3 Estados da matéria: Sólido - Líquido - Gasoso

A matéria é constituída por moléculas estas são constituídas por átomos; é tudo aquilo que tem massa e que ocupa determinado espaço durante um determinado tempo. No universo, a matéria existe em três estados diferentes: o sólido, o líquido, e o gasoso.  A Física moderna diz-nos que a matéria possui um quarto estado chamado plasma. Argumentaremos que este estado é mais um processo intermediário pelo qual a matéria se transforma em energia, podendo ser entendido ao mesmo tempo como sendo um estado de matéria ou energia radiante.

Graus de coesão das moléculas
A nível do que é real para nós, acessível aos nossos cinco sentidos, cada um dos três estados parece apresentar a matéria como se de outra realidade se tratasse, pois, em cada um destes estados, a matéria muda radicalmente de forma, contextura, cor, tamanho e volume, sendo perscrutável a uns sentidos e não a outros; por exemplo, em estado gasoso, a matéria é invisível mas pode ser perscrutável pelo olfato ou tato; porém, a nível microscópio, não sensorial, a diferença entre os três estados em que a matéria se encontra, reside apenas no grau de coesão das moléculas que a compõem.

Não há, portanto, uma mudança qualitativa na passagem da matéria de um estado para o outro, como parece acontecer ao nível sensorial. “As aparências iludem” diz o provérbio, os nossos sentidos enganam-nos porque não estão preparados para captar a verdadeira dimensão do real. A verdade das coisas não é muitas vezes acessível aos cinco sentidos. No caso dos estados da matéria, a verdade até parece bem mais simples do que os nossos sentidos deixam antever.

A diferença entre os estados da matéria depende tão somente do grau ou nível de coesão, agregação ou organização das moléculas que compõem a matéria. O que diferencia um estado físico de outro é a forma como as moléculas estão organizadas, mais próximas ou mais afastadas umas das outras, mais ou menos coesas ou agregadas. Por isso, os estados físicos da matéria podem ser também chamados de graus de coesão das moléculas.

No estado sólido, as moléculas que compõem a matéria têm um alto grau de coesão. Por isso possuem uma forma própria e fixa e um volume constante e fixo também. Por outro lado, neste estado, as moléculas têm um baixo nível de movimentação e liberdade entre si. A potencialidade da energia cinética neste estado é muito reduzida.

No estado líquido, a coesão entre as moléculas é menor porque estão mais livres e distantes umas das outras. Como estão mais livres, a movimentação é também maior que no estado sólido em que, como vimos, a movimentação é quase nula. - Por isso, a matéria neste estado não tem uma forma definida, adapta-se e vai adquirindo a forma do recipiente que a contém.

O volume também é constante, ou seja, o espaço que o líquido ocupa é fixo, ocupando sempre o mesmo espaço, qualquer que seja o recipiente onde se encontra - não varia, portanto, consoante o espaço que ocupa. Dada a liberdade de movimentos que as moléculas possuem neste estado, a potencialidade de energia cinética excede a do estado sólido.

No estado gasoso, a dispersão ou falta de coesão entre as moléculas é ainda muito maior que no estado líquido: não há praticamente agregação, pelo que a movimentação é altíssima. Há muito espaço vazio entre as moléculas, o que faz com que se movimentem livremente. A forma respeita o recipiente que a contém ou apresenta-se disforme em espaço aberto ilimitado.

O volume também varia, pois, o gás tem uma forte tendência para se expandir. Como as moléculas se movimentam com facilidade, a potencialidade de energia cinética é altíssima também, excedendo a do estado sólido e também a do estado líquido.

O plasma
É popularmente considerado o quarto estado físico da matéria, embora tal seja discutível… Não é um estado radicalmente diferente como os três outros estados, não é uma forma alternativa de ser e estar da matéria no espaço, radicalmente diferente dos três estados que conhecemos, já que se trata de um gás; ou seja, continuamos dentro do estado gasoso da matéria.

Porém, é um gás com uma particularidade diferente que o faz singular. Está submetido a elevadas temperaturas o que faz com que os eletrões saiam disparados das suas eletrosferas, ou seja, deixem de orbitar os respetivos núcleos dentro do átomo, coexistindo com eles sem estarem ligados a eles como estavam; por isso, a matéria ou o gás neste estado liberta luz radiante. O plasma é, portanto, um gás com carga elétrica.

Como vimos, a diferença entre os três estados da matéria é o maior ou menor grau de coesão das moléculas entre si. No caso do plasma, não é o grau de coesão que está em causa, pois é um gás como outro qualquer e, neste sentido, o grau de coesão é mínimo; o que está verdadeiramente em causa é a composição desse gás. Por isso, o plasma é um tipo de gás composto por moléculas nas quais os eletrões vivem soltos e dissociados dos seus núcleos.

Para além de ser um gás com propriedades especiais, também é questionável se deve ser considerado matéria ou energia. O plasma seria o momento em que a matéria se transforma em energia, se incendeia, se transforma em luz e calor. O plasma é matéria a arder, é a fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas.

A água líquida em ebulição continua a ser a mesma água líquida. Porém, em virtude de estar a ser submetida a um considerável aumento de temperatura, já está no processo de mudar para o estado gasoso. Da mesma forma, o plasma é um gás que, por estar a ser submetido a altas temperaturas, faz com que os eletrões se libertem da órbita dos seus núcleos e emanem luz radiante, ou seja, transforma-se em energia, deixando de ser matéria para ser energia. O vapor resultante da água líquida em ebulição também é um gás visível, como o plasma, antes de desaparecer no ar. Poderíamos chamar-lhe plasma enquanto é visível porque é mais quente que o ar circundante?

O sol e as estrelas são formados basicamente por plasma, uma vez que só assim se atinge a temperatura necessária: 84 000ºC. Já não se trata de um grau maior ou menor de coesão das moléculas: é algo qualitativamente diferente. É a matéria em forma de gás, submetida a uma pressão tão alta que explode e se incendeia.

A maior parte da matéria no universo existe em forma de plasma, ou seja, em forma de energia. No nosso planeta, o efeito plasma pode ser visto naturalmente nos raios de uma trovoada e nas auroras boreais; artificialmente, nas luzes fluorescentes pois os televisores de plasma, como gastavam muita energia, desapareceram.

Auroras boreais e austrais
São uma consequência das tempestades solares. O sol atua como se fosse uma central nuclear de energia, com a única diferença de que nas centrais nucleares que conhecemos dá-se a cisão, ou seja, o núcleo do átomo do urânio parte-se com a consequente libertação de energia e lixo radioativo que cria um problema ecológico.

Na central nuclear chamada sol, como em qualquer outra estrela, a energia é criada por fusão e não produz lixo nem subprodutos radioativos. No interior do sol, a temperatura é de 14 milhões de graus; a esta temperatura, os átomos de hidrogénio fundem-se, criando um novo gás: o hélio. Esta reação nuclear cria energia que é irradiada em direção ao exterior do centro do sol.

As correntes de gás carregado eletricamente e, portanto, radiante ou luminoso que viajam do interior do sol para a sua periferia, criam campos magnéticos dentro do sol. Em alguns lugares, quando estes campos magnéticos são muito fortes, forçam o seu caminho em direção à superfície do sol. Quando chegam à superfície, arrefecem e criam dentro de si espaços vazios. O plasma arrasta o campo magnético para fora do sol, como se fosse um elástico que eventualmente se rompe, separando-se do sol e viajando pelo espaço. Milhões de toneladas de plasma, ou seja, gás incendiado, viajam livremente pelo espaço.

O fenómeno é conhecido como tempestade solar. Esta nuvem de gás viaja no espaço à velocidade de 8 milhões de km por hora, pelo que, depois de 6 horas, passa pelo planeta Mercúrio, depois de 12 horas, passa pelo planeta Vénus e, finalmente depois de 18, a tempestade solar chega ao nosso planeta. Quando chega aqui, a Terra defende-se com o seu escudo magnético invisível, desviando a tempestade que abraça o nosso planeta pelos polos, criando o efeito de aurora boreal na face que está voltada para o sol, mas que não é muito visível por ser de dia.  Ao passar para o outro lado, cria a aurora boreal na face escura do polo, que é a mais visível.

Relâmpagos e trovões
O relâmpago é uma descarga elétrica natural de alta voltagem, seguida pelo som de um trovão. Tudo isto acontece no interior das nuvens. Quando as atravessamos num avião parecem inocentes, inócuas e neutras, mas muito se passa no seu interior.

Água e gelo movem-se livremente no interior de uma nuvem. Este movimento é causado tanto pelas correntes ascendentes de ar quente, como pela força descendente da gravidade. Tal como o esfregar de qualquer objeto cria energia estática, o atrito entre as partículas de água e gelo causado pelas correntes de ar quente ascendente e pela gravidade descendente, confere cargas elétricas às partículas. As cargas positivas movem-se para cima, as negativas para baixo.

Há dois tipos de descarga de raios: no interior de uma nuvem e entre uma nuvem e o solo. A maior parte das descargas elétricas ocorre tipicamente no interior das nuvens. Um canal precursor da descarga surge no núcleo negativo da parte inferior da nuvem e segue para cima, onde comummente se concentram as cargas positivas, ocorrendo a descarga.

A génese de um raio entre a nuvem e o solo começa com pequenas descargas elétricas no interior da nuvem: estas descargas libertam eletrões que começam a descer vertiginosamente em direção ao solo. Esta busca de uma ligação com a terra é muito rápida e muito pouco luminosa para ser vista a olho nu. Quando os eletrões chegam perto do solo, atraem uma outra descarga elétrica de carga oposta, chamada de descarga conectante; é a união destas duas descargas que dá origem ao raio que vemos.

O trovão
O relâmpago atinge 20 000ºC, aquecendo e elevando instantaneamente o ar que atravessa a caminho do solo. O ar assim aquecido repentinamente em tão curto espaço de tempo provoca uma onde de choque, ou seja, uma explosão, causando o trovão que ouvimos muito depois de vermos o relâmpago. Tal acontece, por um lado, porque o trovão é consequência do relâmpago, por outro, porque a velocidade do som - 300 m por segundo - é muitíssimo inferior à velocidade da luz 300 milhões de metros por segundo.

Factos acerca da trovoada

• No mundo inteiro, acontecem cerca de 2 000 trovoadas todos os dias, o que corresponde a mais de 8 milhões de relâmpagos
• Cada relâmpago mede cerca de 6 km por 1 centímetro de diâmetro
• A descarga elétrica de um raio varia entre 100 milhões e um milhar de milhão de volts e daria para iluminar durante um minuto uma cidade de 200 000 habitantes.

Considerações filosóficas sobre os estados da matéria
É nosso entender que todos os campos do real são governados pelas mesmas leis; ou seja, as mesmas leis que regem o macrocosmo, regem também o microcosmo. Esta é a base da metáfora que indica que o que se verifica num determinado campo do real, tem a sua correspondência em todos os outros campos.

A ontogénese recapitula a filogénese; a história da vida e da sua evolução recapitula-se em cada indivíduo que vem a este mundo. Desde a sua conceção até ao seu nascimento, recapitula-se a história da vida no nosso planeta, desde o primeiro ser unicelular até ao aparecimento do ser humano. Do nascimento de um bebé até este bebé ser autoconsciente, recapitula-se a evolução da humanidade desde que apareceu há cinco milhões de anos no Vale de Rift, até ser consciente de si mesma depois de aprender a andar e a falar.

Podemos ver uma perfeita correspondência entre organização e o grau de coesão das moléculas nos diferentes estados da matéria e a organização e grau de coesão dos indivíduos nos diferentes sistemas políticos.

Estado sólido - comunismos da Coreia do Norte
O estado sólido caracteriza-se pela pouca movimentação das moléculas e por uma coesão máxima: o antigo comunismo soviético. De certa forma, a China de hoje e sobretudo a Coreia do Norte onde os indivíduos não gozam de nenhuma liberdade e onde a coesão é um valor absoluto, ilustram bem este estado, até pela forma como marcham as suas tropas. Caracterizam-se por uma falta de liberdade, sendo a igualdade o seu único valor. É um sistema político tão rígido como o estado sólido da matéria. A falta de liberdade faz com que a sociedade não cresça, não produza riqueza. No entanto, a pouca riqueza que há está melhor distribuída que nos países capitalistas.

Estado gasoso – capitalismo liberal dos Estados Unidos
O estado gasoso da matéria caracteriza-se pela absoluta liberdade das moléculas e por uma coesão mínima. O estado gasoso está para o sólido como a Coreia do Norte está para os Estados Unidos; no capitalismo liberal dos EUA, o valor fundamental é a liberdade a todos os níveis.

Aqui reina a lei da selva ou da sobrevivência do mais forte: os mais dotados vivem bem e são ricos, os menos dotados ficam para trás. A coesão é mínima e todo o nacionalismo americano se concentra no culto à bandeira, uma vez que o próprio Estado nada dá aos seus cidadãos. Apesar de os americanos pagarem impostos como acontece em todas as democracias ocidentais, pouco ou nada recebem do Estado - nada é garantido, nada é gratuito, nem sequer a saúde.

Estado líquido - socialismos da Escandinávia
O estado líquido da matéria é um estado intermédio entre o sólido e o gasoso. Neste estado, as moléculas não têm tanta liberdade de movimentos como no estado gasoso nem estão privadas de movimento e liberdade, como no estado sólido.

O tipo de socialismo que existe nos países escandinavos é o “medio virtus” ou “ in medio veritas” dos sistemas políticos. Procura-se harmonizar os valores da igualdade com a liberdade, por intermédio da educação para a partilha. Neste sentido, fuga ao fisco atinge o nível mais reduzido nestes países. Não é mal visto denunciar alguém que foge ao fisco; a qualidade de vida destes países excede a de qualquer outra democracia ocidental.

Plasma – guerra
Também para o dito quarto estado da matéria podemos encontrar uma correspondência na sociedade ou no mundo dos vivos. O plasma é matéria incandescente resultante da saída de órbita dos eletrões das respetivas eletrosferas ao redor dos seus núcleos. A guerra é um fenómeno parecido: povos desavindos rompem a harmonia e o equilíbrio existente. A guerra é plasma, em que o trovão se vê representado nas bombas e o calor e destruição dos raios nas rajadas dos mísseis.

Metamorfoses da matéria
Conforme a pressão e a temperatura, assim a matéria se encontra em estado sólido, líquido ou gasoso.

Entre o sólido e o líquido
Fusão - Passagem do estado sólido para o estado líquido, por meio do aquecimento. A uma determinada temperatura, as moléculas em estado sólido vibram com tanta intensidade que algumas chegam a vencer a força de coesão e passam ao estado líquido. Cada substância tem a sua temperatura de fusão característica a uma determinada pressão. Essa temperatura chama-se ponto de fusão.

A nível social, utilizamos a ideia ou conceito de fusão quando duas realidades parecidas se fundem numa outra. Vemos isso a nível das empresas que se fundem em monopólios, seguindo o princípio “se não podes vencer o teu inimigo une-te a ele”.

Solidificação – Passagem do estado líquido para o estado sólido, por arrefecimento. Quando se arrefece um corpo, as suas moléculas vibram menos. A uma determinada temperatura, as substâncias líquidas transformam-se em sólidas porque a força de coesão aumenta e a agitação molecular diminui. Essa temperatura, o ponto de solidificação, é igual à temperatura do ponto de fusão dessa mesma substância.

A nível social ou humano, o conceito de consolidar traduz-se em dar forma a um projeto, uma empresa, tornar mais forte, mais sólido, mais contundente.

Entre o líquido e o gasoso
Evaporação - Passagem do estado líquido para o estado gasoso, por meio do aquecimento. O líquido absorve o calor e transforma o líquido em vapor. Quando um líquido é sujeito a aquecimento, as moléculas que o compõem começam a movimentar-se mais rapidamente. As moléculas da superfície do líquido ficam mais quentes, pois estão em contacto mais próximo com a fonte de calor. Movimentam-se tão rapidamente que levantam voo, levando consigo o calor que absorveram, da mesma maneira que um avião rola pela pista até se erguer no espaço.  Uma vez livres do estado líquido da matéria e como são mais quentes que as moléculas do ar, sobem até desaparecerem, fundindo-se na humidade atmosférica.

Muito se evapora quando o dinheiro desaparece as pessoas desaparecem e fogem.

Condensação - Passagem do estado gasoso para o estado líquido, por meio do arrefecimento; por exemplo, a formação do orvalho. Este é o processo contrário pelo qual - o vapor, ao ser arrefecido, perde o calor que tinha, fazendo com que as moléculas se movimentam menos rapidamente, - perca velocidade e movimento, até voltarem ao estado líquido, com a consequente redução de movimento e liberdade, característicos deste estado da matéria.

Não há liquidez, ou seja, o dinheiro não aparece, está investido, não há dinheiro vivo; o dinheiro não flui.

Entre o sólido e o gasoso
Sublimação - Passagem direta do estado sólido para o estado gasoso (sem passagem pelo estado líquido) e vice-versa; pode ocorrer pelo aquecimento ou arrefecimento da matéria; por exemplo, o gelo seco é dióxido de carbono solidificado.

Eis uma palavra que tem muitas aplicações para além da mudança de estado entre o sólido e o gasoso. A sublimação pode ser entendida como o aproveitamento cultural de uma energia ou instinto natural. A transformação de calor em energia mecânica pode ser entendida como sublimação; o aproveitamento da água numa barragem para produzir energia elétrica, assim como o aproveitamento do vento para o mesmo fim, podem ser entendidos como sublimação.

Freud utilizou este termo no seu livro “O MAL-ESTAR NA CIVILIZAÇÃO” para dizer que a energia sexual ou eros pode ser sublimado, tirando-se partido dessa energia para fins mais culturais. Acrescentou ainda que São Francisco de Assis foi quem melhor soube sublimar a energia natural do Eros, desviando-a do seu fluir natural no ato sexual para a converter em amor universal. 

Pe. Jorge Amaro, IMC

3 Comstituintes do Átomo: Eletrão - Protão - Neutrão

Depois de estudarmos o macrocosmo e entendermos como as coisas se processam no infinitamente grande - o Universo - estudamos agora o microcosmo para ver como se processam as coisas no infinitamente pequeno -o átomo, na qualidade de bloco constituinte de toda a matéria. O termo “átomo” foi usado pela primeira vez por Demócrito, um filósofo grego que viveu 400 anos antes de Cristo, como sendo a entidade indivisível mais pequena, da qual toda a matéria se compõe.

Viagem ao centro da matéria

A matéria ou massa é a “matéria prima” do universo, de estrelas, planetas, montanhas, atmosferas, tudo é constituído por matéria. Esta matéria pode existir em três estados; sólido, líquido e gasoso. Estes estados são permutáveis, ou seja, todas as substâncias podem mudar de um estado para outro, se as condições necessárias se reunirem: temperatura, pressão, gravidade, etc. Porém, de todos os materiais que conhecemos, só a água existe na natureza nestes três estados.

Átomo é sinónimo de indivisibilidade, por se pensar ser o elemento mais simples da matéria. Desde as galáxias, estrelas, cometas e planetas, minerais e metais até às plantas, animais e seres humanos, tudo é feito da mesma matéria e esta matéria é formada por átomos e estes, por sua vez são formados por protões, neutrões e eletrões.

Os protões e os neutrões estão unidos num núcleo, rodeado por eletrões que orbitam esse núcleo. Antes pensava-se que a orbita destes eletrões em relação ao núcleo era com as dos planetas à volta de uma estrela, mas não é assim; os eletrões são muito imprevisíveis e orbitam o núcleo em forma de nuvens ou ondas.

Diferentes matérias têm diferentes composições; até à data foram descobertos 118 elementos simples. De todos o elemento mais simples é o hidrogénio que é composto só por um protão e um eletrão; já o hélio é composto por dois protões, dois neutrões e dois eletrões; o carbono é composto por seis protões, seis neutrões e seis eletrões. Materiais pesados como o ferro, o estanho e o urânio contêm muitos mais protões, neutrões e eletrões.

Depois do “Big Bang”, e à medida que o tempo ia passando, o espaço se abria, a matéria se expandia e a temperatura descia, formaram-se pequenas partículas chamadas quarks e eletrões; os eletrões permaneceram dissociados enquanto que os quarks se foram associando formando protões e neutrões.

 À medida que o universo se expandia arrefecia, os protões e neutrões associaram-se entre si formando os núcleos. Mais tarde ainda os eletrões até então livres, foram atraídos pelos núcleos ficando presos a eles e assim se formou o átomo. Da associação de átomos entre si formaram-se moléculas, galáxias, estrelas e planetas.

Observemos uma planta composta por três componentes: folhas, raiz e caule. Com a ajuda de um microscópio, vemos que o caule é composto por células, sendo cada célula composta por três partes: plasma, citoplasma e núcleo. Analisando o núcleo, encontramos nele o código genético da mesma célula, o ADN, que é constituído por uma longa cadeia de moléculas. Por sua vez, estas moléculas são formadas por átomos; cada um destes átomos é composto por três partículas: eletrões que orbitam à volta de um núcleo formado por protões e neutrões.

O eletrão, que circula à volta do núcleo dentro do átomo, tem uma massa muito pequena em comparação com o neutrão e o protão que formam o núcleo. Não possui, portanto, uma estrutura interna, ou seja, não se subdivide. Os neutrões e os protões, porém, no interior do núcleo, não são elementos simples como até há bem pouco tempo se pensava: são compostos por quarks que aparecem sempre em grupos de três.

Os quarks dividem-se em seis: up, - down, – charm de carga positiva e – strange, - top, – bottom de carga negativa. Um protão é constituído por dois quarks up e um quark down; o neutrão tem dois quarks down e um quark up.

Há seis tipos de quarks: quarks: up, charm and top cada um deles têm uma carga positiva de + 2/3 enquanto strange, down, and bottom têm uma carga negativa de -1/3 cada. Um protão é composto de dois up e um down quarks e um neutrão dois down e um up quarks. Até agora, só os up e down quarks foram observados naturalmente na terra e encontram-se em átomos de matéria normal, os outros quatro só foram observados em aceleradores de partículas.

Para podermos estudar estes constituintes da matéria, precisamos de aceleradores de partículas que têm quilómetros de comprimento, onde estas partículas viajam a velocidades próximas da velocidade da luz e de máquinas tão grandes como uma casa que estudam o seu comportamento.

Disseção de um átomo

O conceito moderno do átomo foi formulado por John Dalton no século XIX. Toda a matéria é composta por átomos que são indivisíveis e indestrutíveis. Sabemos hoje que os átomos não são indivisíveis, mas que se compõem de outros elementos. Um átomo é, portanto, formado por um núcleo com carga elétrica positiva, rodeado por eletrões carregados negativamente.

O núcleo é formado por partículas subatómicas chamadas protões que estão carregados positivamente e neutrões eletricamente neutros. Finalmente, os protões e neutrões são formados por quarks; existem seis tipos de quarks. É fascinante o fato de que, mesmo após a descoberta de que os protões e neutrões não eram elementos simples, como os eletrões, a tridimensionalidade não é quebrada, porque, como sabemos, o número de quarks que formam tanto o protão e o neutrão é 3. Ou podemos simplesmente dizer que um átomo é formado por três tipos de partículas subatômicas eletrões, quarks up e quarks down.

Sendo o nucelo do átomo 10.000 vezes mais pequeno que a totalidade do átomo, e estando quase toda a massa do átomo concentrada no seu núcleo, significa que a maior parte do átomo, ou seja, o espaço entre o nucelo e os eletrões, é espaço vazio.

A exceção do hidrogénio

Todos os átomos são formados por três tipos partículas subatómicas: protões de carga positiva unidos pela força nuclear forte a neutrões de carga neutra, num núcleo que é orbitado por eletrões de carga negativa. Os eletrões mantêm-se em orbita à volta do núcleo devido à força eletromagnética que resulta da atração de partículas carregadas eletricamente. A força eletromagnética é a segunda mais forte do universo sendo a primeira a força nuclear forte que atrai os protões e os neutrões no interior do núcleo.

O hidrogénio, porém, não segue esta regra pois é o elemento mais simples que se conhece e é formado por um eletrão e um protão; sendo o primeiro de carga negativa e o segundo de carga positiva, estão unidos pela força eletromagnética. O hidrogénio é a matéria prima mais abundante, constitui 75% da matéria do universo e mais de 90% de todos os átomos que o universo contem.

O Hidrogénio numero 1 na tabela periódica mais o Hélio, numero dois e o Lítio numero 3 foram as três primeiras formas de matérias formadas no momento do Big Bang. O Hidrogénio é um gás incoloro. Inodoro, não reage com a água, mas arde na presença do oxigénio. Por ser um átomo simples sem a forma nuclear forte que os outros átomos possuem, facilmente se combina com os outros elementos.

Como o hidrogénio não tem neutrões, parece desafiar a nossa definição da estrutura do átomo como sendo constituído por três partículas subatómicas, eletrões, protões e neutrões. Porém dado que nem os protões nem os neutrões são elementos simples como antes se pensava, pois cada um deles é formado por três quarks, se definimos o átomo pelos elementos simples que o constituem, o hidrogénio fica incluído na definição. Assim sendo o átomo é continua a ser formado por três tipos de partículas subatómicas, eletrões, up quarks e down quarks.

Dimensões do átomo e dos seus componentes

• Os protões são tão minúsculos que caberiam 500.000 deles na cabeça de um alfinete; porém são enormes se os compararmos com os eletrões. Se os protões e os neutrões tivessem um centímetro de diâmetro, o diâmetro de um eletrão seria inferior ao de um cabelo humano, sendo o diâmetro total do átomo equivalente a 30 campos de futebol.
• Os eletrões, portanto, quase não contribuem para a totalidade da massa de um átomo, mas são a parte mais ativa, pois são eles os responsáveis pelos enlaces, ou seja, combinações com átomos de outro tipo.
• Mais de 99,9% do volume de um átomo está vazio; se o nucelo de um átomo fosse do tamanho de uma bola de basquetebol, os eletrões estariam a vários quilómetros de distância do núcleo.
• A força imensa que mantém unidos os protões e os neutrões dentro do núcleo do átomo é 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 vezes mais potente que a gravidade.
• O eletrão orbita à volta do núcleo a uma velocidade de 2 200 quilómetros por segundo, ou seja, em 18 segundos daria uma volta completa à Terra, o que é menos de 1% da velocidade da luz.

A lógica da ilógica mecânica quântica

Era uma vez um filósofo que na praça de Atenas respondia com desenvoltura e sabedoria às mais curiosas e difíceis perguntas que o povo lhe fazia. Um dia, misturou-se aos ouvintes um pastor descido dos montes com a intenção de desmascarar e envergonhar o sábio em público. Com um movimento rápido de mão, apanhou uma mosca e, apresentando a mão fechada em punho ao sábio, perguntou: “Nesta mão fechada tenho uma mosca, sabes dizer-me se está viva ou morta?”

O sábio ponderando a sua resposta disse para si mesmo: “Se digo que está viva ele aperta o punho mata-a e mostra-ma morta; se ao contrário digo que está morta, ele abre a mão e todos verão a mosca escapar-se.” Depois de alguma reflexão e ante a espera ansiosa do seu público respondeu: “A vida e a morte da mosca que tens na tua mão fechada depende de ti; se a queres viva ela está viva, se a queres morta ela está morta”.

Este conto faz-me lembrar o paradoxo do gato de Schrodinger que se encontra num estado de sobreposição, no qual está ao mesmo tempo vivo e morto. É certo que o gato não pode estar ao mesmo tempo vivo e morto, porquanto a lógica da mecânica quântica não se aplica a objetos grandes, mas ilustra muito bem o que acontece no mundo das partículas subatómicas, onde o determinismo e a certeza desaparecem, e o observado está à mercê do observador. 

A mecânica quântica troca-nos as voltas, modifica-nos os paradigmas, atenta contra a lógica que tem governado a ciência e a nossa vida, pois pulveriza fronteiras que antes nos pareciam intransponíveis e acaba com os dualismos que opunham realidades que antes pensávamos bem diferentes e até contrárias, como a matéria/energia, estático/móvel, visível/invisível, tangível/intangível, previsível/imprevisível, material/espiritual, ciência /filosofia.

Matéria/energia - O coração da matéria é intangível como a energia; o coração da matéria, o mundo dos átomos e partículas subatómicas é, de facto, energia.

Os átomos podem ser matéria, na medida em que tentamos pesá-los e medi-los; mas as partículas que os compõem têm cargas elétricas e movimentam-se, ou seja, exibem as propriedades da energia. Podemos concluir que são matéria na sua essência, descritíveis, qualificáveis e quantificáveis, mas que são energia na sua existência, porque exibem uma potência voltaica, reagem, criam ondas.

A matéria é energia em potência, a energia é matéria em potência. A combustão transforma matéria em energia: é o que acontece no centro do sol, onde átomos de hidrogénio se fundem, criando hélio e energia.

É o que acontece no nosso corpo no qual, pela combustão lenta, os alimentos se transformam na energia que move o nosso coração e os nossos membros e nos aquece, dando-nos uma temperatura constante. Faltando esta matéria, imediatamente a temperatura baixa e, pouco a pouco, ficamos privados do movimento; o corpo come-se a si mesmo para se alimentar, emagrece e depois entra em coma e morre.

A fotossíntese faz o contrário com a energia solar: transforma a energia em matéria pois, com o sol, crescem as plantas, as árvores na cadeia alimentar da vida vegetal que alimenta a vida animal. A vida vegetal e a vida animal, alimentam o homem, mas a fonte energética de tudo isto é o sol que transforma energia em matéria. Somos feitos de sol.

A matéria visível e sólida é composta por de elementos invisíveis e, quanto mais viajamos ao centro da matéria, menos matéria (massa) e mais espaço vazio encontramos, pelo que a matéria parece reduzir-se a pequenas fibras vibratórias de energia. As partículas subatómicas de facto são manifestações de energia. Por isso, o que parecia tão visível e sólido, reduz-se agora a ondas eletromagnéticas. Assim sendo, podemos concluir que o nosso corpo e tudo o que materialmente existe se reduz a energia vibratória.

A matéria em si não existe pois é somente o armazém de energia, não é mais que energia condensada, acumulada. Por exemplo, as plantas, por intermédio da fotossíntese, convertem a energia radiante do sol em energia química que é armazenada em moléculas orgânicas, como se uma planta fosse uma bateria, um armazém de energia.

Matéria/espírito - O materialismo não tem razão de ser, pois a matéria é formada por elementos invisíveis, quase espirituais e certamente não podemos compreender a matéria sem conhecer a sua alma. O átomo é a alma da matéria, por isso, não só os seres humanos têm alma, a matéria também a tem. A alma da matéria é tão invisível como a nossa.

Inerte/vivo

Já não é claro que só haja vida na matéria orgânica; já não existe uma tão grande diferença entre matéria orgânica e inorgânica ou inerte. As partículas subatómicas revelam-nos que a vida não existe só a nível das células, mas também a nível subatómico dos quarks. Claro que se trata de uma forma diferente de vida.

Visível/invisível - Se a mecânica quântica não te chocou profundamente, é porque ainda não a entendeste. Tudo o que chamamos real é formado por coisas que verdadeiramente não podem entender-se como reais”. Niels Bohr

Rompe-se, também na matéria, a fronteira entre o visível e o invisível. A massa de um átomo é menos de 1% do seu tamanho, o resto é vazio, ou seja, o espaço entre o núcleo e o eletrão. Como acima foi dito, se o núcleo de um átomo fosse do tamanho de uma bola de basquetebol, os eletrões estariam a vários quilómetros de distância do núcleo.

Estático/móvel - A matéria que forma os objetos parece estática, parece parada, mas de facto, é uma ilusão: na realidade, tudo se move. Como se afirmou anteriormente, o eletrão orbita à volta do núcleo do átomo a uma velocidade de 2 200 quilómetros por segundo. A matéria não é, portanto, estática como parece, mas sim dinâmica.

Em mecânica quântica tudo é ilusão: a matéria visível é composta por elementos invisíveis, é aparentemente estática, quando na realidade está em movimento, é aparentemente muito diferente da energia, mas é de facto uma forma de energia.

A mecânica quântica prova o poder da fé

Então, os discípulos aproximaram-se de Jesus e perguntaram-lhe em particular: «Porque é que nós não fomos capazes de expulsar o demónio?» Disse-lhes Ele: «Pela vossa pouca fé. Em verdade vos digo: Se tiverdes fé como um grão de mostarda, direis a este monte: “Muda-te daqui para acolá” e ele há de mudar-se; e nada vos será impossível. Mateus 17, 19-20

Na mecânica determinista clássica, sabendo a posição inicial e o momento (massa e velocidade) de todas as partículas pertencentes a um sistema, podemos calcular as suas interações e prever como elas se vão comportar.

Tal não acontece em mecânica quântica; o princípio de Heisenberg coloca em evidencia que é impossível saber ao mesmo tempo a posição exata que um elétron ocupa na eletrosfera de um átomo e a velocidade com que anda à volta do núcleo; quanto mais soubermos da sua velocidade, menos saberemos da sua posição e vice-versa.

Segundo Niels Bohr quando se mede uma partícula subatómica, o ato de medição, força a partícula a renunciar a todos os lugares possíveis onde poderia estar e (princípio da incerteza) seleciona a localização onde podes encontrá-la; é o ato de medição que força a partícula a fazer aquela escolha.

Ao contrário de Einstein, Bohr aceitou que a natureza da realidade era inerentemente confusa; Einstein preferia acreditar na certeza das coisas em si e em todo o tempo e não só quando são medidas ou observadas. Bohr chegou a dizer que “gostaria que a lua permanecesse no seu lugar mesmo quando não estou a olhar para ela”. Quando Einstein, já bastante aborrecido, disse que “Deus não jogava aos dados”, Bohr impassivelmente respondeu, “Para de dizer a Deus o que tem de fazer.”

“Considero a consciência como fundamental. Entendo a matéria como sendo um produto derivado da consciência. Não podemos estar por detrás da consciência. Tudo o que falamos, tudo o que consideramos como existente, requer a consciência.” Max Planck (1858-1947) Prémio Nobel, fundador da teoria quântica.

Baseados nestas ideias, podemos concluir que os nossos pensamentos, que as nossas crenças criam realidade, a realidade que queremos que seja criada. Como diz o provérbio, “Querer é poder”. É o poder da mente sobre a matéria.

O que esperamos que aconteça pode verdadeiramente acontecer. Por isso é hoje popular em todas as áreas da vida a afirmação de que devemos ter um pensamento positivo e evitar declarações negativas, como “eu nunca vou conseguir um bom emprego”,” nunca vou conseguir o meu parceiro ideal”, “nunca me vou curar”. Estes pensamentos ou profecias negativas de alguma forma realizam-se. Como diz um provérbio, “Não cuspas para o céu porque te pode cair no rosto”.

Tentemos modificar os nossos pensamentos em pensamentos positivos pois, de alguma forma mágica, estes podem modificar o comportamento das partículas subatómicas que constituem o nosso ser e os nossos sonhos podem vir a realizar-se.

O Dr. Masaru Emoto expôs água a diferentes palavras, positiva e negativas, como declarações de amor ou ameaças de vida, piropos e insultos, fotografias, música, oração. Depois congelou essa água e a água que tinha sido exposta a coisas positivas formava lindos cristais simétricos; ao contrário, a água exposta a experiências negativas cristalizou de uma forma desordenada e feia.

Se no mundo subatómico o observado obedece ao observador, não seria melhor criar medicamentos que atuassem a este nível e não ao nível celular e químico?

“O processo do conhecimento humano vai em direção a uma realidade não-mecânica. O universo começa a parecer mais um grande pensamento do que uma grande máquina. A mente já não parece ser um intruso acidental no reino da matéria. Pelo contrário, começamos a suspeitar de que devemos exaltá-la como sendo a criadora e governadora deste reino.” Sir James Jeans, físico

Pe. Jorge Amaro, IMC