Paul Adrien Maurice Dirac

Dirac 4

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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.

Erwin Schrödinger

Description : Erwin Schrödinger, Austrian phys...

Erwin Schrödinger (1887 - 1961) - Imagem via Wikipedia

Viena, no começo do século XX, era uma cidade alegre e despreocupada. Tomava-se muito chá com bolo em superlotadas confeitarias. Ouvia-se muita valsa e muita opereta de Strauss. Como toda a Europa, Viena vivia gozando as delícias da “belle époque”.

Nesse cenário de opereta, algumas pessoas mais sensíveis preferiam ficar à margem, pois eram capazes de sentir o leve odor de decadência que emanava daquelas frivolidades mundanas e da melancolia dos parques barrocos no outono. Especialmente um jovem loiro, de modos simples, temperamento moderado e olhos muito vivos, que ali nascera a 12 de agosto de 1887. Ele contemplava a comédia que se desenrolava à sua volta, certamente com uma ponta de sutil ironia, posto que era extremamente inteligente e começava a tomar contato com alguns problemas graves na ciência que escolhera para especializar-se. E passaria a ser um dos protagonistas do que Einstein chamou “o grande drama das idéias”.

O drama começara noutro tempo e noutro cenário. O prólogo foi escrito 2300 anos antes por Aristóteles, quando formulou a doutrina segundo a qual todo movimento está ligado a uma força: quando esta cessa de agir, o corpo chega à imobilidade. Era uma concepção puramente intuitiva que seria posta em xeque no século XIV, com o trabalho de Buridan e outros cientistas da Escola de Paris. Transcorreriam ainda três séculos para que fosse definitivamente destronada, encerrando a pré-história da física.

O primeiro ato, propriamente dito, será escrito no século XVII com a figura gigantesca de Galileu, que inicia a mecânica clássica, e Isaac Newton, que constrói um sólido edifício cuja coluna de sustentação é a lei da inércia. Sobre esse alicerce firme e uma rigorosa metodologia experimental e matemática, os físicos puderam elaborar uma mecânica que está na base de todo o conhecimento do Universo. A astronomia de Laplace levou-a ao seu máximo esplendor.

O cenário do drama estava, agora, pintado em cor-de-rosa. Mas não iria continuar assim por muito tempo. Outros fenômenos como os eletromagnéticos e os da propagação do calor e da luz, iriam entrar em cena, abrindo uma crise. Entre a mecânica newtoniana e a nova havia uma diferença essencial: enquanto esta última se refere a “meios contínuos”, a primeira, que abrangia astros, projéteis e balísticas, falava em “pontos materiais” descontínuos. Essa diferença iria causar sérias dificuldades. Apesar disso, tal era a perfeição da mecânica clássica, e tão espetaculares os seus resultados, que os físicos puseram-se a aplicá-la aos novos campos.

Entre eles, James Clerk Maxwell (1831-1879) conseguiu colocar alguma ordem na física das ondas eletromagnéticas, encontrando as equações que regulavam todos os fenômenos conhecidos, nesse campo, com a mesma segurança com que as de Newton descreviam os fatos da astronomia.

A crise, entretanto, irrompeu quando as equações de Maxwell se revelaram incapazes de tratar tanto os fenômenos eletromagnéticos e mecânicos nos quais os movimentos tinham velocidade próxima à da luz, quanto os fenômenos da física microscópica.

Abria-se assim a oportunidade para que outros protagonistas entrassem em cena, a fim de mudar o curso da ação. Um deles, chamado Albert Einstein, encarregou-se da questão dos movimentos dos corpos que se aproximam da velocidade da luz. A partir das equações de Maxwell, foi levado à crítica das idéias de espaço e tempo e formulou a teoria da relatividade.

O outro era aquele jovem loiro, de modos simples, temperamento moderado e cujos olhos vivos começavam a esconder-se atrás de lentes em armação de ouro. Chamava-se Erwin Schrödinger.

O papel que lhe ficara reservado no drama era resolver a impossibilidade de tratar os fenômenos microscópicos por meio das equações da mecânica clássica. Esse problema podia ser formulado assim: por que os elétrons deviam mover-se apenas em órbitas com certos valores definidos e distintos da energia e do momento angular?

Nenhuma particularidade da estrutura das equações clássicas permitia a explicação do fato. As hipóteses formuladas por Bohr e Sommerfeld pareciam adequadas para solucionar o problema particular do átomo de hidrogênio, mas não para construir uma teoria que abrangesse todos os fenômenos microscópicos.

Schrödinger encontrou a pista para a solução no trabalho de Louis de Broglie. Este físico francês tinha, em 1924, descoberto o duplo comportamento da matéria. Um elétron, por exemplo, pode comportar-se ora como partícula material, ora como feixe de ondas, e o comprimento destas depende de sua quantidade de movimento. A matéria apresenta-se, portanto, sob dupla forma, como corpúsculo ou como onda. A relação estabelecida por Broglie, no entanto, descrevia apenas o comprimento de onda das partículas, não estabelecendo sua equação fundamental. De qualquer modo, estava ali a chave com a qual Schrödinger iria abrir as portas para a criação da mecânica quântica.

Em sua inteligência astuta, surgiu uma interrogação: se as partículas microscópicas comportam-se como ondas, quando se movem no espaço, porque então não procurar descrever seu movimento de ondas, ao invés de átomos, e abandonar completamente o caminho seguido pelas equações newtonianas da mecânica dos pontos materiais, encontrando para esse movimento equações do tipo das de Maxwell?

Com esse fio condutor, Schrödinger lançou-se ao trabalho, tentando identificar, no comportamento das partículas, as propriedades que permitissem estabelecer sua equação de onda. Chegou então à famosa equação que recebeu seu nome, vindo a ser a fórmula básica da mecânica ondulatória, e valendo-lhe a obtenção do prêmio Nobel, juntamente com o físico inglês Paul Dirac, em 1933.

Equação de Schrödinger

A honraria vinha coroar uma brilhante carreira universitária, que se iniciara na Universidade de Viena, onde se formou e depois lecionou até 1920, quando se transferiu para Jena. O mesmo ano vai encontrá-lo como professor extraordinário na Technische Hochschule de Stuttgart, e no ano seguinte nas universidades de Breslau e Zurique. Em 1927 sucede a Max Planck, criador da mecânica quântica, na Universidade de Berlim, e participa do Kaiser Wilhelm Institute, organização científica excepcional, que congregava os maiores cientistas da época.

Seu trabalho nos domínios da física foram além da criação da mecânica ondulatória, muito embora esta permaneça como seu maior feito. Pesquisou desde o campo das vibrações até o do calor específico dos cristais, da mecânica quântica à espectroscopia e à teoria dos campos.

Mas sua inteligência criadora não parou aí. Movido por uma visão sintetizadora do conhecimento científico, penetrou na esfera da biologia, até então separada da física por um abismo. Em 1945 vem à luz o resultado de seus esforços para compreender os seres vivos, quando publica What is Life?, onde sugere uma hipótese para explicar o que os físicos chamam de salto, e os biólogos de mutação. Sustenta que, à luz da mecânica quântica, é legítimo admitir que um novo arranjo estrutural determina o sucessivo desenvolvimento de um organismo vivo. Com esse trabalho tornou-se um dos precursores da biofísica.

Indo além do plano das ciências naturais, penetrou no universo da reflexão filosófica numa série de conferências proferidas na Universidade de Dublin, e posteriormente editadas sob o título Science and Humanism, em 1951. Com elegância de estilo, clareza de idéias e simplicidade de exposição, aborda o problema das implicações teóricas e morais da nova física, especialmente o “princípio das incertezas de Heisenberg”, segundo o qual não é possível determinar, simultaneamente, a posição e a velocidade de um elétron. Com admirável isenção, refuta os colegas que consideravam o princípio das incertezas como uma questão subjetiva. Quanto à sua vinculação com o livre arbítrio, lembrando Cassirer, mostra como uma coisa nada tem a ver com a outra. Primeiro, porque a mecânica quântica só é indeterminista quando aplicada a fenômenos isolados, e segundo, porque a conduta humana, em sua globalidade, não deixa lugar para a estatística.

Um intelecto privilegiado como o de Schrödinger, que não se limitava a uma especialidade, mas se preocupava com o saber como um todo, que procurava tornar o conhecimento do mundo físico parte de uma visão humanista muito mais ampla, não poderia deixar de ser um cientista incômodo ao sistema social e político, que começava a carregar as nuvens da Europa de então. O nacional-socialismo toma o poder na Alemanha em 1933 e Schrödinger é obrigado a deixar a cátedra de física da Universidade de Berlim. Dirige-se então para Oxford, na Inglaterra, e Graz, na Áustria, que também é obrigado a deixar, logo após sua anexação pelos nazistas. Aceita então o convite de Eamon de Valera, primeiro-ministro irlandês, e torna-se “professor senior” do Institute for Advanced Studies de Dublin. Na Irlanda, sua segunda pátria, permanece até 1956, quando retorna a Viena, onde vem a falecer em 4 de janeiro de 1961.

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

Max Karl Ernst Ludwig Planck

Max Planck 1901

Max Plank em 1901 - Imagem via Wikipedia

Max Planck nasceu em Kiel, a 23 de abril de 1858, descendendo de uma família de teólogos e juristas. Com nove anos de idade seguiu com seu pai, professor de direito, para Munique. Enquanto rapaz, suas preferências dividiam-se entre a arte e a ciência. No colégio, sua habilidade com a matemática era tal que, quando o professor dessa cadeira não comparecia, ele era chamado a substituí-lo. E, dentro da arte, o seu maior entusiasmo era pela música, à qual se dedicou com grande paixão. Foi regente da orquestra da Universidade de Munique e também de alguns coros particulares. Foi compositor, tendo deixado, entre outras obras, uma opereta de câmara. Embora sua verdadeira vocação fosse a ciência, a música constituiu um refúgio onde podia esquecer seus problemas, permanecendo até o fim de sua vida como uma fonte de conforto e satisfação.

Outra das distrações de Max Planck era o alpinismo, que praticou até idade avançada. Aos 62 anos escalou o Jungfrau, monte suíço com cerca de 4.000 metros de altura.

Seus estudos superiores na Universidade de Munique sofreram um hiato de um ano, durante o qual teve oportunidade de acompanhar na Universidade de Berlim cursos de física ministrados por Von Helmholtz e Kirchhoff. Nessa época, teve sua atenção vivamente despertada pelo estudo da termodinâmica. De volta a Munique, prosseguiu suas pesquisas nesse campo, não conseguindo, porém, grande sucesso. Apesar disso, laureou-se com uma tese sobre o segundo princípio da termodinâmica.

Na expectativa de conquistar uma cátedra em uma universidade européia, realizou uma série de conferências sobre o ramo científico no qual se havia especializado. Contudo, a cátedra, à qual Planck realmente aspirava, era a de física teórica.

Em 1885, foi nomeado professor de física teórica da Universidade de Kiel e a partir de então começou a projetar-se no mundo científico. Entre seus trabalhos dessa época, destaca-se um estudo sobre a natureza da energia, enviado à Universidade de Göttingen. Dos pesquisadores que remeteram seus trabalhos, Planck foi o único a ser premiado.

Em 1889 a influente amizade de Von Helmholtz valeu-lhe a transferência para a Universidade de Berlim, como sucessor de Kirchhoff. Alguns anos mais tarde, passou a ocupar a cátedra de física teórica – seu grande sonho. Essa permanência em Berlim deu-lhe a possibilidade de conviver com pesquisadores famosos, como Reymond, Mommsen, Nernst, Ostwald, além do grande Helmholtz.

Em fins do século XVIII, uma das dificuldades da física consistia na interpretação das leis que governam a emissão de radiação por parte dos corpos negros.

Tais corpos são dotados de alto coeficiente de absorção de radiações; por isso, parecem negros para a vista humana. Eles possuem a interessante propriedade de emitirem radiações de diferentes comprimentos de onda, à medida que muda a temperatura à qual são levados. Quanto mais alta esta última, mais completa se mostra a gama da radiação emitida, tendendo para a cor branca; quanto mais baixa a temperatura, mais deslocado se mostra o espectro da radiação emitida, que tende então para o vermelho. Sob temperaturas inferiores a certo limite, situado em torno de 5000 C, o corpo negro emite sensivelmente apenas radiações infravermelhas.

Utilizando os preceitos científicos então existentes, podia-se explicar facilmente que um corpo idealmente negro deve ser também um perfeito emissor de radiação: com o tempo, o corpo negro irradia no espaço, sob a forma de radiação térmica, toda a energia que contém.

Não era, porém, possível explicar a distribuição da energia pelos vários comprimentos de onda: a emissão de radiação não se dá em um só comprimento de onda; além disso, o que se desloca com a temperatura é o comprimento de onda correspondente à máxima emissão de energia.

Segundo as teorias vigentes, um átomo estaria em condições de emitir ou absorver radiações com continuidade. Essa foi a primeira dificuldade com a qual Planck deparou quando abordou o problema. Entretanto, com sua imaginação fecunda, percebeu que era possível interpretar a curva de distribuição das radiações emitidas pelo corpo negro simplesmente supondo que cada átomo agia como uma corda vibrante, capaz de emitir, de uma só vez, sob a forma de um pequeno grupo de ondas, toda a energia nele contida. Seria como se a corda vibrante, quando excitada, pudesse descarregar de uma só vez todo o som que é capaz de gerar, ao invés de sofrer uma lenta atenuação em sua vibração.

Planck, seguindo essa linha de raciocínio, supôs que o átomo emitisse radiação em “pacotes”, que denominou, no singular, de quantum. Cada um deles conduziria toda a energia de uma excitação atômica. E mais: todo quantum deveria ser constituído de radiação eletromagnética, com freqüência que dependia de energia nele contida. A hipótese completava-se com as considerações de que a freqüência da oscilação eletromagnética seria proporcional à energia do quantum. Em qualquer quantum do universo, a relação entre a energia contida e a freqüência da radiação emitida deveria apresentar um mesmo valor, isto é, deveria ser uma constante universal.

Essa constante foi indicada pela letra h e hoje é conhecida como constante de, Planck (h = 6,62 x 10-34 J x s).

Em 14 de dezembro de 1900 veio à luz sua teoria sob a forma de uma comunicação à Sociedade Alemã de Física. Os estudos de Einstein e Bohr, posteriormente, vieram complementá-la.

Por quarenta anos Planck lecionou na Universidade de Berlim, da qual foi também reitor, de 1913 a 1915.

Seu pensamento filosófico considerava o materialismo dialético como premissa fundamental de toda pesquisa científica. Embora condenando a intromissão de questões religiosas na ciência, admitia uma função social na religião.

Max_Planck

Selo comemorativo dos 150 anos de nascimento do Físico Max Plank

As inúmeras honrarias que recebeu – foi presidente do Instituto Kaiser Guilherme de Física, membro da Academia de Ciências, Prêmio Nobel de Física em 1918 e inspirador da Medalha Planck em 1929 – não foram suficientes para confortá-lo das muitas mágoas que o atingiram. De dois casamentos havia tido cinco filhos. Uma das filhas casou-se com Max von Laue (Prêmio Nobel por seus estudos sobre raios X), mas dois filhos tiveram sorte trágica. Um tombou em Verdun, durante a I Guerra Mundial, e outro foi morto por agentes da Gestapo, em 1944, por haver participado de um atentado contra a vida de Hitler.

Ao fim da guerra, sua casa em Berlim estava destruída. E também arrasada estava sua preciosa biblioteca. Max Planck, fugindo ao palco da tragédia, retirou-se para Göttingen, onde faleceu a 3 de outubro de 1947. Sua morte passou completamente despercebida no mundo ainda conturbado pelas conseqüências da guerra recém-finda.

Plank com Einstein

Plank com Einstein

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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