Sala Feynman
Feynman Lectures on Physics

Introdução

Este Curso de Física é apresentado do ponto de vista de que você, o leitor, se tornará um físico. É claro que isto não é necessariamente verdadeiro, mas é o que todo professor em toda matéria supõe! Se você se tornar um físico terá muito que estudar:
                      duzentos anos do campo do conhecimento que mais rapidamente se desenvolve.
Tanto conhecimento, de fato, que poderá achar que não conseguirá aprender tudo em quatro anos, o que é verdade: você terá que passar para a pós-graduação!

Surpreendentemente, apesar da tremenda quantidade de trabalho realizado durante todo esse tempo, é possível condensar em grande parte a enorme massa de resultados --- ou seja, encontrar leis que sintetizem todo nosso conhecimento. Mesmo assim, as leis são tão difíceis de captar, que seria descabido começar a explorar este complexo assunto sem alguma espécie de mapa ou do esboço do relacionamento entre as partes da ciência. Seguindo-se a estas observações preliminares, os primeiros três capítulos esboçarão, portanto, a relação da Física com o resto das Ciências, as relações das ciências entre si e o significado de ciência para nos ajudar a desenvolver um "noção" de assunto.

Você poderá perguntar por que não podemos ensinar física simplesmente dando as leis básicas na página um e, depois, mostrando em todas as circunstâncias possíveis, como fazemos na geometria euclidiana, na qual enunciamos os axiomas e, depois, fazemos todo tipo de dedução. (Não satisfeito em aprender física em quatro anos, você quer aprendê-la em quatro minutos?) Não podemos agir desta forma por duas razões.
Primeira, ainda não conhecemos todas as leis básicas: existe uma região em expansão de ignorância. Segunda, o enunciado correto das leis da física envolve alguma idéias pouquíssimas familiares que exigem matemática avançada para a sua descrição. Portanto, é preciso uma boa dose de treinamento preparatório mesmo para aprender o que as palavras significam. Não, não é possível agir dessa forma. Só podemos avançar pedaço por pedaço.

Cada pedaço ou parte da natureza total é sempre uma mera aproximação da verdade completa, ou da verdade completa até onde a conhecemos. De fato, tudo que conhecemos é apenas algum tipo de aproximação, pois sabemos que não conhecemos todas as leis ainda. Portanto, as coisas devem ser aprendidas apenas para serem desaprendidas de novo, ou, mais provavelmente, para serem corrigidas.

O princípio da ciência, quase sua definição é: O teste de todo o conhecimento é a experiência.  A experiência é o único juiz da "verdade" científica.
Mas qual é a fonte do conhecimento? De onde provém as leis a serem testadas? A própria experiência ajuda a produzir essas leis, no sentido em que nos fornece pistas. Mas também é preciso imaginação para criar, a partir dessas pistas, as grandes generalizações --- para descobrir os padrões maravilhosos, que são simples, mas muito estranhos fora do escopo delas e, depois, experimentar para verificar de novo se fizemos a descoberta certa. Esse processo de imaginação é tão difícil que há uma divisão de trabalho na física: existem físicos teóricos que imaginam, deduzem e descobrem as novas leis, mas não a experimentam; e físicos experimentais que experimentam, imaginam, deduzem e descobrem.

Dissemos que as leis da natureza são aproximadas: que primeiro descobrimos as "erradas" e, depois, as "certas". Ora, como uma experiência pode estar "errada"?
Primeiro, de forma trivial: se houver algo de errado com o aparato que passou desapercebido. Mas essas coisas são facilmente solucionadas e exaustivamente verificadas. Assim, sem nos fixarmos em detalhes, como os resultado de uma experiência podem estar errados? Somente sendo imprecisos. Por exemplo, a massa de um objeto nunca parece mudar: um átomo gigante tem o mesmo peso de um parado. Assim, uma "lei" foi inventada: a massa é constante, independente da velocidade. Sabe-se agora que a "lei" está errada. Descobriu-se que a massa aumenta com a velocidade, mas aumentos apreciáveis requerem velocidades próximas à da luz. Uma lei verdadeira é: se um objeto mover-se a uma velocidade inferior a 160 quilômetros por segundo (160 000 m/s), a massa será constante até uma parte em um milhão. Numa forma aproximada, como essa, é uma lei correta. Assim, na prática, pode-se pensar que a nova lei não faz nenhuma diferença significativa. Bem, sim e não. Para velocidades normais, podemos certamente esquecê-la e usar a simples lei da massa constante como boa aproximação. Mas, para altas velocidades estamos errados, e quanto maior a velocidade, mais errados estamos.

Finalmente, e mais interessante, filosoficamente nós estamos completamente errados com a lei aproximada. Todo o nosso quadro do mundo tem que ser alterado, embora a massa mude apenas um pouquinho. Esta é uma coisa muito peculiar sobre filosofia, ou as idéias, por detrás das leis. Mesmo um efeito minúsculo às vezes requer mudanças profundas em nossas idéias.

Ora, o que deveríamos ensinar primeiro? Deveríamos ensinar a lei correta mas não familiar com suas estranhas e difíceis idéias conceituais, por exemplo, a teoria da relatividade, o espaço-tempo quadri-dimensional e assim por diante? Ou deveríamos ensinar, primeiro, as leis simples da "massa constante", que é apenas aproximada, mas não envolve idéias tão difíceis? A primeira opção é mais empolgante, maravilhosa e divertida, mas a segunda opção é mais fácil de entender numa primeira apresentação e é um passo decisivo para a compreensão real da segunda idéia. Este dilema surge repetidamente no ensino da física. Em diferentes momentos, teremos de resolvê-los de diferente formas, mas a cada estágio vale a pena saber o que se conhece agora, qual seu grau de precisão, como se encaixa a todo o resto e como poderá ser modificado quando aprendermos mais. Procedamos agora com nosso esboço, ou mapa geral, de nossa compreensão da ciência atual (em particular a física, mas também de outras ciências na periferia), de modo que, quando mais tarde nos concentrarmos em determinado ponto, tenhamos alguma idéia dos antecedentes, de porque aquele ponto particular é interessante e de como se enquadra na estrutura maior.

Assim, qual é nosso quadro global do mundo?

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