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O
Genial Cientista Albert Einstein
Antes de
apresentarmos alguns dos trabalhos elaborados por Albert Einstein, é
interessante estabelecermos o panorama da física no final do século
passado e início deste século. Aquilo que hoje se denomina física
moderna surge com algumas experiências cujos resultados não puderam
ser explicados nem pela mecânica newtoniana, nem pela teoria
eletromagnética de Maxwell. Várias das experiências que propiciaram
a ruptura com o que hoje se denomina física clássica tiveram origem
nos estudos que Faraday realizou por volta de 1830, referentes a
descargas elétricas em gases rarefeitos. Todavia, fenômenos
estranhos e inexplicados só foram observados depois de 1870. O
efeito fotoelétrico foi descoberto por Hertz em 1887; as raias
espectrais do hidrogênio começaram a ser observadas por Balmer em
1885; os raios X foram descobertos por Röntgen em 1895; Becquerel
observa, em 1896, fenômenos que resultaram na descoberta da
radioatividade; em 1897 Pierre e Marie Curie descobrem o elemento
radioativo rádio. Ao lado desses resultados absolutamente
inusitados, deve-se salientar a importância dos estudos referentes
às radiações emitidas pelos materiais aquecidos, uma linha de
pesquisa que girava em torno do problema da radiação de corpo negro,
cujo enigma desafiou a inteligência humana durante muito tempo,
particularmente na segunda metade do século passado. A ruptura com o
conhecimento clássico e o surgimento da física moderna se dá
inicialmente com a realização dessas experiências nas duas últimas
décadas do século passado; as tentativas para entendê-los originaram
a teoria quântica.
Por volta de 1900, o
professor da Universidade de Berlim, Max Planck, propõe, na
seqüência de uma série de trabalhos, o modelo de absorção e emissão
discreta de radiação, introduzindo uma constante universal, hoje
denominada constante de Planck. Cinco anos depois Einstein utiliza a
teoria de Planck e explica o efeito fotoelétrico. Neste mesmo ano de
1905 ele publica mais quatro artigos sobre os quais falaremos mais
abaixo. Entre 1911 e 1913, Niels Bohr, um jovem dinamarquês em
estágio de pós-doutorado nas Universidades de Cambridge e
Manchester, desenvolve o primeiro modelo atômico da era moderna,
obtendo enorme sucesso na explicação do espectro discreto do átomo
de hidrogênio; era o início da teoria quântica. Assim, sob um ângulo
personalista podemos dizer que a revolução em curso é sustentada
pelo triplé Planck-Einstein-Bohr. Einstein é popularmente conhecido
como o pai da teoria da relatividade, mas recebeu o Prêmio Nobel
especialmente pela descoberta da lei do efeito fotoelétrico, fato
pouco conhecido pelo grande público. Além dessas duas áreas de
conhecimento, Einstein tem contribuições importantes em várias
outras áreas da física. Seu primeiro artigo científico foi publicado
em 1901, na Annalen der Physik, sobre as "conseqüências do efeito da
capilaridade", um problema de termodinâmica. Continua nessa linha de
trabalho até 1905, publicando dois artigos em 1902, um em 1903 e
outro em 1904, todos na Annalen der Physik. Depois vêm os magníficos
trabalhos de 1905, para muitos, o annus mirabilis da sua vida
científica.
O primeiro artigo
deste ano miraculoso foi publicado com o título "Über einen die
Erzeugung und Umwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen
Standpunkt" ("Sobre um ponto de vista heurístico concernente à
geração e transformação da luz"). Entre os cinco, este foi o único
considerado revolucionário pelo próprio Einstein. Em carta ao amigo
Conrad Habicht, Einstein comenta: "(...) O artigo trata da radiação
e das propriedades energéticas da luz e é muito revolucionário, como
você verá(...)" (Stachel, p. 5). É neste artigo que Einstein formula
a lei do efeito fotoelétrico, fazendo uso da constante de Planck
para definir o quantum de energia do fóton, uma partícula associada
à luz. Sob vários aspectos esse trabalho ocupa um lugar de destaque
na história da física. Em primeiro lugar ele retoma a interpretação
corpuscular da luz, uma idéia defendida por Isaac Newton e que fora
abandonada depois dos efeitos de interferência observados por Thomas
Young em 1801. Depois, há uma ironia nessa história. O triunfo da
teoria ondulatória da luz teve seu auge com o estabelecimento das
equações de Maxwell, em 1861, segundo as quais a luz era
identificada com as ondas eletromagnéticas. A existência das ondas
eletromagnéticas foi comprovada em 1887 através de experimentos
realizados por Heinrich Hertz. Ao mesmo tempo em que gerou ondas de
rádio ("ondas hertzianas"), Hertz observou que a incidência de luz
sobre um objeto metálico provocava uma corrente elétrica; estava
descoberto o efeito fotoelétrico!
O segundo artigo, "Eine
neue Bestimmung der Moleküldimensionen" ("Sobre uma nova
determinação das dimensões moleculares"), foi aceito, no mesmo ano,
como tese de doutoramento na Universidade de Zurique. Nas palavras
do próprio Einstein, o artigo tratava da "determinação do tamanho
exato de átomos a partir da difusão e da viscosidade em soluções
diluídas de substâncias neutras" (Stachel, p. 5). O terceiro artigo,
"Über die von der molekulartheoretischen Theorie der Wärme
geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten
Teilchen" ("Sobre o movimento de partículas suspensas em fluidos em
repouso, como postulado pela teoria molecular do calor"), trata do
movimento Browniano, descrito pela primeira vez em 1828, pelo
botânico Robert Brown ao observar que o pólen de diversas plantas
dispersavam-se na água sob a forma de um grande número de pequenas
partículas, as quais apresentavam um movimento aleatório (Einstein,
1956).
O quarto artigo, "Zur
Elektrodynamik bewegter Körper" ("Sobre a eletrodinâmica dos corpos
em movimento") era, segundo Einstein (Stachel, p. 5), "apenas um
esboço grosseiro" sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento,
usando uma modificação da teoria do espaço e tempo. Este "esboço"
contém o primeiro trabalho sobre a teoria da relatividade restrita.
No quinto artigo, "Ist die Trägheit eines Körpers von seinem
Energieinhalt abhängig?" ("A inércia de um corpo depende da sua
energia?") Einstein propõe sua famosa equação E=mc2. Na carta
enviada a Conrad Habicht, Einstein comenta: "Ocorreu-me mais uma
conseqüência do artigo sobre a eletrodinâmica (dos corpos em
movimento). O princípio da relatividade, em conjunção com as
equações de Maxwell, requer que a massa seja uma medida direta da
energia contida num corpo; luz transporta massa com ela." Concluindo
que a hipótese poderia ser testada em corpos nos quais o "conteúdo
energético é variável em grau elevado, por exemplo sais de rádio"
(Pais, 1995, p. 170), Einstein mostra que não está seguro: "O
argumento é divertido e sedutor, mas por tudo que conheço o Senhor
pode estar rindo de tudo isso e pregando uma peça em mim" (Stachel,
p. 5).
Além do inegável
valor científico desses trabalhos, há um interessante contexto de
natureza psico-social na elaboração dos mesmos. Trata-se da mais
refinada e autônoma produção intelectual, realizada por um técnico
do Departamento de Patentes de Berna, sem título de doutor e
rejeitado pela comunidade acadêmica. A partir de 1905 Einstein
inicia uma frenética produtividade, com uma média superior a 5
artigos por ano. Esta média diminuiu consideravelmente depois que
ele ganhou o Prêmio Nobel, em 1921. Depois dos trabalhos publicados
no annus mirabilis, sua contribuição mais importante apareceu num
artigo de revisão (1907) intitulado: "Über das Relativitätsprinzip
und die aus demselben gezogenen Folgerungen" ("Sobre o princípio da
relatividade e as conclusões tiradas dele"). Neste artigo ele
introduz as primeiras idéias sobre a teoria da relatividade geral,
cuja versão na forma que hoje a conhecemos só foi aparecer em 1915,
na seqüência de vários artigos publicados ao longo de oito anos.
Vale lembrar, como
curiosidade, que Feuer (p. 100-109) desenvolve uma argumentação
segundo a qual impulsos emotivos conduziram Einstein até a
denominação teoria da relatividade. Ele chama a atenção para o fato
de que o escritor contemporâneo preferido de Einstein era Thorstein
Veblen, que tinha uma teoria sobre o relativismo histórico. Uma
assertiva originada nos trabalhos de Marx, e usada por Veblen,
estabelece que as leis econômicas não são universalmente
verdadeiras, mas são relativas a determinado sistema social. Para
reforçar parcialmente o ponto de vista de Feuer, é interessante
observar que em artigo comemorativo ao septuagésimo aniversário de
Einstein, Sommerfeld (Shilpp, p. 99-105) destaca a má escolha do
nome teoria da relatividade, chamando a atenção para o fato de que
no primeiro trabalho de Einstein, "Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos
em Movimento", o conceito central é a independência das leis
naturais do ponto de vista do observador, e não a percepção relativa
de comprimento e duração. Em 1928, o próprio Einstein reconheceu que
"princípio da covariância" teria sido uma denominação mais
apropriada que "teoria da relatividade". Teriam o ambiente
sócio-cultural e o zeitgeist da sua geração o influenciado nesse
sentido? Feuer tenta convencer-nos que sim. O caráter emocional do
termo "relatividade" foi tão forte a ponto de justificar a
denominação, ainda mais artificial, de "teoria da relatividade
geral", ao invés de "teoria da gravitação".
Portanto, a teoria
da relatividade geral trata de questões gravitacionais e
cosmológicas, entre as quais uma teve enorme repercussão, tanto no
meio científico, como no grande público, através da cobertura
jornalística. Refiro-me à previsão de Einstein, apresentada em
artigo de 1911 ("Über den Einfluder Schwerkraft auf die
Ausbreitung des Lichtes" - Sobre o efeito da gravidade na propagação
da luz), segundo a qual o campo gravitacional deveria provocar a
curvatura da luz. Sendo de pouca intensidade, o efeito só poderia
ser detectado com a observação de luz passando nas proximidades de
um corpo muito massivo. Durante o eclipse solar de 1919, observações
realizadas em Sobral, no Ceará, comprovaram a teoria de Einstein.
O respeito adquirido
pela importância da sua produção intelectual transformaram-no, em
menos de cinco anos, de jovem marginalizado pela intelligentsia, em
scholar disputado para proferir conferências em eventos de prestígio
e para trabalhar em renomados centros de pesquisa. Em 1909 recebe o
primeiro doutoramento honoris causa, pela Universidade de Genebra
(nos anos seguintes Einstein recebeu dezenas de honrarias
semelhantes). Neste mesmo ano é nomeado Professor Assistente na
Universidade de Zurique. Em 1911 o imperador Francis Joseph assina
um decreto nomeando Einstein Professor Catedrático na Universidade
Karl-Ferdinand, em Praga. Em 1912 transfere-se para a ETH. Em 1913,
aos 34 anos, Einstein recebe, talvez, sua primeira grande
consagração. Planck visita-o em Zurique para fazer um convite
irrecusável: ser membro da Real Academia de Ciências da Prússia, e
diretor do departamento de pesquisa do Instituto Kaiser Wilhelm em
Berlim. Logo depois, em 1916, publica o artigo "Grundlage der
allgemeinen Relativitätstheorie" (Fundamentos da teoria da
relatividade geral), e em 1921 ganha o Prêmio Nobel de física.
Depois da
relatividade geral Einstein investe numa área de trabalho sem grande
sucesso. Trata-se da sua teoria do campo unificado, uma síntese da
gravitação, do eletromagnetismo e da teoria quântica, cujo primeiro
trabalho ("Beweis für die Nichtexistenz eines überall regulären
zentrisch symmetrischen Feldes natch der Feldtheorie von Kaluza" -
Prova da não existência de um campo central simétrico universalmente
regular de acordo com a teoria de campo de Kaluza) foi realizado com
J. Grommer e publicado em 1923 na Scripta Mathematica et Physica, da
Universidade de Jerusalém. Decepcionado com os seguidos insucessos
ele escreve, em 1954, ao amigo Michele Besso: "Admito como
perfeitamente possível que a física pode não estar fundamentada na
noção de campo, isto é, em elementos contínuos. Então não restará
nada da minha obra - incluindo a teoria da gravitação -, e também
praticamente nada da física moderna" (Speziali, p.307). Um mês antes
da sua morte escreveu: "Parece duvidoso que uma teoria de campos
possa explicar a estrutura atomística da matéria e a radiação, bem
como os fenômenos quânticos. Muitos físicos responderão com um
convicto não porque crêem que o problema quântico foi resolvido, em
princípio, por outros meios. Todavia, aconteça o que acontecer,
resta-nos o consolador ensinamento de Lessing: a aspiração à verdade
é mais preciosa do que sua posse garantida." (Pais, 1995, p.556).
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