Camila Welikson Este documento tem nível de compartilhamento de acordo com a licença 2.5 do Creative Commons. http://creativecommons.org.br http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/br/
O pai da Mecânica Quântica Suas Origens Um verdadeiro conservador, conhecido entre seus amigos como um tradicionalista, Max Planck não fazia parte do grupo de pessoas com tendências a criar novidades capazes de revolucionar a ciência. Mas o destino é irônico e foi exatamente este homem ortodoxo, porém obstinado, que mudou para sempre a estrutura fundamental da física. Max Karl Ernst Ludwig Planck nasceu em 1858 numa cidadezinha chamada Kiel, um porto da Alemanha no mar Báltico. Filho de um conhecido professor de direito constitucional, o menino teve acesso a uma excelente educação e com apenas 16 anos já ingressava na Universidade de Munique para cursar física, um tema que despertava nele enorme interesse. Aos 21, já era dono de um diploma de doutorado. Figura 1: Mapa da Alemanha mostrando Kiel. Atuação na Universidade Alguns anos após concluir seu doutorado, Planck voltou para sua cidade natal como professor extraordinário da Universidade de Kiel. Quatro anos depois, assumiu o mesmo cargo na Universidade de Humboldt em Berlim. Alcançou o posto de catedrático em 1892, época em que havia somente duas cátedras para teóricos na Alemanha.. 1.
Planck permaneceu na universidade até 1928. Foi lá que produziu a maior parte de seu trabalho e foi lá, também, que iniciou suas pesquisas sobre a interpretação das leis de radiação do corpo negro, um enigma que intrigava físicos de todo o mundo no final do século XIX. Corpo Negro O corpo negro, por ser dotado de alto coeficiente de absorção de radiações, parece negro para a vista humana, mas é um objeto que absorve toda a energia que sobre ele incide, além de ser um emissor perfeito. A radiação emitida é estudada de acordo com as diferentes temperaturas do sistema. Um corpo aquecido emite radiação e sua natureza muda conforme a temperatura. Por exemplo, quando um metal é aquecido pode emitir uma luz vermelha, ou seja, uma radiação visível, mas pode ser também invisível aos nossos olhos, como o infravermelho. Vários físicos buscavam formas de explicar este fenômeno, mas foi Planck quem primeiro percebeu que os comportamentos de pequenos sistemas obedecem a regras que não podem ser explicadas pelas leis das teorias clássicas. Apesar do conservadorismo, o cientista ousou questionar as regras da física até então indiscutíveis. Ele concluiu que os mundos atômico e subatômico não obedecem as regras do nosso mundo, o macroscópico, e portanto, seria necessário encontrar diferentes interpretações para explicar o comportamento da radiação emitida por corpos negros. Para saber um pouco mais sobre a radiação dos corpos negros, leia o texto abaixo. Radiação dos corpos negros Corpos Negros são corpos que reemitem toda a radiação eletromagnética que incide sobre eles. Na prática, estuda-se a radiação formada em uma cavidade, que pode ter a forma de um cubo, no interior de um corpo negro. Assim evita-se a influência externa, e a geometria da cavidade pode ser escolhida para facilitar os cálculos teóricos. A radiação estudada é então emitida por um pequeno furo, produzido no material.. 2.
Figura 2: Diagrama esquemático mostrando a medição da radiação do corpo negro. Os Cálculos de Planck ou a Teoria do Quantum Em 1900, Planck encontrou a fórmula da distribuição espectral da radiação do corpo negro. Até então, acreditava-se que as partículas da caixa oscilavam com qualquer energia permitida para uma dada temperatura, emitindo, desta forma, radiação a qualquer comprimento de onda ou frequência. Entretanto, Planck obteve sua fórmula considerando que as partículas que oscilavam só poderiam emitir a radiação por pacotes, denominados de quanta. O nome vem do latim, quantum, que significa onda; quanta é o plural, ou seja, ondas. A energia destes pacotes seria proporcional à frequência na forma: A letra h foi aceita como a representação de uma nova constante fundamental da natureza e recebeu o nome de Constante de Planck. A energia emitida seria discretizada ou quantizada. Esta hipótese da discretização das energias de partículas foi apresentada antes da virada do século, em um artigo intitulado Sobre a teoria da lei de distribuição de energia no espectro contínuo, mas ela não foi aceita até 1905, quando foi adotada por Einstein para explicar o efeito fotoelétrico. Em 1913, Niels Bohr usou a teoria de Planck em sua explicação da estrutura atômica e, finalmente, a idéia deixou de parecer tão absurda. Em 1918, a comunidade científica reconheceu o trabalho de Planck, atribuindo-lhe o Prêmio Nobel da Física.. 3.
Vida e Morte Planck trabalhou até os 70 anos e mesmo aposentado, viajava pela Europa dando palestras sobre ciência e religião. Faleceu em outubro de 1947, mas sua vida foi marcada por tristezas e tragédias. Do seu primeiro casamento teve quatro filhos. Duas meninas morreram devido a complicações do parto, um filho foi morto durante a Primeira Guerra Mundial e o quarto, Erwin, foi executado pelos nazistas, acusado de traição por participar da tentativa de assassinato de Adolph Hitler. O próprio Planck foi forçado a abandonar a Sociedade Kaiser Whilhelm de pesquisas científicas, da qual era presidente, ao criticar o regime nazista por não dar liberdade aos cientistas judeus. No final da Segunda Guerra Mundial, sua casa foi atingida pelo bombardeio dos aliados e todos os seus documentos foram supostamente destruídos. Antes de sua morte, o governo alemão decidiu renomear a Sociedade Kaiser Whilhelm que passou a ser chamada Sociedade Max Planck para o Progresso da Ciência e sua imagem foi estampada na moeda de dois marcos em 1958. A teoria quântica provocou mudanças em todo o mundo e em diferentes áreas do conhecimento, criando possibilidades para novas tecnologias, como a das telecomunicações e a dos microcomputadores. Influenciou até mesmo os pensamentos filosóficos do século XX. O trabalho de Planck é considerado tão importante que sua teoria quântica é a base da física do século XX ao lado da teoria geral da relatividade, de Albert Einstein.. 4.
Figura 3: Foto digitalizada de Max Planck. Cortesia da Clendening History of Medicine Library, University of Kansas Medical Center, Kansas, Estados Unidos. A imagem está disponível para uso público em http://clendening.kumc.edu/dc/pc/planck.jpg.. 5.