Espaço
Espaço é um continuum tridimensional contendo posições e direções. Na física clássica, o espaço físico é frequentemente concebido em três dimensões lineares. Os físicos modernos geralmente consideram que, com o tempo, faz parte de um continuum quadridimensional ilimitado conhecido como espaço-tempo. O conceito de espaço é considerado de fundamental importância para a compreensão do universo físico. No entanto, o desacordo continua entre os filósofos sobre se é em si uma entidade, uma relação entre entidades ou parte de uma estrutura conceitual.
Os debates sobre a natureza, a essência e o modo de existência do espaço remontam à antiguidade; nomeadamente, a tratados como o Timeu de Platão, ou Sócrates nas suas reflexões sobre o que os gregos chamavam de khôra (ou seja, "espaço"), ou no A Física de Aristóteles (Livro IV, Delta) na definição de topos (isto é, lugar), ou na posterior "concepção geométrica de lugar" como "extensão qua do espaço" no Discurso sobre o Lugar (Qawl fi al-Makan) do polímata árabe do século XI Alhazen. Muitas destas questões filosóficas clássicas foram discutidas na Renascença e depois reformuladas no século XVII, particularmente durante o desenvolvimento inicial da mecânica clássica. Na opinião de Isaac Newton, o espaço era absoluto – no sentido de que existia permanentemente e independentemente de haver ou não matéria no espaço. Outros filósofos naturais, nomeadamente Gottfried Leibniz, pensaram, em vez disso, que o espaço era na verdade uma coleção de relações entre objetos, determinadas pela distância e direção entre eles. No século 18, o filósofo e teólogo George Berkeley tentou refutar a “visibilidade da profundidade espacial”; em seu Ensaio para uma nova teoria da visão. Mais tarde, o metafísico Immanuel Kant disse que os conceitos de espaço e tempo não são empíricos derivados de experiências do mundo exterior – são elementos de uma estrutura sistemática já dada que os humanos possuem e usam para estruturar todas as experiências. Kant referiu-se à experiência do "espaço" em sua Crítica da Razão Pura como sendo uma forma subjetiva "pura a priori de intuição".
Nos séculos XIX e XX, os matemáticos começaram a examinar geometrias que não são euclidianas, nas quais o espaço é concebido como curvo, em vez de plano. De acordo com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, o espaço em torno dos campos gravitacionais se desvia do espaço euclidiano. Testes experimentais da relatividade geral confirmaram que as geometrias não euclidianas fornecem um modelo melhor para a forma do espaço.
Filosofia do espaço
Galileu
As teorias galileanas e cartesianas sobre espaço, matéria e movimento estão na base da Revolução Científica, que se acredita ter culminado com a publicação dos Principia Mathematica de Newton em 1687. As teorias de Newton sobre espaço e tempo ajudaram-no a explicar o movimento dos objetos. Embora sua teoria do espaço seja considerada a mais influente na física, ela emergiu das teorias de seus antecessores. ideias sobre o mesmo.
Como um dos pioneiros da ciência moderna, Galileu revisou as ideias aristotélicas e ptolomaicas estabelecidas sobre um cosmos geocêntrico. Ele apoiou a teoria copernicana de que o universo era heliocêntrico, com um Sol estacionário no centro e os planetas – incluindo a Terra – girando em torno do Sol. Se a Terra se movesse, a crença aristotélica de que a sua tendência natural era permanecer em repouso estaria em causa. Galileu queria provar, em vez disso, que o Sol se movia em torno do seu eixo, que o movimento era tão natural para um objeto quanto o estado de repouso. Por outras palavras, para Galileu, os corpos celestes, incluindo a Terra, eram naturalmente inclinados a mover-se em círculos. Esta visão deslocou outra ideia aristotélica – a de que todos os objetos gravitavam em torno do seu local de pertença natural designado.
René Descartes
Descartes decidiu substituir a visão de mundo aristotélica por uma teoria sobre o espaço e o movimento determinados pelas leis naturais. Em outras palavras, ele buscou um fundamento metafísico ou uma explicação mecânica para suas teorias sobre matéria e movimento. O espaço cartesiano tinha estrutura euclidiana - infinito, uniforme e plano. Foi definido como aquilo que continha matéria; inversamente, a matéria, por definição, tinha uma extensão espacial, de modo que não existia espaço vazio.
A noção cartesiana de espaço está intimamente ligada às suas teorias sobre a natureza do corpo, da mente e da matéria. Ele é famoso por seu "cogito ergo sum" (Penso, logo existo), ou a ideia de que só podemos ter certeza do fato de que podemos duvidar e, portanto, pensar e, portanto, existir. Suas teorias pertencem à tradição racionalista, que atribui o conhecimento sobre o mundo à nossa capacidade de pensar e não às nossas experiências, como acreditam os empiristas. Ele postulou uma distinção clara entre corpo e mente, que é conhecida como dualismo cartesiano.
Leibniz e Newton
Seguindo Galileu e Descartes, durante o século XVII a filosofia do espaço e do tempo girou em torno das ideias de Gottfried Leibniz, um filósofo-matemático alemão, e de Isaac Newton, que expôs duas teorias opostas sobre o que é o espaço. Em vez de ser uma entidade que existe independentemente acima de outra matéria, Leibniz sustentava que o espaço nada mais é do que a coleção de relações espaciais entre objetos no mundo: “espaço é aquilo que resulta de lugares tomados em conjunto”. Regiões desocupadas são aquelas que poderiam conter objetos e, portanto, relações espaciais com outros lugares. Para Leibniz, então, o espaço era uma abstração idealizada das relações entre entidades individuais ou das suas possíveis localizações e, portanto, não poderia ser contínuo, mas deveria ser discreto. O espaço poderia ser pensado de forma semelhante às relações entre os membros da família. Embora as pessoas da família estejam relacionadas entre si, as relações não existem independentemente das pessoas. Leibniz argumentou que o espaço não poderia existir independentemente dos objetos no mundo porque isso implica uma diferença entre dois universos exatamente iguais, exceto pela localização do mundo material em cada universo. Mas como não haveria forma observacional de distinguir estes universos, então, de acordo com a identidade dos indiscerníveis, não haveria diferença real entre eles. De acordo com o princípio da razão suficiente, qualquer teoria do espaço que implique que poderia haver estes dois universos possíveis deve, portanto, estar errada.
Newton considerou o espaço mais do que relações entre objetos materiais e baseou sua posição na observação e na experimentação. Para um relacionista não pode haver diferença real entre o movimento inercial, no qual o objeto se desloca com velocidade constante, e o movimento não inercial, no qual a velocidade muda com o tempo, uma vez que todas as medidas espaciais são relativas a outros objetos e aos seus movimentos. Mas Newton argumentou que, como o movimento não inercial gera forças, ele deve ser absoluto. Ele usou o exemplo da água em um balde giratório para demonstrar seu argumento. A água em um balde é pendurada em uma corda e colocada para girar, começando em uma superfície plana. Depois de um tempo, à medida que o balde continua a girar, a superfície da água torna-se côncava. Se a rotação do balde parar, a superfície da água permanecerá côncava enquanto continua a girar. A superfície côncava não é, portanto, aparentemente o resultado do movimento relativo entre o balde e a água. Em vez disso, argumentou Newton, deve ser o resultado de um movimento não inercial em relação ao próprio espaço. Durante vários séculos, o argumento do balde foi considerado decisivo para mostrar que o espaço deve existir independentemente da matéria.
Kant
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No século XVIII, o filósofo alemão Immanuel Kant desenvolveu uma teoria do conhecimento na qual o conhecimento sobre o espaço pode ser tanto a priori como sintético. De acordo com Kant, o conhecimento sobre o espaço é sintético, na medida em que as afirmações sobre o espaço não são simplesmente verdadeiras em virtude do significado das palavras na afirmação. Em sua obra, Kant rejeitou a visão de que o espaço deve ser uma substância ou uma relação. Em vez disso, ele chegou à conclusão de que o espaço e o tempo não são descobertos pelos humanos como características objetivas do mundo, mas impostos por nós como parte de uma estrutura para organizar a experiência.
Geometria não euclidiana
| Tipo de geometria | Número de paralelos | Soma de ângulos em um triângulo | Relação de circunferência ao diâmetro do círculo | Medida de curvatura |
|---|---|---|---|---|
| Hyperbolic | Infinito | < 180° | D | < 0 |
| Euclidiano | 1 | 180° | D | 0 |
| Elíptico | 0 | > 180° | < | > 0 |
Gauss e Poincaré
Embora houvesse um consenso kantiano predominante na época, uma vez formalizadas as geometrias não-euclidianas, alguns começaram a se perguntar se o espaço físico é ou não curvo. Carl Friedrich Gauss, um matemático alemão, foi o primeiro a considerar uma investigação empírica da estrutura geométrica do espaço. Ele pensou em fazer um teste da soma dos ângulos de um enorme triângulo estelar, e há relatos de que ele realmente realizou um teste, em pequena escala, triangulando topos de montanhas na Alemanha.
Henri Poincaré, um matemático e físico francês do final do século XIX, apresentou um importante insight no qual tentou demonstrar a futilidade de qualquer tentativa de descobrir qual geometria se aplica ao espaço por meio de experimentos. Ele considerou a situação difícil que os cientistas enfrentariam se estivessem confinados à superfície de uma grande esfera imaginária com propriedades específicas, conhecida como mundo esférico. Neste mundo, considera-se que a temperatura varia de tal forma que todos os objetos se expandem e contraem em proporções semelhantes em diferentes locais da esfera. Com uma queda adequada na temperatura, se os cientistas tentarem usar réguas de medição para determinar a soma dos ângulos de um triângulo, podem ser enganados e pensar que habitam um plano, em vez de uma superfície esférica. Na verdade, os cientistas não podem, em princípio, determinar se habitam um plano ou uma esfera e, argumentou Poincaré, o mesmo se aplica ao debate sobre se o espaço real é euclidiano ou não. Para ele, a geometria usada para descrever o espaço era uma questão de convenção. Como a geometria euclidiana é mais simples que a geometria não-euclidiana, ele assumiu que a primeira seria sempre usada para descrever a geometria “verdadeira”. geometria do mundo.
Einstein
Em 1905, Albert Einstein publicou sua teoria da relatividade especial, que levou ao conceito de que espaço e tempo podem ser vistos como uma construção única conhecida como espaço-tempo. Nesta teoria, a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores – o que tem como resultado que dois eventos que aparecem simultaneamente para um observador específico não serão simultâneos para outro observador se os observadores estiverem se movendo um em relação ao outro. Além disso, um observador medirá se um relógio em movimento funciona mais lentamente do que um que está parado em relação a ele; e os objetos são medidos para serem encurtados na direção em que estão se movendo em relação ao observador.
Posteriormente, Einstein trabalhou em uma teoria geral da relatividade, que é uma teoria de como a gravidade interage com o espaço-tempo. Em vez de ver a gravidade como um campo de força que atua no espaço-tempo, Einstein sugeriu que ela modifica a estrutura geométrica do próprio espaço-tempo. De acordo com a teoria geral, o tempo passa mais devagar em locais com potenciais gravitacionais mais baixos e os raios de luz curvam-se na presença de um campo gravitacional. Os cientistas estudaram o comportamento dos pulsares binários, confirmando as previsões das teorias de Einstein, e a geometria não euclidiana é normalmente usada para descrever o espaço-tempo.
Matemática
Na matemática moderna, os espaços são definidos como conjuntos com alguma estrutura adicional. Eles são frequentemente descritos como diferentes tipos de variedades, que são espaços que se aproximam localmente do espaço euclidiano e onde as propriedades são definidas em grande parte na conectividade local dos pontos que se encontram na variedade. Existem, no entanto, muitos objetos matemáticos diversos que são chamados de espaços. Por exemplo, espaços vetoriais como espaços funcionais podem ter um número infinito de dimensões independentes e uma noção de distância muito diferente do espaço euclidiano, e os espaços topológicos substituem o conceito de distância por uma ideia mais abstrata de proximidade.
Física
O espaço é uma das poucas quantidades fundamentais na física, o que significa que não pode ser definido através de outras quantidades porque nada mais fundamental é conhecido no momento. Por outro lado, pode estar relacionado a outras quantidades fundamentais. Assim, semelhante a outras quantidades fundamentais (como tempo e massa), o espaço pode ser explorado através de medições e experiências.
Hoje, nosso espaço tridimensional é visto como inserido em um espaço-tempo quadridimensional, chamado espaço de Minkowski (ver relatividade especial). A ideia por trás do espaço-tempo é que o tempo é hiperbólico-ortogonal a cada uma das três dimensões espaciais.
Relatividade
Antes do trabalho de Albert Einstein sobre física relativística, o tempo e o espaço eram vistos como dimensões independentes. As descobertas de Einstein mostraram que, devido à relatividade do movimento, o nosso espaço e o nosso tempo podem ser matematicamente combinados num único objeto – o espaço-tempo. Acontece que as distâncias no espaço ou no tempo separadamente não são invariantes em relação às transformações das coordenadas de Lorentz, mas as distâncias no espaço de Minkowski ao longo dos intervalos do espaço-tempo são - o que justifica o nome.
Além disso, as dimensões de tempo e espaço não devem ser vistas como exatamente equivalentes no espaço de Minkowski. Pode-se mover-se livremente no espaço, mas não no tempo. Assim, as coordenadas de tempo e espaço são tratadas de forma diferente tanto na relatividade especial (onde o tempo às vezes é considerado uma coordenada imaginária) quanto na relatividade geral (onde sinais diferentes são atribuídos aos componentes de tempo e espaço da métrica do espaço-tempo).
Além disso, na teoria geral da relatividade de Einstein, postula-se que o espaço-tempo é geometricamente distorcido – curvo – perto de massas gravitacionalmente significativas.
Uma consequência deste postulado, que decorre das equações da relatividade geral, é a previsão de ondulações móveis no espaço-tempo, chamadas ondas gravitacionais. Embora tenham sido encontradas evidências indiretas dessas ondas (nos movimentos do sistema binário Hulse-Taylor, por exemplo), experimentos que tentam medir diretamente essas ondas estão em andamento nas colaborações LIGO e Virgo. Os cientistas do LIGO relataram a primeira observação direta de ondas gravitacionais em 14 de setembro de 2015.
Cosmologia
A teoria da relatividade leva à questão cosmológica de qual é a forma do universo e de onde veio o espaço. Parece que o espaço foi criado no Big Bang, há 13,8 mil milhões de anos, e tem vindo a expandir-se desde então. A forma geral do espaço não é conhecida, mas sabe-se que o espaço está se expandindo muito rapidamente devido à inflação cósmica.
Medição espacial
A medição do espaço físico é importante há muito tempo. Embora as sociedades anteriores tivessem desenvolvido sistemas de medição, o Sistema Internacional de Unidades (SI), é agora o sistema de unidades mais comum utilizado na medição do espaço e é quase universalmente utilizado.
Atualmente, o intervalo espacial padrão, denominado metro padrão ou simplesmente metro, é definido como a distância percorrida pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de exatamente 1/299.792.458 de segundo. Esta definição, juntamente com a presente definição da segunda, baseia-se na teoria da relatividade especial, na qual a velocidade da luz desempenha o papel de uma constante fundamental da natureza.
Espaço geográfico
Geografia é o ramo da ciência preocupado em identificar e descrever lugares na Terra, utilizando a consciência espacial para tentar entender por que as coisas existem em locais específicos. A cartografia é o mapeamento de espaços para permitir uma melhor navegação, para fins de visualização e para atuar como dispositivo de localização. A geoestatística aplica conceitos estatísticos aos dados espaciais coletados da Terra para criar uma estimativa para fenômenos não observados.
O espaço geográfico é frequentemente considerado como terra e pode ter uma relação com o uso da propriedade (em que o espaço é visto como propriedade ou território). Embora algumas culturas afirmem os direitos do indivíduo em termos de propriedade, outras culturas identificar-se-ão com uma abordagem comunitária à propriedade da terra, enquanto outras culturas, como os aborígenes australianos, em vez de afirmarem os direitos de propriedade da terra, invertem a relação e consideram que são de fato propriedade da terra. O ordenamento do território é um método de regulação da utilização do espaço ao nível do solo, com decisões tomadas a nível regional, nacional e internacional. O espaço também pode ter impacto no comportamento humano e cultural, sendo um factor importante na arquitectura, onde terá impacto na concepção de edifícios e estruturas, e na agricultura.
A propriedade do espaço não se restringe à terra. A propriedade do espaço aéreo e das águas é decidida internacionalmente. Outras formas de propriedade foram recentemente afirmadas para outros espaços – por exemplo, para as bandas de rádio do espectro eletromagnético ou para o ciberespaço.
Espaço público é um termo usado para definir áreas de terra como propriedade coletiva da comunidade e administradas em seu nome por órgãos delegados; tais espaços estão abertos a todos, enquanto a propriedade privada é a terra culturalmente propriedade de um indivíduo ou empresa, para seu próprio uso e prazer.
Espaço abstrato é um termo usado em geografia para se referir a um espaço hipotético caracterizado por completa homogeneidade. Ao modelar atividade ou comportamento, é uma ferramenta conceitual usada para limitar variáveis estranhas, como o terreno.
Em psicologia
Os psicólogos começaram a estudar a forma como o espaço é percebido em meados do século XIX. Aqueles agora preocupados com tais estudos consideram-no um ramo distinto da psicologia. Os psicólogos que analisam a percepção do espaço estão preocupados em saber como o reconhecimento da aparência física de um objeto ou suas interações são percebidos, veja, por exemplo, o espaço visual.
Outros tópicos mais especializados estudados incluem percepção amodal e permanência de objetos. A percepção do entorno é importante devido à sua relevância necessária para a sobrevivência, especialmente no que diz respeito à caça e à autopreservação, bem como simplesmente à ideia de espaço pessoal.
Várias fobias relacionadas ao espaço foram identificadas, incluindo agorafobia (o medo de espaços abertos), astrofobia (o medo do espaço celestial) e claustrofobia (o medo de espaços fechados).
Acredita-se que a compreensão do espaço tridimensional em humanos seja aprendida durante a infância por meio de inferência inconsciente e está intimamente relacionada à coordenação olho-mão. A capacidade visual de perceber o mundo em três dimensões é chamada de percepção de profundidade.
Nas ciências sociais
O espaço tem sido estudado nas ciências sociais a partir das perspectivas do marxismo, do feminismo, do pós-modernismo, do pós-colonialismo, da teoria urbana e da geografia crítica. Estas teorias explicam o efeito da história do colonialismo, da escravatura transatlântica e da globalização na nossa compreensão e experiência do espaço e do lugar. O tema tem atraído atenção desde a década de 1980, após a publicação de A Produção do Espaço, de Henri Lefebvre. Neste livro, Lefebvre aplica ideias marxistas sobre a produção de mercadorias e a acumulação de capital para discutir espaço como produto social. Seu foco está nos processos sociais múltiplos e sobrepostos que produzem o espaço.
Em seu livro The Condition of Postmodernity, David Harvey descreve o que ele chama de “compressão tempo-espaço”. Este é o efeito dos avanços tecnológicos e do capitalismo na nossa percepção de tempo, espaço e distância. As mudanças nos modos de produção e consumo do capital afetam e são afetadas pela evolução dos transportes e da tecnologia. Estes avanços criam relações através do tempo e do espaço, novos mercados e grupos de elites ricas nos centros urbanos, os quais aniquilam distâncias e afectam a nossa percepção de linearidade e distância.
Em seu livro Thirdspace, Edward Soja descreve o espaço e a espacialidade como um aspecto integral e negligenciado do que ele chama de "trialética do ser," os três modos que determinam como habitamos, experimentamos e entendemos o mundo. Ele argumenta que as teorias críticas nas Ciências Humanas e Sociais estudam as dimensões históricas e sociais da nossa experiência vivida, negligenciando a dimensão espacial. Ele se baseia no trabalho de Henri Lefebvre para abordar a maneira dualística como os humanos entendem o espaço – como material/físico ou como representado/imaginado. O "espaço vivido' de Lefebvre; e o 'terceiro espaço' de Soja; são termos que explicam as formas complexas pelas quais os humanos entendem e navegam no lugar, que o "primeiroespaço" e "Segundoespaço" (os termos de Soja para espaços materiais e imaginados, respectivamente) não abrangem totalmente.
O conceito de Terceiro Espaço do teórico pós-colonial Homi Bhabha é diferente do Terceiro Espaço de Soja, embora ambos os termos ofereçam uma maneira de pensar fora dos termos de uma lógica binária. O Terceiro Espaço de Bhabha é o espaço em que existem formas e identidades culturais híbridas. Nas suas teorias, o termo híbrido descreve novas formas culturais que emergem através da interação entre colonizador e colonizado.
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