O engenheiro e a certeza do princípio da incerteza

Hoje é o primeiro dia de Aula do filho Renan na Ufam, ele já não aturava mais estar em casa, começa uma nova vida de certeza em um mundo de incertezas.

Todo bom engenheiro deve aprender que na natureza temos limitações e incertezas. Se alguma coisa é certa no universo, este certo é a própria incerteza! e temos que aceitar a conviver pacificamente com ela.

Para marcar o grande dia, segue um texto da Física relativista para reflexão escrito pelo Prof. Dr. José Roberto Castilho Piqueira, vice-Diretor da Poli-USP.

Einstein e Godel

Gödel, Einstein, Heisenberg e os engenheiros

Em 1965 eu cursava a chamada terceira série ginasial, chamada depois de sétima série do ensino fundamental e, atualmente, oitavo ano. Tomar o ônibus para sair do meu bairro, com vários campos de futebol, e ir para a região nobre da cidade assistir uma porção de aulas desinteressantes soava quase como uma condenação para meus doze anos.

Mas lá pelo mês de Abril, o professor de Matemática, Edmir Jonas Braga, começou a ensinar a Geometria Euclidiana com uma maestria admirável. Aproveitou a Matemática para mostrar-nos como ela, de fato, funcionava: os conceitos primitivos, os postulados, os teoremas e suas demonstrações.

As aulas eram no período da tarde e eu comecei a completar minhas manhãs futebolísticas com meditações solitárias na arquibancada de madeira do velho estádio. Lá, sozinho, fui descobrindo os segredos das demonstrações e da lógica em que se fundamentam.

Atravessar a cidade no ônibus cheio, sob o Sol do meio dia, passou a ser uma perspectiva agradável, desde que, houvesse aula de Matemática quando, então, tudo era mais suportável.

Foi quando percebi que, talvez, tivesse gosto e certa aptidão para as chamadas Ciências Exatas. Logo, como todo jovem da época da corrida espacial, pensei em ser engenheiro.

Naquele tempo, era mais ou menos assim: se alguém gostava de Matemática ia para a Engenharia.

Veio, então, o científico, convertido em colegial e, hoje, em ensino médio. No primeiro ano escolhíamos entre aulas de Desenho (Engenharia) ou de Biologia (Medicina). Os futuros(as) advogados(as) iam para o clássico e os professores(as), para o normal.

O professor Edmir, felizmente, deu aula para minha turma durante os anos de científico. Com sua habitual maestria, ensinou Trigonometria, Polinômios, Equações Algébricas, Números Complexos, Geometria Espacial e, até, um pouco de Cálculo Diferencial e Integral.

É como um jovem de Exatas começa a ver seu futuro. Tudo parece seguir equações e regras lógicas. Dá para demonstrar, é verdade, não dá, não é. Claro, tratando-se de um estudante com certa habilidade. O encanto pela resolução dos problemas, para quem passa por essa experiência, é indescritível.

Entretanto, ninguém conta que os problemas que estamos resolvendo já foram resolvidos. Os livros trazem as respostas. Estamos, apenas, treinando para as próximas fases da nossa formação em que o nível de profundidade aumenta e temos que pensar em problemas não resolvidos.

Por isso, o primeiro ano de Engenharia é tão duro. O nível de abstração é alto nos Cálculos e nas Álgebras e a concretude e as incertezas povoam o Desenho, a Física, a Química Tecnológica e a Introdução à Engenharia.

É a combinação do rigor do mundo do papel com as aplicações ao mundo real, em que as soluções não são únicas, podem não ser precisas e devem atender a requisitos sociais e econômicos que nunca havíamos pensado.

Nos anos seguintes, vamos acostumando. Cada um na sua modalidade, umas mais abstratas outras menos, mas sempre pensando em resolver, com os conhecimentos básicos, problemas que vão do mundo dos nano componentes às grandes estruturas; sem esquecer a vida no planeta, em todas as suas formas.

Depois de formados, quando a maturidade profissional chega, começamos a entender alguns pontos filosóficos. O contato com a Teoria da Computação nos mostra o Teorema da Incompletude de Gödel: o conjunto completo das verdades matemáticas não pode ser obtido de uma lista finita ou recursiva de axiomas.

Em outras palavras, sempre há uma proposição que não se pode dizer se é verdadeira ou falsa, a partir de um número finito de axiomas. A primeira impressão pode ser que aquela geometria Euclidiana e toda a Álgebra axiomática que aprendemos estão destruídas.

Não é essa, entretanto, a conseqüência do elaborado raciocínio desenvolvido por Kurt Gödel, importante filósofo da Matemática do círculo de Viena, nos anos 1920 e companheiro de Einstein em Princeton, nos anos 1940.

Geometria e Álgebra, desenvolvidas axiomaticamente, têm grande valor e utilidade na resolução de inúmeros problemas das mais diversas áreas do conhecimento. São, entretanto, limitadas pela impossibilidade de decisão, quando transformadas em algoritmos computacionais.

Essa é, sem dúvida, a questão filosófica central da inteligência artificial em suas duas versões: lógica e conexionista.

Já que falamos de Gödel, que muito debateu com Einstein, nos anos 1940, sobre as questões relativas à unificação das Teorias Quânticas e da Relatividade, não podemos nos esquecer as limitações ditadas por este, desde 1903, nos enunciados da relatividade restrita.

A velocidade da luz no vácuo é sempre a mesma, não dependendo do referencial. Ou seja, as leis do Eletromagnetismo Clássico, propostas por Maxwell estavam salvas e o conceito de onda eletromagnética, delas derivado, iniciou a revolução que nos permite, hoje, ler mensagens vindas de todo o mundo, quase instantaneamente.

Gödel e Einstein emigraram da Europa para os Estados Unidos, fugindo da perseguição do nazismo, embora Gödel não fosse judeu. Werner Heisenberg ficou na Alemanha e sua participação nos ideais nazistas é, até hoje, objeto de controvérsia.

Se Heisenberg ajudou ou atrapalhou os nazistas, não sabemos ao certo. Mas ajudou a resolver os problemas da Física do Átomo ao propor o princípio da incerteza.

O princípio da incerteza, dito de maneira simples garante ser impossível medir posição e velocidade de uma partícula, simultaneamente, com precisão absoluta. Isto é, se a medida de posição tiver alta precisão, a de velocidade não terá, e vice-versa. Isto é, medições são, sempre, acompanhadas de uma imprecisão intrínseca, que não se deve nem a erros humanos, nem a instrumentos de medida.

Conviver com essas três limitações: incompletude, limite superior para velocidades dos corpos e incerteza nas medições; permitiu a miniaturização de componentes, o desenvolvimento das comunicações, a criação de algoritmos de busca sofisticados, o alto grau de resolução das imagens médicas, o entendimento da cosmologia e tantas outras coisas fascinantes como tirar fotografias de alta qualidade com uma máquina relativamente simples.

Assim, Gödel, Einstein e Heisenberg estabeleceram limitações físicas e computacionais importantes para os engenheiros, aprimorando sua capacidade de conviver com incertezas em um mundo que parece exato.

Boa Sorte Renan, o sucesso vem já filho querido.

(*) prof. Dr. José Roberto Castilho Piqueira é vice-Diretor da Poli-USP e Diretor Presidente da Sociedade Brasileira de Automática.

Sobre a Engenharia Civil

Engenharia Civil é o ramo da engenharia que projecta e executa obras como edifícios, pontes, viadutos, estradas, barragens e trabalhos de hidráulica fluvial e marítima.

O engenheiro civil projeta e acompanha todas as etapas de uma construção e/ou reabilitação. Deve estudar as características do solo, incidência do vento, destino (ou ocupação) da construção.
 Com base nesses dados, desenvolve o projeto, dimensionando e especificando as estruturas, as redes de instalações elétricas, hidro-sanitárias e gás, bem como os materiais a serem utilizados. No gabinete de obra, chefia as equipas, supervisionando os prazos, os custos e o cumprimento das normas de segurança, saúde e meio ambiente. Cabe-lhe garantir a segurança da edificação, exigindo que os materiais empregues em obra estejam de acordo com as normas técnicas em vigor.
A Engenharia Civil tem, de alguma forma, relações com todas as atividades humanas. O profissional de Engenharia Civil exerce a sua atividade em:

• Area técnica,como elaboração de projeto
• Área gerencial,como execução de obra, gestão de empresas ou departamentos de grandes empresas
• Área financeira,como gestão de carteiras de clientes corporativos (empresas) em bancos ou instituições financeiras

Por possibilitar uma ampla variedade de atuação profissional, a Engenharia Civil oferece ainda grande oportunidade aos seus profissionais, possibilitando que estes que se dediquem à boa formação académica tenham sucesso posteriormente, na sua carreira.

Fonte: Wikipedia.org

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