quinta-feira, 1 de março de 2007

PSEUDO CIÊNCIA À LUZ DA CIÊNCIA

Uma Declaração de 32 Cientistas e Filósofos Russos

Os representantes de muitas ciências e disciplinas -- astrônomos, físicos, químicos, biólogos, filósofos, advogados, psicólogos -- estão preocupados pelo crescente disseminação da astrologia, medicina alternativa, quiromancia, numerologia e pseudo-ciências místicas na Rússia e outros países do mundo. Desejamos atrair a atenção do público à ameaça de uma atitude não crítica em relação às profecias e conselhos dos "praticantes modernos das ciências ocultas", professadas tanto em particular como na mídia. Aqueles que acreditam na dependência do destino humano em corpos celestes, substâncias mágicas ou feitiçaria precisam entender que a ciência não pode de maneira alguma oferecer apoio a estas crenças.

Em tempos passados as pessoas acreditavam e utilizavam astrologia, alquimia, cabala mística e medicina popular alternativa. Estas idéias eram uma parte substancial da visão mitológica e mágica do mundo proporcionando um weltanschaaung e propósito cognitivo pré-científico, a ciência estava dando seus primeiros passos. As pessoas acreditavam que os corpos celestes eram as manifestações das forças dos deuses que podiam magicamente influenciar objetos terrestres. Processos físicos pareciam ser o produto de enigmáticas "propriedades ocultas", e elementos químicos pareciam ser o produto de magia. As pessoas não tinham nenhum entendimento da natureza das interações químicas e físicas. Hoje, quando a ciência compreende as causas principais pelas quais corpos celestes influenciam fenômenos na Terra, não há nenhuma razão baseada na ciência para alegar que estas interações ocultas possam influenciar o destino dos humanos.

As estruturas psicofisiológicas de uma pessoa não são determinadas pela posição das estrelas e dos planetas no hora e no local do nascimento, mas pelo código genético herdado e por fatores sócio-culturais. A astrologia misticamente interpreta que as variações do campo geomagnético e a atividade solar tem um efeito sobre o bem estar humano. Explosões da cromosfera solar e tempestades magnéticas na verdade tem algum efeito sobre a psique humana e sobre o comportamento humano, mas a astrologia e a medicina charlatã não proporcionam uma compreensão deste fenômeno.

Organismos vivos manifestam uma radiação eletromagnética fraca, mas não há nenhuma evidência científica conhecida para alegar a existência de "biocampos" ou "energia psíquica." O calendário astrológico não corresponde a realidade física atual, mas somente oferece descrições metafóricas arcaicas de eventos astronômicos. Crenças supersticiosas e aceitação não crítica de coincidências como causas minam a confiança na capacidade dos seres humanos para encararem realisticamente os eventos da vida. Astrólogos, parapsicólogos e videntes sustentam alegações não comprovadas baseadas em pseudo-ciência; organizam academias e concedem títulos.

Muitas pessoas acreditam em clarividência, astrologia e outras superstições para compensar desconfortos psicológicos de nosso tempo. Outros buscam o conselho de autoridades de fora na tomada de decisões importantes. Problemas pessoais e sociais, com os quais não se pode enfrentar, são dirigidos a bruxas, feiticeiros e terapeutas charlatões. A crença nas forças astrais oferecem uma oportunidade para se esquivar da responsabilidade pela escolha e desobriga as pessoas de aceitarem seus próprios erros.

No tempo de disseminação bastante difundida da educação científica e grandes avanços da ciência, não podemos mais supor que as superstições desaparecerão por sua própria conta. Pelo contrário, a sociedade é agora inundada pelas "ciências ocultas." Os propagadores da pseudo-ciência e "conhecimentos enigmáticos" tentam se acobertar sob o manto, termos e métodos da ciência genuína. Astrologia, por exemplo, tenta influenciar decisões políticas e econômicas, descaradamente se intrometer nas vidas particulares das pessoas. Muito disto é encorajado pelos meios de comunicação, jogando com e explorando as falibilidades humanas.

A pseudo-ciência mística é uma praga internacional que tem acometido muitos países do mundo. Isto foi sugerido por uma declaração pública de 1975 criticando a astrologia feita por 186 dos principais cientistas (incluindo dezoito vencedores do Prêmio Nobel), que foi intensamente aclamada por todo o mundo.
Esta é a hora da comunidade dos cientistas russos confrontarem estes assuntos com todos seu poder.

Uma das grandes conquistas inquestionáveis dos anos recentes é a oportunidade das pessoas de expressarem suas opiniões abertamente. Infelizmente, muitas pessoas são apanhadas pelo poder persuasivo do absurdo e das superstições perigosas; elas não devem ser consideradas pelos seus trajes pseudo-científicos. Nenhuma tentativa de fazer pensamentos mágicos cientificamente respeitáveis pode possivelmente ocultar suas completa incompatibilidade com a ciência.

Assinado por:
Vice- presidentes e membros do Conselho
da Academia Russa de Ciências (ARC)
· V. Kudryavtsev (vice- presidente, ARC)
· O. Nefedov (vice-presidente, ARC)
· R. Petrov (vice-presidente, ARC)
· B. Topornin (secretário, Departamento de Filosofia, Sociologia, Psicologia e Direito, ARC)
Diretores de institutos de pesquisa
· A. Boyarchuk, Instituto de Astronomia, membro da ARC
· A. Brushlinskii, membro correspondente da ARC, Instituto de Psicologia
· A. Cherepashchuk, membro correspondente da ARC, Instituto Estatal de Sternberg para Astronomia, Universidade Estatal de Moscou
· V. Skulachev, membro da ARC, Instituto de Biofísica e Bioquímica, Universidade Estatal de Moscou
· V. Stepin, membro do ARC, Instituto de Filosofia
Membros da Academia Russa de Ciências
· I. Atabekov (biologia)
· A. Bogdanov (biologia)
· G. Dobrovolskii (biologia)
· E. Feinberg (física)
· V. Ginzburg (física)
· D. Gvishiani (estudos de sistemas)
· N. Kardashev (astronomia espacial)
· V. Laptev (direito)
· T. Oizerman (filosofia)
· M. Ostrovskii (biologia)
Membros correspondentes da Academia Russa de Ciências
· N. Bikkenin (filosofia)
· E. Chekharin (direito)
· V. Chkhikvadze (direito)
· A. Guseinov (filosofia)
· N. Lapin (filosofia)
· V. Lektorskii (filosofia)
· L. Mitrokhin (filosofia)
· V. Nersesyantz (direito)
Doutores em Ciência:
· Yu. Efremov (astronomia)
· I. Kasavin (filosofia)
· A. Ogurtsov (filosofia)
· B. Pruzhinin (filosofia)
· M. Rozov (filosofia)



COMO DISTINGUIR CIÊNCIA DE PSEUDOCIÊNCIA

A palavra "pseudo" significa “falso”. O modo mais seguro de identificar algo falso é saber tanto quanto possível sobre o fato real -- neste caso, a própria ciência. Ter conhecimento científico não se restringe a saber fatos científicos (como a distância da Terra ao Sol, a idade da Terra, as diferenças entre mamíferos e répteis, etc.). Significa entender a natureza da ciência – os critérios para obter evidência, como projetar experimentos relevantes, a avaliação de possibilidades, os testes de hipóteses, o estabelecimento de teorias, os múltiplos aspectos dos métodos científicos que tornam possível estabelecer conclusões confiáveis acerca do universo físico.


Por Rory Coker, Ph.D.
Tradução: Francisco S. Wechsler, Ph.D.


Já que os meios de comunicação bombardeiam-nos com absurdos, torna-se útil ter em conta as características da pseudociência. A presença de apenas uma delas já deve despertar grande suspeita. Por outro lado, um material que não mostre nenhum destes vícios poderá ser pseudociência não obstante, pois seus adeptos inventam diariamente novas maneiras de se tapear. A maioria dos exemplos deste artigo relacionam-se à física, minha área de conhecimento, porém crenças e comportamentos semelhantes estão associados à astrologia médica, iridologia, quiropraxia baseada em subluxação, reflexologia, terapia dos meridianos, toque terapêutico e outras pseudociências da saúde.

A pseudociência exibe indiferença pelos fatos.
Em vez de se dar ao trabalho de consultar referências ou investigar diretamente, seus proponentes limitam-se a regurgitar falsos “fatos” sempre que necessário. Estas ficções são amiúde cruciais para os argumentos e conclusões do pseudocientista. Ademais, pseudocientistas raramente revisam seus textos. A primeira edição dum livro pseudocientífico é quase sempre a última, muito embora ele continue a ser impresso por décadas ou mesmo séculos. Até mesmo livros com erros óbvios de conteúdo e impressão são reimpressos sem modificação, vezes sem conta. Compare-se isto aos compêndios científicos que são reeditados a cada punhado de anos, devido ao rápido acúmulo de novos fatos e critérios.

A “pesquisa” pseudocientífica é invariavelmente mal feita.
Os pseudocientistas recortam notícias de jornais, colecionam boatos, citam outros livros pseudocientíficos e debruçam-se sobre antigas obras religiosas ou mitológicas. Raramente ou nunca empreendem uma investigação independente para verificar suas fontes.

A pseudociência parte duma hipótese – que geralmente possua apelo emocional e seja espetacularmente implausível – e a seguir busca somente os itens que a apóiem.
Desprezam-se as evidências conflitantes. De modo geral, a pseudociência visa racionalizar crenças fortemente arraigadas, ao invés de investigar ou testar possibilidades alternativas. A pseudociência se especializa em atingir conclusões “apropriadas” e espicaçar ideologias, ao apelar a idéias preconcebidas e mal-entendidos disseminados.

A pseudociência é indiferente aos critérios para estabelecer evidência válida.
A ênfase não reside em experimentos científicos relevantes, controlados e repetíveis. Pelo contrário, baseia-se em testemunhos não verificáveis, histórias e lorotas, boatos, rumores e relatos dúbios. A literatura genuinamente científica ou é desprezada ou distorcida.

A pseudociência confia muito na validação subjetiva.
José da Silva aplica gelatina na cabeça, e sua dor de cabeça some. Para a pseudociência, isto significa que gelatina cura dores de cabeça. Para a ciência, isto nada significa, pois nenhum experimento foi realizado. Muitas coisas estavam ocorrendo quando a dor de cabeça de José da Silva sumiu - era lua cheia, um pássaro voou por sobre ele, a janela estava aberta, José vestia sua camisa vermelha, etc – e sua dor de cabeça acabaria indo embora de qualquer modo, fosse por que fosse.

Um experimento controlado colocaria muitas pessoas numa mesma situação, exceto pela presença ou ausência do remédio que se desejasse testar, e compararia os resultados, que então teriam alguma possibilidade de ser relevantes. Muitos acham que a astrologia deve ter algo válido, pois um horóscopo de jornal descreve-os perfeitamente. Mas um exame detalhado revelaria que a descrição é genérica o bastante para enquadrar praticamente qualquer um. Este fenômeno, chamado de validação subjetiva, é um dos pilares do apoio popular à pseudociência.

A pseudociência depende de convenções arbitrárias da cultura humana,
ao invés de regularidades imutáveis da natureza.
Por exemplo, a interpretação da astrologia baseia-se nos nomes de coisas, que são acidentais e variam de cultura a cultura. Se os antigos houvessem chamado de Marte ao planeta a que chamamos de Júpiter, a astronomia não daria a mínima, mas a astrologia seria totalmente outra, pois baseia-se exclusivamente no nome e nada tem que ver com as propriedades físicas do planeta em si.

A pseudociência acaba sempre em absurdo se levada adiante.
Talvez os rabdomantes possam sentir de algum modo a presença de água ou minerais no subsolo, mas quase todos afirmam poder detectá-los igualmente por meio de um mapa! Talvez Uri Geller seja um “paranormal”, mas será que seus poderes são a ele irradiados mediante uma ligação de rádio com um disco voador do planeta Huva, como ele alega? Talvez as plantas sejam “paranormais”, mas por que uma tijela de lama produz exatamente a mesma resposta no mesmo “experimento”?

A pseudociência sempre evita submeter suas alegações a um teste válido.
Os pseudocientistas nunca efetuam experimentos cuidadosos e metódicos – e geralmente também desprezam aqueles realizados por cientistas. Os pseudocientistas tampouco efetuam acompanhamentos. Se algum pseudocientista declara ter realizado um experimento (tal como os estudos “extraviados” de Hermann Swoboda sobre biorritmos, que constituem a suposta base da moderna pseudociência da biorritmologia), nenhum outro pseudocientista procura repetir o experimento ou fiscalizar o autor, mesmo quando os resultados são inexistentes ou questionáveis!

Ademais, quando um pseudocientista alega ter realizado um experimento de resultado notável, ele não o repete para verificar seus resultados e procedimentos. Isto está em franco contraste com a ciência, na qual experimentos cruciais são repetidos por cientistas do mundo todo, com precisão cada vez maior.

A pseudociência amiúde se contradiz, mesmo em seus próprios termos.
Estas contradições lógicas são meramente desprezadas ou racionalizadas. Portanto, não deveríamos nos surpreender se o Capítulo 1 de um livro sobre rabdomancia afirma que rabdomantes usam galhos recém-cortados, pois somente a madeira "viva" consegue canalizar e focalizar a "radiação telúrica" que possibilita a rabdomancia, ao passo que o Capítulo 5 afirma que quase todos os rabdomantes empregam varas de metal ou plástico.

A pseudociência cria deliberadamente mistério onde não há nenhum,
ao omitir informações cruciais e detalhes importantes.
Pode-se tornar qualquer coisa "misteriosa", omitindo o que se sabe a respeito ou apresentando detalhes imaginários. Os livros sobre o "Triângulo das Bermudas" são exemplos clássicos desta tática.

A pseudociência não progride.
Ocorrem modas, e um pseudocientista pode mudar de uma moda a outra (de fantasmas à pesquisa de percepção extra-sensorial, de discos voadores a estudos de paranormalidade, da percepção extra-sensorial ao Abominável Homem das Neves). Porém, não se faz nenhum progresso num dado tópico.

Obtém-se pouca ou nenhuma informação nova. Raramente se propõem novas teorias, e conceitos antigos raramente se modicam ou são descartados à luz de novas "descobertas", já que a pseudociência raramente faz novas "descobertas". Quanto mais antiga a idéia, maior o respeito que recebe. Nenhum fenômeno ou processo natural até então desconhecido da ciência foi descoberto por pseudocientistas.

Na realidade, os pseudocientistas quase invariavelmente lidam com fenômenos bem conhecidos pelos cientistas, mas pouco conhecidos pelo público em geral – de sorte que o público engolirá qualquer alegação que o pseudocientista queira fazer. Como exemplos temos o andar sobre brasas e a fotografia "Kirlian".

A pseudociência busca persuadir com retórica, propaganda e embuste,
no lugar de evidência válida (que presumivelmente não existe).
Os livros pseudocientíficos oferecem exemplos de quase toda a sorte de falácias de lógica e raciocínio conhecidas pelos estudiosos e têm inventado algumas novas. Um recurso favorito é o "non sequitur".

Os pseudocientistas também adoram o "Argumento de Galileu". Este consiste em o pseudocientista comparar-se a Galileu, dizendo que, assim como o pseudocientista é tido como equivocado, também Galileu o era por seus contemporâneos; logo, o pseudocientista certamente tem razão, exatamente como Galileu. É claro que esta conclusão não procede! Ademais, as idéias de Galileu foram testadas, verificadas e prontamente aceitas por seus colegas de ciência. A rejeição proveio da religião oficial, que favorecia a pseudociência, contradita pelas descobertas de Galileu.

A pseudociência argumenta com base na ignorância ou numa falácia elementar.
Muitos pseudocientistas baseiam suas alegações na incompletude de informações sobre a natureza, ao invés de basear-se no que se sabe até agora. Mas não há como comprovar uma alegação mediante falta de informação. O fato de que as pessoas não identificam o que vêem no céu significa apenas que elas não identificam o que vêem. Isto não quer dizer que discos voadores provêm do espaço extraterrestre.

A afirmação "A ciência não consegue explicar" é comum na literatura pseudocientífica. Em muitos casos, a ciência não tem interesse nos supostos fenômenos por não haver evidência de que existam; noutros casos, a explicação científica é bem conhecida e demonstrada, mas o pseudocientista não sabe disso ou despreza deliberadamente o fato para criar mistério.

A pseudociência argumenta com base em supostas exceções, erros, anomalias, acontecimentos estranhos, e alegações suspeitas – ao invés de regularidades da natureza bem demonstradas.
A experiência dos cientistas nos últimos 400 anos é que alegações e notícias que descrevem objetos bem estudados como se comportassem de forma estranha e incompreensível costumam ser reduzir-se, após investigação, a fraudes deliberadas, enganos honestos, descrições confusas, mal-entendidos, mentiras deslavadas e asneiras graves. Não é recomendável julgar tais notícias pela aparência, sem verificá-las. Os pseudocientistas sempre as tomam ao pé da letra, sem recorrer a comprovação independente.

A pseudociência apela à falsa autoridade, emoção, sentimento ou desconfiança de um fato comprovado. Um indivíduo que abandonou o curso secundário é aceito como experto em arqueologia, embora nunca a tenha estudado! Um psicanalista é aceito como experto em todos os aspectos da história humana, sem contar física, astronomia e mitologia, muito embora suas alegações sejam incompatíveis com tudo que se sabe nestas quatro áreas. Um físico diz que um "paranormal" jamais poderia enganá-lo com meros truques de mágica, embora ele nada saiba sobre mágica e prestidigitação.

Apelos emocionais são comuns ("Se isto fá-lo sentir-se bem, deve ser verdade."; "No fundo de seu coração você sabe que isto está correto"). Os pseudocientistas gostam de conspirações imaginárias ("Há farta evidência sobre discos voadores, mas o Governo mantém segredo."). E argumentam com irrelevâncias; ao ser confrontados por fatos inconvenientes, limitam-se a retrucar: "Os cientistas não sabem tudo!"

A pseudociência faz alegações extraordinárias e aventa teorias fantásticas
que contradizem o que se conhece sobre a natureza.
Não apenas deixam de fornecer provas da veracidade de suas alegações, mas também desprezam todas as descobertas que contradigam suas conclusões. ("De algum lugar os discos voadores devem vir – portanto a Terra é oca, e eles vêm do seu interior."; "A faísca que produzo com este aparelho elétrico não é na verdade uma faísca, mas sim uma manifestação sobrenatural de energia psicoespiritual."; "Todo ser humano está rodeado por uma aura impalpável de energia eletromagnética, o ovo áurico dos antigos videntes hindus, que espelha fielmente o humor e condição deste humano.")

Os pseudocientistas inventam seu próprio vocabulário, no qual muitos termos carecem
de definições precisas ou sem ambigüidade, e alguns não possuem nenhuma definição.
Os ouvintes são amiúde forçados a interpretar as afirmações conforme suas próprias preconcepções. Por exemplo, o que significa "energia biocósmica" ou "sistema psicotrônico de amplificação"? Os pseudocientistas buscam com freqüência imitar o jargão científico e técnico jorrando uma algaravia que soa científica e técnica. Os curandeiros estariam perdidos sem o termo "energia", mas o emprego que dele fazem não tem absolutamente nada que que ver com o conceito de energia usado pelos físicos.

A pseudociência apela aos critérios de comprovação da metodologia científica,
ao mesmo tempo em que nega a validade destes.
Assim, um experimento realizado de forma inválida, que parece mostrar que a astrologia funciona, é proposto como "prova" de que a astrologia está correta, ao mesmo tempo em que se desprezam milhares de experimentos executados corretamente que provam que ela não funciona. O fato de que alguém se deu bem usando simples truques de mágica nalgum laboratório científico é "prova" de que ele é um super-homem paranormal, enquanto se despreza o fato de que ele foi flagrado tapeando em diversos outros laboratórios.

A pseudociência alega que os fenômenos por ela estudados são "sensíveis".
Os fenômenos só se manifestam em condições vagamente especificadas, porém vitais (como, por exemplo, quando não há incrédulos nem céticos presentes; quando não há expertos presentes; quando ninguém está observando; quando as "vibrações" estão corretas; ou só uma vez em toda história humana).

A ciência afirma que fenômenos genuínos devem ser investigáveis por qualquer um que disponha do equipamento apropriado, e todos os experimentos executados de forma válida devem fornecer resultados consistentes. Nenhum fenômeno genuíno padece desta "sensibilidade". Não há como montar um televisor ou rádio que só funcionam na ausência de céticos! Alguém que alegue ser um violinista de concertos, mas jamais possuiu um violino e se recusa a tocar sempre que alguém possa ouvi-lo, está mui provavelmente mentindo sobre sua capacidade de tocar violino.

As "explicações" pseudocientíficas costumam limitar-se a descrições do cenário.
Ou seja, é nos contada uma história, e nada mais, não temos descrição alguma de qualquer possível processo físico. Por exemplo, o ex-psicanalista Immanuel Velikovsky (1895-1979) sustentava que um planeta que passou perto da Terra fez com que o eixo desta virasse de cabeça para baixo. É tudo que ele disse. Não forneceu nenhum mecanismo. Mas o mecanismo é essencial, porque as leis da física determinam a impossibilidade do processo. Isto é, a aproximação de um planeta não pode provocar a virada do eixo de rotação de outro planeta. Se Velikovsky houvesse descoberto algum modo pelo qual um planeta pudesse virar o eixo de outro planeta, presume-se que ele teria descrito o mecanismo que permitisse o acontecimento.

Uma afirmação nua e crua, desprovida do mecanismo subjacente, não fornece nenhuma informação. Velikovsky disse que Vênus foi outrora um cometa, cuspido dum vulcão em Júpiter. Já que planetas não se parecem com cometas (que são restos de rochas ou gelo em forma de bola de neve, em nada relacionados a vulcões), e visto que não se conhece nenhum vulcão em Júpiter (nem mesmo uma superfície sólida!), não poderia existir nenhum processo físico real subjacente às afirmações de Velikovsky. Ele nos forneceu palavras, relacionadas entre si numa frase, mas estas relações eram estranhas ao universo real em que vivemos, e não deu nenhuma explicação de como elas poderiam existir. Ele nos forneceu histórias, não teorias genuínas.

Os pseudocientistas apelam freqüentemente ao antigo hábito humano de pensar magicamente.
Mágica, feitiçaria, bruxaria – baseiam-se em semelhanças espúrias, falsas relações de causa e efeito, etc. Ou seja, presumem-se desde o começo influências inexplicáveis e relações entre coisas – não comprovadas por investigação. (Se você pisar numa fenda da calçada sem dizer a palavra mágica, sua mãe irá sofrer uma fratura; comer folhas em forma de coração faz bem a doentes do coração; expor o corpo a luz vermelha aumenta a produção de sangue; os carneiros machos são agressivos, portanto quem nasça sob o signo do Carneiro será agressivo; os peixes são "alimento do cérebro", porque sua carne se parece com tecido cerebral, etc.)

A pseudociência fia-se grandemente em pensamentos anacrônicos.
Quanto mais velha a idéia, mais atraente se torna à pseudociência – é a sabedoria dos antigos! -- principalmente se a idéia for claramente errada e tiver sido há muito descartada pela ciência. Muitos jornalistas têm dificuldade em compreender este ponto. Um repórter típico, ao escrever sobre astrologia, talvez ache que possa realizar um trabalho bem feito entrevistando seis astrólogos e um astrônomo. O astrônomo diz que é tudo bobagem; os seis astrólogos dizem que é uma ótima coisa, e que, por cinqüenta dólares, terão prazer em confeccionar o horóscopo de qualquer um. (Sem dúvida!) Para muitos editores e seus leitores, isto confirmaria a astrologia por seis votos contra um!

Os tópicos seguintes contrastam algumas caraterísticas da ciência e da pseudociência.


CIÊNCIA


Suas descobertas são comunicadas principalmente por meio de periódicos científicos, que são revisados por colegas e mantêm padrões rigorosos de honestidade e acurácia.

Exigem-se resultados reproduzíveis; os experimentos devem ser descritos de forma precisa, para que se possa repeti-los à exatidão ou melhorá-los.

Buscam-se e estudam-se as falhas atentamente, pois teorias incorretas amiúde levam a conclusões corretas, mas nenhuma teoria correta leva a predições incorretas.

Com o passar do tempo, mais e mais se aprende sobre os processos físicos em estudo.

Convence pelo apelo à evidência, por argumentos fundados em raciocínio lógico e/ou matemático, procurando extrair a melhor informação que os dados permitam. Quando evidência mais recente contradiz idéias antigas, estas são descartadas.

Não defende ou comercializa práticas ou produtos não comprovados.


PSEUDOCIÊNCIA

A literatura visa o público em geral. Não há revisão, padrões, verificação que preceda a publicação, nem exigência de precisão e acurácia.

Não se consegue reproduzir ou verificar os resultados. Os estudos, quando os há, são descritos de modo tão vago, que se torna impossível descobrir o que foi feito ou como foi feito.

As falhas são desprezadas, desculpadas, escondidas, falsificadas, amenizadas, racionalizadas, esquecidas, evitadas a todo custo.

Nunca nenhum fenômeno ou processo físico é descoberto ou estudado. Nenhum progresso é feito; nada de concreto é aprendido.

Convence apelando à fé e à crença. A pseudociência tem um forte componente quase-religioso: tenta converter, não convencer. Você deve acreditar apesar dos fatos, não por causa deles. Nunca se abandona a idéia original, qualquer que seja a evidência.


Parte ou a totalidade de sua renda provém da venda de produtos duvidosos (tais como livros, cursos, suplementos dietários), e/ou serviços pseudocientíficos (tais como horóscopos, leituras de personalidade, mensagens de espíritos e previsões).



Poder-se-ia expandir grandemente esta lista, pois a ciência e pseudociência são modos diametralmente opostos de enxergar a natureza.

A ciência confia – e insiste – em no auto-questionamento, na testagem e no pensamento analítico, o que torna difícil enganar-se ou esquivar-se de enfrentar os fatos.

A pseudociência, por outro lado, preserva as formas de pensar antigas, naturais, irracionais e não objetivas – que são centenas de milhares de anos mais velhas que a ciência – processos mentais que deram origem a superstições e outras idéias fantasiosas e errôneas sobre o homem e a natureza – que vão desde o vudu até o racismo; deste a Terra plana até o Universo em forma de casa com Deus no sótão, Satã no porão e o homem no térreo; desde as danças da chuva até torturar e brutalizar os mentalmente enfermos para expulsar os demônios que os possuem.

A pseudociência encoraja as pessoas a acreditar naquilo que quiserem. Fornece "argumentos" plausíveis para enganar-se a si mesmo até achar que toda e qualquer crença é igualmente válida. A ciência começa dizendo: vamos esquecer o que achamos que seja, e tentar, mediante investigação, descobrir o que realmente é. Estes caminhos não se cruzam e conduzem a direções totalmente opostas.

Alguma confusão sobre este ponto origina-se daquilo que chamamos de "encruzilhada". "Ciência" não é um distintivo honorário para se ostentar, é uma atividade que se exerce. Ao cessar tal atividade, deixa-se de ser cientista. Uma desoladora quantidade de pseudociência é gerada por cientistas bem treinados num certo campo, que se aventuram noutro em que são ignorantes. O físico que alega ter descoberto um novo princípio biológico – ou o biólogo que alega ter descoberto um novo princípio da física – quase invariavelmente estão praticando pseudociência.

Também a praticam aqueles que falsificam dados, ou suprimem dados que conflitam com suas pré-concepções, ou recusam-se a permitir que outros vejam seus dados para avaliação independente. A ciência é como um alto cume de integridade intelectual, imparcialidade e racionalidade. O cume é escorregadio, e é preciso um esforço tremendo para manter-se próximo a ele. O relaxamento carrega-nos embora, em direção à pseudociência. Algumas pseudociências são produzidas por indivíduos com pequeno grau de treinamento científico ou técnico, que não são cientistas profissionais, nem compreendem a natureza do empreendimento científico – porém consideram-se "cientistas".

Poder-se-ia perguntar se não há exemplos de "encruzilhadas" na direção oposta, isto é, pessoas que os cientistas consideravam como praticantes de pseudociência, mas acabaram sendo aceitos como praticantes de ciência válida, com idéias que acabaram sendo aceitas pelos cientistas. Pelo que acabamos de expor, seria de esperar que isto ocorresse de modo raro, ou mesmo nunca. De fato, nem eu nem nenhum colega abalizado por mim questionado sobre o assunto conhecemos um único caso em que isto haja ocorrido durante as centenas de anos em que o método científico pleno passou a ser conhecido e empregado pelos cientistas.

Há muitos casos em que um cientista é visto como equivocado por seus colegas, mas posteriormente – quando surgem novas informações – mostra-se que estava certo. Como todo mundo, os cientistas também têm palpites de que algo é possível, sem dispor de evidência suficiente para convencer seus colegas de que estão certos. Estas pessoas não são pseudocientistas, a menos que continuem a defender suas idéias mesmo quando as evidências em contrário se acumulem. Errar ou enganar-se é inevitável, pois somos todos humanos, e todos cometemos erros e falhas.

Os verdadeiros cientistas mantêm-se alertas quanto à possibilidade de falhas e são rápidos em corrigir seus erros. Os pseudocientistas não o são. De fato, uma definição abreviada de pseudociência é: "um método para desculpar, defender e preservar erros."

A pseudociência freqüentemente parece a pessoas educadas e racionais por demais desprovida de sentido e absurda para ser perigosa, e uma fonte de divertimento mais que de medo. Infelizmente, esta não é uma atitude sensata. A pseudociência pode ser extremamente perigosa.

Ao penetrar em sistemas políticos, justifica atrocidades em nome da pureza racial. Ao penetrar no sistema educacional, pode expulsar a ciência e o bom-senso. No campo da saúde, ela condena milhares a morte ou sofrimento desnecessários. Ao penetrar na religião, gera fanatismo, intolerância e guerra santa. Ao penetrar nos meios de comunicação, pode dificultar o acesso dos eleitores a informações concretas sobre questões públicas importantes.


Leituras Recomendadas

· Science and Unreason, D. & M. Radner, Wadsworth, California, 1982.
· Exploring the Unknown, Charles J. Cazeau & Stuart D. Scott, Jr., Plenum, New York, 1979.
· Fact, Fraud and Fantasy, Morris Goran, A. S. Barnes, New Jersey, 1979.
· Flim-Flam! By James Randi, Prometheus, NAmherst, N.Y., 1982.
· How to Think about Wierd Things: Critcal Thinking for a New Age, Theodore Schick, Jr., Lewis Vaughn, Mayfield, Mountain View, Calif., 1995.
· Paranormal Borderlands of Science, Ed. by Kendrick Frazier, Prometheus, Amherst, N.Y., 1981.
· Science Confronts the Paranormal, Ed. by Kendrick Frazier, Prometheus, Amherst, N.Y., 1985.
· Science, Good, Bad and Bogus, Martin Gardner, Prometheus, New York, 1981; Avon, New York, 1982.
· Science and the Paranormal, Ed. by George O. Abell and Barry Singer, Scribners, New York, 1981.
· Extrasensory Deception, Henry Gordon, Prometheus, Amherst, N.Y.,1987.
· Pseudoscience and the Paranormal, Terence Hines, Prometheus, Amherst, N.Y., 1988.
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O Dr. Coker é professor de física na Universidade do Texas em Austin.


Relatório Alfa www.relatorioalfa.com.br
Quackwatch http://www.geocities.com/quackwatch


quarta-feira, 28 de fevereiro de 2007

ENTROPIA E EVOLUÇÃO: A CONFUSÃO





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Em virtude da confusão que paira a respeito das leis da termodinâmica, senti-me na obrigação de ao menos tentar elucidar alguns pontos, a fim de que estes conceitos sejam compreendidos de modo claro.




1- INTRODUÇÃO:


Ao se proceder a análise de uma situação física, primeiramente, foca-se a atenção sobre uma porção de matéria separada do meio a qual denomina-se sistema.

Aquilo que não pertencer ao sistema, denomina-se vizinhança.

A fim de se descrever o comportamento do sistemas, há que se escolherem adequadamente grandezas observáveis as quais, por serem mensuráveis em processos de laboratório denominam-se grandezas macroscópicas.

Em processos onde ocorre a troca de calor, as leis que relacionam as grandezas macroscópicas (pressão, volume, entropia, energia interna, temperatura, entalpia, energia livre, etc) constituem a base da TERMODINÂMICA.

Um outro campo, onde ocorrem as grandezas microscópicas, as quais descrevem átomos e moléculas, do sistema (velocidade, momento angular, energias, massas), fazem parte da MECÂNICA ESTATÍSTICA.

Em qualquer sistema, ambas as grandezas (microscópicas e macroscópicas) devem se correlacionas, pois são formas distintas de descrever uma mesma situação.

As leis da termodinâmica somente passaram a fazer sentido após a criação do universo (surgimento do espaço tempo tridimensional), pois em situações extremas (início ou fim) é provável que tudo se comporte de forma bem diferente ao que se conhece atualmente.




2- LEI ZERO - Equilíbrio térmico


Esta lei se relaciona com a temperatura dos corpos.

Um modo formal de expressa-la é o seguinte:

Existe uma grandeza escalar, denominada temperatura, que é uma propriedade de todos os sistemas termodinâmicos em estado de equilíbrio térmico, tal que sua igualdade é uma condição necessária e suficiente para que ocorra esse equilíbrio.

Em essência, a lei zero afirma que há uma grandeza denominada temperatura.




3- PRIMEIRA LEI- Calor, uma forma de energia


Quando dois corpos em temperaturas distintas são colocados em contato um com o outro, a temperatura final desse sistema está compreendida entre a temperatura mais alta e a mais baixa.
Dessa forma, conclui-se que houve transferência de calor (ΔQ) do corpo mais quente para o mais frio. Assim calor é energia em trânsito de um corpo para outro, devido a um diferencial de temperatura. A essa energia denomina-se energia térmica.

O trabalho (W), como o calor, implica em transferência de energia, porém a temperatura não está envolvida.
O trabalho realizado por um sistema depende dos estados inicial e final, alem dos estados intermediários, ou seja, do caminho seguido pelo sistema durante os processos ocorridos.

A primeira lei trata da constância da energia no universo e sua equação é dada por:

du = dq - dw ΔU = ΔQ – W (1)

Onde:

ΔU = variação da energia interna do corpo. U decresce com o decréscimo da temperatura, pois

U = f(T) → U = kT → ΔU = Uf – Ui → ΔU = k(T2-T1) (2)

A energia interna da matéria pode ser traduzida como:

-agitação térmica
-energia potencial de configuração – forças internas conservativas- energia cinética atômico moleculares
-rotação vibração e movimentos atômicos de partículas elementares

Tal energia só tem sentido se medida sua variação.

ΔQ é energia fornecida ao sistema ou por ele produzida ou trocada com o meio (calor).

W é o trabalho realizado durante a expansão ou contração de um dado volume, contra alguma força.
Tal trabalho é dado pela expressão:

dW = ∫p dV → p (V2 - V1) (3), sendo a pressão constante.

juntando-se as expressões (2), (3) em (1) vem que:

k(T2-T1) = ΔQ - ∫p dV k(T2-T1) = ΔQ - p (V2 - V1) → U2 - U1 = ΔQ - p (V2 - V1)

ΔQ = (U2 + p V2) - (U1 + p V1) ΔQ = H2 - H1 ΔQ =ΔH

A grandeza ΔH é denominada variação de entalpia da massa gasosa. Pode-se interpretar este último como o trabalho realizado para "criar espaço" para a massa gasosa ocupar o volume V sob pressão p. Ou seja, pode ser vista como a "energia total" da massa de gás no ambiente.


Para processos genéricos, precisamos usar diferenciais:

dH = dU + d(p V) = dU + p dV + V dp. Mas dU = dQ - dW conforme primeira lei.

Portanto,

dH = dQ - dW + p dV + V dp.

Considerando a igualdade já vista dW = p dV, temos a simplificação

dH = dQ + V dp.





3.1 Calor específico




Se desejamos aumentar de dt a temperatura de uma massa m de uma determinada substância, a experiência mostra que a quantidade de calor necessária dQ é proporcional à massa e à diferença de temperatura:

dQ = c m dt

O coeficiente de proporcionalidade c é denominado calor específico da substância. A unidade no Sistema Internacional é J / (kg ºC) ou J / (kg K). Lembrar que intervalos de temperatura em ºC e em K são idênticos. Entretanto, dados em unidades obsoletas - cal / (g ºC) ou kcal / (kg ºC) - certamente ainda podem ser encontrados.


O calor específico varia com a temperatura e, portanto, a igualdade ΔQ = c m Δt , só dá resultados aproximados para pequenos intervalos.

Em cálculos mais exatos deve ser considerada a variação do calor específico com a temperatura. Desde que as tabelas normalmente indicam os valores médios de zero até determinadas temperaturas, pode-se deduzir a fórmula seguinte:

Q =m ∫1,2 c dt = m ( ∫0,t2 c dt - ∫0,t1 c dt )

e, desde que o calor específico médio é:

cmed 0,t = 1/t ∫0,t c dt, portanto 0,t c dt = cmed 0,t t.

Assim temos:

Q = m (cmed 0,t2 t2 - cmed 0,t1 t1)

Dessa forma, a equação dH = dQ + V dp transforma-se em:

dH =m c dT+ V dp

ou, sedo a pressão constante:

dU + p dV = m c dT




3.1.1 Processo sob volume constante


Neste caso, a parcela p dv da igualdade anterior é nula:
Assim, du = cv dT.

Nessa condição, simbolizamos o calor específico por cv, isto é, calor específico com volume constante.

Desde que o calor específico do gás ideal não depende da temperatura, a equação anterior pode ser escrita na forma:

Δu = cv ΔT .




3.1.2 Processo sob pressão constante


Sobre entalpia, foi visto que, para pressão invariável, o calor trocado é igual á variação da entalpia ΔQ = ΔH.
De forma similar à anterior, usamos a igualdade do calor específico no lugar de Q:

ΔH = ΔQ = m cp ΔT ou Δh = cp ΔT . Onde cp é o calor específico com pressão constante.



3.1.3 Relação entre cp e cv para o gás ideal I


Da igualdade anterior e da definição de entalpia, podemos escrever: dh = du + p dv = cp dT para um processo com pressão constante.
Mas du = cv dT. Assim, cp dT = cv dT + p dv. Ou cp = cv + p dv / dT.

Segundo a equação de estado de um gás ideal, p V = n R T. Onde n é o número de mols. Dividindo pela massa m:

p v = (n/m) R T ou v = (n/m) R T / p.

Então, p dv / dT = (n/m) R. Substituindo na anterior

cp = cv + (n/m) R ou m cp / n + m cv / n = R. Mas o termo (m c / n) é o calor específico por mol. Assim

cp mol = cv mol + R

A energia cinética média por mol de um gás ideal é dada por (3/2) R T. Mas isso deve corresponder à energia interna U.

Logo, temos (3/2) R dT = cv mol dT.

cv mol = (3/2) R. Mas isso só é válido para gases monoatômicos. Se substituímos em cp mol = cv mol + R, chegamos a cp/cv ≈ 1,67.

A relação cp/cv (que simbolizamos com x. É também usual a letra grega gama γ) é um parâmetro importante nas transformações termodinâmicas e em outros processos. Ela depende do número de átomos na molécula.




3.2 TRANSFORMAÇÕES TÉRMICAS:




3.2.1 Transformação isobárica


Transformação isobárica transformação isobárica






A transformação isobárica significa que ela ocorre a pressão constante.


Assim, da equação k(T2-T1) = ΔQ - ∫p dV transforma-se em k(T2-T1) = ΔQ- p dV, pois p = cte, que corresponde à variação da entalpia ΔQ = ΔH = cp ΔT.



3.2.2 Transformação isocórica


Transformação isocórica transformação isocórica


Na transformação isocórica, o volume é mantido constante. Assim, da equação k(T2-T1) = ΔQ - ∫p dV transforma-se em k(T2-T1) = ΔQ, pois ∫p dV = 0. Logo:

ΔQ= ΔU= cv ΔT



3.2.3 Transformação isotérmica


Transformação isotérmica transformação isotérmica




Na transformação com temperatura constante. Assim, da equação k(T2-T1) = ΔQ - ∫p dV transforma-se em ΔQ = ∫p dV, pois, k(T2-T1) = 0, uma vez que T2=T1.


O trabalho executado pelo sistema (ou trabalho externo) é calculado pela relação comum dW = p dV:

W = ∫1,2 p dV → W= ∫1,2 n R T dV / V→ W = n R T ∫1,2 dV / V →W= n R T ln (V2/V1).
Mas V2/V1 = p1/p2 e n R T = p1 V1 = p2 V2, pois se trata de uma transformação isotérmica.

Assim,

W = p1 V1 ln (p1/p2) ou W = p2 V2 ln (p1/p2) ou W = n R T ln (p1/p2)



3.2.4 Transformação adiabática



Transformação adiabática
transformação adiabática

No processo adiabático, não há troca de calor com o sistema, dq = 0. Conforme a primeira lei:
du = dq - dw
du + dw = 0.

Mas, conforme conceito de
calor específico com volume constante, du = cv dT. Sendo o trabalho de um gás dado por dw = p dv. Substituindo na anterior, temos cv dT + p dv = 0.

Das relações de calor específico, cp mol = cv mol + R.
Se multiplicamos tudo por (n/m), onde n é o número de mols e m a massa de gás, temos cp e cv dados em relação à massa: cp = cv + (n/m) R. Mas cp/cv = x ou cp = x cv.

Substituindo na anterior, x cv = cv + (n/m) R ou cv = (n/m) R / (x - 1).

Da equação dos gases ideais p V = n R T ou p v = (n/m) R T. Assim, T = (m/n) (1/R) p v. Usando a propriedade da diferencial de um produto, temos:

T = (m/n) (1/R) p dv + (m/n) (1/R) v dp.

Substituindo na em cv dT + p dv = 0 e sendo valor de cv dado por cv = (n/m) R / (x - 1), resulta:

[ (n/m) R / (x - 1) ] [ (m/n) (1/R) p dv + (m/n) (1/R) v dp ] + p dv = 0
p dv + v dp + x p dv - p dv = 0.

Simplificando e dividindo por pv,
x dv / v + dp / p = 0.

A solução para essa equação diferencial é dada por p vx = constante ou p1 v1x = p2 v2x .

Também, v1 / v2 = (p2 / p1)(1/x) .
Onde x é dado por cp/cv , conforme abordado no item 3.1.3. É comum o uso da letra grega gama - γ - no lugar de x.

Combinando a igualdade anterior com a equação dos gases ideais, podemos chegar a

v1 / v2 = (T2 / T1)[1/(x-1)] e T1 / T2 = (p1 / p2)[(x-1)/x)] .

Voltando ao início deste tópico, de du + dw = 0 temos dw = - du. Isto significa que, numa expansão adiabática, o trabalho produzido corresponde à redução da energia interna e, portanto, de temperatura. No caso contrário (compressão adiabática), o trabalho aplicado resulta em aumento da energia interna e, por conseqüência, de temperatura. Na prática, processos que se aproximam do adiabático são os que ocorrem rapidamente (há pouco tempo para troca de calor) ou os que acontecem em locais termicamente isolados.

Como o dw = -du, calculamos pela igualdade du = cv ΔT.

-Δu = w = cv (T1 - T2) = (n/m) R (T1 - T2) / (x - 1) sendo Δq = 0



3.2.4 Transformação politrópica


A transformação politrópica trata-se de uma transformação genérica.




Transformação politrópica e casos particulares
transformação politrópica

Sua forma rtem a seguinte igualdade:


p va = k (constante)

Sendo o expoente a pode ser qualquer número real - ∞ < style="font-weight: bold;">p va = k (constante), a diferencial é nula d(p va) = 0.
Essa expressão pode ser expandida com a propriedade da diferencial de um produto:

d(p va) = va dp + p a va-1 dv = 0. Dividindo tudo por p va, temos dv / v = - (1/a) dp / p.

Algumas fórmulas para a transformação politrópica podem ser deduzidas de forma análoga às da transformação adiabática, substituindo o expoente x por a.

v1 / v2 = (T2 / T1)[1/(a-1)]
e
T1 / T2 = (p1 / p2)[(a-1)/a)] .

De acordo com os cálculos efetuados em 3.2.4 tem-se:

w = (n/m) R (T1 - T2) / (a - 1)

E o calor trocado é dado por:

de acordo com a primeira lei:

du = dq - dw ΔU = ΔQ – W mcv dT = mcpdT-(k/va)dv (1);

sendo

cv = (n/m) R / (x - 1) (2)

cp = x cv (3)

Substituíndo (2) e (3) em (1) vem:

m(n/m) R / [(x - 1) dT] = [mx(n/m) R / (x - 1)dT]-(k/va)dv

Rearranjando-se os membros e realizando-se a integração, resulta:

nRΔT (1-a) = k [ (v1 1-a) -(v2 1-a)] = w (4)

mas

[n R / (x - 1) ]dT + (k/va)dv = ΔQ


w = nR (T1 - T2) / (x - 1) + k [ (v1 1-a) -(v2 1-a)]/(1-a) = ΔQ (5)

substituíndo (4) em (5) resulta:

[C(1-a) + nR (T1 - T2)(x-1) ]/ [(x - 1)(1-a)] = ΔQ

simplificando, vem que:

nR (T1 - T2)(x-a) /[(x - 1)(1-a)] = ΔQ

contudo,

nR (T1 - T2)/(1-a) = w

o que resulta

ΔQ = (x - a) w / (x - 1)

que é a quantidade de calor trocada com o meio nas transformações isotrópicas.




4. SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA:



A segunda lei da termodinamica trata da questao de saber se as transformações supostas consistentes com a primeira lei ocorrem ou não na natureza.
A segunda lei, mais conhecida como entropia diz respeito à reversibilidade de processos e não a desordem propriamente dita.
Contudo, antes de se falar em entropia faz-se necessario o entendimento do que seriam processos reversíveis e irreversíveis, os quais abordaremos no tópico seguinte.




4.1 Processos reversíveis e irreversíveis


Se o sistema em questão experimenta um processo espontâneo que o leva de um estado de equilíbrio a outro, os estados intermediários não são estados de equilíbrio.


Se o processo é efetuado muito lentamente, isto é, se o sistema tem tempo de atingir o equilíbrio antes que uma nova perturbação aconteça, desenvolvendo-se em etapas infinitesimais, em qualquer instante o estado do sistema está muito próximo de um estado de equilíbrio, e o processo é chamado quase-estático.


Assim, o processo quase-estático se aproxima muito de uma sucessão de estados de equilíbrio e podemos considerá-lo, realmente, como uma sucessão de tais estados.


Se, além de ser quase-estático, o processo puder ser invertido por uma variação infinitesimal em qualquer propriedade do sistema, este processo também é reversível. Em outras palavras, o processo é reversível se pode ser invertido, com o sistema passando pelos mesmos estados (de equilíbrio) intermediários, na ordem inversa.


A importância dos processos reversíveis reside no fato de que o trabalho de expansão adiabático de um gás é máximo quando o processo em questão é reversível. E inversamente, um processo adiabático de compressão levado a cabo reversivelmente é o que custa da vizinhança o trabalho mínimo sobre o sistema.


Como exemplo de um processo reversível, consideremos um certo gás confinado a um cilindro com um pistão móvel sem atrito, ambos termicamente isolados. O gás pode ser comprimido quase-estaticamente colocando-se sobre o pistão, um a um e lentamente, grãos de areia.


O processo é reversível porque pode ser invertido retirando-se um a um, lentamente e na ordem inversa de sua colocação, os grãos de areia. Caso exista atrito entre o cilindro e o pistão, este só pode ser colocado em movimento com um certo número mínimo de grãos de areia de uma só vez, já que o atrito o "prende" ao cilindro.


Assim, o processo de compressão não pode ser quase-estático nem reversível. E caso o pistão já estivesse se deslocando lentamente, comprimindo o gás com a colocação lenta de grãos de areia, o seu movimento só poderia ser invertido com a retirada de um certo número mínimo de grãos de areia de uma só vez. O processo poderia ser quase-estático, mas não reversível.


O processo de transferência de energia na forma de calor de um corpo quente a um corpo frio é irreversível porque ocorre espontaneamente em um único sentido. Também é irreversível qualquer processo que converta energia mecânica em energia interna.


Por exemplo, quando dois objetos em contato são movidos um em relação ao outro, por efeito do atrito, e a energia mecânica se transforma em energia interna (os corpos se aquecem), o processo inverso, isto é, a transformação do excesso de energia interna novamente em energia mecânica, não pode ser realizado com a vizinhança voltando, também, ao seu estado original.


Como qualquer estado de equilíbrio termodinâmico de um fluido homogêneo, por exemplo, fica definido por duas variáveis, podemos representa-lo por um ponto no plano P-V, e uma transformação reversível, por uma curva nesse plano, já que, então, o sistema passa por uma sucessão de estados de equilíbrio.




4.2 Ciclo de Carnot












O ciclo de Carnot é o ciclo reversível constituído por dois processos isotérmicos (A-B e C-D) e dois processos adiabáticos (B-C e D-A).


Por questões didáticas, a figura representa o ciclo de Carnot para um gás ideal, e percorrido em um certo sentido, embora qualquer substância possa ser levada a executar um ciclo de Carnot e o sentido possa ser invertido.

• A-B: Expansão isotérmica (T2 constante).
O sistema recebe a quantidade de energia Q2 na forma de calor e realiza trabalho WAB contra a vizinhança.
• B-C: Expansão adiabática (T2 para T1).
O sistema não troca energia na forma de calor, mas realiza trabalho WBC contra a vizinhança.
• C-D: Compressão isotérmica (T1 constante).
O sistema perde a quantidade de energia Q1 na forma de calor e recebe trabalho WCD da vizinhança.
• D-A: Compressão adiabática (T1 para T2).
O sistema não troca energia na forma de calor, mas recebe trabalho WDA da vizinhança.

É comum dizer-se que o sistema submetido ao ciclo de Carnot absorve a quantidade de energia Q2 de uma fonte quente (reservatório térmico à temperatura T2) e perde a quantidade de energia Q1 para uma fonte fria (reservatório térmico à temperatura T1). Para o ciclo completo DU = 0, ou seja, W = Q = Q2 + Q1. Como Q1 menor que zero, já que representa energia que sai do sistema na forma de calor - Q1, com este novo Q1 > 0. Assim, escrevemos:

W = Q = Q2 - Q1

Aqui, W é o trabalho total realizado pelo sistema contra a vizinhança:

W = WAB + WBC + WCD + WDA




4.2.1 Gás Ideal

Como a energia interna de um gás ideal so depende da temperatura absoluta, DU = 0 para um processo isotérmico. A primeira lei da Termodinâmica permite escrever, então, para os processos A-B e C-D: Q2 = WAB e Q1 = WCD logo:

Q2 = nRT2 ln(VB/VA)
e:
Q1 = nRT1 ln(VD/VC)

Por outro lado, para um processo adiabático reversível, TV g -1 = constante. Aqui, g é um parâmetro que depende da natureza do gás em questão. Aplicando esta relação aos processos B-C e D-A obtemos: VD/VC = VA/VB. Assim:

Q1 = -nRT1ln(VB/VA)

Das expressões para Q2 e Q1 vem: Q2/Q1 = -T2/T1 e explicitando o sinal de Q1 podemos escrever:

Q2/Q1 = T2/T1




4.2.2 Escala Kelvin


A escala Kelvin é definida em termos do ciclo de Carnot. O procedimento para se estabelecer a temperatura Kelvin de um corpo qualquer é o seguinte.




  • Escolhe-se um certo estado particular de um sistema de referência, para o qual se arbitra uma temperatura T0. Em geral, toma-se o estado triplo da água, para o qual se arbitra a temperatura T0 = 273,16 K.



  • Estabelece-se, entre o sistema de referência e o corpo em questão, cuja temperatura T se quer estabelecer, um ciclo de Carnot.




  • Mede-se as quantidades de energia Q1 e Q2 que os corpos respectivos ganham ou perdem na forma de calor e define-se T pela relação T = [Q2/Q1] T0

Como não se impõe qualquer substância particular de operação no ciclo de Carnot mencionado, a escala de temperatura assim definida não depende de qualquer propriedade de qualquer substância particular. Por outro lado, medidas de temperatura se reduzem a medidas calorimétricas.


Ainda, lembrando que para o ciclo de Carnot tendo um gás ideal como substância de operação, vale a relação Q2/Q1 = T2/T1, que é a mesma usada para definir a temperatura Kelvin, fica evidente que a escala termométrica de gás ideal, definida pelo termômetro de gás a volume constante, é idêntica à escala Kelvin.




4.3 Entropia


Para introduzir a função de estado chamada entropia, consideremos o seguinte. Para o ciclo de Carnot :

T1/T2 = - Q1/Q2 ou S [Qi/Ti] = 0 (i = 1 e 2)



Um ciclo reversível C qualquer pode ser pensado como composto de N ciclos de Carnot, todos percorridos no mesmo sentido. As porções adiabáticas de ciclos adjacentes que coincidem, como ab, por exemplo, são percorridas duas vezes, em sentidos contrários, e se cancelam. As porções isotérmicas e as adiabáticas não canceladas constituem um ciclo, que chamaremos de Z, e que aparece como uma linha em ziguezague no plano P-V. Então, para este ciclo Z:

S [Qi/Ti] = 0 (i = 1, 2, 3, ... N)






Se o número N de ciclos de Carnot aumenta, existe um cancelamento mais completo das porções adiabáticas. Para N tendendo ao infinito, o ciclo Z se confunde com o ciclo original C, as quantidades de energia trocadas entre o sistema e a vizinhança se tornam infinitesimais (Qi tende a dQ) e a soma da expressão anterior se transforma em uma integral sobre todo o ciclo C.






Por outro lado, dois estados quaisquer A e B sobre o ciclo C definem os processos AB (processo I) e BA (processo II). Daí, levando em conta que o ciclo C é reversível, ou seja, que o processo BA pode ser percorrido em sentido contrário, a integral acima pode ser escrita.






Este resultado mostra que existe uma função de estado, que chamamos de entropia e representamos por S, tal que, para um processo reversível qualquer entre os estados A e B:







Uma mudança espontânea é uma mudança irreversível. Assim, um aumento na entropia líquida total pode ser usado como uma medida da irreversibilidade do fluxo espontâneo de calor. Mudanças irreversíveis em um sistema podem e, freqüentemente o fazem, ocorrer mesmo que não possa haver nenhuma interação e haja um fluxo negligenciável de calor entre o sistema e o ambiente.
Em casos como esses, o "conteúdo" de entropia de um sistema é maior após a mudança do que era antes.


Mesmo quando o fluxo de calor não ocorre entre o sistema e o ambiente, mudanças espontâneas dentro de um sistema isolado sempre são acompanhadas por um aumento na entropia do sistema e essa entropia calculada pode ser utilizada para medir a irreversibilidade.

Os parágrafos seguintes explicarão como esse aumento de entropia pode, ao menos em alguns casos, ser calculado.

É um axioma da Termodinâmica que a entropia, como a temperatura, pressão, densidade, etc, é uma propriedade de um sistema e depende apenas das condições existentes no sistema. A despeito dos processos ocorridos para se alcançar uma dada condição, o teor de entropia para essa condição é sempre o mesmo.

Em outras palavras, para qualquer conjunto dado de valores de pressão, temperatura, densidade, composição, etc., pode haver apenas um valor de teor de entropia.
É essencial lembrar-se disso:

Quando um sistema que sofreu uma mudança irreversível retorna para sua condição original (mesma temperatura, pressão, volume, etc), seu teor de entropia será do mesmo modo igual ao de antes. Nos casos em que um sistema isolado sofre um aumento de entropia como resultado de mudanças espontâneas dentro do sistema, podemos calcular esse aumento postulando um processo pelo qual o aumento de entropia do sistema é transferido para o ambiente de tal modo que não haja nenhum outro aumento na entropia líquida e que o sistema volta para sua condição original.

A entropia se trata de uma grandeza termodinâmica que mede a capacidade de um processo ser reversível, ou seja, a capacidade que ele tende a ocorrer em um único sentido.

Depende do estado inicial e final da transformação, assim apenas sua variação é o que nos interessa. Para os ciclos é dada por:





pois se tratam de processos reversíveis.



Para processos irreversíveis, tem-se:




Aqui se enquadram os processos naturais, ou seja, estes sempre se desenvolvem com aumento de entropia.

Contudo, aumento de entropia não significa perda de energia, mas sim degradação da mesma, sendo o calor a forma de energia mais degradada no universo.

O conceito acima está coerente com o que ocorre no universo, pois sendo ele um processo natural, sua entropia tende a aumentar. Assim, a variação da entropia será dada por:

ΔS = ∫ dQ/T → S
2–S1 = ∫ dQ/T ΔS = ∫ dQ/T = 0.

A Segunda Lei da Termodinâmica, uma importante lei física, determina que a entropia total de um sistema termodinâmico isolado tende a aumentar com o tempo, aproximando-se de um valor máximo.


Duas importantes conseqüências disso são que o calor não pode passar naturalmente de um corpo frio a um corpo quente, e que um moto-contínuo, ou seja, um motor que produza trabalho infinitamente, sem perdas por calor, seja impossível.

O aumento de entropia do ambiente pode ser então facilmente calculado pela equação (1): S = q/T, em que q = calor absorvido pelo ambiente e T = temperatura absoluta do ambiente.
Vale relembrar que quando um sistema retorna à sua condição original, seu teor de entropia será o mesmo de antes de sua mudança irreversível.


Assim, a quantidade de entropia absorvida pelo ambiente durante o retorno deve necessariamente ser igual ao aumento de entropia que acompanha a mudança irreversível original do sistema, assegurando que não haverá nenhum aumento a mais da entropia líquida durante o retorno ao seu estado inicial.


Esse processo de retorno postulado e as propriedades postuladas do ambiente são apenas para propósito de cálculo.


Uma vez que não lidemos com o ambiente como tal, ele pode ser postulado sob qualquer forma necessária para simplificar os cálculos; não é nem necessário, nem desejável que o ambiente corresponda a qualquer condição que possa existir de verdade.


Assim, postularemos um processo teórico de retorno que ocorra sem um aumento a mais da entropia líquida, mesmo que esse processo não possa ser obtido experimentalmente na realidade.


O processo de retorno, caso ocorresse na realidade, teria que ser acompanhado de pelo menos uma pequena quantidade de irreversibilidade e, portanto, de um aumento adicional da entropia do ambiente além do aumento de entropia pela mudança irreversível original do sistema.


Isso porque o calor não flui sem uma diferença de temperatura, o atrito não pode ser inteiramente eliminado, etc.


Assim, o processo de retorno, se ocorrer sem um aumento a mais da entropia líquida total, deve ser postulado ocorrer sem nenhuma irreversibilidade. Se tal processo pudesse se realizar realmente, seria caracterizado por um estado contínuo de equilíbrio (i.e., sem diferenças de pressão ou temperatura) e ocorreria a uma taxa tão baixa que iria requerer um tempo infinito. Processos como esses são chamados de processos "reversíveis".


Lembre-se que, processos reversíveis são postulados para simplificar o cálculo da mudança de entropia em um sistema; não é necessária a possibilidade de serem alcançados experimentalmente.


Não é necessário assumir-se que a equação (1) requeira que q, o calor absorvido, deva ser obrigatoriamente absorvido de modo reversível.


O conceito de reversibilidade é simplesmente um meio para um fim: o cálculo da mudança de entropia acompanhando um processo irreversível.


O exemplo seguinte irá ilustrar o cálculo de um processo reversível de retorno e ao mesmo tempo desenvolver a equação que é a base da relação termodinâmica entre probabilidade e a segunda lei.


Iremos postular um sistema que consiste de um gás "ideal" contido em um tanque conectado a um segundo tanque que foi completamente evacuado, com a válvula, entre os dois tanques, fechada.


A temperatura do sistema e de seu ambiente é postulada ser a mesma . Um gás ideal é aquele cujas moléculas são infinitamente pequenas e não possuem nenhuma força atrativa ou repulsiva entre si. (Sob condições ordinárias, hidrogênio e hélio aproximam-se bastante das propriedades de um gás ideal.)


Usa-se um gás ideal a fim de desenvolver a relação básica sem introduzir fatores de correção complicados para o tamanho das moléculas e as forças que cada uma exerce sobre a outra.


Quando a válvula é aberta, o gás se expande irreversivelmente de V1 (seu volume original) para V2 (o volume de ambos os tanques). Não há nenhum trabalho de compressão do e sobre o ambiente.


Como o gás é ideal não há nenhuma mudança de temperatura e, portanto, nenhum fluxo de calor ocorre. Logo: ΔU = 0; ΔQ =0 e W = 0 (a pressão e o volume variam, mas não há qualquer força atuando contra a expansão do gás).

Mas como ΔS só depende dos estados inicial e final e não do processo, para calcular ΔS podemos imaginar qualquer processo reversível entre os estados inicial e final. Assim, supondo um processo isotérmico reversível, temos: ΔS = Q/T, onde Q representa a quantidade de energia absorvida na forma de calor pelo gás.
Mas como a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura absoluta, ΔU = 0 para um processo isotérmico e então:

Q = W = nRT ln[V2/V1]

A entropia então sera dada por:

DS = Q/T nRln[V2/V1]

Caso o processo fosse irreversível, com o gás se expandindo desde o início contra uma pressão constante, teriamos:

Q = W = PDV e, sendo DS = Q/T, o resultado seria:DS = PDV/T.

Neste processo irreversível, a entropia do gás ideal sofre uma variação DS, tal como o processo anterior. Este número pode ser pensado como a soma de dois termos:

- o aumento de entropia do gás ideal devido à interação (troca de energia) com a vizinhança

- s, a entropia gerada no interior do gás pela irreversibilidade do processo.

A vizinhança, que perdeu energia para o gás, sofre uma variação de entropia dada pelo aumento de entropia do gás ideal . Desse modo, a variação da entropia do universo (sistema + vizinhança) não é zero, mas sim s .
A entropia do universo aumenta quando ocorrem processos irreversíveis.

Assim, para um processo irreversível A-B, devemos ter:





Os processos naturais são espontâneos, ou seja,não quase estáticos e, portanto, irreversíveis. Os processos naturais ocorrem sempre com aumento de entropia.
Entretanto, para levar processo de volta ao seu estado inicial, deve-se realizar trabalho sobre ele. Assim, o processo sofre certa degradação termodinâmica.
Esta expressão significa que o processo perde parte de sua capacidade de realizar trabalho.

A degradação termodinâmica corresponde a um desperdício de energia que, de outro modo, poderia ter sido utilizada, é comum referir-se a ela como uma degradação de energia. A entropia é a grandeza física que dá uma medida desta degradação termodinâmica. Logo, em todos os processos irreversíveis existe, em maior ou menor grau, certa degradação termodinâmica. Como esta degradação.


5 ENTROPIA E DESORDEM NO UNIVERSO:


A entropia está relacionada com o número de configurações (ou arranjos) de mesma energia que um dado sistema pode assumir. A interpretação molecular da entropia sugere que, em uma situação puramente geométrica, quanto maior o número de configurações, maior a entropia.

Por esta razão, a entropia é geralmente associada ao conceito subjetivo de desordem. No entanto, o conceito de configurações equiprováveis não se restringe a configurações geométricas, mas envolve também as diferentes possibilidades de configurações energéticas.

Por isso, a noção de desordem, embora útil e muito comum, pode ser imprecisa e
incompleta em muitos casos.

Por outro lado a Segunda Lei declara que, se sendo o Universo um sistema fechado, estaria em irreversível aumento de Entropia. O que o levaria à morte térmica.

Portanto a Entropia inicial do Universo deveria ser Mínima, o que é coerente, pois sua temperatura, ao que tudo indica, tenderia a valores infinitos.

Um universo primordial estaria condensado em um espaço do tamanho de uma corda (comprimento de Planck 10^-35 m e é considerado a menor quantidade produzida pela Natureza).

Assim, suas leis seriam bem diferentes das atuais.

Quanto a terceira lei, esta coloca que a Entropia máxima só é possível numa Temperatura Mínima. Contudo, a temperatura mínima é zero kelvin (-273,15 °C), a qual segundo as leis que regem nosso universo é inatingível.

Este valor ocorreria para um universo em estágio final, onde sua temperatura tenderia a 0K e não mais teria capacidade de realizar trabalho.
Sendo a equação anteriormente calculada ΔU = – W
e
ΔU = Uf – Ui → ΔU = k(Tf-Ti)
pois Tf <<<< Ti

No entanto, não se sabe como se comportará um universo em estado terminal. Provavelmente, suas propriedades serão bem diferentes do que se conhece para um universo no estágio atual de desenvolvimento.

Talvez, até haja a possibilidade de ocorrência de uma reversão em do processo e o universo passe a se contrair em busca de uma entropia mínima, até o retorno da singularidade que lhe deu início.

Atualmente, sabe-se que a baixas temperaturas, ocorre o condensado de Bose-Einstein, que é um fenômeno no qual os bósons que formam uma substância (um gás de bósons) convergem para o menor estado de energia, em um estado quântico comum, numa temperatura próxima ao zero absoluto.

http://inorgan221.iq.unesp.br/quimgeral/boseeinstein/condensado_bose_einstein.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Condensado_de_Bose-Einstein

Tal resfriamento propicia que os átomos resfriados se condensem em um super átomo que faz com que aqueles se comportem como se fossem uma única entidade.

Não se sabe se o mesmo ocorreria num universo terminal e se o comportamento acima descrito propiciaria uma reversão de seu processo degradação.
Isso poderia ser entendido como uma singularidade para reiniciar o processo de formação de um novo universo. Parece-me que seria uma entropia mínima, (uma vez que tudo se comportaria como uma única entidade) a baixas temperaturas (o que é contraditório à equação da entropia).

Dessa forma, verificar-se-ía um "big - crunch", com o qual o novo universo seguiria a caminho de uma entropia mínima, a qual seria a singularidade do big - bang.
Entretanto, isso é mera especulação da minha parte. Desconheço estudos nessa área aplicados à formação do universo.


6- ENTROPIA E A TEORIA DA EVOLUÇÃO:


Alguns criacionistas têm como esteio para suas teorias o fato de que a teoria dea evolução viola a segunda lei da termodinâmica, pois não é possível partir-se da desordem para se chegar a ordem. Como a entropia do universo tende a aumentar, e sendo entropia sinônimo de desordem, a evolução passaria a ser involução e, portanto, a tendência dos seres não é melhorar e sim piorar.

Este raciocínio é completamente equivocado, pois evolução nada tem a ver com segunda lei da termodinâmica, conforme estudamos.

Entropia e calor não são sinônimos, e nem exatamente aumentam em proporção direta.

Conforme os exemplos anteriores, se aumentássemos o volume do sistema reduzindo a pressão, a temperatura cairia, mas o sistema continua sendo considerado mais Entrópico que no estado inicial mesmo que a temperatura fosse menor, pois entropia é um medida de reversibilidade da transformação.

Diz apenas que neste atual sistema, produzir outra forma de energia que não calor “é menos possível” que no estado inicial.

Ou seja, Entropia é a quantidade de energia calorífica que não pode mais ser convertida em outra forma de energia (trabalho). É uma medida do nível de reversibilidade.

A Terra não é um sistema fechado. É aberto. Sendo assim, recebe energia do Sol (calor, luz, ultravioleta, neutrinos, prótons livres) e do espaço (raios cósmicos), cede calor ao espaço, recebe matéria sólida (meteoros e cometas) e cede matéria sólida (hidrogênio em altas camadas da atmosfera perde-se no espaço). Vide quadro abaixo:











Além disso, a Terra não recebe esse calor por igual; algumas partes recebem mais que outras o que, por si só, já gera situações distintas em diferentes áreas do planeta.

Mesmo que a Terra fosse um sistema fechado, ela poderia sim desenvolver áreas isoladas onde a Entropia diminuísse em relação a outras, como o centro do planeta por exemplo, que é a parte mais quente.

Há bilhões de anos, a temperatura do planeta era muito maior, grande parte desse calor foi convertido em outras formas de energia, mas não todo, pois é isso que proíbe a Segunda Lei, e parte do calor se perdeu para o espaço.
Caso se verificasse real o que fora exposto acima, o planeta não teria vida. Mas não é o que ocorre.

Uma planta, por exemplo, transforma luz solar, água e gás carbônico em açúcar (matéria orgânica) e libera oxigênio como resíduo.

O processo acima é o de fotossíntese que parte de água + gás carbônico + energia solar + nutrientes do solo para formar um organismo complexo (a planta).

Um animal come uma planta, a desagrega em proteínas, gorduras e carboidratos, os absorve. Parte da energia da planta usa para se desenvolver e parte se transforma em resíduo, o que é perfeitamente compreensível.

Dessa forma, não há impedimentos em se sair de um estado de desordem e se chegar em um de ordem.

Basta fornecer energia para o sistema.

Também, entropia é uma medida que indica o caminho mais provável de ocorrência de um evento.

Isso não significa que eventos improváveis não possam ocorrer.

Evolução de seres não tem nada a ver com entropia.

Portanto a alegação de que a evolução viola a segunda lei é absolutamente errada.
Primeiro por que a terra não é um sistema fechado, e segundo por que entropia nada tem haver com complexidade de sistemas, com casualidade em geral ou com organização que não seja em nível de partículas.

A terra é apenas um subsistema de um grande sistema (universo), desse modo, pode reduzir sua entropia enquanto outro subsistema esta aumentando a sua (sol o qual queima hidrogênio transformando-o em hélio + energia luminosa, calor, raios X, gama, cósmicos, etc).


7 CONCLUSÃO:

A evolução não contradiz nenhuma lei da termodinâmica, pois em nada se relaciona a ela. Contudo, o evento da vida está intimamente correlacionado a todas elas.

O Design Inteligente (DI) também não as contraria, pois os animais provêm da energia divina a qual emana de Deus. Mas peca no aspecto de não dizer de onde vem Deus (ele simplesmente é; nada o criou e jamais terá fim), o que é uma violação do primeiro princípio.

Entretanto, o debate sobre a origem de Deus não é palpável em termos científicos. Restringe-se ao campo da Filosofia, uma vez que a ciência somente deve-se ater àquilo que pode ser mensurável.

Com isso espero poder ter colaborado na elucidação de conceitos os quais têm povoado a seara de debates entre criacionistas e evolucionistas, sendo que ambos, ora se confundem ora deturpam os conceitos aqui apresentados em prol de defenderem suas posições.

O debate não se encerra, pois a ciência está engatinhando em termos das origens da vida e do universo.


Bibliografia


Física Halliday e Resnick: Física Vol II LTC Editora

Tipler e Llewellyn: Fisica Moderna LTC Etitora

Hawkin: Breve História do Tempo Ilustrada Ed. Albert Einstein

Cesar e Sezar: Biologia Atual Editora

de Duve: Poeira Vital Ed. Campus

Kreith: Princípios da Transmissão de Calor Ed Edgard Blucher

Feltre: Química Ed. Moderna

Holman: Transmissão de calor Ed Mc Graw Hill

Van Wylen e Sonntag: Fundamentos da Termodinâmica Classica Ed Edgard Blucher