Introdução

A Física é a ciência das propriedades da matéria e das forças naturais.

A Física estuda a matéria nos níveis molecular, atômico, nuclear e

subnuclear. Estuda os níveis de organização, ou seja, os estados sólido,

líquido, gasoso e plasmático da matéria. Pesquisa também as quatro forças

fundamentais: a da gravidade (força de atração exercida por todas as

partículas do Universo), a eletromagnética (que liga os elétrons aos núcleos), a

interação forte (que mantêm a coesão do núcleo) e a interação fraca

(responsável pela desintegração de certas partículas - a da radioatividade).

E foi a partir, principalmente, do final do século XIX que alguns

problemas começaram a ocorrer e os quais a Física Clássica não era capaz de

resolver. Novos fenômenos tornaram-se inexplicáveis com considerações

puramente clássicas e diversas divergências teóricas e conceituais surgiram.

O que se pretende com este trabalho é apresentar, justamente, uma

compilação cronológica com os principais acontecimentos que marcaram o

nascimento da Física Moderna, dentre os quais se podem destacar: o estudo

da radiação de corpo negro, o efeito fotoelétrico, dentre outros.

Século XIX

1803: John Dalton começa a apresentar sua teoria de que a cada elemento

químico corresponde um tipo de átomo. Mas é só em 1897, com a descoberta

do elétron, que o átomo deixa de ser uma unidade indivisível como se

acreditava desde a Antiguidade.

1860: O físico alemão Gustav Robert Kirchhoff introduz o conceito de corpo

negro ou radiador integral, definindo-o como um corpo que absorve toda a

radiação que incide sobre ele.

1879: Josef Stefan, físico austríaco (1835-2893), chegou empiricamente à

seguinte lei: R ∝ T4, onde R é a intensidade total da radiação emitida por um

corpo a uma dada temperatura T.

1884: A mecânica estatística, desenvolvida pelo alemão Ludwig Eduard

Boltzmann (1844-1906), aprofunda a Teoria Cinética dos Gases, de Maxwell.

As novas pesquisas fortalecem duas idéias que são decisivas para o progresso

da física do século XX. A primeira é que todas as substâncias são feitas de

átomos; portanto, ao estudar o comportamento dos átomos, é possível

entender as propriedades gerais das substâncias, como a temperatura de um

gás ou a quantidade de luz que ele emite ao ser aquecido. A segunda é que

esse estudo deve ser feito de maneira estatística, por meio do cálculo de

probabilidades.

1895: O holandês Hendrik Lorentz desenvolve um modelo atômico que permite

explicar a estrutura fina dos espectros atômicos.

1896: O sucesso obtido por Boltzmann levou o físico alemão Wilhelm Wien a

obter o seguinte valor experimental para a posteriormente chamada constante

de Wien como sendo 2,898.10-3 mK.

1897: Joseph John Thomson (1856-1940), ao estudar os raios X e raios

catódicos, identifica partículas de massa muito pequena, cerca de 1860 vezes

menor que a do átomo mais leve. Conclui que o átomo não é indivisível, mas

composto por partículas menores, que são, então, batizadas de elétrons.

* A data expressa é baseada no artigo “Sobre a Lei de Rayleigh - Jeans” de José Maria Filardo

Bassalo (Ver referências).

1900: É dado o primeiro passo para a criação da mecânica quântica. O estudo

pioneiro é do alemão Max Planck (1858-1947). Ele estuda uma cavidade capaz

de aprisionar certa quantidade de luz e tenta calcular a energia total

concentrada lá dentro. Fica espantado porque suas contas só dão certo

quando se supõe que a cavidade possui uma infinidade de minúsculos

"pacotes" de luz. Planck chama esses pacotes de quanta. Em 14 de dezembro,

Planck comunica, também, à Sociedade de Física de Berlim, um trabalho no

qual apresentou a famosa fórmula de Planck, assim como o valor de h =

6,626.10-34 j.s e que, mais tarde recebeu o nome de constante de Planck.

Século XX

1901: O alemão Max Planck formula as leis da radiação do corpo negro,

abrindo caminho para a teoria quântica.

1905: Após algumas correções o físico inglês John Strutt Rayleigh e o físico Sir

James jeans obtêm a mundialmente conhecida lei de Rayleigh – Jeans para a

radiação de corpo negro – Ι(λ,T) = 8πλ-4kT.*

1905: O físico alemão Albert Einstein (1879-1955) desenvolve a Teoria da

Relatividade, modificando pela primeira vez fundamentos da Física desde a

época de Isaac Newton. A mais importante alteração trazida pela relatividade é

que o tempo deixa de ser absoluto. Significa, por exemplo, que, se um relógio

está em movimento, o tempo para ele passa mais devagar que para um que

esteja parado. Einstein formula, também, a lei da equivalência entre massa e

energia, a teoria do movimento browniano e a teoria do efeito fotoelétrico.

1905: Einstein declara que os quanta são uma nova espécie de

partículas: os átomos de luz.

1910: Modelo pudim – J. J. Thomson diz que os átomos são formados por uma

nuvem de eletricidade positiva na qual flutuam, como ameixas em volta de um

pudim, partículas de carga negativa - os elétrons.

1911: O americano Robert Millikan mede a carga do elétron.

1911: Os átomos deixam de serem os menores pedaços de matéria que existe.

O físico de origem australiana Ernest Rutherford (1871-1937) verifica

que o átomo tem um núcleo central, duríssimo, no qual fica concentrada quase

toda sua massa. Ele sugere que o resto dessa massa, menos de 1

milésimo do total, gira em torno do núcleo na forma das já conhecidas

partículas de eletricidade, chamadas elétrons.

1913: O dinamarquês Niels Bohr (1885-1962) dá a primeira descrição de

um átomo por dentro. No centro fica um núcleo ínfimo, 100 mil vezes

menor que o átomo todo. A sua volta giram os elétrons, mais ou menos

como os planetas orbitam o Sol. Bohr ensina a calcular as órbitas dos

elétrons, o que representa um avanço grande sobre o modelo atômico

proposto por Rutherford.

1913: O inglês James Frank e o alemão Gustav Hertz criam o conceito do nível

de energia do elétron dentro do átomo.

1916: Albert Einstein amplia sua Teoria da Relatividade para englobar

os efeitos da força da gravidade. Seu esquema teórico passa a se chamar

Teoria da Relatividade Geral. Com ela, pela primeira vez, os físicos têm

fórmulas que podem ser aplicadas ao Universo inteiro. É por meio dessas

fórmulas que, mais tarde, se calcula a expansão das galáxias após uma

grande explosão inicial, o Big Bang.

1919: Rutherford desintegra o núcleo de nitrogênio e detecta partículas

nucleares de carga positiva. Elas seriam chamadas de prótons. Segundo

Rutherford, o núcleo é responsável pela maior massa do átomo. Anuncia a

hipótese de existência do nêutron, confirmada apenas 13 anos depois.

1923: O francês Louis Victor Pierre Raymond de Broglie (1892-1987)

demonstra que as partículas também agem como ondas. Ele descobre que o

elétron aparece como uma partícula, ou seja, um concentrado de matéria,

e, também, como onda, como se sua massa estivesse espalhada pelo espaço,

oscilando. Com isso se completa o quadro que Einstein começara a montar

ao dizer que as ondas luminosas podem comportar-se como partículas.

1925: Os alemães Werner Heisenberg e Ernst Jordan, o austríaco Erwin

Schroedinger, o dinamarquês Niels Bohr e o inglês Paul Dirac formulam a nova

teoria da mecânica quântica.

1925: O austríaco Wolfgang Pauli enuncia o princípio quântico da exclusão.

1926: Partindo da idéia de que as partículas, como o elétron, às vezes

agem como ondas, Erwin Schroedinger (1887-1961) cria uma nova

imagem dos átomos por dentro. Os elétrons, agora, não se parecem mais

com partículas girando em torno do núcleo atômico – da mesma forma que

planetas orbitam o Sol. Em vez disso, tudo se passa como se a massa dos

elétrons estivesse espalhada em volta do núcleo, ou seja, como se cada

elétron fosse uma onda vibrando ao redor do núcleo. Os elétrons

continuam também a ser vistos como partículas em órbita. Eles mudam de

aspectos conforme as circunstâncias, ora aparecendo como partículas, ora

como ondas.

1927: Os americanos G. P. Thomson, Clinton Davisson e Lester Germer

descobrem experimentalmente a difração de elétrons.

1927: O físico norte-americano Clinton Joseph Davisson (1881-1958)

demonstra que os objetos também agem como ondas, comprovando a teoria

de Louis de Broglie.

1927: Define-se o Princípio da Incerteza, sobre o qual se baseia quase

toda a física moderna. É o passo decisivo para o estabelecimento da

mecânica quântica. O autor da definição é o alemão Werner Carl

Heisenberg (1901-1976). De acordo com esse princípio, não é possível

medir com absoluta precisão, ao mesmo tempo, a velocidade e a posição

dos átomos. Ao medir uma velocidade, o cientista sempre perturba o

átomo, tirando-o um pouco de sua posição. Esta, então, já não pode ser

estimada com todo o rigor. E vice-versa: quando se tenta descobrir a

posição do átomo, modifica-se sua velocidade, e a medição fica prejudicada.

1932: James Chadwick, membro da equipe de Rutherford, descobre os

nêutrons, partículas nucleares com a mesma massa do próton, mas com carga

elétrica neutra.

1947: O físico brasileiro, César Lattes, participa da descoberta do méson.

1950: Albert Einstein expande a teoria da relatividade na teoria geral do campo.

1969: J. Weber, alemão, observa as ondas gravitacionais, postuladas por

Einstein em 1916.