Física, Matemática, Músicas, Filmes e Atualidades: As duas nuvens de Lord Kelvin - Onde termina a Física Clássica e começa a Física Moderna

segunda-feira, 20 de janeiro de 2020

As duas nuvens de Lord Kelvin - Onde termina a Física Clássica e começa a Física Moderna

No século 19 havia um grande otimismo por parte da humanidade em razão do enorme sucesso alcançado pela Física e os desenvolvimentos tecnológicos provenientes da teoria já desenvolvida.

Em 1900 alguns cientistas acreditavam que a Física estava praticamente completa e tudo o que se tinha para descobrir já havia sido descoberto. William Thomson (1824-1907), mais conhecido como Lord Kelvin, era um desses cientistas. Segundo ele, faltava apenas melhorar algumas medidas e acertar um ou outro detalhe. Ele chegou mesmo a aconselhar os jovens estudantes da época a não se dedicar à Física, por uma simples questão de mercado de trabalho.

Mas havia duas questões no ar, dois problemas ainda não resolvidos ou, como ele mesmo disse, duas "pequenas nuvens" no horizonte da Física.

As duas questões eram as seguintes:

1. Assim como o som, ou qualquer outra onda mecânica, se propaga na presença de meio material, os cientistas acreditavam que a luz e as ondas eletromagnéticas também deveriam se propagar em algum meio ainda desconhecido que passaram a chamar de éter. Era possível (e muito simples), por exemplo, produzir vácuo num tubo, a partir da descida parcial do mercúrio no experimento de Torri-celli. Em seguida, seria igualmente simples fazer a luz atravessar o vácuo dentro desse tubo. Os cientistas acreditavam que ali, na porção evacuada do tubo, deveria ter "sobrado" o éter por onde a luz se propagava. Da mesma forma, o éter deveria preencher todo o espaço entre os planetas e as estrelas.

Um procedimento experimental importante, conhecido como experimento de Michelson-Morley, tentou, sem sucesso aparente, detectar a presença do éter. Mas era inconcebível uma onda sem um meio para se propagar. Como resolver esse impasse?

2. Já se sabia que um corpo aquecido emite radiação eletromagnética. Mas não era possível descrever teoricamente a distribuição de energia de um corpo radiador ideal (chamado de corpo negro). A radiação do corpo negro, que estudaremos com mais detalhes adiante, é o outro "nó" na física clássica ou, a outra "nuvem" de Lord Kelvin.

Na verdade, esses dois problemas ainda não explicados pela física clássica deram origem a duas novas teorias e que mudaram a nossa maneira de ver o mundo.

Da primeira "nuvem" de Kelvin nasce a relatividade, numa tentativa de unificar a mecânica e o eletromagnetismo.

Da segunda "nuvem" de Kelvin surgiu a física quântica, noutra empreitada unificadora, agora da termodinâmica e do eletromagnetismo.

E a cosmologia, que agrega conceitos da relatividade e física quântica para tentarmos entender como é o universo.

As previsões de Kelvin, para nossa sorte, estavam erradas. A física clássica estava mesmo terminando, mas estava entrando em cena a física moderna, uma nova era de descobertas incríveis na Física.

Observação

Onde termina a física clássica e começa a física moderna?

Grosseiramente, se tivéssemos que apontar uma divisão temporal entre física clássica e física moderna, poderíamos usar a própria virada do século 19 para o século 20.

Mas, sendo mais rigoroso, a apresentação do trabalho do físico alemão Max Planck (1858 -1957) sobre a quantização da energia em 14 de dezembro de 1900, em sessão oficial da Sociedade Alemã de Física, é considerada hoje como a data oficial da fundação da física moderna.