O que é a linguagem das ciências?

Como as palavras científicas apareceram?

Desde os tempos primitivos, quando queremos nos referir a alguma coisa nova, criamos um som-palavra que nos remete àquela forma ou tipo de coisa. A classificação e o reconhecimento de números e símbolos matemáticos é um tipo de linguagem, e como nas linguagens que conhecemos, basta ter uma palavra para cada situação: a terminologia científica.

Estamos processando incessantemente todas as informações percebidas, classificando ou reconhecendo os eventos ao nosso redor pelas suas características formais ou numéricas. No realismo das ciências físicas todos os objetos e eventos tem correspondência a um conjunto de números reais que quantificam as suas propriedades.

Nesta realidade objetiva, as propriedades observadas são atributos que existem por si mesmos e caracterizam o objeto, e ainda que às vezes estas propriedades não possam ser observadas ou medidas, elas existem independentemente da confirmação obtida pela observação feita por cada individuo separadamente.

Todas as Ciências dependem deste esboço matemático para computar e processar os dados obtidos. Ao quantificarmos as observações com números, podemos formar modelos de explicação para todas as coisas, tudo que existe no Universo, para todos os eventos da física, até o espaço e o tempo: a descrição da estrutura interna das coisas expressa em números e a sua mecânica em algoritmos lógicos representados no cálculo diferencial.

A anotação matemática para a aferição de resultados se dedica a traduzir o fenômeno observado através de uma “computabilidade” adequada para escrever uma expressão objetiva, utilizando a equação que matematicamente descreve melhor o evento estudado.

Uma anotação pode ser mais simplificada e mais elegante que outra, representando o mesmo cálculo desenvolvido para descrever o mesmo fenômeno, sem problemas.

Os cientistas que estudam eventos da física de partículas atômicas elaborando as suas próprias anotações matemáticas depois encontram dificuldades em descrever, em conceitos e palavras, alguns dos estranhos resultados de suas pesquisas.

Os dados dos experimentos observados são computados com o auxílio de ferramentas matemáticas que relatam os resultados numéricos a serem interpretados pelo cientista, mas quando chega o momento de descrever estas formulações e resultados na linguagem verbal (não matemática), o cientista sofre com a sua dificuldade de comunicar a sua nova teoria a todos, sentindo-se limitado pelo emprego das palavras existentes no léxico.

Os modelos matemáticos não são reais, mas são bem representativos e buscam tornar-se um modelo que descreve melhor a realidade dos fenômenos naturais (por exemplo, os modelos dos compostos químicos).
Modelos são ferramentas para visualizar e entender os componentes e como eles funcionam de uma maneira que o nosso cérebro entende as funções do modelo. Os modelos científicos são úteis e quando se tornam ultrapassados são inutilizados e substituídos por outros que se aproximam melhor da realidade, embora continuem sendo somente uma representação.

Para o desespero dos cientistas, certos fenômenos hoje estudados, tais como o comportamento dos átomos, os efeitos do magnetismo ou a ação das forças nucleares não podem ser simplesmente visualizados ou mesmo até observados com o uso dos instrumentos do mesmo modo habitual que os outros fenômenos naturais.

Eletro química

Com o propósito de observar e medir os fenômenos físicos quotidianos no realismo objetivo do dia a dia nós simplesmente empregamos as nossas mãos para manipular os experimentos, e a visão para contabilizar os resultados na medição clássica.

Não obstante, ao estudar objetos cada vez menores, de repente os cientistas encontram um limite de observação direta da realidade das partículas subatômicas, ao utilizar alguns dos instrumentos tecnológicos que funcionam como uma extensão dos sentidos humanos. (O microscópio é uma extensão dos nossos olhos tecnologicamente fabricada para enxergar o diminuto, e um rádio telescópio é uma extensão dos nossos ouvidos através do espaço extra terrestre).

Para entender os eventos na física de partículas, os físicos teóricos modernos não somente observam e descrevem os fenômenos da Natureza, mas também recriam abstratamente as suas estruturas formais e funcionais, descrevendo-as com modelos matemáticos cujas variáveis podem predizer o que acontece quando algum evento tem alterações.

Nos laboratórios de física de altas energias, o pensamento abstrato dos cientistas em parceria com os super computadores processam a complexidade das informações coletadas por detectores tecnológicos, que capturam um evento atômico e transmitem as informações e os dados científicos que podemos compilar e teorizar sobre.

As interpretações ou traduções para a linguagem das palavras de (mais de) um modelo matemático que descreve um mesmo fenômeno estudado são as tentativas de formar uma descrição explicativa hipotética provisória, porém desejosa de aperfeiçoamento rumo a uma teoria definitiva.

A realidade subatômica não pode ser completamente observada diretamente (ainda), mas pode ser calculada com uma linguagem puramente matemática, cujas anotações formam um modelo de como ela funciona (como na mecânica quântica); assim como dos modelos de simetrias de partículas subatômicas (por ex.: o modelo standard), provando que a matemática é muito eficaz em explicar com números uma existência atômica, algo intrinsecamente incognoscível.

Ao descrever em palavras os conceitos de física tais como as partículas virtuais, campos de energia ou outras dimensões, a linguagem científica se consolida com a teoria e as  equações matemáticas para explicar e descrever as mais estranhas ideias abstratas.

Ao usar a matemática conhecida nos dias de hoje para formular descrições de objetos e eventos para os quais ainda não inventaram instrumentos ou a tecnologia para realizar experimentos empíricos na física aplicada, a física teórica utiliza heuristicamente o conhecimento científico já existente para  descrever e testar matematicamente as teorias hoje esotéricas da física de partículas.

Por exemplo, quando tentamos imaginar a teoria do espaço-tempo entre as galáxias, este é um modo de treinar a mente para perceber a quarta dimensão: a nossa linguagem e a organização das funções no cérebro se desenvolveram do passado até o presente dentro da realidade familiar do mundo tri dimensional percebido pelos nossos sentidos, e por isso consideramos extremamente difícil lidar com a realidade quadridimensional na Astrofísica.

Os físicos podem “vivenciar” o mundo quadridimensional do espaço-tempo através do formalismo matemático-abstrato de suas equações da quarta dimensão, mas a tradução visual-espacial e a linguagem empregada estão limitadas pelo mundo tridimensional dos sentidos.

Os cientistas alegam que no vocabulário tradicional de uso corrente as novas ideias ainda não existem, e nos fazem perceber que carecemos das palavras necessárias para comunicar corretamente estas novas descobertas “exóticas” da ciência contemporânea.

Alguns teóricos se esforçam para formular novas hipóteses com base nos fenômenos observados e os parâmetros numéricos obtidos, e tentar criar e introduzir novos vocábulos e conceitos na terminologia científica para preencher estas lacunas.

Na teoria da mecânica quântica as partículas muito pequenas que formam o Universo aparentam ter propriedades estranhas e contra intuitivas, que ferem o bom senso e até destroem a lógica causal, sem que saibamos explicar a observação destes bizarros atributos.

Como explicar racionalmente esta nova perspectiva de realidade?

As descobertas da física quântica são interpretadas por muitas teorias concorrentes entre si, porque

o pensamento abstrato simbólico humano jamais permitirá uma defasagem em relação às ciências, alguém sempre há de inventar uma solução de equivalência entre eles. Não é intelectualmente possível aceitar e conviver com as descobertas científicas modernas sobre o mundo natural quando para as quais falte (ou resulte impossível de realizar) uma tradução das suas teorias matemáticas na linguagem das palavras, porque é imprescindível explicar bem sem recorrer à matemática formal, para que todos entendam o seu significado.

É a flexibilidade adquirida pela linguagem moderna que nos dá a ousadia, a racionalidade que nos ensina o método, e a criatividade do pensamento abstrato na imaginação dos cientistas que produz sofisticados modelos construídos a partir de abstrações matemáticas para descrever o invisível.

Tudo o que podemos saber está restrito à percepção dos sentidos somente? É necessário saber o que não percebemos?
Se usamos instrumentos para fazer medições, precisamos por definição poder medir e descrever empiricamente as propriedades do objeto estudado.

Mas como obter medições das propriedades de objetos microscópicos?

No nível microscópico o método do realismo objetivo não funciona.  O que é a realidade microscópica?  O que podemos medir realisticamente numa partícula atômica?

Poderemos um dia medir as propriedades individuais das partículas subatômicas empiricamente, ou elas apenas podem ser calculadas probabilisticamente?

- ou efetivamente o que pode ser medido são os efeitos da interação microscópica entre muitas partículas e um instrumento de medição?
Se as propriedades microscópicas das partículas se manifestam macroscopicamente em um efeito empiricamente observável, então as teorias como a mecânica quântica nos proporcionam uma contabilidade dos fenômenos microscópicos.

espectroscópico

As leituras de resultados de medições constituem em si uma representação epistemológica da Realidade Objetiva da Medição expressadas em números microscópicos reais e não são propriedades puras da partícula porque os resultados emergem da amplificação de interações individuais entre muitas partículas e o instrumento de medição, eles são obtidos desta somatória.

A distorção e o erro durante o experimento são devidos à inexatidão do instrumento e não é inerente ao objeto medido, trata-se de dispersão (medida do erro instrumental) e pode ser gradualmente reduzida à medida que melhoramos os nossos instrumentos.

Se um instrumento não é suficientemente preciso, construiremos um instrumento detector melhorado para descobrir as exatas propriedades do objeto com o mínimo de erro por distorção possível.

Enquanto não chegamos a este estágio da tecnologia, uma descrição exclusivamente matemática da configuração atômica é o paradigma que funciona, mas que dificilmente explica o comportamento das partículas subatômicas.