande. Vamos, também, dizer que o corredor está em vácuo para não nos chatearmos com a resistência do ar, o que quer dizer que a velocidade se manterá constante ao longo do movimento, e não vamos mesmo querer saber o que é que acontece quando o infeliz atingir o fundo do corredor, por razões óbvias...

Bom, ao abrigo da Relatividade Restrita, o que o infeliz irá ver é... mais do que surreal: as marcas da régua no chão vão encolher relativamente às da reguinha que o infeliz leva, enquanto os ponteiros dos relógios na parede se vão mover muito mais depressa do que os do relógio de pulso do infeliz. Se isto ainda não vos fez confusão, parabéns: ou já sabem o que tenho para vos explicar, ou são quase tão tresloucados como eu, ou vão ter mesmo de reler a frase anterior até compreenderem.

Se eu andar suficientemente depressa, o espaço encolhe e o tempo passa mais devagar por mim.

Por outras palavras, o intervalo de espaço e de tempo entre duas coisas depende da velocidade a que eu ando.

Por outras palavras ainda, intervalos de tempo e de espaço são relativos, e, sobretudo, intervalos de tempo e de espaço de uma mesma coisa estão relacionados, posto que uns encolhem e outros esticam - na mesma proporção, posso acrescentar, visto que, se uma velocidade é um intervalo de espaço a dividir por um intervalo de tempo, só assim se garante que a velocidade da luz se mantenha constante. Daí que se fale em Espaço-Tempo.

Existe uma outra consequência da Relatividade Restrita, simbolizada pela vulgarmente conhecida equação \(E = m c^2\), que é o facto de a massa e a energia de um corpo serem equivalentes (a menos do factor de \(c^2\)). Por outras palavras, uma certa massa corresponde a uma certa energia, e isto está na base de muitos dos processos, por exemplo, que se estudam no CERN: a criação de matéria (portanto, massa) a partir da energia que é transportada nos feixes que colidem. Visto que, no nosso dia-a-dia, não lidamos muito directamente nem com massas, nem com energias, dizer isto acaba por não ser tão impactante e, para não tornar isto ainda maior do que já é, não me vou alongar mais.

Ter esta noção de que a massa e a energia são mais ou menos convertíveis não é importante para compreender o que se seguirá, mas queria só destacar, em prol do rigor científico, que esta igualdade tão famosa só se verifica, na verdade, para corpos em repouso; um corpo a mover-se com velocidade \(v\) terá energia dada por:
\[E = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} m c^2\]

(Tecnicamente, existe a possibilidade de se fazer \(E = m^* c^2\) com \(m^* = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} m\) para respeitar a forma popular da equação, mas aqui já entramos um pouco no âmbito da aldrabice de notação e/ou da redefinição de conceitos simples para coisas mais confusas - neste caso, o de distinguir a massa do corpo em repouso de uma "massa relativística" -, que eu pessoalmente abomino.)

Isto tem a consequência importante de nenhum corpo com massa poder atingir a velocidade da luz, posto que isso equivaleria à situação não Física de ter energia infinita.



Resumo: o espaço e o tempo estão relacionados: os intervalos de Espaço-Tempo dependem da velocidade a que se vai.


Relatividade Geral


Devo confessar que, pessoalmente, (ainda) não me encontro tão familiarizado com a Relatividade Geral a ponto de a conseguir digerir e apresentar da forma mais intuitiva possível. Aliás, uma parte das questões teóricas e formais que lhe estão associadas (se querem mesmo saber, tensores, geometrias não-euclidianas...) acaba por ser de natureza quase inteiramente matemática, pelo que seria um pouco contraproducente discorrer sobre os princípios mais fundamentais aqui. Vou, em vez disso, arriscar-me a tratar os assuntos mais pela rama e apresentar parte dos raciocínios que levaram Einstein a propor esta teoria.

Mesmo antes de um certo e determinado Isaac Newton decidir passar as tardes de Verão a levar com suculentas maçãs na cabeça, já se tinha mais ou menos a ideia de que a massa de um corpo lhe permite atrair outros corpos com massa à sua volta. Newton teve o condão de providenciar um bom formalismo teórico para explicar isto e tudo ficou bem durante muitos anos, porque a Lei de Gravitação Universal que ele propôs se aplica bastante bem aos casos em que mais prontamente poderíamos ter dados experimentais: coisas a caírem cá na Terra e a maior parte dos planetas a andarem em torno do Sol. Aliás, funciona mesmo tão bem que permitiu a um francês de nome Le Verrier prever a existência de Neptuno por continhas, antes de este planeta ser observado com um telescópio, em meados do século XIX.

Avançando para o início do século XX, existiam umas quantas discordâncias entre a teoria e a experiência. Em particular, a órbita de Mercúrio rodava em torno do Sol de uma maneira incompatível com a gravidade newtoniana, o que, numa altura em que se pensava que tudo o resto estava mais ou menos explicado (citando liberalmente Lord Kelvin - não, não é esse @LordKelvin...), constituía um ligeiro desconforto.

Eis que chega Einstein, com mais uma das suas fantásticas experiências de pensamento. Neste caso, imagina um elevador, com um ocupante sortudo e nada infeliz porque não tem de ir pelas escadas. Imaginou, aliás, que esse ocupante até tinha a sorte de ter uma bolinha com ele com que se distrair.

1) Começou por imaginar um elevador parado, no Espaço, longe de qualquer outro corpo. Nem o sortudo, nem a bolinha têm qualquer aceleração em relação ao elevador, e, se ele a largar sem lhe dar qualquer impulso, a bolinha fica parada à mesma altura.

2) Supôs, agora, um elevador à superfície da Terra. O sortudo sente o seu peso, a bolinha sente o seu peso, têm a aceleração da gravidade em relação ao elevador, e, se ele largar a bolinha, ela cai, como seria de esperar.

3) Depois, pôs esse mesmo elevador de novo no Espaço, mas a ser acelerado "para cima" com uma aceleração constante e igual à aceleração da gravidade à superfície da Terra. O sortudo e a bolinha sentirão, devido a uma coisa que depois posso explicar em mais detalhe mas a que comummente se chama (embora incorrectamente) forças fictícias, uma força "para baixo" que é idêntica ao seu peso, e, logicamente, uma aceleração oposta à do elevador, pelo que, se largar a bolinha, ela também vai cair.

4) Por fim, decidiu ser muito mauzinho e imaginou o elevador no topo de um edifício muito comprido (talvez tão comprido como o corredor no meu exemplo da régua e dos relógios). Subitamente, cortam-se os cabos e o elevador começa a cair sob a acção da gravidade. Lá dentro, relativamente ao elevador, o sortudo não sente qualquer aceleração, a bolinha não sente qualquer aceleração, pelo que, se ele a largar, ela fica à mesma altura.

Einstein supôs, ainda, que o elevador era fechado, de modo que o sortudo não podia saber onde estava, e vamos obviamente admitir que era um elevador suficientemente hermético para o pobre coitado não sufocar no Espaço.

Lá de dentro do elevador, os casos 1 e 4 e os casos 2 e 3 são indistinguíveis: a bola fica parada à mesma altura ou cai, respectivamente. Por causa disto, ele concluiu, muito legitimamente, que um corpo parado era localmente indistinguível de um corpo em queda livre sob a acção da gravidade. Com base noutras considerações mais complexas que entroncam já nos tais aspectos matemáticos que não quero abordar, isto acaba por implicar que, longe da ideia Newtoniana de um corpo permanecer em repouso ou movimento rectilíneo uniforme na ausência de forças exteriores, o que sucede é que um corpo segue uma linha, a chamada geodésica, que minimiza a distância percorrida entre a sua posição inicial e a final.

No Espaço, na ausência de forças gravíticas, essa geodésica é perfeitamente concordante com a ideia de Newton: uma linha recta. Porém, na presença de um corpo massivo, a geodésica invariavelmente acaba por apontar na sua direcção. Como resolver isto? Conceptualmente, é simples: a gravidade curva o espaço.

Momento em que faço outra pausa para ênfase: a gravidade deforma o espaço. Mas, se o espaço é... enfim... aquela coisa mais ou menos abstracta sobre a qual podemos posicionar outras coisas, como é que se deforma? Para onde é que se deforma? Mais uma vez, conceptualmente, é simples: tal como no exemplo das réguas, o que sucede é que há direcções em que os comprimentos medidos parecem encolher e outras onde esticam, o que leva a que, se nos queremos manter na tal trajectória que minimiza a distância percorrida, comecemos a curvar na direcção onde os comprimentos são menores.

Tudo isto é mais complicado pelo facto de, como vimos na Relatividade Restrita, intervalos de espaço e de tempo não serem independentes por a velocidade da luz ser finita e fixa, o que quer dizer que a gravidade deforma não só os intervalos de espaço, mas também os intervalos de tempo. Não vale a pena imiscuirmo-nos nessa complexidade. Basta dizer que, até à data, a Relatividade Geral é a descrição mais fiável que se conhece para qualquer fenómeno de natureza gravítica, e, em particular, para expressarmos a evolução do Universo, e que os tais problemas com a órbita de Mercúrio são inteiramente resolvidos por ela.



Resumo: a gravidade deforma o Espaço-Tempo.


O Big Bang, Outra Vez


Após este grande desvio, creio que nos encontramos munidos dos conceitos suficientes para abordar devidamente a questão do Big Bang.

Para o fazermos, preciasamos (ainda!) de umas noções básicas de Cosmologia.

Deve ser mais ou menos frequente ouvir-se que o Universo está em expansão. Há evidências disso desde por volta dos anos 20, com as primeiras observações de outras galáxias que, por um processo físico também ele curioso (e relacionado com a Relatividade Restrita) e que posso depois explicar, se pôde determinar que se estavam a afastar de nós. Pior, à medida que mais galáxias eram descobertas, verificava-se que, quanto mais distantes de nós, mais depressa se afastavam.

Como? Porquê? Bem... o porquê é uma pergunta muito espinhosa, mas o como tem uma resposta mais ou menos simples, por menos... enfim, razoável que pode parecer. Lembram-se do que disse acerca dos intervalos de espaço-tempo poderem mudar? Pois bem, verifica-se, ou teoriza-se, ou, aliás, tem-se fortes razões para crer que eles estão a aumentar entre as galáxias. Ou seja, aquilo que registamos não é bem que as galáxias se estejam a afastar de nós, é mais como se o espaço que existe entre nós e elas... aumentasse.

Eu sei, é estranho. Se quisermos, imaginemos que temos dois pontos, sei lá, duas estacas enterradas na areia ou coisa parecida, e queremos medir a distância entre eles com as sempre presentes reguinhas. A situação que eu estou a tentar descrever é como se, subitamente, a escala da régua começasse a aumentar, de tal forma que o que outrora eram dois metros passaram a ser três, ou quatro, ou mil...

Para que é que isto nos serve? Simples: é que, se o Universo se está a expandir neste momento, à medida que recuemos no tempo para o passado, veremos as coisas cada vez mais próximas.

E cada vez mais próximas.

E cada vez mais próximas.

Existem algumas subtilezas e particularidades que estou a ignorar aqui em prol da simplicidade da discussão, mas há muito boas razões para defender que, há cerca de 13.8 mil milhões de anos (\(13.8\times 10^9\) anos), toda a matéria que se encontra no Universo se encontrava próxima, muito próxima, muito concentrada. E, como vimos, a matéria, porque gera gravidade, deforma o espaço. E, havendo muita matéria no Universo, essa deformação vai ser muito significativa. Se recuarmos suficientemente, vai haver um instante em que essa matéria está toda concentrada num só ponto, o que gera a tal singularidade, o tal infinito muito chato, agora posso dizê-lo, na deformação do espaço-tempo. E é nesse momento que a Física basicamente arde toda e não conseguimos concluir nada.

Porque é que se chama a isto Big Bang? Primeiro, por razões históricas (foi um nome pejorativo atribuído a esta teoria numa altura em que a crença vigente era a de que o Universo era estático e, por isso, seria ridículo propor que tinha "explodido" a partir do nada), mas sobretudo porque, por diversas considerações teóricas e alguns resultados experimentais, se pode concluir que, em menos de um nanossegundo, o Universo expandiu do tal estado de "ponto onde a Física ardeu" para algo absurdamente maior (a Wikipédia, fonte sempre de desconfiar, mas enfim, fala, em determinado momento, numa expansão por um factor de \(10^{26}\), o que é efectivamente absurdamente grande). Porque se deu esta Inflação (que é o nome atribuído a este processo, nada a ver com Economia!)? Creio que (ainda) não se sabe bem. Porque é forçoso que se tenha dado esta Inflação? É... um pouco mais complicado e tem a ver com os efeitos que a limitação da velocidade da luz traz sobre a causalidade. Posso, eventualmente, detalhar em momento posterior, mas creio que isto já vai longo e não vale a pena.

O que importa, sobretudo, extrair daqui? É que tudo o que a Física sabe só começa no instante em que a matéria sai daquele ponto infinito inicial. Não é, à luz do que sabemos hoje, sequer possível expressar algo que exista antes disso, também por não haver um claro "antes": o tempo, à semelhança do espaço, também estava infinitamente curvado. É confuso? Sem dúvida. Acho que até para as maiores figuras da área o é...


Obviamente, se quisermos derivar para outros lados, podemos perguntar de onde veio toda aquela matéria inicial, de onde veio o Espaço-Tempo, porque é que as leis que o regem são o que são, e tudo isso. Mas aí já recaímos no âmbito das Discussões Filosóficas.

Eu não sou uma autoridade nesta matéria. Por favor, tomem tudo o que disse com as devidas reservas, houve simplificações e imprecisões que cometi numa tentativa de ser o mais claro possível, e provavelmente a minha compreensão, sobretudo da Relatividade Geral, pode estar aquém do necessário para providenciar uma explicação absolutamente correcta.

Estou disponível para corrigir todos e quaisquer erros que se possam encontrar no meu texto.

Não espero que todos os posts nestas Discussões Científicas tenham esta extensão ou tomem uma abordagem tão pseudo-pedagógica; quis "inaugurar" o tópico da melhor maneira que sei, que é, como sempre, escrevendo em demasia.

Sei que é um post muito comprido. Não sei se não vou mandar abaixo o fórum. Se for o caso, as minhas desculpas, chefe, chefão, chef, ou o que quer que seja, @davis...

EDIT: Felizmente, aguentou-se! Uau!
Eu não estava a apresentar um argumento. Foi uma hipótese que me passou pela cabeça, mas já vi que como não tinha noção, até agora das leis que regem o nosso universo e que tu explicas te de forma bastante explícita. Quando falas em forças ficticias suponho que falas, por exemplo da força que opõe a força que mantém uma montanha russa nos carris quando faz um looping, acho...
Em relação ao antes do big bang, será que não dá para fazer um paralelismo entre o que acontece quando temos uma temperatura inferior ao zero absoluto (tive que fazer uma pesquisa recentemente e dizia que já tinham conseguifo ultrapassar essa temperatura em algumas centésimas acho)
 
Excelente tópico e explicação @NemoExNihilo . 👏

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Pegando no que está a ser discutido, e em algo que só descobri recentemente e gostava de ter conhecido antes, sugiro que explorem a disciplina/conteúdos de Big History (Grande História/História Ampla). Vai muito além da típica História que nós aprendemos com todos os detalhes dos ~5.000 AC aos nossos dias, analisados de forma muito detalhada e focados na civilização humana. E não foca só o lado mais físico do fenómeno inicial que deu origem a tudo de forma isolada. A Big History faz uma análise mais macro de como a humanidade se encaixa no universo desde o Big bang até aos dias de hoje, de uma forma interdisciplinar, incluindo biologia, geologia, física, antropologia, cosmologia, química, etc.

Um bom sítio para começar em vídeo é esta série do Crash Course:


Um bom sítio para começar em livro é o Big History and the Future of Humanity do Fred Spier.
 
Eu não estava a apresentar um argumento. Foi uma hipótese que me passou pela cabeça, mas já vi que como não tinha noção, até agora das leis que regem o nosso universo e que tu explicas te de forma bastante explícita. Quando falas em forças ficticias suponho que falas, por exemplo da força que opõe a força que mantém uma montanha russa nos carris quando faz um looping, acho...

Obrigado! Eu tentei fazer um esforço de não fazer depender nada do que disse de qualquer equação ou conta (aliás, só apresento mesmo uma equação que nada tem a ver com a principal mensagem, e só para tentar desincentivar a noção imprecisa do \(E = mc^2\)...), mas, obviamente, se se quiser prosseguir a discussão mais por esse lado, também se pode, ainda que suspeite que os potenciais interessados terão a capacidade de aprofundar o estudo por si mesmos (ou futuramente no curso que escolherem).

As forças fictícias são mais, por exemplo, quando te sentes empurrado contra o assento de um carro que esteja a acelerar ou, ao invés, quando te sentes atirado para a frente quando o carro trava: são o reflexo daquilo que se chama inércia, que é a tendência de um corpo para permanecer no que, no ponto de vista Newtoniano, se diria ser repouso ou movimento rectilíneo uniforme, e, no ponto de vista da Relatividade Geral, se diria ser uma geodésica.

Não quis, no que disse acima, discorrer muito sobre a velha história dos referenciais, porque receei que pudessem obscurecer o ponto principal, que era a tal questão de os intervalos no Espaço-Tempo encolherem ou esticarem. No entanto, e como costuma ser muito martelado na cabeça dos alunos mesmo nas primeiras aulas dedicadas à Dinâmica (isto é, ao estudo dos corpos em movimento), este conceito de referencial é bastante importante, e acrescento já que, embora nos exercícios mais básicos isso não costume ser muito evidente, a escolha do referencial mais apropriado pode, por vezes, ser determinante na nossa capacidade de resolver um dado problema físico. Isto é verdade mesmo num ponto de vista puramente clássico e Newtoniano, mas pode tornar-se especialmente importante em problemas de Relatividade. Porém, para introduzirmos a questão das forças fictícias, não precisamos de sair do panorama clássico, o que é bom, posto que aqui não temos nenhum fenómeno que esteja em grande desacordo com a nossa experiência do dia-a-dia.

Como talvez se tenha ouvido falar, existe o conceito de referencial inercial, que, para se absolutamente rigoroso, se define como um em que as Leis de Newton são perfeitamente válidas (o que acaba por ser um pouco circular, uma vez que se diz que as Leis de Newton são válidas para todos os referenciais inerciais), mas que, para a maior parte dos propósitos, se poderá assumir como um que não sofre qualquer aceleração.

Porque é que um referencial que sofra aceleração não é inercial? Acaba por ser a resposta a isso que origina as tais "forças fictícias". Ao contrário do que fiz antes, eu vou ter mesmo de escrever umas equações aqui, mas peço a quaisquer leitores que não se assustem, porque não são nada mais do que a segunda lei de Newton:

\[ \vec{F} = m \vec{a} \Leftrightarrow \vec{a} = \frac{\vec{F}}{m} \]

Ou seja, a força que um corpo sente é igual à massa vezes a aceleração a que está sujeito, ou, equivalentemente, quando uma força actua sobre um corpo, a aceleração que ele ganha é igual à força a dividir pela massa.

Vou resgatar o exemplo do elevador de Einstein outra vez, mas agora vamos fazê-lo transparente para podermos observar o sortudo e a bolinha lá dentro.

O elevador parado é, sem dúvida, um referencial inercial. O sortudo larga a bolinha, e a bolinha fica à mesma altura, porque nenhuma força actua sobre ela, logo, não ganha qualquer aceleração.

Vamos supor agora que começamos a acelerar o elevador "para cima" com aceleração \(\vec{a}\) (pela 2.ª lei de Newton, isto implica exercer uma certa força sobre ele, mas vamos ignorar de onde é que provém essa força, porque não interessa para agora), mas nós ficamos cá fora a observar. Vamos ver o elevador a acelerar num sentido e a bolinha a ficar parada em relação a nós, porque nenhuma força actua sobre ela, logo, a aceleração é nula. Isto implica que, mesmo que a bolinha não se tenha mexido, o fundo do elevador vai acabar por bater nela.

Por outro lado, consideremos o ponto de vista do sortudo lá dentro. Ele largou a bolinha e esta ficou à mesma altura, posto que o elevador estava parado. No momento em que o elevador (da nossa perspectiva, cá fora) começou a acelerar, o que é que ele vê? A bolinha está a deslocar-se em direcção ao fundo do elevador, com aceleração \(-\vec{a}\).

Suponhamos que o sortudo não sabe que o elevador está a ser acelerado. O que é que ele pensaria? Pelas Leis de Newton, que existia uma força a actuar na bolinha de intensidade \(- m_{\text{bolinha}} \vec{a}\). Mas, como sabemos, a bolinha não sofre qualquer força. Qual é o problema aqui? É simples: o ponto de vista, aliás, o referencial do sortudo está a ser acelerado, logo, como se disse antes, não é inercial, logo, as Leis de Newton não são válidas.

Como também disse, a escolha de referenciais pode ser essencial para simplificar o tratamento dos problemas, e é demasiado bem verdade que, em muitos casos, o referencial que nos interessa pode ser acelerado. Mas, como vimos, as Leis de Newton, que são a pedra basilar da resolução de qualquer problema dinâmico, deixam de ser válidas aí? Como descalçamos a bota? É, como já disse acerca de outras coisas muito mais avançadas, conceptualmente simples: imaginamos que aquela força que pensaríamos existir a acelerar a bolinha para baixo existe mesmo, e chamamos-lhe uma força fictícia. Há quem não goste deste nome (e eu concordo), porque nos leva a pensar que, sendo fictícia, não tem quaisquer efeitos mensuráveis, o que é obviamente mentira; porém, é esta a designação mais comummente adoptada e, enfim, temos de viver com ela...

Só mais dois comentários de bónus:
  • Se prestarem atenção a esta questão das forças fictícias e ao que descrevi antes das experiências de pensamento de Einstein, talvez possam concluir uma forma alternativa de expressar a tal história de um corpo em queda livre num campo gravítico ser indistinguível de um corpo em repouso na ausência de outras forças: é que o referencial inercial quando há gravidade é precisamente essa queda livre, e a gravidade que nós vemos actuar sobre os corpos à superfície da Terra, por exemplo, é, nada mais, nada menos, do que uma força fictícia que advém do facto de não estarmos nesse referencial inercial. Isto tem a vantagem adicional de explicar os resultados experimentais muito fortes, mas que, para muitos, não seriam necessariamente obrigatórios, de que a massa que um corpo parece ter para efeitos da segunda lei de Newton (a dita massa inercial) e a massa que um corpo parece ter para efeitos da Lei de Gravitação Universal (a dita massa gravítica) são a mesma.

  • Estas considerações das forças fictícias foram feitas unicamente num sistema acelerado linearmente, isto é, numa certa direcção. Se considerássemos um sistema em rotação (o que, aviso desde já, tende a resultar sempre em grandes complicações a nível das contas necessárias - atrever-me-ia a dizer que estudar um corpo em rotação é mais complicado ainda do que a Relatividade Geral, embora saiba bem que isto é um exagero...), outro tipo de forças fictícias surgiriam, nomeadamente a dita "aceleração centrífuga" e as razoavelmente famosas Forças de Coriolis, responsáveis, entre outras coisas, por muitos dos fenómenos atmosféricos a larga escala (mas não propriamente, ao contrário do que se diz, pelos vórtices nos ralos!), que se podem ver como consequências do facto de o corpo, num referencial (inercial) que não esteja a rodar, se querer mover em linha recta

Em relação ao antes do big bang, será que não dá para fazer um paralelismo entre o que acontece quando temos uma temperatura inferior ao zero absoluto (tive que fazer uma pesquisa recentemente e dizia que já tinham conseguifo ultrapassar essa temperatura em algumas centésimas acho)

O zero absoluto chama-se zero absoluto por uma razão: é, por definição, a temperatura mínima termodinamicamente atingível e que corresponde ao estado menos desorganizado de um sistema. No entanto, é verdade que se poderão construir sistemas e/ou situações em que se podem considerar temperaturas "inferiores" ao zero absoluto.

Isto tem origem na definição que a Física Estatística dá para a temperatura, e que basicamente corresponde ao inverso da derivada da entropia em função da energia interna do sistema.

A entropia, neste sentido, corresponde basicamente ao número de estados acessíveis do sistema, isto é, ao número de possíveis configurações em que os seus constituintes se podem dispor. Intuitivamente falando, acho que é compreensível que a entropia de um cubo de gelo, por exemplo, é significativamente menor do que a da mesma quantidade de água no estado líquido, visto que existem muito menos formas de as moléculas se disporem no cubo, enquanto, no líquido... é a rebaldaria que se imagina.

Para a maior parte dos sistemas, e, diria eu, para qualquer sistema mentalmente são, o número de possíveis configurações acessíveis a um sistema tende a aumentar quando a energia interna do sistema aumenta, ou seja, a entropia aumenta com a energia interna. Isto implica, pela sua definição em termos matemáticos, que a derivada será positiva, logo, o seu inverso também, logo, a temperatura também será positiva.

Porém, podemos considerar, em casos suficientemente esquisitos, sistemas onde o número de possíveis configurações diminui quando a energia do sistema aumenta. Por um raciocínio em tudo análogo ao anterior, vamos ter uma derivada negativa e, por isso, uma temperatura negativa.

O que é que isto significa? Um sistema com temperatura positiva, enfim, comporta-se como de costume: se tiver uma temperatura maior do que outro, transfere energia para ele sob a forma de calor. Um sistema com temperatura negativa vai, por surpreendente que pareça, transferir energia para todos os sistemas com temperatura inferior à sua (mais negativa) ou com energia positiva. Eu sei, é estranho, mas, para o compreendermos na totalidade, teria de mergulhar mais profundamente na Física Estatística e, para ser sincero, não me apetece, por agora, fazê-lo, a menos que haja suficiente interesse nisso.


Isto não nem propriamente relação com o Big Bang. O Big Bang, ou o estado do Universo instantes após o seu início, corresponde "simplesmente" a um sistema com temperatura muito, muito, muito, muito elevada. Devo dizer que este estado também não é exactamente possível de compreender à luz do nosso actual entendimento da Natureza, devido à existência de fenómenos complicados de transições de fase quânticas e palavrões do género, que implicam que o estado da energia-matéria nessas circunstâncias é... radicalmente diferente de tudo o que conhecemos ou podemos estudar, mesmo com os aceleradores de partículas mais sofisticados, pelo que não fazemos realmente uma boa ideia do que se encontraria aí. Só mais uns instantes depois, quando expandiu e arrefeceu um pouco, começamos a encontrar alguns estados mais ou menos conhecidos, embora estejam longe de ser simples de descrever ou compreender (vou dizer só um nome: plasma de quarks e gluões).

Excelente tópico e explicação @NemoExNihilo . 👏

Obrigado! 😊
 
Última edição:
Isto não nem propriamente relação com o Big Bang. O Big Bang, ou o estado do Universo instantes após o seu início, corresponde "simplesmente" a um sistema com temperatura muito, muito, muito, muito elevada.
Eu expliquei-me mal aqui😅
Quando eu quis dizer que se podia fazer um paralelismo queria dizer que se tal como ao atingir temperaturas abaixo de zero, há alteração das propriedades da matéria (supercondutividade e fluidez) e que pelo menos previram que esses objetos deixariam de estar sujeitos à gravidade (pelo menos foi o que li) se não poderia acontecer algo semelhante no big bang visto que se encontra uma ENORME quantidade de massa junta num unico ponto😅
Eu entendo que tendo apenas os conhecimentos básicos (f.q 10/11 e física de 12 ano, sendo que não dei nem um terço do programa, ou seja, infelizmente nem dei física quântica, embora tenha feito um trabalho sobre esssa parte. Btw adorei a questão do catástrofe do ultravioleta!), não me exprimo com rigor quase nenhum, mas estou a fazer um esforço para o fazer com o pouco que sei e vou pesquisando😁. Talvez um dia faça um curso de física para entender todos estes problemas, porque é uma das áreas que tenho mais interesse.
Já agora, qual é tua opinião em relação à teoria das cordas?
 
Eu expliquei-me mal aqui😅
Quando eu quis dizer que se podia fazer um paralelismo queria dizer que se tal como ao atingir temperaturas abaixo de zero, há alteração das propriedades da matéria (supercondutividade e fluidez) e que pelo menos previram que esses objetos deixariam de estar sujeitos à gravidade (pelo menos foi o que li) se não poderia acontecer algo semelhante no big bang visto que se encontra uma ENORME quantidade de massa junta num unico ponto😅

Vamos lá a esclarecer umas coisas: quando dizes "temperaturas abaixo de zero", queres dizer "temperaturas abaixo de 0 K" ou "temperaturas abaixo de 0 ºC"?

Em qualquer dos casos, a supercondutividade e a superfluidez não se encontram, de modo algum, associadas a temperaturas abaixo de 0 K, apenas a temperaturas muito baixas, pelo facto de dependerem de fenómenos (tipicamente de natureza quântica) que exigem grande regularidade, sobretudo na distribuição dos electrões pelos níveis energéticos, e, como expliquei antes, esta regularidade acaba sempre por estar associada a baixas temperaturas.

No caso da superfluidez, o exemplo mais premente é o do hélio líquido, cujo ponto de ebulição é algures em torno dos 4 K.

No caso da supercondutividade, os primeiros exemplos foram encontrados em ligas metálicas a baixas temperaturas (fui ver, a supercondutividade foi descoberta em metais arrefecidos a hélio líquido, logo, na ordem dos 5 K), embora hoje já existam os chamados "supercondutores a altas temperaturas", sendo que estas "altas temperaturas" correspondem tipicamente a uma vizinhança de 100 K (- 173 ºC). Há, obviamente, grande interesse e grande investigação no sentido de se encontrarem supercondutores em condições de temperatura (e pressão) mais próximas das que são exequíveis de atingir e manter a larga escala, mas é mais uma questão de se encontrar o conjunto apropriado de átomos do que outra coisa.

O estado do Universo poucos instantes depois do seu início não podia estar mais longe de um sistema regular, pelo que não me parece muito crível que apresentasse qualquer espécie de supercondutividade ou superfluidez; aliás, a bem dizer, nem sequer existiam electrões para se conduzir, e seguramente que o Universo não era um conjunto de moléculas que pudesse formar um superfluido, até porque a superfluidez só é significativa no caso em que se tenha um campo de forças externo a tornar uma posição (no caso da Terra, junto ao chão, por minimizar a energia potencial gravítica) energeticamente mais favorável do que outra.

Eu entendo que tendo apenas os conhecimentos básicos (f.q 10/11 e física de 12 ano, sendo que não dei nem um terço do programa, ou seja, infelizmente nem dei física quântica, embora tenha feito um trabalho sobre esssa parte. Btw adorei a questão do catástrofe do ultravioleta!), não me exprimo com rigor quase nenhum, mas estou a fazer um esforço para o fazer com o pouco que sei e vou pesquisando😁. Talvez um dia faça um curso de física para entender todos estes problemas, porque é uma das áreas que tenho mais interesse.

Devo, em abono da verdade, dizer-te que, num curso de Física, aprenderás muito mais sobre como fazer continhas em torno de diversas temáticas do que sobre os verdadeiros problemas que nelas podemos encontrar. Até porque, muito naturalmente, é difícil realizar uma avaliação sobre problemas ainda em aberto...

Obviamente, nesse processo, adquires conhecimentos suficientes para perceber melhor a linguagem com que estes problemas podem ser rigorosamente descritos, e, a partir disso, consegues informar-te melhor acerca das diversas teorias, dos diversos argumentos, dos diversos resultados, enfim, do dito "estado da arte" em relação a estes problemas. Mas seria ilusório pensar que, no primeiro semestre de um curso de Física (a menos que se tratasse de um curso de Física muito peculiar...), se começasse logo a abordar a problemática do estado da matéria no Universo nas imediações do Big Bang...

Já agora, qual é tua opinião em relação à teoria das cordas?

Antes de mais, devo dizer que se trata de um assunto suficientemente complexo para que eu não faça a mínima ideia da Matemática envolvida, pelo que só poderei falar qualitativamente e, em larga medida, a partir daquilo que outros, que saberão mais do que eu, me transmitiram.

A noção que tenho é a de que tem por base, e por linguagem, formalismos matemáticos razoavelmente elegantes e consistentes, que, nalguns casos, até terão sido - e estão a ser - desenvolvidos propositadamente para ela, mas foi-me dada a ideia de que, no seu âmago, parte de alguns pressupostos que não foram experimentalmente verificados, e creio que houve mesmo um professor - porventura particularmente adverso a ela - que chegou a dizer que alguns entre eles chegavam mesmo a ser falsos.

Como disse, não estou suficientemente informado para poder opinar com confiança, mas sentir-me-ia inclinado a dizer que, mesmo que possa ser uma teoria matematicamente bonita - consta que o é -, só tem o pendor que tem porque muito provavelmente caiu no goto, se me for permitida a expressão, dos divulgadores de ciência, e eventualmente porque tem uma ou duas personalidades razoavelmente visíveis a defendê-la. Pode um dia vir a ser confirmada, e então engolirei com todo o gosto estas minhas palavras, mas, até lá, não posso deixar de a ver com... mais do que algumas reservas.
 
Eu queria dizer o que tu disseste em relação à supercondutividade e fluidez 😅 só agora é que reparei que tinha escrito mal...
Eu pensei no curso de física teria uma maior base teórica, mas se dizes que baseia-se mais em cálculos do que na teorica, então não seria pior pensar noutra solução (um bom livro teorico de física).
Em relação à teoria das cordas, sim pode ser que alterada dê em algo visto que a força gravitica e suas leis são um dos maiores impedimentos para a teoria de tudo. Afinal ela conseguiu ser testada com sucesso em varias galaxias, sendo que foi logo falhar o teste na nossa galáxia😅
Já agora, alguém já ouviu falar do novo planeta previsto no sistema solar?
 
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Eu pensei no curso de física teria uma maior base teórica, mas se dizes que baseia-se mais em cálculos do que na teorica, então não seria pior pensar noutra solução (um bom livro teorico de física).

Talvez me tenha expressado ma1, por já conhecer a realidade de um curso de Física: obviamente que dás as teorias, dás as leis matemáticas subjacentes aos diversos fenómenos, com grau crescente de complexidade à medida que vais avançando, e grande parte do que tens de fazer para as disciplinas de Física Teórica consiste basicamente em resolveres problemas a partir dessas teorias. Precisamente por as leis que regem os problemas que, deduzo, te interessam, como o estado das coisas no Universo nas proximidades do Big Bang, os supercondutores ou os superfluidos, serem razoavelmente complexas, só te começas a aproximar dessas áreas muito mais à frente no curso. Para dar o exemplo do caso particular do meu curso (Engenharia Física Tecnológica, no IST), só no 2.º semestre do 4.º ano (para mim, este que agora acabou) falei de Relatividade Geral, enquanto a Relatividade Restrita apareceu logo na primeira disciplina que tive de Mecânica, no 1.º semestre do 1.º ano.

(Eu sei que disse logo que este tópico não era para debater cursos no âmbito da Ciência. Só quero que não haja nenhum ma1-entendido em relação ao que antes disse.)

Em relação à teoria das cordas, sim pode ser que alterada dê em algo visto que a força gravitica e suas leis são um dos maiores impedimentos para a teoria de tudo. Afinal ela conseguiu ser testada com sucesso em varias galaxias, sendo que foi logo falhar o teste na nossa galáxia😅

Não entendo onde é que vais buscar essa última frase de a gravidade falhar na nossa galáxia. Podias explicar melhor?
 
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Eu estava a falar da teoria das cordas😅

Não ouvi falar de nada. Aliás, fui pesquisar e encontrei foi resultados recentes no sentido em que a observação de outras galáxias (aliás, grupos - ditos clusters - de outras galáxias) não tinha encontrado um certo tipo de fenómenos previstos pela Teoria das Cordas.
 
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Desculpem mudar o tópico, mas como vi que o último comentário foi em Agosto, pensei que não iria interromper.

Tenho visto muita coisa na televisão e redes sociais sobre a COVID-19 e a corrida às vacinas que me tem causado muita confusão e algum aborrecimento. Numa tentativa de catarse e também para fins informativos e de discussão, partilho algumas considerações e esclarecimentos (espero eu que corretos, mas agradeço correções) sobre algumas coisas que se têm andado por aí a dizer sobre as vacinas da COVID-19. Esta é uma análise na perspetiva de I&D, não da parte de biologia molecular, pois estou longe de ser especialista nessa matéria e o risco de dizer disparates seria muito alto.

1. O ensaio interrompido
  • Interromper um ensaio clínico por um motivo de segurança não é um fenómeno anormal. Não há problema em ser noticiado, mas na falta de esclarecimento causou alarme e aumentou a desconfiança social no método científico. Nada de novo, portanto.
  • Grande parte dos ensaios possuem comités de especialistas multidisciplinares e independentes da empresa, responsáveis por avaliações que podem ser regulares e cumulativas (ex: análises interinas planeadas) e/ou episódicas (ex: na presença de sinais de segurança que podem ser game changers). Em ensaios comparativos duplamente cegos (ie, nem o médico nem o doente sabe o que está a tomar), as análises interinas podem ser realizadas por estatistas independentes ou cegos ao tratamento, e os investigadores e equipa de investigação da empresa farmacêutica que se devem manter cegos continuarão a sê-lo. Já os membros do comité independente não serão cegos. Após avaliação do comité, pode-se recomendar a continuação do estudo, descontinuação do estudo ou mesmo alteração de componentes no seu desenho (comum em ensaios adaptativos, onde estas alterações encontram-se planeadas a priori).
  • No contexto desta vacina, interromperam-se alguns ensaios depois do surgimento de certos eventos que podiam representar um risco não admissível. Esta interrupção foi feita por motivos preventivos, sendo retomado o programa após uma avaliação do comité independente, e consequente recomendação para retomar os estudos. Estes mecanismos pretendem não colocar os voluntários em riscos desnecessários, descontinuando ensaios com medicamentos potencialmente perigosos o mais cedo possível.
  • Mais informações: Why halting the COVID-19 vaccine trial is part of the process; https://www.ema.europa.eu/en/docume...e/guideline-data-monitoring-committees_en.pdf

2. Warp Speed
  • Existe uma preocupação sobre a celeridade do desenvolvimento destas vacinas. Isto acaba por fazer sentido quando vemos que normalmente uma vacina demora entre 5 e 10 anos a desenvolver-se. Então como é que, 1 ano depois, estamos a falar de vacinas quase prontas para entrar no mercado?
  • A situação pandémica atual é devastadora em termos de saúde pública e economia. Nesse sentido, houve um grande investimento público e privado para desenvolver plataformas moleculares, a fim de identificar vacinas candidatas mais rapidamente, o que diminui drasticamente o tempo de desenvolvimento pré-clínico e formulação (ex: a Moderna demorou apenas 42 dias desde que recebeu a informação da sequenciação do vírus até à criação da vacina mRNA-1273 COVID-19 Vaccines: A Race Against Time in the Middle of Death and Devastation!).
  • Esta pandemia levou também à criação de consórcios, maior abertura e partilha de informações entre universidades, empresas e autoridades, acelerando o processo e promovendo a transparência (ex: BioNTech e Pfizer, AstraZeneca e Universidade de Oxford, plataforma ACCORD, entre outros).
  • Independentemente disto, necessitamos de uma avaliação clínica suficientemente aprofundada para podermos aprovar uma vacina dentro dos padrões de segurança aceitáveis. Nesse sentido, uma série de adaptações estão a ser feitas para acelerar o processo, como por exemplo (COVID-19 Vaccines: A Race Against Time in the Middle of Death and Devastation!, Evolution of the COVID-19 vaccine development landscape; Fact Sheet: Explaining Operation Warp Speed):
    • Uso de desenhos flexíveis que se baseiam na obtenção de um número-alvo de casos COVID-19 identificados para atingir o endpoint primário do estudo.
    • Ensaios streamlined de fase 1-2 desenhados para obter informação de segurança e imunogenicidade o mais rapidamente possível para iniciar ensaios de fase 3.
    • Obtenção de informação de eficácia mais cedo do que normalmente previsto nos ensaios.
    • Relaxamento dos critérios de elegibilidade do estudo, permitindo a entrada de amostras representativas da população-alvo mais cedo, incluindo profissionais de saúde, idosos e pessoas com comorbilidades que aumentam o risco de doença grave.
    • Programas como a Operation Warp Speed procuraram também reduzir o tempo da disponibilização ao público, aprovando o fabrico em massa de vacinas candidatas com base em dados clínicos preliminares antes da disponibilidade de informação robusta e aprovação, a fim de estarem disponíveis para uso logo que se confirme a sua eficácia e segurança (caso não se verifique, estas doses serão obviamente destruídas, sendo um risco financeiro óbvio que não seria adoptado numa situação normal).
  • Ainda assim, é muito importante evitar relaxar demasiado as regras, com risco de prejuízo para a saúde pública. As empresas que desenvolvem estes produtos e as autoridades regulamentares devem sempre seguir as boas práticas científicas, não cedendo a pressões políticas ou sociais. Nesse sentido, 9 grandes empresas farmacêuticas assinaram um juramento, reforçando que o desenvolvimento de uma vacina para a COVID-19 será sempre feita de acordo com o rigor científico e sempre com a segurança das pessoas como primeira prioridade (Pharma giants sign COVID-19 vaccine safety pledge - Nordic Life Science – the leading Nordic life science news service). As autoridades regulamentares necessitam de fazer a sua parte e “arbitrar” com todo o rigor possível este processo, que por ser tão flexível, não deve admitir quaisquer riscos desnecessários. Do mesmo modo, os custos das vacinas e programas de distribuição devem ser acordados entre as empresas e as agências governamentais a fim de possibilitar um acesso global e não proibitivo (Subscribe to read | Financial Times). Veremos como corre nessa vertente.

3. The Space Race
  • Então se as vacinas ocidentais estão a ser desenvolvidas com tanta flexibilidade e rapidamente, porque existiu/existe resistência do Ocidente à vacina russa Gam-COVID-Vac (Sputnik V)? Porque não temos informação suficiente que justifique uma aprovação. A informação que saiu a público revela ensaios de fases iniciais realizados durante 2 meses até aprovação do medicamento, o que mesmo tendo em conta os critérios acima, é manifestamente pouco para uma avaliação adequada. Em setembro (já após aprovação por decreto na Rússia), foram publicados resultados sobre esta vacina (Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: two open, non-randomised phase 1/2 studies from Russia) confirmando-se a necessidade de ensaios de fase 3 em amostras robustas para confirmação da efetividade da vacina, um ponto defendido pelos autores do paper. Nesse sentido, a aprovação da vacina é condicional à realização de estudos fase 3, aproximando-se assim dos princípios de investigação seguidos pela Europa e EUA. A meu entender (opinião meramente pessoal), a decisão de aprovação por decreto foi política, numa tentativa de antecipação às vacinas ocidentais. No entanto, não se conseguem contornar os requisitos regulamentares, e enquanto não tivermos todos os dados necessários, a vacina não deverá receber o aval da autoridade europeia e dos EUA.
  • Assim, na falta de estudos fase 3, as opiniões dos especialistas sobre esta vacina são de cautela e com uma recomendação comum: o acesso a toda a informação de forma transparente, e a condução de estudos respeitando a segurança das pessoas e as boas práticas (https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S1473-3099(20)30709-X).
Pronto, já me sinto melhor.
 
Desculpem mudar o tópico, mas como vi que o último comentário foi em Agosto, pensei que não iria interromper.

Tenho visto muita coisa na televisão e redes sociais sobre a COVID-19 e a corrida às vacinas que me tem causado muita confusão e algum aborrecimento. Numa tentativa de catarse e também para fins informativos e de discussão, partilho algumas considerações e esclarecimentos (espero eu que corretos, mas agradeço correções) sobre algumas coisas que se têm andado por aí a dizer sobre as vacinas da COVID-19. Esta é uma análise na perspetiva de I&D, não da parte de biologia molecular, pois estou longe de ser especialista nessa matéria e o risco de dizer disparates seria muito alto.

1. O ensaio interrompido
  • Interromper um ensaio clínico por um motivo de segurança não é um fenómeno anormal. Não há problema em ser noticiado, mas na falta de esclarecimento causou alarme e aumentou a desconfiança social no método científico. Nada de novo, portanto.
  • Grande parte dos ensaios possuem comités de especialistas multidisciplinares e independentes da empresa, responsáveis por avaliações que podem ser regulares e cumulativas (ex: análises interinas planeadas) e/ou episódicas (ex: na presença de sinais de segurança que podem ser game changers). Em ensaios comparativos duplamente cegos (ie, nem o médico nem o doente sabe o que está a tomar), as análises interinas podem ser realizadas por estatistas independentes ou cegos ao tratamento, e os investigadores e equipa de investigação da empresa farmacêutica que se devem manter cegos continuarão a sê-lo. Já os membros do comité independente não serão cegos. Após avaliação do comité, pode-se recomendar a continuação do estudo, descontinuação do estudo ou mesmo alteração de componentes no seu desenho (comum em ensaios adaptativos, onde estas alterações encontram-se planeadas a priori).
  • No contexto desta vacina, interromperam-se alguns ensaios depois do surgimento de certos eventos que podiam representar um risco não admissível. Esta interrupção foi feita por motivos preventivos, sendo retomado o programa após uma avaliação do comité independente, e consequente recomendação para retomar os estudos. Estes mecanismos pretendem não colocar os voluntários em riscos desnecessários, descontinuando ensaios com medicamentos potencialmente perigosos o mais cedo possível.
  • Mais informações: Why halting the COVID-19 vaccine trial is part of the process; https://www.ema.europa.eu/en/docume...e/guideline-data-monitoring-committees_en.pdf

2. Warp Speed
  • Existe uma preocupação sobre a celeridade do desenvolvimento destas vacinas. Isto acaba por fazer sentido quando vemos que normalmente uma vacina demora entre 5 e 10 anos a desenvolver-se. Então como é que, 1 ano depois, estamos a falar de vacinas quase prontas para entrar no mercado?
  • A situação pandémica atual é devastadora em termos de saúde pública e economia. Nesse sentido, houve um grande investimento público e privado para desenvolver plataformas moleculares, a fim de identificar vacinas candidatas mais rapidamente, o que diminui drasticamente o tempo de desenvolvimento pré-clínico e formulação (ex: a Moderna demorou apenas 42 dias desde que recebeu a informação da sequenciação do vírus até à criação da vacina mRNA-1273 COVID-19 Vaccines: A Race Against Time in the Middle of Death and Devastation!).
  • Esta pandemia levou também à criação de consórcios, maior abertura e partilha de informações entre universidades, empresas e autoridades, acelerando o processo e promovendo a transparência (ex: BioNTech e Pfizer, AstraZeneca e Universidade de Oxford, plataforma ACCORD, entre outros).
  • Independentemente disto, necessitamos de uma avaliação clínica suficientemente aprofundada para podermos aprovar uma vacina dentro dos padrões de segurança aceitáveis. Nesse sentido, uma série de adaptações estão a ser feitas para acelerar o processo, como por exemplo (COVID-19 Vaccines: A Race Against Time in the Middle of Death and Devastation!, Evolution of the COVID-19 vaccine development landscape; Fact Sheet: Explaining Operation Warp Speed):
    • Uso de desenhos flexíveis que se baseiam na obtenção de um número-alvo de casos COVID-19 identificados para atingir o endpoint primário do estudo.
    • Ensaios streamlined de fase 1-2 desenhados para obter informação de segurança e imunogenicidade o mais rapidamente possível para iniciar ensaios de fase 3.
    • Obtenção de informação de eficácia mais cedo do que normalmente previsto nos ensaios.
    • Relaxamento dos critérios de elegibilidade do estudo, permitindo a entrada de amostras representativas da população-alvo mais cedo, incluindo profissionais de saúde, idosos e pessoas com comorbilidades que aumentam o risco de doença grave.
    • Programas como a Operation Warp Speed procuraram também reduzir o tempo da disponibilização ao público, aprovando o fabrico em massa de vacinas candidatas com base em dados clínicos preliminares antes da disponibilidade de informação robusta e aprovação, a fim de estarem disponíveis para uso logo que se confirme a sua eficácia e segurança (caso não se verifique, estas doses serão obviamente destruídas, sendo um risco financeiro óbvio que não seria adoptado numa situação normal).
  • Ainda assim, é muito importante evitar relaxar demasiado as regras, com risco de prejuízo para a saúde pública. As empresas que desenvolvem estes produtos e as autoridades regulamentares devem sempre seguir as boas práticas científicas, não cedendo a pressões políticas ou sociais. Nesse sentido, 9 grandes empresas farmacêuticas assinaram um juramento, reforçando que o desenvolvimento de uma vacina para a COVID-19 será sempre feita de acordo com o rigor científico e sempre com a segurança das pessoas como primeira prioridade (Pharma giants sign COVID-19 vaccine safety pledge - Nordic Life Science – the leading Nordic life science news service). As autoridades regulamentares necessitam de fazer a sua parte e “arbitrar” com todo o rigor possível este processo, que por ser tão flexível, não deve admitir quaisquer riscos desnecessários. Do mesmo modo, os custos das vacinas e programas de distribuição devem ser acordados entre as empresas e as agências governamentais a fim de possibilitar um acesso global e não proibitivo (Subscribe to read | Financial Times). Veremos como corre nessa vertente.

3. The Space Race
  • Então se as vacinas ocidentais estão a ser desenvolvidas com tanta flexibilidade e rapidamente, porque existiu/existe resistência do Ocidente à vacina russa Gam-COVID-Vac (Sputnik V)? Porque não temos informação suficiente que justifique uma aprovação. A informação que saiu a público revela ensaios de fases iniciais realizados durante 2 meses até aprovação do medicamento, o que mesmo tendo em conta os critérios acima, é manifestamente pouco para uma avaliação adequada. Em setembro (já após aprovação por decreto na Rússia), foram publicados resultados sobre esta vacina (Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: two open, non-randomised phase 1/2 studies from Russia) confirmando-se a necessidade de ensaios de fase 3 em amostras robustas para confirmação da efetividade da vacina, um ponto defendido pelos autores do paper. Nesse sentido, a aprovação da vacina é condicional à realização de estudos fase 3, aproximando-se assim dos princípios de investigação seguidos pela Europa e EUA. A meu entender (opinião meramente pessoal), a decisão de aprovação por decreto foi política, numa tentativa de antecipação às vacinas ocidentais. No entanto, não se conseguem contornar os requisitos regulamentares, e enquanto não tivermos todos os dados necessários, a vacina não deverá receber o aval da autoridade europeia e dos EUA.
  • Assim, na falta de estudos fase 3, as opiniões dos especialistas sobre esta vacina são de cautela e com uma recomendação comum: o acesso a toda a informação de forma transparente, e a condução de estudos respeitando a segurança das pessoas e as boas práticas (https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S1473-3099(20)30709-X).
Pronto, já me sinto melhor.

Obrigado por teres dedicado parte do teu tempo a partilhares isto! 👍
 
Ora, finalmente um fórum de ciência pura e dura!

Surpreendentemente, consegui ler os longos textos que aqui se encontram (o meu ecrã é muito brilhante e a fonte do fórum é pequena, tal que já me doía a vista 😅).

Enquanto aficionado mega-ultra-híper-apaixonado pela ciência desde a "fase de blastocisto", gostaria de participar nesta discussão! Ainda estou no Ensino Secundário, então os conceitos com que estou artilhado ainda são rudimentares e básicos, no entanto, tento colmatar isso com a pesquisa autónoma.

Nesse sentido, gostaria de colocar uma questão. De entre os tópicos que mais me fascinam na Física - ainda que eu tenha um paladar científico muito diversificado (o que me rói por dentro quando penso em afunilar-me) - são a Mecânica Quântica e a Física Moderna (de Partículas, em específico). Já me procurei informar acerca da pesquisa no CERN e, como não poderia deixar de ser, da descoberta do Bosão de Higgs.

Sem mais rodeios, vou passar à questão. Pelo que entendi da pesquisa desta nova partícula do Modelo Padrão, o Bosão de Higgs é a partícula unitária do Campo de Higgs que se separou das outras interações fundamentais nos primeiros instantes do Big Bang. Dizem que é este campo que permite a existência de massa. Em analogias que encontrei, a ação do campo é comparada à resistência que a água de uma piscina, por exemplo, oferece a quem nela nada submerso. Quer isso dizer que a massa seria, por nova definição física, a resistência que as partículas elementares (que se dizem atualmente indivisíveis) oferecem à passagem no Campo de Higgs? Sendo a definição química da massa, a quantidade (em termos leigos, não se entenda como em termos de moles) de substância que compõe um corpo, com estes novos dados, e assumindo que pergunta anterior tem reposta positiva, seria a massa de um corpo o somatório das resistências (lá dirá a matemática em que medida quantitativa) que as partículas elementares oferecem à passagem no campo?

Esta questão torna-se mais pertinente, pelo menos na minha cabeça, quando me surge que a definição química não contempla o seguinte: pode, de forma totalmente válida, ser a massa de um corpo (por exemplo a minha ou de uma peça de fruta) a soma das massas dos átomos existentes; a massa de um átomo é dada pela massa do núcleo que, por conseguinte, é resultado da massa dos seus protões e neutrões; mas, e aqui é que está o problema, se os protões e neutrões são compostos de quarks e estes são partículas fundamentais (não são decompostos em partículas mais elementares) - porque têm os quarks massa (ou como têm)? Não seria resultado do campo de Higgs?

Desculpem-me se a questão parecer incoerente ou descabida, posso ter entendido mal o verdadeiro conceito, ou pode a fonte ter-me dissuadido.
De qualquer modo, viva a ciência! 😉