Quantas grandezas existem na física?

A Ilusão de um Número Fixo: Quantas Grandezas Existem na Física?

A pergunta “Quantas grandezas existem na física?” não possui uma resposta simples e definitiva. Ao contrário da crença comum de que existem apenas sete grandezas fundamentais, conforme o Sistema Internacional de Unidades (SI), a realidade é muito mais rica e complexa. A definição de “grandeza fundamental” em si é uma construção humana, baseada em nossa compreensão do universo e na conveniência de estabelecer um sistema coerente de medição.

O SI, com suas sete grandezas fundamentais (comprimento, tempo, massa, corrente elétrica, temperatura termodinâmica, intensidade luminosa e quantidade de matéria), proporciona uma estrutura sólida e amplamente utilizada para descrever grande parte dos fenômenos físicos. No entanto, a física não se limita às quantidades que podem ser diretamente medidas com os instrumentos baseados nessas sete grandezas.

Consideremos algumas implicações:

• Grandezas derivadas: A maioria das grandezas físicas são derivadas das sete fundamentais do SI. Velocidade (m/s), aceleração (m/s²), força (kg·m/s² ou Newton), energia (kg·m²/s² ou Joule), pressão (kg/m·s² ou Pascal) são apenas alguns exemplos. A quantidade de grandezas derivadas é virtualmente ilimitada, pois novas combinações e relações entre as grandezas fundamentais podem ser definidas conforme a necessidade.

• Grandezas emergentes: Em sistemas complexos, propriedades emergentes surgem que não podem ser simplesmente reduzidas às suas partes constituintes. Consideremos, por exemplo, a viscosidade de um fluido, a dureza de um material ou a entropia de um sistema termodinámico. Embora possam ser medidas e quantificadas, elas não são diretamente derivadas das sete grandezas fundamentais do SI de forma trivial. Essas grandezas “emergem” da interação de um grande número de partículas e, por isso, são frequentemente descritas por modelos estatísticos e teorias mais complexas.

• Novas teorias, novas grandezas: À medida que nossa compreensão da física evolui, novas teorias podem requerer a introdução de novas grandezas. Na física de partículas, por exemplo, temos quantidades como carga de cor, isospin, estranheza, etc., que não são diretamente derivadas das grandezas do SI, mas são essenciais para descrever as interações fundamentais.

• A questão da dimensionalidade: A própria ideia de uma “grandeza” está intrinsecamente ligada à sua dimensão. Dimensões são atributos fundamentais que definem as unidades de medida, e novas teorias podem sugerir a existência de dimensões além das conhecidas. A busca pela Teoria de Tudo, por exemplo, frequentemente explora a possibilidade de dimensões extras.

Portanto, a pergunta “Quantas grandezas existem na física?” não tem uma resposta numérica precisa. O número de grandezas utilizadas depende do contexto, da teoria em questão e do nível de detalhe na descrição do fenômeno. O SI fornece uma base excelente, mas é apenas um ponto de partida para a exploração da vasta gama de quantidades que descrevem nosso universo. A busca por novas grandezas é parte integrante do avanço da física.