Características necessárias

Nada de cientista maluco! Veja qual o real perfil do físico!

 

Ciência para todos

O cientista quer que a sociedade dê valor à ciência, pois saber ciência é um direito do cidadão. Quer uma sociedade crítica e capaz de fazer escolhas. O cientista deve desenvolver a capacidade de explicar seu trabalho a qualquer pessoa. O grau de sofisticação muda, mas todas as pessoas podem e devem conhecer e entender o valor daquilo que é feito na ciência. O pesquisador deve administrar o seu tempo para que uma parte dos seus feitos contribua para tornar a nossa sociedade um pouco mais justa. E divulgar a ciência para o público em geral é uma boa maneira de fazer isso.

A palavra chave, nesse aspecto, é comunicação. Desenvolver a capacidade de comunicação em várias linguagens. A matemática é uma linguagem, assim como o português, o braille, a linguagem de sinais e o mandarim. São modos diferentes de descrever as coisas desse mundo. Se o estudante tiver uma formação boa em línguas – incluindo a matemática – e puder ler e compreender um texto, se comunicar de forma escrita, de forma oral e souber realmente usar as ferramentas de comunicação que estão disponíveis, ele estará em condições de fazer bem o seu trabalho. É como a condição física do jogador de futebol!

 

Habilidades intelectuais e técnicas

Para ser um profissional da física, é necessário interesse e habilidade para praticamente todas as matérias exatas, devido à sua aplicação em diversas outras áreas. Um físico tem que gostar de estudar, porque o cientista tem que estar lendo livros, lendo artigos, estudando o tempo todo. Ler é certamente uma maneira de descobrir muitas coisas, o que geralmente os cientistas fazem por gosto, não por obrigação. Alguns até se surpreendem por serem pagos para fazer o que tanto gostam…

Um aspecto fundamental é saber lidar com a informática, com o computador. Um físico, aliás, não trabalha mais sem um computador. Ele é hoje um instrumento como foram o microscópio e o telescópio, que trouxeram progressos tremendos à ciência. Com a democratização do acesso à informação promovida pela internet, os livros e os trabalhos científicos estão disponíveis a todos. Uma pessoa interessada e motivada tem acesso a muitas respostas no mesmo segundo em que faz uma pergunta. Mas atenção: é preciso ter disciplina para saber focalizar os problemas. Hoje, em ciência, mais importante do que trabalhar muito para conseguir uma resposta é fazer a pergunta certa. E ter a habilidade de juntar pedaços de informações para construir conhecimento. Além disso, o físico, assim como todo cientista, precisa ter conhecimentos de inglês.

 

Não se acomode, ouse!

O físico não pode se acomodar, ficar muito especializado e se isolar no seu “grupinho”. O perigo é acreditar que já conhece o caminho das pedras, sabe qual é o modelo de pesquisa que consegue financiamento e ficar repetindo esse modelo. Esse é um padrão de sucesso que traz consigo o germe da morte. As agências de financiamento ainda têm um olhar burocrático e a solução para o crescimento da nossa ciência em relação ao mundo não pode ser burocrática, tem que vir da comunidade científica. Porque com um padrão estabelecido, ninguém vai arriscar fazer o diferente. A ciência brasileira vai crescer, mas não vai ser o carro chefe de nada.

Alguns cientistas de destaque acreditam que o caminho é identificar os pesquisadores de talento e deixá-los fazer o que quiser, abrindo uma janela para que cientistas talentosos possam desenvolver livremente suas pesquisas, tendo de cinco a dez anos de financiamento, sem relatórios. Políticas simétricas não servem para problemas assimétricos. Para o Brasil sair do patamar em que está para outro mais acima, deve haver uma nova configuração.

Newton dizia que o conhecimento humano é como o raio de uma esfera: quanto mais aumenta, aumenta também a superfície em contato com o desconhecido. O físico é um navegador do desconhecido, tem que ter ousadia, ser movido pela curiosidade. Se você tiver vocação e quiser realmente se divertir e se apaixonar, então a física é a área ideal.

 

Não se conforme, veja além…

Uma característica importante num cientista é a rebeldia. Ele não deve se conformar com o conhecimento já adquirido. Precisa ter coragem de não acreditar no que está estabelecido e ao mesmo tempo ter confiança no que foi bem estabelecido. Então sua mente tem que estar sempre aberta e alerta – ninguém descobre o novo se atendo ao que é conhecido. Um físico não pode ter medo do desconhecido. Pelo contrário. O prazer de mergulhar num mistério costuma ser fora do comum para um físico. Ele olha seu objeto de interesse, vê além do que os olhos enxergam, duvida e mergulha no mistério para poder revelá-lo. Como ninguém disse que era impossível, ele vai lá e faz. É por isso que os físicos descobriram a mecânica quântica, indo procurar coisas além do que o olho era capaz de enxergar para ver se ali estavam os detalhes de que eles precisavam para entender as coisas.

 

Pré-requisito: gostar de mudanças

Algumas dessas características são desenvolvidas ao longo da carreira. O estudante não precisa chegar pronto, ele poderá desenvolver depois. Mas algumas delas são importantes de início: a curiosidade, certamente, e a paixão também.

Um candidato a físico tem que ter audácia, ausência de preconceitos, obsessão por enfrentar problemas e a curiosidade característica das mentes mais jovens. E paixão. Paixão pelo entendimento do mundo, pelo entendimento da natureza, paixão pelo que está fazendo.

O físico não pode ser burocrático, tem que gostar de uma vida tumultuada, pouco enquadrada, pouco ritmada, em que os dias se sucedem sem muita regularidade, sem muita rotina. Os problemas em que ele trabalha vão mudando, ele vai aprendendo coisas novas o tempo todo. Viaja para conferências e congressos nacionais e internacionais, onde entra em contato com novidades que podem acender uma fogueira em sua mente, iniciando uma nova linha de trabalho.

 

Reconhecimento e espírito de equipe

O físico não vive só de dinheiro, ele vive de reconhecimento. Gosta de ver seu trabalho sendo bem utilizado, seus feitos científicos se transformarem em bens públicos, em bens sociais. Melhor do que ganhar na loteria é alguém chegar e dizer: “O seu trabalho realmente marcou essa área de pesquisa”. Para poder viver desse reconhecimento, ele procura divulgar os seus trabalhos: a ciência evolui quando um cientista passa o que sabe para o outro que está chegando. Por isso, é importante publicar trabalhos: para compartilhar com os outros.

Esta, inclusive, é mais uma característica importante do físico: a vontade de ensinar, a vontade de transmitir, a vontade de despertar mentes da mesma maneira que a sua mente foi despertada. Isso garante a evolução. E ter espírito de equipe, característica típica não só da física, mas de toda a ciência. Na física não existem heróis, o que existe são equipes, porque os experimentos são muito complexos. Em pesquisas com partículas elementares, por exemplo, existem equipes internacionais com 10 mil pessoas atuando. Os trabalhos publicados não vêm com o nome de um “herói”, e sim com todos os nomes de um time muito complexo.

 

Resistência a frustrações

Às vezes, o caminho que um cientista escolhe não é necessariamente o mais adequado, então ele tem que desenvolver a arte de dar um passo atrás para poder dar dois à frente, retornar e começar de novo para poder ir adiante. Para alguns, isso é uma frustração, pois se investe tempo, esforço, energia e não dá em nada. A persistência é importante para todas as áreas cientificas, mas o físico em especial tem que entender que não sabe tudo e que todo momento é uma oportunidade para aprender. Administrar uma frustração significa entendê-la e tirar dali uma coisa positiva. Muitas vezes um fracasso ensina mais do que um sucesso.

Em alguns países em desenvolvimento, como no Brasil, houve uma grande evolução nos últimos anos em termos de apoio à ciência e tecnologia. Mas é frustrante para um pesquisador ver colegas no exterior com um apoio muito mais estável e forte do que o que recebe aqui, principalmente em relação à estrutura. No Brasil, o cientista tem que ser um pouco de artista de circo, fazer um pouco de tudo. Além de desenvolver os projetos de pesquisa e formar estudantes, tem que fazer o papel de secretário na organização dos documentos e relatórios, e de contador na prestação de contas, o que reduz o tempo para se dedicar à pesquisa. Nos países desenvolvidos, há uma divisão de trabalho mais estruturada, equipes mais completas. O pesquisador brasileiro precisa lutar para conseguir ter essas condições de trabalho.

 

Responsabilidade social

Todo cientista, num país como o nosso, tem que ter uma certa responsabilidade social. Ele pertence a uma classe privilegiada da sociedade, que conseguiu ter acesso ao ensino básico e ao superior, o que traz uma responsabilidade de atuar para que esses “privilégios” sejam estendidos ao maior número de brasileiros e brasileiras.

A pesquisa que fazem – e que é cara – é mantida pela sociedade. Ela é financiada pelos impostos pagos por todos nós, que se transformam em dinheiro público e vão para os laboratórios de pesquisa através das agências de fomento dos estados, dos municípios, do Ministério da Saúde, de Ciência e Tecnologia, entre outros. Nacionalmente, tem-se a Capes e o CNPq. Nos estados, têm-se as Fundações de Apoio à Pesquisa, as chamadas de Fap’s (Faperj, Fapesp, Fapemig, Fapeam, etc).

Então, os pesquisadores têm que dar um retorno para a sociedade – faz parte do trabalho do cientista atuar, também, na política cientifica e na política educacional. É importante que mais pessoas no Brasil possam ter uma escola primária decente, um ensino médio de qualidade e cursar uma boa universidade e pós-graduação, se assim quiserem. Todos nós devemos lutar para se construir uma educação de qualidade acessível a todos os brasileiros.

 

Áreas de atuação

Embora o mercado de trabalho para físicos ainda seja dominado pelo ensino, outras áreas estão se ampliando. Novos nichos surgem a cada dia, geralmente na interseção entre as diversas áreas do conhecimento já existentes. A interdisciplinaridade aumenta cada vez mais.

 

Astronomia e astrofísica

Astrônomos estudam o Universo, os corpos celestes e as galáxias. Utilizam conhecimentos de física e matemática para observar e calcular suas trajetórias. Trabalham em horários não convencionais, já que a observação noturna é necessária. Viagens também podem ser freqüentes, pois certos eventos – como um eclipse solar – são mais bem observados em determinadas regiões, que podem ser distantes. Observatórios são muitas vezes localizados em regiões de montanhas e afastados dos grandes centros urbanos, onde a observação do céu não é prejudicada por poluição e luzes das cidades.

O profissional de física pode se especializar, entre outras opções, em astrofísica, que estuda as características físicas dos astros, como massa, densidade, composição, tamanho, origem e evolução. As áreas da astrofísica e da cosmologia evoluíram muito com o envio dos satélites artificiais e telescópios que orbitam a Terra e que permitem pesquisar o comportamento desse universo em escalas não imaginadas há tempos.

A indústria aeroespacial também está crescendo no mundo inteiro, assim como as pesquisas nesse setor. É um bom nicho de mercado. No Brasil, o Instituto de Tecnologia Aeronáutica (ITA) é um espaço interessante e oferece diversos cursos de especialização. O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) é outro centro de qualidade em desenvolvimento científico-tecnológico e de formação nessa área.

Econofísica

A física tem uma inserção enorme, inclusive no mercado financeiro. Hoje, são utilizados na economia modelos matemáticos que foram originalmente usados para descrever fenômenos caóticos e críticos encontrados no estudo de materiais.

Por exemplo: uma das coisas mais importantes que se faz em um sistema de física é estudar transições de fase, entender como os sistemas mudam de estado. O gelo vira água, por exemplo, por causa da absorção de calor. Isso é uma transição de fase: uma fase que era sólida e se tornou uma fase liquida. Em geral, transições de fase envolvem modelos matemáticos críticos e caóticos, nos quais se usa a teoria do caos. Descobriu-se, então, que as mesmas ferramentas que serviam para descrever fenômenos críticos servem para descrever o comportamento do mercado de ações, por exemplo, para fazer previsão de cenários econômicos. Hoje, existem muitos físicos trabalhando no mercado financeiro, contratados por bancos, fazendo prospecções e previsões.

Física biológica

Outra área importante é a física aplicada a fenômenos biológicos, chamada de biofísica, que tem como prática a construção de modelos, métodos e técnicas para compreender a intrincada rede de interações da matéria viva. A área está em franca expansão, considerando o potencial estratégico do material biológico. Este profissional aprenderá a aplicar esses modelos, métodos e técnicas de análise para explicar o comportamento do sistema vivo. Vai atuar no estudo de problemas que envolvem os mecanismos de ação de moléculas biológicas, tais como proteínas, ácidos nucleicos, carboidratos, lipídios, as implicações dessas propriedades nas suas funções e suas inter-relações com o meio no qual desempenham suas funções em micro e macroescala, desde das células, tecidos e órgãos até o ser vivo completo.

Atuando na interface com as ciências da vida, o biofísico precisa de uma formação interdisciplinar, que permita a troca de ideias e experiências para a resolução de problemas complexos. Geralmente, ele atua em equipes integradas por vários profissionais de áreas diferentes, como biólogos, bioquímicos, agrônomos, médicos ou profissionais de informática. O físico atuante nessa área deve ter uma formação sólida em física da matéria condensada para poder aplicá-la aos aspectos moleculares do sistema biológico e em áreas clássicas fenomenológicas da física, tais como: óptica (pois hoje são utilizadas muitas técnicas que envolvem a interação dos material biológico com a luz) e mecânica dos fluidos, para compreender o comportamento das moléculas e das células. Utiliza também muita matemática, bioquímica e termodinâmica.

Física biomolecular

A biotecnologia inaugurou, nas últimas décadas, uma verdadeira revolução na medicina, na agricultura e até mesmo no comportamento das pessoas, utilizando técnicas capazes de, literalmente, mudar a natureza dos seres vivos. A área requer um conhecimento aprofundado das leis físicas e químicas que governam a formação, a estrutura e as propriedades das moléculas biológicas e suas interações em nível celular.

O Brasil hoje está em posição de destaque na genômica mundial – o sequenciamento de genes e suas derivações biotecnológicas. Os profissionais da área biomolecular são inovadores e trabalham no desenvolvimento de tecnologias em indústrias do setor farmacêutico, biomédico e agroindustrial. Se tiver espírito empreendedor, este físico pode abrir sua própria empresa de consultoria em planejamento e modelagem de medicamentos, engenharia genética de proteínas, biomateriais, nanobiotecnologia e bioinformática.

Física computacional

A computação é um campo bastante promissor para os físicos. A chamada “arquitetura de informação” – que envolve a organização e rotulação de web sites, intranets e comunidades online, entre outros – oferece grandes oportunidades.

Esta é uma área que atua na interface entre a física, a computação e a matemática, examinando teorias e criando modelos capazes de explicar fenômenos e inovar tecnologias. A área requer uma ampla base sobre funcionamento, operação e programação de computadores, com ênfase na modelagem de problemas físicos que possam ser resolvidos com o auxílio de computação. Na base dessas aplicações está a capacidade dessas máquinas para fazer muitos cálculos em pouco tempo, armazenar e processar grande quantidade de dados, resolver numericamente expressões sem solução matemática, além de trabalhar por grandes intervalos de tempo, sem parar. Assim, os computadores facilitam a coleta de dados em experimentos, dão maior precisão a problemas científicos complexos e permitem a realização de experimentos virtuais, que não poderiam ser realizados em laboratório.

O mercado de trabalho para estes especialistas inclui desde universidades e institutos de pesquisa até empresas do setor financeiro, indústria aeronáutica, automobilística e de telecomunicações e fabricantes de games e software em geral. A indústria é um setor que emprega cada vez mais físicos computacionais. No desenvolvimento de aeronaves e automóveis, o uso de simulações pode, por exemplo, determinar as características aerodinâmicas. Empresas de radiodifusão, por outro lado, podem simular a radiação eletromagnética de antenas para projetar sistemas adaptados a novas bandas de transmissão.

Também tem crescido a aplicação de física computacional em empresas financeiras, interessadas em modelagens estatísticas para traçar o perfil do público consumidor e, assim, fazer previsões de comportamento do mercado, facilitando o aprimoramento de  estratégias comerciais. Além dessas áreas emergentes, físicos computacionais podem atuar em qualquer das áreas tradicionais da física experimental e teórica. Para essa área, o físico precisa ter um bom domínio de linguagens de programação e entender também do hardware dos computadores.

Física da matéria condensada

O estudo da matéria condensada é muito promissor. Esta área estuda o comportamento dos elétrons nos materiais sólidos. São as propriedades eletrônicas que definem características como dureza e capacidade de transporte de corrente dos materiais, propriedades que são exploradas na fabricação de dispositivos eletrônicos modernos. Um dos materiais mais estudados em física da matéria condensada são os semicondutores.

É uma área de grande interesse tanto na pesquisa básica quanto na aplicada, que vem progredindo muito nos últimos anos. Hoje se pode criar um novo material substituindo dispositivos e procedimentos de fabricação. Um exemplo disso é a miniaturização dos equipamentos do nosso cotidiano, como computadores e telefones celulares, objetos que, no passado, eram enormes ou nem existiam e que hoje estão à disposição de todos em dimensões diminutas, em função das propriedades eletrônicas dos materiais serem manipuladas em escalas cada vez mais reduzidas.

A perspectiva é de que os computadores cheguem à escala atômica. Nessa escala se pode construir outras formas lógicas de processamento, porque as propriedades da matéria na escala atômica são muito diferentes da escala macroscópica, ou seja, visível a olho nu. Ocorrem fenômenos quânticos, que são muito pouco intuitivos no nosso dia a dia. Os pesquisadores que exploram as propriedades quânticas da matéria constroem uma nova lógica que leva à chamada computação quântica.

O computador quântico ainda é uma máquina hipotética, não foi produzido, mas quando isso ocorrer vai representar uma verdadeira revolução em algumas funções que são executadas com bastante dificuldade nos computadores atuais. E para que ele venha a existir é necessária a pesquisa com materiais semicondutores, de que trata a área de matéria condensada.

Física de materiais

Todas as coisas que conhecemos em nosso universo são compostas por átomos, que se juntam para formar moléculas. Toda a diversidade de propriedades e características dos materiais, inorgânicos ou orgânicos, decorre estritamente da maneira como esses átomos se organizam em moléculas. Estamos vivos porque temos moléculas que interagem com outras moléculas.

Um ovo, por exemplo, é cozido através da energia térmica oferecida pela fervura. Depois de cozido, ele jamais será capaz de gerar um pintinho. Não mudou nada na matéria, não mudou nada na composição dentro do ovo, porque todas as moléculas que estavam ali continuam sendo exatamente as mesmas. O que é que mudou? Mudou a estrutura que cada uma dessas moléculas tinha.

Todos os materiais têm as suas propriedades decorrentes de sua estrutura, da maneira que a matéria está organizada. Entender a estrutura da matéria, como as moléculas se juntam para formar outras moléculas e como as moléculas se organizam nos materiais complexos é uma maneira de entender o universo. Quando a estrutura muda, muda o comportamento da molécula. Este conhecimento pode ser aplicado no desenvolvimento de novos materiais.

O físico de materiais atua na caracterização e no desenvolvimento de novos materiais, por isso também precisa ter bom conhecimento de física do estado sólido e de técnicas de caracterização, tais como difração de raio-X e microscopia eletrônica. Um das áreas de atuação é a nanotecnologia, que é o desenvolvimento de materiais em nanoescala. Nessa escala, os materiais apresentam novos fenômenos que são de interesse para novos dispositivos. Além disso, o físico dessa área pode atuar na interface com as ciências da vida, no desenvolvimento de biomateriais que podem atuar como próteses e implantes, por exemplo. É uma área também muito correlacionada com a química.

Uma das maneiras de se estudar a estrutura das moléculas é cristalizando-as e fazendo nesses cristais análises por difração de raios-X. Com a técnica de cristalografia se pode fazer uma figura, como se fosse uma fotografia, daquela molécula. Hoje em dia já se pode até fazer co-cristalização: cristalizar uma molécula de interesse biológico com outra de interesse farmacológico, por exemplo. Mistura-se as duas e se elas se co-cristalizarem, gerando cristais, poderemos ver como essas moléculas interagem, pelo menos no estado sólido.

Física dos recursos hídricos

A vida surgiu dos oceanos, em grandes profundidades com temperaturas altas, impulsionando o aparecimento de moléculas e seres vivos. Quando lembramos que mais de 70% da superfície da Terra estão recobertos por oceanos e que um dos grandes problemas da humanidade é a falta de água, percebemos o paradoxo em que vivemos. Não é que não tenhamos água, mas sujamos a água que temos. No Brasil, 70% de toda água é gasta para o agronegócio, o que acaba sujando-a e limpá-la é muito caro. Essa é uma questão crucial para o futuro do homem no planeta.

A física dos recursos hídricos, portanto, lida com um problema dos mais fundamentais. Uma das linhas de pesquisa é chamada de osmose reversa, que propõe uma maneira de dessalinizar a água dos mares e fazê-la ficar pura. Essa pode ser uma solução para a agricultura, que precisa garantir a alimentação da crescente população mundial.

Os físicos, químicos e biólogos precisam pensar em água – na física oceanográfica, na química dos oceanos. Nas profundezas dos oceanos estão certamente inúmeras riquezas, como minérios, plantas e animais. O Brasil tem 8 mil quilômetros de costa e 200 milhas do território brasileiro fazem parte da plataforma oceanográfica, aumentando o território nacional em 30%. Quem se preocupa com o futuro deve considerar a física oceanográfica como uma opção de carreira.

Física médica

A Física médica aplica os conceitos, leis, modelos, agentes e métodos da física para a prevenção, diagnóstico e tratamento de doenças, desempenhando uma importante função na assistência médica, na pesquisa biomédica e na otimização da proteção radiológica. É a base para o desenvolvimento das modernas tecnologias que vêm revolucionando o diagnóstico médico e estabelecendo os critérios para a correta utilização dos agentes físicos empregados na medicina.

O desenvolvimento mais importante da física médica até hoje partiu do descobrimento do raio-X e da radioatividade. Eles desempenham uma função essencial nas atuais técnicas de diagnóstico e de tratamentos médicos. A importância dessas técnicas gerou a necessidade de incorporar profissionais de física médica aos grandes hospitais e clínicas, sendo eles indispensáveis na utilização de tecnologias de ponta – como ressonância magnética nuclear, ultrassom para imagem e terapia, uso de partículas radioativas para o tratamento do câncer, tomografias de emissão e transmissão para produção de imagens para diagnóstico, entre outros, assim como na garantia da qualidade dos serviços de saúde prestados à sociedade.

Física nuclear

A energia nuclear surgiu para a sociedade como causadora de catástrofes, sendo utilizada para a geração de bombas nucleares. Mas hoje existem países que não poderiam sobreviver se não fizessem o adequado uso da energia nuclear. Alguns dos países mais expressivos da Europa, como a França, dependem da exploração da energia nuclear, que é uma das formas mais limpas de energia que se pode ter, porque é a energia que estava lá na origem do Universo. Convivemos com a energia nuclear, é bom lembrar, desde a formação do planeta.

A tecnologia nuclear pode continuar a contribuir para futuras ofertas de energia de baixo teor de carbono, desde que questões significativas como a proliferação de armas, disposição de resíduos, custo e segurança pública sejam consideradas e tratadas adequadamente.

Dada a controvérsia sobre o futuro da energia nuclear no mundo, a Organização das Nações Unidas (ONU) devem se encarregar – o quanto antes – de um reexame transparente e objetivo das questões que envolvem energia nuclear e suas soluções potenciais. É essencial que o público em geral seja informado sobre os resultados desse reexame. O setor privado e comunidade de ciência e tecnologia (C&T) devem continuar os esforços de pesquisa e desenvolvimento que visem melhorar a segurança de reatores e desenvolver soluções de gerenciamento seguro de resíduos. Os governos devem providenciar a substituição da frota atual de antigos reatores envelhecidos por modelos modernos e mais seguros.

Física óptica

Na área de óptica e fotônica, as oportunidades são especialmente promissoras, com a geração de novos postos de trabalho e investimentos em transferência de tecnologia para o setor produtivo. Telecomunicações, saúde, sensoriamento, iluminação e energia, defesa nacional, controle ambiental e produção industrial são alguns dos setores que utilizam conhecimentos dessa área.

As linhas de comunicação através de fibras ópticas, os satélites que orbitam no espaço fotografando nosso planeta e observando o Universo e vários dos equipamentos de diagnóstico utilizados hoje na medicina não seriam possíveis sem o conhecimento dos profissionais da física óptica. Até mesmo os relógios mais precisos atualmente utilizam técnicas de óptica para funcionar. O estudo da luz e de sua interação com a matéria tem tantas aplicações que seria praticamente impossível descrever todas elas nesse texto. De uma simples fotografia ao estudo de átomos frios e do computador quântico, tudo faz uso do conhecimento da óptica.

Uma técnica nova desenvolvida na física óptica aplicada à biologia é a de pinças óticas – uma pinça de luz feita com laser que faz a mesma coisa que uma pinça mecânica, prende objetos. No caso, os objetos são células e micropartículas, que podem ter então suas propriedades mecânicas estudadas. A pinça ótica tem várias aplicações como, por exemplo, deformar uma célula óssea e assim provocar a produção de cálcio para então estudar como esta produção, permitindo que esse processo seja analisado. Também é possível avaliar a atuação de um fármaco nas propriedades mecânicas de uma célula através desse tipo de procedimento. Podem ser aplicadas na pesquisa sobre células sanguíneas, tanto para se estudar as propriedades mecânicas de hemácias e sua consequência no desempenho da sua função na corrente sanguínea, como no estudo de leucemias, ora para a diferenciação entre as células normais e células neoplásicas (doentes), ora na diferenciação das células dos tipos mais comuns de leucemia.

A biofotônica é uma área de aplicação da física óptica que desenvolve, principalmente, técnicas de diagnóstico e tratamento para várias doenças, especialmente o câncer. Através dessas técnicas, pode-se injetar numa pessoa, por exemplo, uma substância que seja excitada pela luz, produzir uma fotorreação e matar somente as células malignas; essa é a chamada “Terapia Fotodinâmica”. É uma área de grande relevância social, com mercado de trabalho amplo em empresas, podendo gerar produtos, benefícios e riqueza para a nação.

A área de biofotônica tem uma demanda muito grande, pois outros cientistas precisam de máquinas melhores para fazer sequenciamento de DNA, por exemplo, de forma mais rápida e barata. Precisam de máquinas para descontaminar materiais, de tecnologia para o controle microbiológico e tratamento das doenças. Mas atenção: toda área de ciência aplicada só se desenvolve a partir da ciência básica. Isso é uma característica importante da física, pois tudo muda, exceto as leis básicas. Se o pesquisador conhece bem aquelas leis, ele poderá aplicá-las de formas distintas para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias.

Física quântica

Vivemos em um mundo cuja dimensão chamamos de macroscópica porque, para nós, os seres e os objetos ao redor tem tamanho da ordem do metro. Os efeitos que observamos nesse mundo macroscópico é o resultado da combinação de muitos efeitos que estão acontecendo em nível atômico molecular, ou seja, em nível microscópico. E, para poder explicar o mundo macroscópico, precisamos mergulhar no mundo microscópico. E para fazê-lo, precisamos da mecânica quântica.

Na física quântica trabalham químicos, físicos, biólogos, engenheiros, matemáticos. Ela estuda o que acontece no mundo microscópico. Essa é uma área que compreende as regras mais íntimas da natureza, na qual apenas a matemática consegue traduzi-las. Embora a química explique muito bem as ligações químicas, quando se chega bem de perto, se vê que há algo a mais. Por que os átomos ficam juntos? Que nova ciência aparece nessa escala? Estas são algumas das questões colocadas ao físico quântico.

Na época em que foi desenvolvida, em torno de 1920, ninguém ainda sabia qual seria a finalidade da física quântica. Mas foi ela que deu origem ao transistor e ao laser. Quando o laser foi inventado, diziam que ele era a solução em busca de um problema – ninguém sabia pra que ele serviria. Hoje, o laser tem aplicações na medicina, no tratamento de câncer de pele e catarata, na cirurgia de miopia, na técnica de ressonância magnética nuclear, tão útil em diagnósticos e tratamento de doenças, na leitura de CDs e DVDs e muitas outras.

A área de informação quântica estuda como a física quântica afeta a transmissão de informação e a computação. Tem a ver com a computação quântica, que abre a possibilidade de serem construídos novos computadores que funcionem de acordo com os princípios da física de partículas intra-atômicas. Esses seriam computadores mais rápidos do que os usuais, que se baseiam, principalmente, nas leis da física clássica.

A criptografia é a ciência responsável pela criação de códigos invioláveis. Atualmente, é baseada na dificuldade de fatorar números muito grandes. Isto significa que as operações de segurança na internet, relativas a contas bancárias ou compras online, têm sua segurança garantida por conta dessa dificuldade.

Com a constante evolução tecnológica, é natural que, em um futuro mais ou menos próximo, a fatoração de números naturais de grandes dimensões seja efetuada mais facilmente, tornando esse método de criptografia pouco seguro. A área de informação quântica oferece uma solução alternativa para esse problema: a criptografia quântica, onde se utilizam princípios fundamentais da mecânica quântica para a troca segura de chaves criptográficas. Neste caso, um eventual espião que tentasse obter informação sobre o estado físico responsável por gerar a chave perturbaria tanto esse estado que ele seria imediatamente detectado. O desenvolvimento de técnicas de criptografia quântica voltaria a oferecer, nesse sentido, uma garantia de segurança online.

Os efeitos do ambiente, como a temperatura, podem destruir as propriedades quânticas e transformar os computadores quânticos em computadores clássicos, prejudicando seu poder. É importante conhecer bem esses aspectos para que se possa realmente, um dia, construir computadores quânticos robustos o suficiente para manter sua eficiência em todo tipo de ambiente.

Física teórica

E não existe só a física aplicada interdisciplinar. Há também muitas possibilidades para aqueles que gostam de modelagem matemática, os físicos teóricos – importantíssimos. A física teórica utiliza modelos matemáticos e conceitos físicos, junto com técnicas de dedução como a lógica e a análise crítica com o objetivo de explicar de modo racional e prever os fenômenos físicos. Antigamente, não havia diferença entre a física teórica e a experimental. Ela só surgiu com a especialização das áreas.

Apesar da separação, é fundamental o trabalho conjunto do físico teórico com o físico experimental. É como um time de futebol, que precisa do centroavante, mas também do goleiro. Dessa forma, a teoria formulada pela física teórica é alimentada por dados obtidos em experiências que oferecem explicações para os dados existentes e preveem novos efeitos e fenômenos que possam ser testados experimentalmente.

O que fazem

Os físicos podem trabalhar em centros de pesquisas físicas e de computação, em consultorias e assessorias técnicas e até no mercado financeiro. São bem sucedidos na administração e gestão de políticas públicas, justamente pela atitude e o prazer em resolver problemas.

 

Ensinar na escola básica

A formação de professores de ciências exatas de alto nível para o ensino médio e fundamental é uma necessidade estratégica para a qualificação da educação básica no Brasil. Alguns pesquisadores de grandes instituições de pesquisa inclusive dedicam parte de seu tempo a ministrar cursos de aperfeiçoamento e atualização para professores do ensino básico. A participação de cientistas no ensino médio é fundamental para formar um círculo virtuoso.

No Brasil, faltam, em média, 70 mil professores de física. Apenas 1/3 dos que se formam para dar aulas realmente o fazem, a maioria acaba indo trabalhar em outras áreas. Nesse ritmo, segundo depoimento do presidente da Capes, Jorge Guimarães, datado de 2008, serão necessários 84 anos para formar o número de professores de física necessários ao país.

O curso de licenciatura é requerido em todos os concursos públicos para cargos de ensino na educação básica em escolas públicas e privadas de ensino médio e fundamental, onde há um grande déficit de professores de ciências e matemática. Os educadores também podem atuar em centros educacionais, como os ligados ao Sistema “S”, composto por Sesc, Sesi, Senac e Senai, bem como planetários, centros de difusão, museus de ciência e cursos pré-vestibulares.

Na USP em São Carlos existe um curso diversificado, abrangente e transdisciplinar de licenciatura em ciências exatas. Nele são articulados conteúdos de física, química, matemática e biologia com práticas e teorias pedagógicas. O objetivo é formar um professor/profissional que reúna o domínio dos conteúdos científicos específicos com habilidades didáticas diferenciadas, além de uma forte visão humanista sobre a educação. Os formandos estarão habilitados a lecionar ciências ou matemática para o ensino fundamental e, conforme sua habilitação, também física, química ou matemática para o ensino médio.

Outra opção para os licenciados são os programas de mestrado e doutorado em áreas de ciência e educação. Essa opção abre oportunidades inclusive para a realização de pesquisas em universidade do exterior, com bolsas de estudo financiadas por agências públicas de fomento à ciência e tecnologia.

 

Boa dica para a sua formação

O Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro, é um dos institutos de pesquisa do Ministério da Ciência e Tecnologia. Seu principal objetivo é a investigação científica básica e o desenvolvimento de atividades acadêmicas de pós-graduação em física teórica e experimental. O CBPF fornece folhetos intitulados “Desafios da Ciência”, que apresentam temas da física explicados por cientistas brasileiros do mais alto nível, em termos simples. Eles descrevem, de forma interessante e compreensível para os jovens, como aquela área está sendo desenvolvida e, o mais importante, o que fazem. O problema é que explicar algumas coisas em ciência é realmente complexo. Nem todos os cientistas podem e são capazes de fazer isso.

O Programa de “Vocação Científica” é outra atividade de inclusão social pela ciência desenvolvido pelo CBPF. Ele tem o objetivo de acelerar e aprofundar a formação científica de estudantes de nível médio, despertando neles o interesse pela pesquisa e contribuindo para a escolha profissional do jovem estudante. O interessado passa por um processo de seleção na sua escola e por outro no CBPF. Se aprovado, o aluno é encaminhado a um orientador do CBPF que o introduzirá na pesquisa técnico-científica, mediante trabalhos e estudos supervisionados, que culminarão em uma apresentação pública um ano mais tarde.

O CBPF tem agora um laboratório especial para experiências de física de nível médio, para receber professores e alunos de escolas públicas. Oferece também cursos de educação continuada para professores de física experimental. A instituição recebe alunos de pós-graduação oriundos de todos os lugares no Brasil e da América Latina, com as mais variadas formações.

Duas habilitações

Os cursos superiores de física têm duas habilitações básicas: bacharelado e licenciatura.

bacharelado em física prepara o estudante para o trabalho em pesquisa e para o desenvolvimento de novas tecnologias. O estudante adquire o domínio dos métodos científicos, útil no cotidiano de qualquer ramo do conhecimento. Um físico pode trabalhar em centros de pesquisas e computação, dar consultorias e assessorias técnicas em diversas áreas da indústria, atuar na gestão de políticas públicas e mercado financeiro. Nas áreas de atuação você verá com mais detalhes o leque de opções, mas tenha sempre em mente que esse leque está em constante movimento, sendo constantemente ampliado pelo surgimento de novos nichos no mercado.

licenciatura plena habilita o físico a ser professor do ensino fundamental e médio. O licenciado também pode atuar na pesquisa de processos científico-pedagógicos relacionados ao ensino e à aprendizagem, elaborando propostas de currículos e programas para disciplinas do ensino básico nas diversas áreas de estudo da física. Os professores da licenciatura têm formação e pós-graduação em áreas ligadas à educação, pois há diversas disciplinas de conteúdo pedagógico. Com relação à parte específica da formação em física, a licenciatura é muito parecida com o bacharelado.

Ensinar na graduação e pós-graduação

Para dar aulas no ensino superior, é necessária uma formação continuada com um curso de pós-graduação stricto-sensu – mestrado e doutorado. O mesmo se aplica ao desenvolvimento da carreira de pesquisador. De forma geral, as universidades só contratam professores e pesquisadores que tenham, no mínimo, o grau de mestre.

É importante exercitar suas habilidades de professor tanto em disciplinas de início de graduação quanto em orientação de dissertações de mestrado e teses de doutorado. A adequação das grades curriculares às necessidades específicas de cada modalidade profissional é um desafio constante e dinâmico, visto que a realidade educacional, bem como a legislação que a regulamenta, sofre contínuas mudanças.

 

Evasão de estudantes de física: tenha calma!

O abandono ou troca de curso acontece em todas as áreas, mas na física é um problema grave pelo alto índice de ocorrência. O aluno que se interessa por entrar no curso de física tem um fascínio pela ciência, mas suas expectativas não são compatíveis com a realidade dos cursos de graduação, principalmente nos primeiros anos. A expansão do Universo, a astronomia, a curvatura do espaço tempo, a mecânica quântica, o emaranhamento quântico, como um átomo ou uma partícula pode funcionar ora como partícula ora como onda na mecânica quântica, o princípio da incerteza são aspectos fascinantes sobre a natureza que fazem parte do estudo de um profissional da física. Só que, ao ingressar em um curso de graduação, não é isso que o aluno encontra inicialmente.

Geralmente, no primeiro ano do curso, ocorre uma grande evasão, muitas vezes pela falta desta perspectiva. O aluno tem ânsia em conhecer a parte mais aplicada da física e não consegue manter-se motivado apenas estudando os aspectos básicos da ciência. O início do curso parece uma revisão do ensino médio, depois fica muito focado em matemática e física básica, e só então entra numa abordagem mais aplicada, mais tecnológica. O estudante que entrou na faculdade pensando em um emaranhamento quântico se decepciona com aulas sobre plano inclinado, queda de um corpo, coisas fundamentais que parecem totalmente distantes daquelas para as quais ele estava motivado.

É importante que o estudante de física perceba que, para entender as coisas complexas, ele vai precisar de uma base em matemática e física sem a qual não há como compreender, atuar e trilhar a ciência nessa área. E é justamente na hora de adquirir esse instrumental básico – que não é simples – que surge a desilusão, fazendo com que muitos abandonem o curso. Mas os professores e os formandos garantem: essa decisão na maior parte das vezes é precoce, basta ter um pouco de paciência até o terceiro ano, no máximo, porque então ele já terá adquirido as ferramentas e vai poder deslanchar no conhecimento.

Para reduzir esse sentimento de frustração do aluno iniciante, algumas faculdades apresentam aos calouros temas de fronteira, com disciplinas do tipo “Panorama da física contemporânea”. Dessa forma, eles enxergam uma conexão com os fenômenos aplicados, enquanto estudam cálculo pesado.

Iniciação científica

É recomendado, também, que os alunos desenvolvam projetos de pesquisa na área de seu interesse, orientados por um professor especialista. O quanto antes, melhor, pois isso o envolve e o motiva para enfrentar as primeiras etapas do curso. A iniciação científica também é interessante para que o aluno compreenda a importância que as matérias básicas têm para a sua formação final. Isso se dá não só pelo compromisso com o projeto, mas também pelo envolvimento com o professor, que vai lhe dar uma atenção especial. Isso vai ajudar o estudante a entender que ele está em um universo novo, e que o salto do conhecimento decorre da dedicação e do tempo investidos, com qualidade.

Não se acomode, ouse!

O perigo na carreira de qualquer cientista é acreditar que já conhece o caminho das pedras, ou seja, saber qual é o modelo de pesquisa que consegue financiamento e ficar acomodado, repetindo esse modelo. Esse é um padrão de sucesso que traz consigo o germe da morte. Porque repetindo o conhecido não se chega ao novo.

Alguns cientistas de destaque acreditam que o caminho é identificar os pesquisadores de talento e deixá-los fazer o que quiser, abrindo uma janela para que cientistas talentosos possam desenvolver livremente suas pesquisas, tendo de cinco a dez anos de financiamento, sem relatórios. Políticas simétricas não servem para problemas assimétricos. Para o Brasil sair do patamar em que está para outro mais acima, deve haver uma nova configuração.

O que é

A física é a ciência que estuda os aspectos gerais da natureza e seus fenômenos, tentando descrevê-los sob a forma de leis matemáticas. Ela estuda a matéria e energia, avaliando e analisando suas propriedades e consequências, o que inclui os fenômenos da luz, do calor e das forças que atuam sobre os corpos. A física procura entender o comportamento da natureza, desde as partículas subatômicas ao Universo como um todo.

 

Poucas leis para entender a Natureza

O físico não se satisfaz em apenas observar um fenômeno, ele procura entender suas causas e consequências, descrevendo-o através de leis gerais.  Ele acredita que pode entender a Natureza se for capaz de descrevê-la. É um profissional que consegue falar bem a principal língua da natureza, a Matemática, utilizando a lógica e o método científico. Ele precisa ter paixão por esta linguagem, pois é o que faz com que ele possa ‘ler e escrever’ sobre os comportamentos e os fenômenos naturais.

A Biologia olha para a natureza e a descreve os fatos que observa. A Física quer entender a natureza e descrevê-la em forma de leis que estão por trás dos fatos. Alguém pegou três bolas de pesos diferentes, deixou-as cair de uma determinada altura e observou o tempo que levavam para chegar ao chão. Após a observação, fez uma descrição matemática do ocorrido. De acordo com essa descrição, Newton disse que a força a que qualquer bola estiver submetida é proporcional à aceleração que ela vai adquirir e que essa proporcionalidade depende só da sua massa (F = m*a). Pronto! Agora podemos descrever o movimento de todas as bolas do universo. É o que faz a Física, procura generalizar leis que possam descrever um fenômeno observado na natureza. Essa habilidade do físico o coloca numa posição privilegiada para lidar com diferentes problemas.

A Física é uma ciência influente, de forma que seus avanços são frequentemente base no desenvolvimento de novas tecnologias. O avanço na compreensão das leis da Natureza vem permitindo melhorias de grande valor para a humanidade. O domínio dos fenômenos naturais permitiu a criação de novos materiais, sistemas artificiais com diversas aplicações, além do desenvolvimento de novos produtos e processos. Qualquer progresso tecnológico está intrinsecamente associado ao desenvolvimento da Física.

 

Interdisciplinaridade

Quem tem interesse em uma visão interdisciplinar do universo vai adorar a Física. Alguns campos como a Astronomia, a Astrofísica, olham para milhões de anos-luz de distância de nós. Já a Física do cérebro, por exemplo, tem que lidar, às vezes, com fenômenos que duram apenas alguns nano-segundos. O físico pensa no tempo como uma variável e se interessa tanto pela organização do universo macro como pela do universo micro. Como os átomos se compõem, o que está dentro do núcleo atômico, quais são as partículas fundamentais, como os átomos se estruturam na forma de moléculas, como a informação passa de um átomo para outro e como se pode usar essas informações de um ponto de vista prático.

A Física está na base de todas as ciências. É por isso que ela tem tão grande amplitude. Ela se mistura com a Biologia, a Medicina, o meio ambiente, a indústria. É uma área com uma abertura muito grande, que dá margem a diversas carreiras. A ciência, na verdade, não tem fronteiras, e o cientista não deve se preocupar com limites entre as disciplinas. Ele deve se preocupar com os temas, com os problemas que quer resolver e compreender. Se, para realizar essa tarefa, é preciso encontrar informações e conhecimentos que foram organizados dentro de outra ‘caixinha disciplinar’, ótimo! Mais divertido ainda! Vamos aprender coisas novas…

 

Teorias, experimentos e computação

A Física é uma ciência que nasceu junto com a curiosidade humana. Os filósofos gregos já se interessavam pela natureza, pois a Filosofia na época abrangia todos os conhecimentos, desde os aspectos relativos a ética, às relações entre os indivíduos, à organização da sociedade e às coisas da natureza. Ela originou-se da filosofia natural, em que a pesquisa era feita apenas por meios teóricos ou filosóficos, passando então a incluir a investigação experimental. Podia-se assim determinar se uma dada teoria ou modelo realmente se aplicava à natureza.

Com o surgimento do computador, tornou-se possível abordar problemas que não podiam ser tratados pelos métodos teóricos usuais. A simulação computacional (ou experimento virtual) então se tornou uma nova maneira de fazer pesquisa em física, complementar à teoria e ao experimento. Os computadores também possibilitaram uma revolução nas técnicas experimentais. Através de automação de experimentos é possível coletar uma grande quantidade de dados, que podem ser armazenados e, posteriormente, analisados com o auxílio de técnicas computacionais.

Vídeos

  • Belita Koiller, UFRJ
    Ela estuda o comportamento dos elétrons para a miniaturização de aparelhos eletrônicos.
    https://www.youtube.com/watch?v=YJP9bYTq3KQ
  • Carlos A. Aragão, UFRJ
    Ele pesquisa sistemas com partículas de interações quânticas para saber o que acontece dentro da matéria.
    https://www.youtube.com/watch?v=urGJsLfgopM
  • Luiz Davidovich, UFRJ
    Ele busca um computador que funcione com a lógica da física quântica.
    https://www.youtube.com/watch?v=yHKWEFWqNLU
  • Marcos Pimenta, UFMG
    Ele trabalha com o ramo da física que estuda a nanociência e a nanotecnologia.
    https://www.youtube.com/watch?v=uFYKFU2yaiY

Saiba mais

A atuação do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas tem sido baseada nos valores éticos que constituem os pilares da atividade científica.

 

Laboratório Nacional de Astrofísicatem por missão planejar, desenvolver, prover e operar os meios e a infraestrutura para fomentar a astronomia brasileira

 

Sociedade Astronômica Brasileira (SAB) tem por finalidade congregar os astrônomos do Brasil e zelar pela liberdade de ensino e pesquisa.

 

Sociedade Brasileira de Física tem por missão preservar e estimular a pesquisa e o ensino da física.