CapÃtulo 1 : Física

O estudo científico da matéria, incluindo os seus elementos fundamentais, o seu movimento e comportamento através do espaço e do tempo, bem como os fenómenos associados de energia e força, é referido como física. A disciplina científica de física é considerada uma das mais fundamentais. Um cientista que concentra sua pesquisa e estudo no assunto da física é referido como um físico.

A física é uma das áreas de estudo que existe há mais tempo. Ao longo dos últimos dois milênios, a filosofia natural abrangeu uma série de ciências naturais, incluindo física, química, biologia e certas partes da matemática. No entanto, durante a Revolução Científica, que ocorreu no século 17, essas ciências naturais começaram a se desenvolver em seus próprios empreendimentos de estudo distintos. Os limites da física não são estritamente definidos, e o campo da física cruza-se com uma grande variedade de campos interdisciplinares de investigação, como a química quântica e a biofísica. Frequentemente, novos conceitos no campo da física fornecem uma explicação para os mecanismos subjacentes que são investigados por outros campos científicos, e também propõem novas áreas de investigação nesses e em outros campos acadêmicos, como matemática e filosofia.

As novas tecnologias são frequentemente possibilitadas pelos avanços da física. Por exemplo, os avanços na compreensão do eletromagnetismo, da física do estado sólido e da física nuclear levaram diretamente ao desenvolvimento de tecnologias que transformaram a sociedade moderna. Essas tecnologias incluem televisão, computadores, eletrodomésticos e armas nucleares. Além disso, os avanços na termodinâmica levaram ao desenvolvimento da industrialização, e os avanços na mecânica inspiraram o desenvolvimento do cálculo.

A origem da palavra "física" pode ser rastreada até a palavra latina "physica", que significa "estudo da natureza". Este termo é retirado da palavra grega "phusik", que significa "ciência natural". A palavra grega "phusik" é derivada da palavra grega "phúsis", que significa "origem, natureza, propriedade".

É uma das ciências naturais que existe há mais tempo. Os sumérios, os antigos egípcios e a civilização do Vale do Indo estavam entre as primeiras civilizações que possuíam um conhecimento preditivo e uma consciência fundamental dos movimentos do Sol, da Lua e das estrelas. Estas civilizações remontam a antes de 3000 a.C. terem surgido. Era prática comum adorar as estrelas e planetas, pois acreditava-se que eles representavam deuses. Estas primeiras observações criaram as bases para a astronomia posterior, pois descobriu-se que as estrelas viajavam em grandes círculos ao redor do céu, o que não conseguia explicar as posições dos planetas. Apesar do fato de que as explicações para as posições registradas das estrelas às vezes não eram científicas e careciam de provas, essas primeiras observações estabeleceram o quadro para a astronomia contemporânea.

As origens da astronomia ocidental remontam à Mesopotâmia, como afirma Asger Aaboe. Além disso, todos os empreendimentos ocidentais nas ciências exatas podem ser rastreados até a astronomia babilônica tardia. O poeta grego Homero escreveu sobre uma variedade de objetos celestes em sua Ilíada e Odisseia. Mais tarde, astrônomos gregos forneceram nomes que ainda são usados hoje para a maioria das constelações que são visíveis do hemisfério norte. Os astrónomos egípcios deixaram monumentos que demonstravam o seu conhecimento das constelações e dos movimentos dos corpos celestes.

A filosofia natural pode ser rastreada até a Grécia durante o período arcaico (650 a.C. a 480 a.C.), quando pensadores pré-socráticos como Tales rejeitaram explicações não-naturalistas para ocorrências naturais e afirmaram que cada evento tinha uma causa natural. Foi quando a filosofia natural foi estabelecida pela primeira vez. Eles forneceram ideias que foram apoiadas pela razão e pela observação, e muitas de suas suposições foram provadas corretas pela experimentação. Por exemplo, a teoria do atomismo foi descoberta como sendo precisa cerca de dois mil anos depois de ter sido proposta por Leucipo e seu discípulo Demócrito.

O desenvolvimento da filosofia natural na Grécia ocorreu ao longo de uma variedade de vias de investigação durante o período clássico, que durou dos séculos VI ao IV a.C., e durante o período helenístico. O filósofo grego Aristóteles, também conhecido como Aristotéles, viveu de 384 a 322 a.C. Foi discípulo de Platão.

Quando ele estava escrevendo no século IV a.C., ele cobriu uma ampla gama de tópicos, incluindo um grande tratado sobre "Física". A influência da física aristotélica remonta a aproximadamente dois milênios. Sua estratégia consistia em uma combinação de observação restrita e argumentos dedutivos lógicos, mas não dependia da verificação experimental das alegações que foram concluídas. O trabalho básico que Aristóteles fez no domínio da física, apesar de ser extremamente falho, serviu como um quadro contra o qual os pensadores sucessivos expandiram ainda mais o campo. Neste momento, o seu método está completamente obsoleto.

Através da noção dos quatro elementos, ele forneceu uma explicação para conceitos como movimento (e gravidade).

O filósofo grego Aristóteles acreditava que cada um dos quatro elementos clássicos - ar, fogo, água e terra - tinha uma localização natural específica. Devido ao fato de que cada elemento tem uma densidade diferente, ele acabará retornando ao local na atmosfera que é mais apropriado para ele. Devido ao fato de que o fogo é mais pesado do que o ar, ele seria colocado no topo da hierarquia, seguido pela água, e então a terra viria em último. Como ponto de interesse adicional, ele mencionou que quando uma pequena quantidade de um elemento atinge a posição natural de outro elemento, o elemento que é menos abundante irá imediatamente para o seu próprio lugar natural. Por exemplo, se houver um incêndio no solo, as chamas subirão para o ar em um esforço para retornar ao seu local natural, que é onde deveriam estar. Suas leis de movimento compreendiam o seguinte: 1) itens mais pesados cairiam mais rápido, com a velocidade sendo proporcional ao peso; e 2) a velocidade do objeto que está caindo depende inversamente da densidade do objeto pelo qual está caindo (por exemplo, a densidade do ar). Ele também afirmou que, quando se trata de movimento violento, que é definido como o movimento de um objeto quando uma força é aplicada a ele por outro objeto, o ritmo em que esse item se move só será tão rápido ou forte quanto a medida de força que é aplicada a ele. Depois de realizar uma extensa pesquisa sobre a questão do movimento e os fatores que contribuem para ele, ele chegou ao conceito filosófico de um "motor primário" como a origem última de todo o movimento no mundo (Livro 8 de sua obra Física).

Uma desaceleração nas atividades intelectuais na Europa Ocidental ocorreu como consequência da queda do Império Romano do Ocidente no século V, que foi causada tanto por invasores externos quanto pela decadência interna. Por outro lado, o Império Romano do Oriente, que é mais comumente referido como o Império Bizantino, foi capaz de resistir aos ataques dos invasores e continuou a fazer progressos em uma variedade de assuntos acadêmicos, incluindo física.

O Palimpsesto de Arquimedes é uma compilação das obras de Arquimedes que foi compilada por Isidoro de Mileto no século VI. Esta compilação é considerada de grande significado cultural.

Um estudioso bizantino chamado João Filopono, que viveu na Europa por volta do século VI, colocou o ensino de física de Aristóteles sob escrutínio e apontou suas deficiências. O princípio do ímpeto foi apresentado pela primeira vez por ele. Não foi até o aparecimento de Filopônio que a física de Aristóteles foi examinada; ao contrário de Aristóteles, que baseava a sua física no argumento verbal, Filopono baseava-se na observação. Philoponus escreveu o seguinte sobre a física de Aristóteles:

No entanto, esta é uma afirmação totalmente falsa, e nosso ponto de vista pode ser apoiado pela observação real de uma maneira mais convincente do que por qualquer tipo de argumento verbal. Quando você deixa dois pesos que são muitas vezes mais pesados que o outro caírem da mesma altura, você notará que a proporção dos tempos necessários para o movimento não depende da proporção dos pesos, mas que a diferença de tempo é muito pequena. Isso ocorre porque a proporção dos pesos não é o único fator que determina a quantidade de tempo necessária para o movimento. Consequentemente, se a diferença de peso não for significativa, isto é, se um for, por exemplo, o dobro do outro, não haverá diferença, ou então uma diferença indetetável, no tempo, apesar de a diferença de peso não ser de modo algum insignificante, com um corpo a pesar o dobro do outro.

Durante a Revolução Científica, que ocorreu dez séculos depois, Galileu Galilei utilizou a crítica de Filopono aos conceitos aristotélicos da física como fonte de inspiração. Galileu fez uso extensivo de Filopônio como fonte de evidência em seus escritos, quando argumentou que a física aristotélica estava incorreta. Jean Buridan, professor da faculdade de artes da Universidade de Paris, é creditado por desenvolver a ideia de ímpeto no período do século 11. Os conceitos contemporâneos de inércia e impulso foram um passo em frente como resultado disso.

Durante a Idade de Ouro Islâmica, a erudição islâmica empurrou a física aristotélica...