Ettore Majorana

Ettore

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Ettore Majorana nasceu na Catania, Sicília. Extremamente talentoso em matemática, era muito jovem quando juntou-se ao grupo de Enrico Fermi em Roma como um dos Via Panisperna boys“, cujo nome vem da rua onde se encontrava o seu laboratório.

Seu tio Quirino Majorana também era um físico.

Iniciou seus estudos na universidade na área de engenharia em 1923, mas mudou para física em 1928 a pedido de Emilio Segrè.Suas primeiras publicações (trabalhos científicos) lidavam com problemas de espectroscopia atômica.

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Os Primeiros Trabalhos Acadêmicos Publicados

Seu primeiro trabalho, publicado em 1928, foi escrito quando ele era um estudante de graduação e teve a co-autoria de Giovanni Gentile Jr., então um professor Junior no Instituto de Física em Roma. Esse trabalho era uma precoce aplicação quantitativa para a espectroscopia atômica do modelo estatístico da estrutura atômica de Fermi (hoje conhecido como modelo de Thomas-Fermi, devido à sua descrição contemporânea feita por Llewellyn Thomas).

Neste trabalho, Majorana e Gentile fizeram os cálculos iniciais no contexto desse modelo, que resultaram numa boa aproximação para as energias nucleares experimentalmente observadas dos elétrons do gadolínio e do urânio, e das linhas divisórias da estrutura fina do césio observadas no espectro óptico. Em 1931, Majorana publicou o primeiro trabalho descrevendo o fenômeno da autoionização no espectro atômico, designado por ele como “ionização espontânea”. Um trabalho independente no mesmo ano, publicado por Allen Shenstone da Universidade de Princeton, designou o fenômeno como “auto-ionização”, um nome usado anteriormente por Pierre Auger. Este nome se tornou convencional, sem o hífen.

Majorana obteve seu diploma de graduação em engenharia e concluiu seu doutorado em física, ambos na Universidade de La Sapienza de Roma.

Em 1932, ele publicou um trabalho no campo da espectroscopia atômica concernente ao comportamento dos átomos alinhados nos campos magnéticos variantes-no-tempo. Esse problema, que era estudado também por I.I. Rabi e outros, levou a um importante sub-ramo da física atômica: a espectroscopia da radio-frequência. No mesmo ano, Majorana publicou seu trabalho sobre a teoria relativística das partículas com momento intrínseco arbitrário, no qual ele desenvolveu e aplicou representações dimensionais infinitas do grupo de Lorentz, e deu uma base teórica para o espectro de massa das partículas elementares. Assim como a maioria dos trabalhos de Majorana em italiano, ele definhou em relativa obscuridade por várias décadas. (Isso é discutido em detalhes por D. M. Fradkin, Amer. J. Phys., vol. 34, pp. 314–318 (1966)).

Ele foi o primeiro a propor a hipótese de que a partícula desconhecida envolvida na experiência de Irene Curie e Frederic Joliot não devia apenas ser neutra, mas tinha uma massa semelhante à do próton: ele estava inventando o nêutron. Quando ele explicou isto a Fermi, Fermi disse-lhe para escrever um artigo sobre isto, mas Majorana não se importou, e o crédito por esta interpretação foi dado a James Chadwick (o qual foi laureado com o Prêmio Nobel por essa descoberta).

Genius and Mystery

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Majorana ficou conhecido por não buscar crédito por suas descobertas, considerando seu trabalho como se fosse banal.

O Trabalho com Heisenberg, Doença e Isolamento

“Por insistência de Fermi, Majorana deixou a Itália no início de 1933 através de uma concessão do Conselho Nacional de Pesquisa. Em Leipzig, Alemanha, ele encontrou-se com Werner Heisenberg, outro ganhador do Prêmio Nobel. Nas cartas que ele subsequentemente escreveu a Heisenberg, Majorana revelou que tinha descoberto nele não somente um colega no mundo científico, mas um caloroso amigo pessoal.” Majorana também viajou a Copenhagen, onde trabalhou com Neils Bohr, outro ganhador do Prêmio Nobel, também amigo e mentor de Heisenberg.

Os Nazistas haviam chegado ao poder na Alemanha quando Majorana lá chegou. Ele estudou com Werner Heisenberg em Leipzig, e trabalhou numa teoria do núcleo (publicada na Alemanha em 1933), a qual, em seu tratamento do intercâmbio de forças, representou um desenvolvimento a mais para a teoria do núcleo de Heisenberg. O último trabalho publicado de Majorana, em 1937, desta vez um italiano, foi a elaboração de uma teoria simétrica dos elétrons e pósitrons.

“No outono de 1933, Majorana retornou à Roma com a saúde debilitada, tendo desenvolvido gastrite aguda na Alemanha e, aparentemente, sofrendo de esgotamento nervoso. Colocado sob rigorosa dieta, ele permaneceu recluso e tornou-se áspero em suas relações com a família. À sua mãe, com quem ele tinha previamente compartilhado um caloroso relacionamento, ele escreveu da Alemanha que não a acompanharia em suas férias habituais de verão na praia. Comparecendo ao instituto menos frequentemente, era raramente visto deixando sua casa; o jovem e promissor físico havia tornado-se um eremita. Durante aproximadamente quatro anos ele isolou-se dos amigos e parou de publicar.”

Ao longo desses anos, nos quais ele publicou poucos artigos, Majorana escreveu muitos pequenos trabalhos sobre temas diversos: de Geofísica à Engenharia Elétrica, de Matemática à Teoria da Relatividade. Esses trabalhos não publicados, preservados na Domus Galileiana em Pisa, foram recentemente editados por Erasmo Recami e Salvatore Esposito.

Tornou-se professor pleno (livre docente) de física teórica na Universidade de Nápoles em 1937, sem qualquer necessidade de ser examinado em concurso porque, conforme se certificava através de documentos oficiais, o comitê examinador sugeriu que tais documentos apontavam Majorana como professor pleno de Física Teórica na Universidade do Reinado Italiano em razão da sua “elevada fama de perito (expertise) singular alcançada no campo da física teórica”, independentemente das normas (regras) de concurso.

A sugestão do comitê examinador foi aceita e Majorana obteve a cadeira de Física Teórica em Nápoles. Após poucos meses de ensino, todavia, sua posse do cargo terminou com o seu bem conhecido desaparecimento.

Trabalho sobre a massa do neutrino

Majorana fez um presciente trabalho teórico sobre a massa do neutrino, atualmente um ativo objeto de pesquisa. Ele também trabalhou sobre uma idéia de que a massa (do neutrino) poderia exercer um pequeno efeito de blindagem sobre ondas gravitacionais, a qual não sofreria muita atração (devido a essas ondas).

Desaparecimento no mar e as teorias

Majorana desapareceu em circunstâncias desconhecidas durante o retorno de uma viagem de barco de Palermo à Nápoles. A despeito das várias investigações, a verdade sobre o seu destino é ainda incerta. Seu corpo nunca foi encontrado. Aparentemente, ele havia sacado o dinheiro do seu salário de sua conta bancária, antes de seguir viagem para Palermo. Ele pode ter viajado à Palermo esperando visitar seu amigo Emilio Segrè, um professor da Universidade de lá. Mas Segrè encontrava-se na Califórnia naquela ocasião, Setembro de 1938 e, como Judeu, teve seu retorno à Itália barrado por uma lei de 1938 decretada pelo governo de Mussolini. Em 25 de Março de 1938, Majorana escreveu uma nota para Antonio Carreli, Diretor do Instituto de Física de Nápoles, pedindo para ser lembrado por seus colegas que ele havia tomado uma decisão inevitável, desculpando-se pelo transtorno que o seu desaparecimento causaria. Esta (nota) foi seguida rapidamente por uma outra rescindindo seus planos anteriores. Aparentemente, ele comprou um bilhete de Palermo para Nápoles e nunca mais foi visto novamente. Teve morte presumida a 27 de março de 1938

Várias possíveis explicações para o seu desaparecimento foram p.ropostas, a saber:

  • Hipótese de suicídio, por seus colegas Amaldi, Segrè e outros;
  • Hipótese de fuga para a Argentina, por Erasmo Recami e Carlo Artemi (que desenvolveu uma reconstrução hipotética detalhada da possível fuga e vida de Majorana na Argentina);
  • Hipótese de fuga para um monastério, por Sciascia;
  • Hipótese de sequestro ou assassinato, para evitar a sua participação na construção de uma bomba atômica, por Bella, Bartocci e outros;
  • Hipótese de fuga para tornar-se um mendigo ou indigente (hipótese do “omu cani”), por Bascone.

Reabertura do Caso

Em Março de 2011, a imprensa italiana, digamos o escritório da Procuradoria de Roma, anunciou um inquérito sobre a declaração feita por uma testemunha a respeito do encontro com Majorana em Buenos Aires nos anos após a Segunda Guerra Mundial.

Il Mistero

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Em 7 de junho de 2011, a imprensa italiana noticiou que o RIS do Carabinieri analisou a fotografia de um homem feita na Argentina em 1955, encontrando dez pontos de similaridade com a face de Majorana.

Fonte: Wikipedia – a Enciclopédia Livre, http://en.wikipedia.org/wiki/Ettore_Majorana

Paul Adrien Maurice Dirac

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Paul Dirac nasceu em 8 de agosto de 1902 em Bristol, Inglaterra, sendo seu pai Suiço e sua mãe Inglesa. Ele foi educado na Escola Secundária de Merchant Venturer, em Bristol, e então seguiu para a Universidade de Bristol. Ali, ele estudou Engenharia Elétrica, obtendo o grau de Bacharel em Ciências (na área de Engenharia) em 1921. Ele então estudou matemática durante dois anos na Universidade de Bristol, e mais tarde foi para o Colégio de St. John, em Cambridge, como um pesquisador discente de matemática. Ele recebeu seu grau de Ph.D. em 1926. No ano seguinte ele tornou-se um Fellow (Companheiro) do Colégio St. John e, em 1932, Professor Emérito (Lucasian – Supremo Grau Acadêmico) de Matemática em Cambridge.

O trabalho de Dirac concernia aos aspectos matemáticos e teóricos da mecânica quântica. Ele começou trabalhar com a recente mecânica quântica tão logo ela foi introduzida por Heisenberg em 1928 – produzindo independentemente um equivalente matemático que consistia essencialmente de uma álgebra não-comutativa (notação de Dirac) para cálculo das propriedades atômicas – e escreveu uma série de publicações sobre o assunto, publicadas principalmente nos Processos da Royal Society, que levaram à sua teoria relativística do elétron em 1928, e à teoria dos buracos em 1930. Essa última teoria preconizava a existência de uma partícula positiva tendo a mesma massa e carga do já conhecido elétron. Esta, o pósitron, foi descoberta experimentalmente em uma data posterior (1932) por C. D. Anderson, ao passo que sua existência foi igualmente comprovada por Blackett e Occhialini (1933) no fenômeno de “produção e aniquilação de pares”.

A importância do trabalho de Dirac reside essencialmente na sua famosa equação de onda, a qual introduziu a relatividade restrita na equação de Schrödinger. Levando em consideração o fato de que, matematicamente falando, a teoria da relatividade e a teoria quântica eram não apenas distintas uma da outra, mas também opostas, o trabalho de Dirac poderia ser considerado uma fecunda reconciliação entre as duas teorias.

As publicações de Dirac incluem os livros Quantum Theory of the Electron (1928) e  The Principles of Quantum Mechanics (1930; 3a. ed. 1947).

Ele foi eleito Fellow (Companheiro) da Royal Society em 1930, sendo agraciado com a ‘Royal Medal’ e a ‘Copley Medal’ da Sociedade. Também, foi eleito membro da Pontifícia Academia de Ciências em 1961.

Dirac viajou extensivamente e estudou em várias Universidades estrangeiras, incluindo Copenhagen, Göttingen, Leyden, Wisconsin, Michigan, e Princeton (em 1934, como Professor Visitante). Em 1929, depois de ter passado cinco meses nos Estados Unidos, ele viajou ao redor do mundo, visitando o Japão em companhia de Heisenberg, e então retornou através da Sibéria.

Em 1937 ele casou-se com Margit Wigner, de Budapeste. Paul Dirac morreu em 1984.

Fonte: Nobel Lectures, Physics 1922-1941, Elsevier Publishing Company, Amsterdam.

Tradução livre de Marcos Ubirajara.

Distorção do Espaço-Tempo

Sonda espacial da Nasa comprova teoria de Einstein

Cientistas conseguiram provar que Terra distorce ligeiramente o espaço ao seu redor, devido à sua gravidade.

AFP | 04/05/2011 19:03

distorção do espaço-tempo

Foto: NASA

Ilustração da sonda GP-B orbitando a Terra para medir o espaço-tempo, uma descrição de quatro dimensões do universo, incluindo altura, largura, comprimento e tempo.

A força da gravidade dos grandes corpos do Universo distorcem o tempo e o espaço, afirmaram cientistas nesta quarta-feira (4) após uma sonda da Nasa confirmar dois elementos fundamentais da teoria geral da relatividade de Albert Einstein.

blá, blá, blá …

“No Universo de Einstein, o tempo e o espaço são deformados pela gravidade. A Terra distorce ligeiramente o espaço ao seu redor, devido à sua gravidade”, disse, explicando a teoria que o físico judeu alemão observou há quase 100 anos, muito antes de existir a tecnologia necessária para observá-la.

blá, blá, blá …

As medições da sonda se aproximam notoriamente das projeções de Einstein, segundo as descobertas publicadas na revista científica Physical Review Letters.

N.T. Muito bem senhores! Nada mais notório que o conceito de quebra de simetria, o qual também repousa nas idéias de Einstein (“a matéria é uma distorção local”). Mas, quebra de simetria de quê? Distorção de quê? A propósito dos posts anteriores, versando sobre o “Vazio como Não-É”, a Terra, bem como outros corpos estelares e planetários, repousa nesse espaço-tempo (o qual, em si, é uma distorção local). Como o espaço-tempo é não-eterno, a Terra deve ser não-eterna, como já sabemos. Ambos caem na categoria dos Três Tempos, e esse espaço-tempo não é o Vazio sobre o qual falamos, o Trono do Leão, o assento do Tathagata, Sagrado como um Cristal Perfeito, inconcebível Residência Honorífica do Buda.

Marcos Ubirajara, em 04/05/2011.


Albert Einstein

Albert Einstein, official 1921 Nobel Prize in ...

Albert Einstein – Prêmio Nobel da Física em 1921 – Image via Wikipedia

Nos anos que se seguiram à unificação da Alemanha, a cidadezinha de Ulm oferecia uma visão típica dos pequenos centros do sul do país. Nessa cidade nasceu Albert Einstein, a 14 de março de 1879. Sua infância, porém, seria passada em Munique, para onde seu pai, Hermann Einstein, transferira sua loja de artigos elétricos. Ali Albert realizou seus primeiros estudos. Durante o curso secundário, não se adaptando aos métodos rígidos e mecânicos que caracterizavam o ensino da época, desenvolveu um desinteresse crescente pelas atividades escolares. Para muitos professores, o jovem não passava de um estudante medíocre.

Cedo, porém, o “estudante medíocre” tivera sua curiosidade despertada pela ciência: aos cinco anos, presenteado com uma bússola, Einstein sentira a excitação da descoberta, maravilhando-se com o instrumento. É ele mesmo quem analisa essa emoção, que “parece nascer quando uma experiência vem desmentir um mundo de concepções já suficientemente arraigadas em nós. Sempre que tal contradição é sentida com força e intensidade, experimentamos uma reação decisiva na maneira de interpretar o mundo. O desenvolvimento dessa interpretação é, em certo sentido, como um vôo contínuo a partir da surpresa”.

E Albert não parou mais de se maravilhar. Seu tio Jacob, competente engenheiro, despertou-lhe o interesse pela Matemática. Daí para a escolha de um caminho independente foi apenas um passo e, antes de completar quinze anos, Einstein já se decidira – estudaria, sim, mas fora do horário das aulas, e o que lhe interessasse. De qualquer maneira, quando deixou Munique (expulso da escola sob a alegação de que “sua presença minava o respeito dos demais alunos pela instituição”), todos ficaram contentes: ele próprio, por abandonar uma disciplina sufocante; os professores, por se livrarem de um aluno rebelde.

Mudou-se com a família para Milão, onde, atendendo aos insistentes apelos do pai – que se achava à beira da falência e pedia que terminasse logo os estudos para arranjar trabalho – acabou por ingressar na Escola Politécnica de Zurique, na Suíça alemã, formando-se em 1900. Aí conheceu uma estudante húngara, Milena Maritsch, sua primeira mulher, com a qual teria dois filhos.

Durante esse período, dedicou grande parte do seu tempo à leitura de trabalhos dos mestres do século XIX, adquirindo uma visão mais profunda da Física e seus problemas. Preferiu sempre organizar livremente seus trabalhos, sem se preocupar com os exames. Em sua autobiografia, confessa: “Esta obrigação desviava-me de tal forma do meu trabalho que, depois dos últimos exames, só a idéia de abordar um problema científico me aborrecia durante todo o ano. Efetivamente, é quase milagre que os modernos métodos de ensino não tenham estrangulado completamente a curiosidade de investigação, porque esta delicada plantinha, mais do que estímulo, necessita de liberdade, e, se a privam dela, definha e morre”.

Essa incompatibilidade com os meios acadêmicos lhe traria, contudo, dificuldades. Não conseguindo um lugar de assistente na Escola Politécnica, Albert passou os dois anos seguintes dando aulas particulares ou substituindo ocasionalmente algum professor de escola secundária, até obter em 1902, um emprego na Repartição de Patentes de Berna. Sua insegurança financeira terminava, abriam-se novas perspectivas.

A respeito desse emprego, escreveu: “A formulação de atas e patentes era uma bênção para mim, pois permitia-me pensar na Física. Além disso, uma profissão prática é salutar para um homem como eu: a carreira universitária condena um jovem pesquisador a certa produção científica, e somente os caracteres bem temperados podem resistir à tentação das análises superficiais”.

Com o pouco trabalho e a atmosfera razoavelmente serena da repartição, Einstein pôde produzir a maior parte da obra científica que o imortalizaria: três trabalhos publicados em 1905. O primeiro versava sobre o efeito fotoelétrico e valeu-lhe o Prêmio Nobel de Física em 1921. O segundo, sobre o movimento browniano, não só provou de maneira irrefutável a teoria cinética do calor, como forneceu a melhor prova “direta” da existência das moléculas.

A comprovação de sua lei sobre o movimento browniano através da experiência feita por Jean Perrin convenceu os céticos, que eram mais ou menos numerosos nessa época (entre eles, Ostwald e Mach), da realidade dos átomos.

No seu terceiro trabalho de 1905, intitulado Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento, eram lançadas as bases da Teoria da Relatividade Restrita, que abriria novos caminhos para o desenvolvimento teórico da Física.

no século XIX, esboçava-se a grande revolução científica que daria origem à Teoria da Relatividade. Seus primórdios podem ser encontrados nos trabalhos do escocês James Clerk Maxwell que, em meados desse século, previa teoricamente a existência das ondas eletromagnéticas, que deveriam se propagar com a velocidade da luz (isto é, 300.000 km/seg).

Em 1888, o cientista alemão Heinrich Hertz conseguiu produzir tais ondas em seu laboratório, mostrando que elas podem ser geradas, detectadas, refletidas e refratadas, bem como interferir entre si. Suas observações também comprovaram que a luz é uma onda eletromagnética, ou seja, possui natureza ondulatória.

Essa descoberta trouxe à tona um problema: na teoria newtoniana, uma onda é o produto da vibração de um meio material. As ondas que se formam na água, por exemplo, resultam de uma oscilação que, ao se propagar, afeta as moléculas do líquido. Ora, se a luz é uma onda, é necessário que o espaço seja preenchido por alguma substância que possa oscilar; do contrário, a luz solar não poderia alcançar a Terra. A essa substância deu-se o nome de éter.

Assim, o grande problema dos físicos nos fins do século XIX era demonstrar a existência do éter. Uma série de fatos, relacionados com a incidência da luz das estrelas sobre a Terra, parecia indicar que o éter se mantinha em permanente repouso, tornando-se por isso o referencial absoluto. Levantava-se, dessa forma, a possibilidade de calcular a velocidade da Terra em relação ao éter, desde que se medisse a velocidade da luz em diversas circunstâncias.

E foi o que o cientista Albert Michelson fez em 1881 e repetiu com Edward Morley seis anos depois, numa experiência que se tornou célebre. Supondo que o éter existisse, o movimento de translação da Terra através dele – pela Mecânica de Galileu-Newton – resultaria numa espécie de “vento”; calcularam, então, que as ondas luminosas provenientes de uma lâmpada seriam mais velozes caso se propagassem no mesmo sentido desse “vento” de éter, do que em sentido contrário.

A partir dessa hipótese, Michelson e Morley procuraram medir a diferença entre essas duas velocidades. Para grande espanto de todos, tal diferença não se verificou: a velocidade da luz permaneceu invariável, ou seja, a luz (onda eletromagnética) não sentiu tal “vento” da concepção mecânica. Estava criado um sério impasse. A mecânica clássica entrava em contradição com o novo campo da Física: a Eletrodinâmica de Maxwell.

Na Mecânica de Galileu-Newton imperava o princípio da relatividade de Galileu, enunciado em 1632 nos Diálogos Sobre os Dois Grandes Sistemas do Mundo, exposto por um dos personagens do livro, Salviati, que representa o autor:

“Salviati – Tranque-se com algum amigo no maior salão sob o convés de algum navio e aí procure moscas e outras pequenas criaturas aladas. Para lá, leve também uma grande banheira cheia de água com alguns peixes; e lá, pendure uma garrafa e faça sua água cair gota a gota em outra garrafa de gargalo fino colocada por baixo. Então, com o navio parado, observe cuidadosamente como aqueles pequenos animais alados voam com igual velocidade para todos os lados do salão; como os peixes nadam indiferentemente em todas as direções; e como as gotas caem todas dentro da garrafa de baixo. Tendo observado todos esses pormenores, embora ninguém duvide de que, enquanto o navio permanece parado, eles ocorrerão dessa maneira, faça com que o navio se mova com a velocidade que lhe aprouver, desde que o movimento seja uniforme não variando deste ou daquele modo. Você não será capaz de discernir a menor alteração em qualquer dos efeitos acima mencionados, nem poderá deduzir de qualquer um deles se o navio está em movimento ou parado”.

O navio é o que se denomina um referencial galileano (ou inercial), ou seja, um sistema de referências que se encontra em repouso ou em movimento retilíneo com velocidade constante em relação a outro referencial, o solo.

Segundo a mecânica clássica, era possível até então – uma vez conhecido o estado de movimento de um sistema de referências em relação a outro expressar as coisas que acontecem nesse sistema em termos do que acontece no outro (e vice-versa), pela aplicação das transformações de Galileu, um conjunto de três equações matemáticas.

Essas ‘transformações’, entretanto, não eram aplicáveis aos fenômenos eletromagnéticos. E enquanto os físicos tentavam encontrar a solução desse problema dentro da Mecânica de Galileu-Newton, Einstein decidiu-se por uma posição mais radical.

Embora achasse compreensível a atitude de querer preservar a mecânica clássica, percebeu que essa preocupação estava causando o enfraquecimento de uma das posturas fundamentais para a pesquisa científica, mais importante do que a sobrevivência desta ou daquela teoria: a manutenção de um espírito sempre aberto para as surpresas que a natureza pode oferecer. Como ele mesmo disse: “A fé em um mundo exterior, independente do sujeito que o percebe, se encontra na base de toda ciência da natureza. Como as percepções dos sentidos não dão senão informações indiretas sobre esse mundo exterior, sobre esse ‘real físico’, este só pode ser apreendido pela via especulativa. Daí resulta que nossas concepções do real físico não podem ser jamais definitivas. Se quisermos estar de acordo – de uma maneira lógica tão acurada quanto possível – com os fatos perceptíveis, devemos estar sempre prontos a modificar essas concepções.

Foi com esse espírito aberto que Einstein atacou o problema com que seus contemporâneos se debatiam. E o ataque foi direto à base: ele negou a validade da Mecânica de Galileu-Newton como um modelo adequado para a descrição de todos os fenômenos físicos.

Na contradição percebida entre o Eletromagnetismo de Maxwell e a Mecânica de Galileu-Newton, Einstein optou pelo primeiro. Generalizando o princípio de relatividade de Galileu (que vale apenas para os casos de velocidades desprezíveis em relação à velocidade da luz), estendeu-o à eletrodinâmica dos corpos em movimento. Em outras palavras, determinou que é impossível, por meio de qualquer experiência realizada dentro de um referencial inercial, seja ela de natureza mecânica ou eletromagnética, colocar em evidência o estado de repouso ou o movimento retilíneo uniforme. Afirmou, dessa forma, a universalidade das leis da natureza.

Para obter o Princípio de Relatividade Restrita de Einstein, deve-se acrescentar ao diálogo de Galileu: “Tranque-se com algum amigo… levando consigo lanternas, ímãs, bobinas elétricas e outros instrumentos eletromagnéticos. A propagação da luz, a interação dos ímãs, cargas e correntes elétricas não porão em evidência se o navio está parado ou em movimento retilíneo com velocidade constante.

Einstein introduziu, ainda, um princípio adicional: “A velocidade da luz, no espaço vazio, tem um valor constante c, independente do movimento da fonte e do movimento do observador (Princípio da Constância da Velocidade da Luz)”.

Esses dois princípios equivalem a aceitar o resultado negativo da experiência de Micheison-Morley e afirmar que o éter não existe. E se não existe o éter a servir de referencial para o movimento dos corpos, então só podemos falar do movimento de um corpo em relação a outro corpo. Portanto, Michelson não poderia mesmo conseguir determinar o movimento da Terra em relação ao éter. Ou seja, a velocidade é um conceito relativo.

O espaço vazio tem, assim, a propriedade de transmitir ondas eletromagnéticas, como as da luz, à velocidade de 300.000 km/seg, independentemente do movimento da fonte e do observador. E, em vez de considerar os campos elétricos e magnéticos como tensões do éter, atribui-se a eles uma realidade material.

Além disso, a grande inovação da Teoria da Relatividade são as modificações que ela introduz nos conceitos de tempo e comprimento dos corpos, afirmando que – conforme o referencial usado para medir essas grandezas – o tempo se dilata e os comprimentos se contraem. Não é fácil aceitar essas evidências, pois a experiência diária que envolve velocidades insignificantes em relação à da luz – parece indicar que, como disse Newton nos seus Princípios, “o tempo absoluto, real e matemático, por si mesmo e por sua própria natureza, flui uniformemente, sem relação com qualquer objeto exterior”, e que “o espaço absoluto, em sua própria natureza, sem relação com qualquer objeto exterior, permanece sempre igual e imóvel”. No entanto, a adoção dos dois princípios de Einstein implica uma revisão do caráter “absoluto” dessas noções.

Hermann Minkowski, que foi professor de Einstein em Zurique, fundiu os dois conceitos num só – o espaço-tempo – a respeito do qual declarou: “A partir de agora o espaço em si e o tempo em si se fundem por completo nas sombras, e só algo que é a união de ambos conserva existência própria”.

Que um corpo tenha 3 dimensões, ninguém duvida. Mas, além disso, ele existe porque o tempo flui através dele, constituindo uma 4º dimensão. Minkowski chamou um ponto qualquer nesse espaço quadridimensional – ou contínuo espaço-tempo – de acontecimento ou evento, que pode ser determinado por quatro números: três para a posição no espaço (comprimento, largura e altura) e um quarto designando o tempo transcorrido.

A Teoria da Relatividade Restrita recebeu importante confirmação experimental algum tempo após sua formulação: verificou-se nos aceleradores atômicos um aumento de massa das partículas à medida que sua velocidade era incrementada.

Os efeitos relativísticos só são detectáveis a velocidades muito próximas à da luz. Por isso, a teoria de Einstein não rejeita a Mecânica de Galileu-Newton, utilizando-a como um caso particular para corpos com velocidades desprezíveis em relação à da luz.

Diz Einstein, no livro escrito de parceria com o físico polonês Leopold Infeld, seu amigo íntimo e colaborador: “Criar uma nova teoria não corresponde a demolir um pardieiro para a construção de um arranha-céu. Será antes subir uma montanha para alcançar visão mais dilatada e descobrir imprevistas ligações entre o nosso ponto de partida e os arredores. Mas o ponto de onde partimos ainda existe e pode ser visto, conquanto apareça cada vez menor e forme uma parte bem minúscula da grande paisagem desvendada pela ampliação de nosso campo visual”. A revolução relativista significou justamente a solução de várias contradições e uma nova maneira de ver e representar o Universo, o “subir da montanha”.

A nova mecânica einsteiniana apresenta ainda a importante relação E = mc2, que exprime a equivalência entre a massa e a energia de um corpo. Esta lei afirma que toda variação de massa guarda relação com a variação de energia e vice-versa.

Quando um corpo qualquer irradia energia, automaticamente ele perde massa. Assim, o Sol perde cerca de 4 milhões de toneladas de massa por segundo. Para transferir 1 grama de massa a um corpo, é preciso fornecer-lhe a fabulosa energia de 25 milhões de kWh. De modo que, em condições normais, as variações de massa são insignificantes. Mas, na Física Nuclear, as grandes mudanças de massa constituem hoje uma realidade: o fenômeno mais conhecido é o da bomba atômica, onde uma pequena massa de material físsil fornece uma grande energia.

Com a fórmula E = mc2, Einstein demonstrou que o uso da energia atômica era teoricamente possível; mas nada, nem ninguém, podia assegurar que fosse viável na prática.

Ao tempo da Segunda Guerra Mundial, Einstein já se encontrava nos Estados Unidos, refugiado da perseguição aos judeus, que se iniciara em 1933 com a ascensão de Hitler. E a 2 de agosto de 1939, solicitado por vários físicos, entre os quais Szilard, escreveu ao presidente Roosevelt uma carta, em que o alertava sobre o perigo de uma bomba atômica nazista. “Tenho o conhecimento de que a Alemanha pôs fim à venda de urânio das minas tchecas de que se apossou.”

Se a derrota da Alemanha afastou este temor, outro, entretanto, surgiu. Sua carta de advertência fora o ponto de partida para o projeto de fabricação da bomba americana. E Szilard foi novamente à procura de Einstein, para que ele mais uma vez se dirigisse a Roosevelt, desta vez para pedir que não se usasse a bomba americana contra o Japão, já praticamente derrotado. A carta foi enviada.

A 12 de abril de 1945, dia da morte repentina do presidente americano, encontraram esta carta no seu gabinete, ainda fechada. Truman, sucessor de Roosevelt, não deu ouvido a Einstein e aos físicos que o apoiavam, ordenando o bombardeio nuclear de Hiroxima e Nagasaki, com as terríveis conseqüências que se conhecem.

A Teoria da Relatividade Restrita tinha sido aceita com entusiasmo pelos físicos, pois vinha resolver muitos problemas. Mas, quanto à Relatividade Generalizada, até mesmo Max Planck não lhe dava a devida importância: “Se agora está quase tudo resolvido, por que você se preocupa com estes problemas?”

Einstein, entretanto, lançou-se com afinco à nova tarefa de interpretar, em termos relativísticos, os fenômenos da gravitação, trabalho que concluiu em 1916. Em síntese, explicou a gravitação como uma decorrência geométrica do espaço-tempo. Tal hipótese mostra que a presença de um corpo em determinado local causa urna distorção na região que lhe é próxima, pois o efeito dos corpos materiais não é engendrar forças, como afirma a lei de gravitação de Newton, mas curvar o espaço-tempo. Se o corpo tem grande massa, os efeitos da distorção devem ser mensuráveis; assim, um raio de luz proveniente de uma estrela distante e que, para incidir sobre a Terra, tenha que passar próximo ao Sol, deveria sofrer uma alteração em sua trajetória.

Einstein foi mais longe. Se a matéria encurva o espaço-tempo, então é possível admitir a hipótese de que todo o Universo é curvo. E, com essa idéia, criou uma nova Cosmologia.

Ao nível dos fatos experimentais, a Teoria da Relatividade explica três fenômenos importantes: o desvio da órbita do planeta Mercúrio, o encurvamento dos raios luminosos ao passarem perto do Sol e o aumento do comprimento de onda da luz emitida por estrelas densas (desvio para o vermelho gravitacional).

Pouco depois de ter demonstrado a existência das ondas eletromagnéticas, Hertz descobriu outra coisa interessante: que determinadas substâncias, quando iluminadas, emitiam elétrons. Esse fato, conhecido como efeito fotoelétrico, permaneceu sem explicação plausível, até que Einstein dele se ocupou. Recorrendo à recém elaborada teoria quântica de Max Planck – segundo a qual a emissão e absorção da luz, ou da radiação em geral, não acontecem de maneira contínua mas sim descontínua, por saltos ou quanta de energia (plural da palavra latina quantum, que significa “quantidade determinada”) – Einstein aplicou essa concepção ao efeito descoberto, ampliando-a.

Em 1921, Einstein recebeu o Prêmio Nobel pela explicação do efeito fotoelétrico. A celebridade, contudo, jamais alterou seu caráter modesto. Depois que abandonou a Alemanha, em 1933, instalou-se definitivamente no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, onde lecionaria o resto da vida.

Albert_Einstein

Ao desfrutar da longevidade – Imagem via Wikipedia

Sua preocupação com o desligamento de tudo o que fosse acessório é bem expressa por Infeld: “Somos escravos de banheiras, geladeiras, automóveis, rádios e milhões de outras coisas. O que Einstein resolveu foi o problema do mínimo: sapatos, calças, camisa e jaqueta, coisas realmente necessárias; seria difícil reduzi-las ainda mais“.

Como homem, não foi menos admirável do que como cientista. Um visitante perguntou-lhe certa vez qual seria, no leito de morte, o balanço de sua vida: fora um sucesso ou tinha sido inútil? Respondeu simplesmente: “Nunca me interessaria por essa questão, nem no leito de morte, nem noutra altura qualquer. Ao fim e ao cabo, não passo de uma partícula da natureza“. Na mesma paz em que viveu, Albert Einstein morreria, em 1955.

Informações obtidas em http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica9/. Por razões que desconheço, esse site não está mais disponível.

Werner Karl Heisenberg

Left to right: Max Planck, Albert Einstein, Ni...

Da esquerda para a direita: Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Louis de Broglie, Max Born, Paul Dirac, Werner Karl Heisenberg, Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger, and Richard Feynman. Image via Wikipedia

O Princípio da Incerteza no Budismo: “Quando você se preocupa unicamente em estabelecer o “eu samsarico”, a sua existência individual, nada mais saberá sobre o “Eu cósmico”, o “Ser totalizante”, ou sobre o sentido da sua existência que é um caminho-médio entre o Ser e o nada-Ser (o vazio dentro do seu próprio fenômeno existencial)”. Marcos Ubirajara em 12 de dezembro de 2008.

Werner Karl Heisenberg

Werner Karl Heisenberg

Werner K. Heisenberg nasceu em Würzburg, em 1901. Sua educação inicial e seus estudos universitários foram realizados em Munique, na Baviera. Iniciou o curso de física em 1920. Um de seus professores foi Arnold Sommerfeld, que além de famoso físico era um extraordinário professor. Muitos de seus alunos se tornaram grandes cientistas.

Após se formar, Heisenberg foi realizar seus estudos de pós-graduação em Göttingen. Seu orientador foi Max Born, que anunciara a necessidade de se formular a mecânica quântica, fundamentalmente diferente da mecânica clássica, para a explicação dos fenômenos atômicos. Em 1925, Heisenberg imaginou que era preciso alterar a própria cinemática, isto é, a própria maneira de descrever os movimentos em nível atômico.

Heisenberg desenvolveu em 1927 um trabalho em que dava ênfase à relação entre o resultado de uma medição e a perturbação causada sobre ele (o resultado) pelo observador. Conforme Heisenberg mostrou com um enorme número de exemplos, as perturbações introduzidas no processo de medição não podem ser calculadas no campo microscópico. Por isto, ao se fazer uma medição, perturba-se de tal forma o sistema que se torna impossível fazer uma previsão exata sobre seu comportamento futuro. Ao se medir precisamente a posição de uma partícula, por exemplo, haverá uma perturbação de sua quantidade de movimento, e ao se medir o instante preciso em que ocorre um fenômeno, haverá uma perturbação da energia do sistema. A formulação mais completa desta idéia é denominada Princípio das Incertezas: se não é possível determinar exatamente todas as condições iniciais de um sistema, então também não é possível prever seu comportamento futuro. Em 1932, a teoria de Heisenberg foi definitivamente consagrada, e seu autor recebeu o prêmio Nobel.

Heisenberg, apoiando o governo de Hitler, foi nomeado diretor científico das pesquisas nucleares alemãs. Nos Estados Unidos, não se suspeitava da verdadeira posição de Heisenberg: ele queria manter-se na direção das pesquisas apenas para impedir que cientistas menos escrupulosos utilizassem a energia nuclear para fins bélicos. E de fato o conseguiu. Graças à sua autoridade, convenceu os governantes da inviabilidade econômica da construção de bombas atômicas. Por isso, as pesquisas realizadas na Alemanha durante a guerra, foram apenas relacionadas com a utilização da energia nuclear em reatores atômicos.

Heisenberg tentou comunicar-se, sem sucesso, com seus colegas do exterior, para que eles também não usassem seus conhecimentos a fim de submeter a energia nuclear a finalidades bélicas. Mas nem o próprio Bohr acreditava mais nele; imaginaram que seu intuito era construir a bomba em segredo e utilizá-la de surpresa. Só após o fim da guerra, ficou sabido que a Alemanha não tentara construir armas atômicas. Mas já era muito tarde para voltar atrás. O grupo Americano de Los Alamos, dirigido por Oppenheimer, já tinha conseguido o artefato.

Um pouco antes da rendição japonesa, uma bomba atômica foi lançada sobre Hiroxima, e outra sobre Nagasaki. Por não acreditarem na palavra de Heisenberg, os físicos dos Estados Unidos tinham feito exatamente aquilo que ele tentara evitar.

Após uma curta estada na América, Heisenberg retornou à Alemanha, onde continuou a realizar pesquisas sobre reatores, tendo mais tarde sido nomeado diretor científico do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN), instalado em Genebra. Por meio de vários livros e artigos, procurou sempre mostrar que a ciência deve ser colocada a serviço do homem, e não de sua destruição. Faleceu em 1976.

Dados biográficos obtidos do site Sala de Física – Biografias

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