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Física


 Biofísica

O homem sempre buscou compreender melhor os fenômenos naturais e a estrutura do universo. Para isso, tem procurado definir princípios e leis elementares. Todo  esse esforço levou ao surgimento da física como uma disciplina científica.
Física é a ciência que estuda os fenômenos naturais pela aplicação de um método regido por determinados princípios gerais e disciplinado por relações entre experimentos e teoria. Seu campo de ação compreende, em linhas gerais, o estudo das propriedades da matéria - seus aspectos e níveis de organização - e das leis de seu movimento e transformações. Busca formular essas leis em uma linguagem matemática capaz de abranger o maior número possível de fenômenos.
A conceituação da física, no entanto, enfrenta o problema da adequada qualificação e delimitação da área e aplicações próprias dessa ciência. O grupo de ciências da natureza é imenso e, além disso, a própria física e seus campos de estudo estão em constante evolução, graças a novos instrumentos e descobertas. Excluídos os aspectos químicos e biológicos da matéria, pode-se dizer que pertencem ao conteúdo próprio da física quatro níveis microscópicos básicos da matéria - subnuclear, nuclear, atômico e molecular - e quatro modos de organização (estados) - gasoso, sólido, líquido e plasmático. Suas propriedades gerais, leis de movimento e transformações são descritas mediante quatro interações básicas: gravitacional, eletromagnética, interação forte e interação fraca. As duas últimas atuam predominantemente nos domínios nuclear e subnuclear.
Também é preciso excluir do domínio da física aquelas interfaces com outras ciências da natureza que constituem campos interdisciplinares, como a biofísica, a geofísica e a físico-química. Nessas disciplinas, a abordagem é feita do ponto de vista da física, mas o objeto de estudos pertence a outras áreas. Diferente é o caso da astrofísica, em que o objeto de estudos serve para testes dos conhecimentos obtidos em escala terrestre e de fonte para fenômenos novos a serem estudados pela física.
A fronteira com domínios filosóficos aparece implicitamente no conceito exposto acima, na seguinte questão: as propriedades e leis de movimento da matéria existem independentemente dos procedimentos empregados para conhecê-las? Essa questão pertence à teoria do conhecimento e a maioria dos físicos parece disposta a crer que o mundo material preexiste com suas leis próprias, que eles descobrem e representam numa imagem tão fiel e correta quanto seus instrumentos, métodos de observação e de análise o permitem. Outras questões filosóficas importantes relacionam-se com os conceitos de espaço e de tempo, intimamente ligados à matéria e ao movimento, que suscitam interpretações relacionadas com limites eventuais de existência do universo e com as categorias de determinismo e causalidade.
As fronteiras com a técnica têm origem na base empírica da física, construída sobre métodos experimentais e instrumentos de medidas. A física ora cria e aperfeiçoa esses instrumentos, ora os busca em outras áreas de estudo. A luneta telescópica, por exemplo, que permitiu a Galileu realizar observações de grande impacto científico, foi criada para servir à técnica de navegação. A física também contribui com variadas aplicações no lar, na indústria, na medicina e na pesquisa científica, como é o caso da energia elétrica e do raio X.
O reconhecimento das imensas possibilidades da física para a criação de técnica aproveitável pelas outras ciências e pela sociedade motivou a mobilização de esforços e recursos humanos com o objetivo de explorá-la sistemática e intencionalmente. O conjunto dessas atividades constitui a física aplicada, campo em que se realizam, por exemplo, pesquisas sobre semicondutores voltadas para as aplicações da eletrônica, e pesquisas sobre fusão nuclear controlada, em busca de novas formas para a produção de energia.


Metodologia e campos de estudo
Segundo o método de abordagem, a física subdivide-se em experimental e teórica. A primeira é uma sondagem das propriedades da matéria, seu movimento e transformações, através de observações e medidas dos aspectos quantitativos relevantes. A física teórica visa a incorporação dos resultados experimentais em teorias consistentes, capazes de articular elementos novos com aqueles já conhecidos, representando-os segundo estruturas lógicas abrangentes que recorrem a um conjunto mínimo de postulados e princípios gerais. Enseja também a previsão de fenômenos ou comportamentos novos e a formulação da teoria dos instrumentos de medida, essencial para o desenvolvimento do método experimental. Os dois tipos de abordagem se acham em todos os campos e divisões da física.
A física teórica requer grande imaginação e domínio do instrumento matemático, enquanto a física (e a matemática) experimental exige alta engenhosidade, conhecimento de técnicas variadas, habilidade de planejamento experimental e perseverança na superação de dificuldades. Para responder às questões que são apresentadas, a física requer inicialmente uma observação cuidadosa dos fenômenos, bem como a análise dos fatores que podem influir sobre eles. Após a consideração de um fato concreto, chega-se a um raciocínio e se enuncia uma hipótese de trabalho capaz de explicar o fenômeno observado e à qual se possa chegar de uma maneira indutiva ou dedutiva.
O passo seguinte é a experimentação, ou seja, a reprodução do fenômeno sob condições previamente preparadas e cuidadosamente controladas. Desse modo, podem-se alterar as variáveis que atuam sobre o objeto de estudo e registrar a reação dessa mudança sobre o fenômeno observado. No método científico, a comprovação de todo conhecimento é o experimento. Postulam-se assim leis cuja validez ou falsidade se avaliam segundo o êxito ou o fracasso diante dos fatos experimentais. Finalmente, chega-se à formulação de uma teoria e a sua expressão matemática. Se a hipótese conseguir explicar grande número de dados experimentais, terá a categoria de lei natural.
A partir dos dados conhecidos, podem-se deduzir novas leis, de forma teórica, que logo deverão ser comprovadas experimentalmente. A expressão matemática deve ser capaz de explicar os fenômenos não observados, assim como justificar qualitativa e quantitativamente as medidas realizadas.
Os resultados de uma experiência física podem ser descritos por meio de tabelas, gráficos e equações. As duas primeiras mostram os dados obtidos no experimento e a relação entre eles; as equações permitem generalizar os conhecimentos obtidos ao estudar o fenômeno. De modo geral, as leis da natureza têm expressão matemática simples. As expressões mais complicadas aparecem quando o fenômeno estudado envolve fatores não conhecidos perfeitamente.


Evolução do conhecimento da matéria
O conhecimento em física se constitui em sondagens de aspectos quantitativos da matéria e do movimento e de sua inserção em esquemas racionais que os articulem em teorias simples e unificantes. Seu desenvolvimento histórico se manifesta, portanto, na história das transformações por que passaram os instrumentos de sondagem e das grandes idéias gerais que orientaram a teorização. Duas grandes idéias presidiram o pensamento científico na física por muitos séculos: o mecanicismo e a concepção atomística da matéria.

Mecanicismo. O pensamento mecanicista consiste essencialmente em reduzir todos os fenômenos da física, e mesmo da natureza, a sistemas de forças que atuam entre corpos materiais. Nessas condições, os aspectos mais definitivos de qualquer fenômeno estariam, em última instância, subordinados às leis da mecânica.
Suas origens são encontradas nas concepções de Copérnico, que propôs em De revolutionibus orbium coelestium (1543; Sobre a revolução dos orbes celestes) uma reformulação das concepções vigentes sobre o sistema solar, particularmente no que diz respeito às posições relativas da Terra e do Sol, e nos trabalhos de Johannes Kepler, que realçaram a importância de um esquema matemático adequado para a descrição das propriedades dos corpos celestes em movimento.
Com suas idéias sobre a gravitação, Descartes deu forma mais nítida ao pensamento mecanicista, mas o ponto alto só foi atingido mais tarde, com Isaac Newton. Nos célebres Philosophiae naturalis principia mathematica (1686; Princípios matemáticos da filosofia natural), Newton deu forma clara a essa tendência, defendendo a tese de que todos os fenômenos da natureza poderiam vir a ser enquadrados em esquemas puramente mecânicos. O sucesso de sua teoria da gravitação e muitas outras realizações de grande mérito garantiram-lhe autoridade científica sem precedentes, a qual exerceu papel muito importante na difusão dessas idéias por parte de numerosas gerações de cientistas.
Durante algum tempo as aspirações mecanicistas adquiriram respaldo científico: várias descobertas sucessivas mostraram que interpretações sob essa orientação podiam ser aplicadas a outros fenômenos além daqueles ligados à gravitação. Por exemplo, cerca de um século após a publicação da obra de Newton, Charles-Augustin Coulomb verificou que a interação entre corpos eletrizados ou magnetizados seguia precisamente a mesma lei formal que a atração gravitacional, com a adição das repulsões ao lado das atrações.
Com essas descobertas configurou-se a perspectiva de que uma classe ainda mais extensa de fenômenos pudesse seguir as previsões do mecanicismo. De fato, os novos conhecimentos sobre luz e calor encaixavam-se também naquele esquema. A propagação retilínea da luz, a reflexão, a refração e a dispersão foram objetos de duas históricas interpretações, uma devida a Newton, outra a Christiaan Huygens. O caráter mecanicista da interpretação dada por Newton é óbvio, pois segundo ela todos os fenômenos citados resultam de forças que agem entre a matéria e os corpúsculos da luz. No caso de Huygens, o caráter mecanicista se revela na postulação da existência de um "éter" mecânico, portador da energia luminosa, semelhante aos meios materiais portadores da energia das ondas sonoras.
Após os trabalhos de Augustin-Jean Fresnel sobre a difração das ondas luminosas, apresentados em 1816, as idéias de Huygens passaram a prevalecer, mas a posição mecanicista saiu intocada. Instalou-se, a partir daí, acirrada discussão sobre as propriedades mecânicas do éter, que só terminou no começo do século XX.
Os fenômenos térmicos deram também contribuição importante para a edificação dos ideais mecanicistas. A associação entre movimento mecânico e calor é fato corriqueiro ao alcance da observação de qualquer pessoa. Em 1841, James Prescott Joule demonstrou experimentalmente que o calor não passa de uma manifestação da energia mecânica.
A teoria cinética do calor, desenvolvida por James Clerk Maxwell em 1866, interpretou os fenômenos térmicos segundo um modelo mecânico microscópico, dentro do qual variáveis termodinâmicas macroscópicas, como pressão e temperatura, resultam de oscilações ou de colisões entre átomos constituintes da matéria. Assim, esses fenômenos se reduziam às forças entre os corpúsculos materiais e, embora introduzissem um comportamento estatístico qualitativamente novo, se enquadravam nas teses mecanicistas.
O declínio do programa mecanicista começou a partir de 1820, com as descobertas de fenômenos magnéticos associados a correntes elétricas. As forças envolvidas apresentavam características muito distintas daquelas ligadas à atração gravitacional e à interação de cargas elétricas e pólos magnéticos. Demonstrou-se que elas dependiam não só da distância entre os corpos mas também de sua velocidade relativa, além de se manifestarem em direções outras que a linha reta entre as cargas em movimento.
Essas descobertas, embora revelassem forças de um caráter completamente novo, não invalidavam a essência da interpretação mecanicista, reformulada para requerer apenas forças e corpos, quaisquer que fossem suas particularidades, mas certamente introduziam um elemento de dúvida quanto à simplicidade da interpretação desses fenômenos. O reducionismo da posição mecanicista tem o atrativo da simplicidade e da unidade, e qualquer golpe nesses atributos é também um golpe na idéia inteira.
Passos importantes em direção ao desfecho final foram dados por Michael Faraday e Maxwell. O primeiro introduziu a idéia de campo de forças para interpretar as manifestações magnéticas de correntes elétricas, e o segundo formulou uma teoria, baseada na idéia de campo, que unificou todos os fenômenos elétricos e magnéticos até então conhecidos e ensejou a previsão de fenômenos novos.
A mais notável das previsões de Maxwell foi a da existência de ondas eletromagnéticas, previsão que veio a ser confirmada em fins do século XIX, quando Heinrich Rudolph Hertz demonstrou que essas ondas se propagavam no espaço com velocidade igual à da luz. Além disso, as propriedades de propagação, reflexão, refração, interferência, dispersão e difração são atributos também dessas ondas. Ao ser demonstrado que todas as propriedades inerentes à luz se encontram também nas ondas eletromagnéticas, os dois conceitos passam a ser idênticos. Com isso, as ondas de Huygens deixam de ser oscilações mecânicas do éter para serem oscilações excitadas por forças elétricas e magnéticas.
Embora essa condição complicasse ainda mais as já estranhas propriedades do éter, de modo algum desmentia sua existência. O golpe final da idéia do éter se deu em conseqüência dos progressos nas concepções relativísticas, devidas principalmente a Albert Einstein, segundo as quais nenhuma ação entre corpos materiais se pode propagar com velocidade superior à da luz no vácuo. Em conseqüência desse resultado, torna-se necessário desvincular os campos e as partículas materiais que lhes servem de fontes, isto é, as forças dos corpos materiais que as geram. Esse foi um duro golpe contra as pretensões mecanicistas. Em seguida, experiências de medida da velocidade da luz em condições apropriadas demonstraram que o éter nem é arrastado pelos corpos que nele se movem, nem permanece em repouso, sendo, portanto, uma ficção mecânica. A derrubada da teoria do éter pela experiência mostrou que pelo menos os fenômenos luminosos não estão sujeitos à interpretação mecanicista.
A luz é constituída de campos elétricos e magnéticos oscilantes que têm existência real tanto quanto as partículas de matéria com as quais interagem. Os campos incorporam todos os atributos elétricos e magnéticos associados ao movimento das cargas que lhes dão origem e produzem efeitos de maneira autônoma, isto é, desvinculada daqueles movimentos. A energia das ondas luminosas está nos campos que a transportam de um ponto a outro, sem a interveniência de qualquer meio material intermediário.


Concepção atomística da matéria. As primeiras formulações atomísticas do universo remontam a Leucipo e Demócrito (século V a.C.). Segundo elas, move-se no espaço finito um número ilimitado de átomos eternos, tão pequenos que não admitem fragmentação ou divisão ulterior, absolutamente cheios, sem poros ou bolhas, incompressíveis, que preenchem completamente o espaço que ocupam, e os diferentes aspectos do universo resultam da pluralidade infinita de formas atômicas e de sua ordenação e posição relativa.
A essas concepções se opôs o idealismo platônico-pitagórico, segundo o qual formas abstratas elementares desprovidas de substrato material seriam os corpúsculos constituintes da terra, do fogo, do ar e da água, que eram, por sua vez, as substâncias elementares de todas as outras.
Após essas contribuições da antiguidade, o pensamento filosófico esperou por outra formulação importante da natureza do universo até meados do século XVII, quando Leibniz deu sua versão da doutrina das mônadas, de Giordano Bruno. O monadismo de Leibniz tem semelhanças com o atomismo de Demócrito, porque ambos apresentam uma visão do mundo segundo a qual seres e coisas são constituídos pela superposição de unidades elementares.
A mônada é uma substância simples com a qual se constroem as complexas, não tem elementos, nem dimensão, nem forma, não pode ser dividida ou decomposta. Uma mônada é necessariamente diferente de qualquer outra e no seu interior não há movimento, nada pode mudar. Entretanto, cada mônada é passível de outras mudanças - e as sofre incessantemente - determinadas por um princípio interno, que garante a pluralidade de diferenças e de associações externas necessárias para a reprodução da infinita variedade do universo.
Se de um lado o monadismo de Leibniz oferece alternativas não mecanicistas ao atomismo de Demócrito, de outro introduz um forte componente teológico - por meio do princípio interno da mônada - e ideais de harmonia universal. O atomismo, no entanto, se mantém dentro de limites materialistas, sustentando um princípio de necessidade, intrinsecamente vinculado aos átomos, para explicar suas associações e movimentos. Nenhuma dessas concepções resistiu íntegra ao peso das observações científicas, mas todas desempenharam papel muito importante na orientação do pensamento científico ao longo da história.
A primeira abordagem científica das idéias atomísticas teve lugar na segunda metade do século XVII, com os trabalhos de Newton sobre fenômenos luminosos, publicados em sua obra Opticks (1704; Óptica). Após numerosos trabalhos experimentais sobre a propagação retilínea da luz, reflexão, refração e principalmente dispersão cromática, Newton levantou a hipótese de que a luz seria constituída de corpúsculos materiais, cada um responsável por uma das cores fundamentais que, reunidas, dão a luz branca, propagando-se com velocidade que depende de sua qualidade cromática e da densidade do meio. Curiosamente, Newton analisou detidamente, em suas experiências, fenômenos de interferência luminosa que mais tarde foram os principais argumentos contra sua hipótese corpuscular da luz, finalmente refutada, em 1816, por Fresnel.
O passo seguinte foi dado em começos do século XIX, com Dalton. Físico e meteorologista, interessou-se pelas propriedades elásticas dos gases. Considerando a repulsão mútua de suas partículas, procurou interpretar tais propriedades dentro de um esquema newtoniano. Seus trabalhos levaram-no a considerar as proporções de átomos diferentes em diversos tipos de gases e daí a enunciar, em 1804, a lei da combinação de elementos por múltiplos de pesos definidos, mostrando assim que as substâncias compostas são construídas átomo por átomo, agrupados aos pares, três a três etc.
Em 1827, o botânico inglês Robert Brown descobriu o movimento dito browniano das partículas de pólen de certa erva em suspensão aquosa, o qual foi observado posteriormente com diferentes tipos de partículas em suspensão. O movimento browniano sugere fortemente a interpretação de que o movimento das partículas em suspensão lhes é imprimido por colisões com os corpúsculos da água. Essa idéia, nas mãos de Maxwell, Ludwig Boltzmann e outros se transformou na teoria cinética dos gases, que oferece uma explicação para as propriedades desses sistemas.
Na metade do século XIX, a idéia de átomo parecia muito bem assentada nos termos em que a concebeu Demócrito. Considerava-se, então, que os átomos das substâncias diferentes fossem associações de átomos de hidrogênio, o mais leve deles. Entretanto, as investigações do químico russo Dmitri I. Mendeleiev sobre a classificação dos elementos químicos, publicadas em 1869, lançaram sérias dúvidas sobre a simplicidade desse esquema, denunciando a possível existência de estruturas de organização intra-atômicas que exibiriam aspectos comuns a vários elementos, o que explicaria a semelhança de suas propriedades.
Os átomos não eram, portanto, as unidades indivisíveis do filósofo grego, como Ernest Rutherford acabou por comprovar, em 1911, com seu modelo atômico. O desfecho dependeu da descoberta do elétron, em 1897, por Joseph John Thomson, a partir de experiências sobre descargas elétricas em gases rarefeitos, e de fenômenos associados à radioatividade dos elementos, descoberta por Henri Becquerel em 1896. Rutherford demonstrou que os átomos dos elementos eram constituídos de um núcleo central carregado de hidrogênio (prótons), circundado por uma nuvem de elétrons em número suficiente para neutralizar os efeitos elétricos da carga central. Essa idéia mostrou-se substancialmente correta até o dia de hoje, salvo pela introdução do nêutron como constituinte do núcleo atômico, após sua descoberta, em 1932, por James Chadwick.
A ciência das primeiras décadas do século XX foi capaz também de demonstrar que as concepções atomísticas não se limitam aos aspectos ordinários da matéria, mas estendem-se igualmente a suas manifestações elétricas e ao movimento. Assim ficou demonstrado, particularmente depois das experiências de Robert Andrews Milikan, que o menor valor de carga elétrica é o da carga do elétron, e qualquer outro valor será múltiplo inteiro desse.
Na mesma época, os trabalhos de Max Planck sobre a entropia da radiação levaram-no à conclusão de que a energia irradiada por dipolos elétricos oscilantes é concentrada em quantidades definidas (quanta), dependendo da freqüência de oscilação, sendo a potência total um múltiplo inteiro dessas quantidades elementares. De certo modo, esse resultado correspondia a um retorno às concepções de Newton sobre o caráter discreto da radiação luminosa.
As idéias de Planck, nas mãos de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg e Max Born, ganharam finalmente outras luzes, com a edificação de uma nova disciplina, que veio a substituir a mecânica clássica em domínios microscópicos: a mecânica quântica. Capaz de incorporar simultaneamente aspectos corpusculares e ondulatórios, vinculando matéria e movimento, os princípios e métodos dessa disciplina ensejam a formulação de uma teoria eletromagnética capaz de acomodar os pontos de vista de Newton e de Huygens sobre a natureza da luz, interpretando acertadamente todos os fenômenos luminosos até hoje conhecidos.
Em domínios subatômicos, as unidades elementares são os elétrons na região extranuclear e os núcleos atômicos. Elétrons são partículas estáveis e até hoje não foi possível identificar-lhes qualquer estrutura, mas os núcleos atômicos estão longe de constituir aquelas unidades indivisíveis e imutáveis de Demócrito. Os núcleos, constituídos de prótons e nêutrons, podem ser transformados uns nos outros mediante reações nucleares ou processos de radioatividade natural em que ocorre emissão de partículas e/ou energia. Os próprios prótons e nêutrons (núcleons) do núcleo atômico possuem estrutura própria. Os nêutrons são, além disso, instáveis.
Após a descoberta do nêutron, a física nuclear identificou cerca de uma centena de partículas subnucleares, denominadas elementares. A grande maioria delas não é elementar no sentido atomístico, porque se desintegram em outras e revelam, assim, uma estrutura subjacente. Estáveis são apenas o próton, o elétron, os fótons e os neutrinos, entre os quais apenas os três últimos não revelaram até hoje qualquer traço de estrutura interna.
Desenvolvimentos da década de 1960 sugeriam fortemente a existência de partículas presumivelmente estáveis, das quais todas as outras nuclearmente ativas poderiam ser construídas: os quarks. Atualmente, já não há mais dúvida quanto à existência dos quarks. Até a década de 1990, essas partículas ainda não haviam sido observadas sob a forma livre, mas experiências indicavam que o próton é composto de partículas puntiformes. A análise teórica das propriedades dos quarks, porém, indicavam uma estrutura para o próton constituída de quarks.
Até o fim do século XX, a física experimental procurava criar uma mistura de quarks por meio de compressão e aquecimento do núcleo atômico para provocar uma forte colisão de núcleons com liberação de quarks. Isso possibilitará a criação de um plasma de quarks que encontrará aplicações em diversas áreas como astrofísica (estudo da hipótese da grande explosão primordial), física nuclear e medicina.


Organização social da física

 

A física, juntamente com as ciências da natureza, faz parte de um complexo de instituições de grande importância na sociedade contemporânea, não só em função do vulto dos investimentos, como também do contingente humano, do número e da diversidade de organizações comprometidas com sua manutenção e expansão. Os físicos constituem hoje um grupo de profissionais socialmente prestigiados, formados em organizações próprias. Dispõem de enormes facilidades de trabalho, como laboratórios, bibliotecas, serviços de intercâmbio e divulgação de informações etc., os quais, em muitos aspectos, têm superado as vantagens conquistadas por grupos profissionais mais tradicionais na cultura ocidental, como advogados e médicos.
Os países desenvolvidos normalmente aplicam cerca de três por cento do produto nacional na investigação científica em geral, dos quais pelo menos metade com as ciências físicas e suas aplicações à engenharia e à indústria. Também mantêm uma máquina burocrática para a gestão desses investimentos, constituída de órgãos executivos e de assessoria especializada na condução dos assuntos referentes à pesquisa científica pura e aplicada. A criação desse complexo foi fruto de uma evolução muito lenta, que dependeu do amadurecimento de muitos fatores, demandas e aspirações, não necessariamente ligados à investigação científica, mas originados no grande processo de substituição de cultura que foi o Renascimento.
Na física, essa passagem teve o aspecto de uma autêntica revolução. O sistema de Copérnico e a introdução do método experimental como argumento de prova, devida particularmente a Galileu, abalaram inexoravelmente a herança aristotélica dominante no pensamento filosófico até a Idade Média.
As grandes conquistas da astronomia, que culminaram com a síntese newtoniana, resolveram em definitivo os problemas da navegação, que a ciência da etapa anterior foi incapaz de solucionar. A demolição do sistema filosófico-religioso herdado da cultura anterior, e os frutos práticos na área da navegação libertaram a ciência de sua posição contemplativa, especulativa, e abriram as portas para uma era em que passou a ser encarada como instrumento de transformação.
No âmbito do Renascimento italiano criaram-se as primeiras universidades, que deram margem a novas atividades intelectuais. Embora dominadas até meados do século XIX pelas heranças filosóficas de inspiração aristotélico-tomista, abrigaram o trabalho de inúmeros contestadores, entre os quais Galileu. Foram também criadas as primeiras sociedades científicas, a Accademia dei Lincei (1603), em Roma, e a Accademia del Cimento (1651), em Florença. Esse movimento renasceu na Inglaterra, em 1662, com a criação da The Royal Society, logo seguida da França, com a Académie Royale des Sciences, em 1666, e rapidamente atingiu outros países. Em 1790, estimava-se em 200 o número de academias.
Essas academias nasceram com o intuito de conferir à ciência um novo status. O esboço dos estatutos da Royal Society, redigido por Robert Hooke, em 1663, estabelece essas metas: "O objetivo da Royal Society é aperfeiçoar o conhecimento das coisas da natureza e de todas as artes úteis, manufaturas e práticas mecânicas, engenhos e invenções por meio da experimentação (e não especular sobre divindade, metafísica, moral, política, gramática, retórica ou lógica)." Apesar do impulso renovador e do embrião de organização em que consistiam, as sociedades científicas eram organizações muito fechadas, mantidas por seus membros, pessoas de renda própria e posição social. Não havia remuneração pelo trabalho científico, situação que perdurou até a segunda metade do século XIX, quando as universidades começaram a acolher institucionalmente a ciência. Somente a partir dessa época o cientista contou com uma organização para a sua formação. Antes disso, todos foram autodidatas.
Outros embriões de organização que apareceram no século XVII foram a criação, em 1672, do Observatoire Royal, em Paris, e do Royal Observatory, em Greenwich, em 1675. Foram as primeiras organizações dedicadas a setores da física patrocinadas pelo poder central, e sua criação dependeu muito do crédito obtido na solução de problemas astronômicos necessários ao desenvolvimento da navegação. Também foram as primeiras organizações, e durante muito tempo as únicas, a oferecerem um emprego regular a um especialista.
Durante os séculos XVIII e XIX não houve grandes avanços na organização social da física. Quase todos foram fruto das demandas surgidas no século XX, em especial as geradas pela primeira e pela segunda guerras mundiais, nas quais se empregaram armamentos sofisticados que exigiram conhecimentos avançados de aerodinâmica, eletrônica, física nuclear etc.

Física no Brasil


A física foi introduzida no Brasil primeiramente como matéria necessária à formação de engenheiros civis e militares e de médicos. O primeiro laboratório para o ensino da física, utilizado pelos alunos das escolas militares e de medicina foi criado, em 1823, no Museu Nacional do Rio de Janeiro. À medida que o ensino de engenharia tomava vulto, novos laboratórios didáticos foram equipados. A Escola Politécnica, hoje Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, teve em Henrique Morize um organizador exemplar, que equipou o laboratório de física, coordenou um bom programa de ensino teórico e experimental e conduziu pesquisas.
O desenvolvimento da pesquisa física no Brasil, iniciado no fim do século XIX, está ligado aos nomes de alguns brasileiros que tiveram sua formação científica fora do país e dedicaram seus talentos à matemática e à física. Entre os que publicaram memórias e fizeram palestras sobre aspectos novos da física na época e estimularam o estudo da ciência no país cabe citar os nomes de Joaquim Gomes de Sousa, Oto de Alencar, Manuel Amoroso Costa e Teodoro Ramos.
Em 1934, foi fundada a Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (USP). Gleb Wataghin, que chefiou o departamento de física, conseguiu atrair talentos e constituir uma equipe inicial de pesquisadores de grande mérito, pelo que seu trabalho pode ser considerado o mais importante para a implantação da física como ciência no Brasil. Já em 1936 e 1937, foram publicados os primeiros trabalhos sobre física teórica, de Mário Schemberg, e experimental, de Marcelo Damy de Sousa Santos.
O sucesso da Faculdade de Filosofia de São Paulo estimulou a fundação, em 1939, da Faculdade Nacional de Filosofia, no Rio de Janeiro, cujo departamento de física teve como organizador Joaquim da Costa Ribeiro. Mesmo sem contar com os recursos e facilidades de sua congênere de São Paulo, o departamento de física da nova faculdade promoveu cursos de formação e trabalhos de pesquisa, entre os quais os importantes estudos sobre dielétricos de Bernardo Gross, Costa Ribeiro e colaboradores.
César Lattes, que fizera seus estudos iniciais na Faculdade de Filosofia de São Paulo, realizou no Reino Unido e nos Estados Unidos pesquisas sobre raios cósmicos e sobre mésons. Sob sua influência foi organizado, em 1949, o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), que contou de início com sua orientação científica na parte experimental e a de José Leite Lopes no campo teórico. Em poucos anos a instituição adquiriu renome internacional e sua coleção de trabalhos sob o título Notas de física constitui repositório essencial de informações sobre a história da pesquisa física no Brasil. Além de sua tarefa fundamental de pesquisa, o CBPF colaborou na formação de pessoal científico, e tomou também a seu cargo cursos de pós-graduação.
Várias instituições têm-se aparelhado para o trabalho de ensino e pesquisa no campo da física, especialmente institutos e departamentos ligados a universidades. Destacaram-se por seus trabalhos no campo da pesquisa o departamento de física do Centro Aeroespacial de São José dos Campos SP; o Centro de Tecnologia Nuclear, na Universidade de Minas Gerais, em Belo Horizonte; o Instituto de Física da Universidade do Rio Grande do Sul, em Porto Alegre; o Instituto de Física da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro; os departamentos de física das universidades da Bahia, de Pernambuco, de Campinas SP e de São Carlos SP.
A Sociedade Brasileira de Física, fundada na década de 1960, tem por finalidade promover a pesquisa e o ensino da física no país, bem como defender os interesses profissionais dos físicos. Pouco depois de fundada, congregava mais de mil associados.
Num resumo sobre a física do Brasil impõe-se ressaltar o trabalho do grupo teórico inicial que, no país ou no exterior, elevou a física brasileira ao nível internacional: Mário Schemberg, José Leite Lopes e Jaime Tiomno. Muitos profissionais atuantes no campo teórico são discípulos desses físicos. No campo da física experimental merecem citação especial: Lattes, pelos estudos de partículas elementares e raios cósmicos; Marcelo Damy de Sousa Santos, que construiu e operou o bétatron da USP; Oscar Sala, responsável pela construção e operação do gerador Van der Graaf da USP; Hervásio de Carvalho, pelos estudos de partículas e radiações com o emprego de emulsões nucleares; José Goldenberg, por seus estudos sobre reações fotonucleares; Jacques Danon pelos trabalhos sobre o estado sólido e efeito Mossbauer. Além deles, destacam-se as pesquisas de Moisés Nussenzveig, em ótica quântica; Leopoldo Nachbin, em matemática aplicada à física; Adir Moisés Luís e Roberto Nicolsky, em supercondutividade; Ronaldo Cintra Shellard, em física de altas energias; Francisco de Oliveira Castro, sobre raios cósmicos; Hélio Teixeira Coelho, sobre forças nucleares; Carlos Bertulani sobre núcleos exóticos.