Fisica moderna
e a denominacao dada ao conjunto de teorias surgidas no comeco do seculo XX, principiando com a
Mecanica Quantica
e a
Teoria da Relatividade
e as alteracoes no entendimento cientifico dai decorrentes, bem como todas as teorias posteriores. De fato, destas duas teorias resultaram drasticas alteracoes no entendimento das nocoes do
espaco
,
tempo
,
medida
, causalidade, simultaneidade,
trajetoria
e localidade.
Max Planck
Albert Einstein
A
mecanica quantica
surgiu inicialmente dos trabalhos de
Max Planck
e de
Albert Einstein
. Um dos mais importantes problemas de fisica nao resolvidos no final do seculo XIX, era o da radiacao do
corpo negro
. Planck resolve este problema em 1901, utilizando como hipotese
ad hoc
que a energia deste nao tem um
espectro continuo
, mas pelo contrario e discreta ou, em outras palavras,
quantizada
. Einstein utiliza esta mesma hipotese para resolver o problema do
efeito fotoelectrico
, em 1905. Mas vai mais longe, propondo que esta e na realidade a verdadeira natureza da luz. A essa quantidade discreta de luz se chama quantum de luz ou
foton
.
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Nasce assim a Mecanica Quantica que sera posteriormente desenvolvida pelo trabalho de muitos outros cientistas como
Niels Bohr
,
Erwin Schrodinger
,
Werner Heisenberg
, Einstein,
Louis de Broglie
,
Max Born
,
Wolfgang Pauli
ou
Paul Dirac
, citando apenas os mais importantes.
A hipotese de que a energia e quantizada permite entao resolver muitos dos problemas pendentes da Fisica do inicio do sec. XX. Einstein utiliza-a para explicar o
calor especifico
dos solidos e Niels Bohr para explicar a estabilidade do atomo. O primeiro modelo atomico, chamado
modelo de Bohr
, e posteriormente melhorado por Sommerfeld e outros cientistas acima referidos dando origem a moderna teoria quantica, com uma formalizacao em moldes mais rigorosos. Tal desenvolvimento tambem se deu pelos esforcos do matematico
John von Neumann
.
Dentre esses desenvolvimentos, a teoria quantica abandonou parcialmente a nocao de trajetoria e da localidade, em funcao do
principio da incerteza
de Heisenberg. Assim tem-se a nocao da trajetoria, de natureza determinista, substituida pela nocao de
funcao de onda
, de natureza probabilistica. Essa interpretacao da funcao de onda, como
medida
da potencialidade de localizacao de uma particula, foi dada pela analise e correta interpretacao de Max Born.
Bohr contribui decisivamente tambem para esse desenvolvimento ulterior da mecanica quantica. Ele e seus seguidores (incluindo Heisenberg) ajudaram a formar a chamada
Interpretacao de Copenhaga
. Nessa interpretacao, da-se a explicacao quantica da medida. Uma medida realizada sobre um sistema quantico resulta da interacao do observador - um aparelho de medida geralmente classico - com um sistema quantico. Como a medida resulta numa certeza sobre um valor de uma grandeza (
observavel
) ao passo que a funcao de onda associada representa uma funcao de probabilidades em termos da posicao e tempo, tal conjectura implica dizer que o ato de medir acarreta um
colapso da funcao de onda
: o ato de medir destroi um possivel
emaranhamento quantico
e literalmente cria a realidade experimentalmente mensurada.
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nota 1
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Tambem em 1905, Einstein publica a
teoria da relatividade restrita
, nesta a ideia classica que se tinha da simultaneidade foi abandonada, em decorrencia da finitude da velocidade de transmissao das
interacoes
electromagneticas, que resulta da teoria classica do
electromagnetismo
de
Maxwell
.
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A simultaneidade passa a depender do
referencial
que se esta adotando para se analisar uma dada situacao fisica. E assim, a invariancia da
velocidade da luz
(que corresponde precisamente a velocidade de transmissao das interacoes) implica que as nocoes de espaco e tempo se mesclam em um novo conceito, o
espaco-tempo
. Para a
teoria da relatividade restrita
contribuiram decisivamente tambem
Henri Poincare
,
Hendrik Lorentz
e
Hermann Minkowski
. Assim se encerra de modo consistente a teoria da
electrodinamica classica
. Posteriormente, em 1915, Einstein leva mais longe os conceitos da teoria da relatividade ao generalizar o conceito de finitude da velocidade de transmissao das interacoes a interacao gravitacional. Do desenvolvimento desta ideia resulta a moderna teoria da
gravitacao
, conhecida por
teoria da relatividade geral
.
E Dirac quem posteriormente formaliza a teoria da
Electrodinamica Quantica
que une de modo consistente a teoria quantica e a electrodinamica classica, baseando-se em trabalho anterior de
Oskar Klein
,
Walter Gordon
e
Vladimir Fock
. As tentativas de lhes juntar tambem a teoria da relatividade geral foram ate hoje infrutiferas, sendo este um dos maiores problemas em aberto da fisica moderna.
Notas
- ↑
Havia em verdade tres correntes a respeito da realidade subjacente e da medida quando em ambito da fisica quantica: a corrente realista - a que contava com Einstein como um de seus defensores -, a agnostica, e a ortodoxa. Ao contrario dos realistas - que defendiam uma realidade sempre existente, consistindo-se o ato de medir pois em uma simples inspecao de tal realidade -, os ortodoxos afirmavam que nao haveria uma realidade tangivel associada ao sistema quantico ate o momento em que se realiza alguma medida sobre o mesmo, momento no qual a realidade mensurada seria literalmente "criada" com a reducao da funcao de onda associada. A interpretacao dos ortodoxos e pois a denominada
Interpretacao de Copenhage
, sendo esta a vitoriosa frente as experiencias - a saber o
paradoxo EPR
e a
desigualdade de Bell
- pelo menos ate o momento. Entre os dois, os agnosticos recusavam-se simplesmente a responder tal questao afirmando tratar-se de uma pergunta intangivel por meios experimentais, contudo as mesmas experiencias citadas demonstram que esta posicao nao era admissivel, e que um dos outros dois grupos deveria estar com a razao - e o outro nao. Einstein contudo morreu sem aceitar a Interpretacao de Copenhage.
Referencias
- ↑
a
b
Griffiths, David J.
- Introduction to Quantum Mechanics - Prentice Hall - 1994 -
ISBN 0-13-124405-1
.
- ↑
Eisberg, Robert; Resnick, Robert - Fisica Quantica , Atomos, Moleculas, Solidos, Nucleos e Particulas - 13ª edicao - Editora Campus - Rio de Janeiro -
ISBN 85-7001-309-4
- ↑
Halliday
; Resnick; Walker - Fundamentos de Fisica (1; 2; 3; 4) - LTC Livros Tecnicos e Cientificos Editor SA 1996 - Rio de Janeiro -RJ
- ↑
Goldstein, Herbert - Classical Mechanics - Second Edition - Addison-Wesley Publishing Company - 1992 -
ISBN 0-201-02918-9
- ↑
Resnick, Robert
;
Halliday, David
; Krane, Kenneth S. - Fisica (1 ; 2; 3; 4) - 4ª edicao - LTC Livros Tecnicos e Cientificos Editora SA -Rio de Janeiro - RJ - 1996
- ↑
Griffiths, David J.
- Introduction to Eletrodynamics - Third Edition - Prentice Hall - Upper Saddle River, New jersey - 1999 -
ISBN 0-13-805326-X
- Bibliografia auxiliar
- J.S. Bell,
Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics
(Cambridge University Press, 1987).
ISBN 0-521-36869-3
- J.J. Sakurai,
Modern Quantum Mechanics
(Addison-Wesley, 1994), pp. 174?187, 223-232.
ISBN 0-201-53929-2
- F. Selleri,
Quantum Mechanics Versus Local Realism: The Einstein-Podolsky-Rosen Paradox
(Plenum Press, New York, 1988)