No Ano Milagroso, "audaciosamente indo onde nenhum homem jamais esteve"
Em 2005 comemora-se o centenário do Ano Milagroso, mais conhecido como o Annus Mirabilis (1905). Quem lê os jornais da capital (São Paulo) ou as revistas semanais de informação ou, melhor ainda, publicações de divulgação científica(como as revistas Scientific American Brasil ou Super Interessante) já sabe do que se trata. Quem não lê nada disso mas está conectado no site de nossa cidade, vai ficar sabendo agora.
No próximo artigo falarei sobre a Teoria da Relatividade. Ah ! Ia me esquecendo. Cada pacotinho de energia luminosa foi chamado de 'quantum' de energia, significando uma quantidade mínima e impossível de ser dividida em quantidades menores. O plural de 'quantum' (que é uma plavra em Latin) é 'quanta'. A teoria inaugurada por Einstein ficou conhecida como Mecânica dos Quanta, depois virou Mecânica Quântica.
No Ano Milagroso de 1905, o pensamento de um homem foi além de onde qualquer outro ser humano já tinha ido. Alguns outros homens já tinham espiado pelas mesmas 'brechas' da natureza que ele espiou e até colocado suas visões em equações e artigos científicos. Mas nenhum teve a ousadia, a audácia de questionar idéias tidas até então como algumas das verdades mais fundamentais e inabaláveis sobre natureza: os conceitos de tempo e espaço absolutos e imutáveis e a continuidade da energia.
1905 é considerado o Ano Milagroso porque, naquele ano, Albert Einstein publicou cinco artigos científicos, dois dos quais 'fundaram' as duas teorias mais importantes na Física após a Mecânica Newtoniana (Mecânica Newtoniana é aquela que vocês aprenderam - ou deveriam ter aprendido - no ensino médio e que inclui a famosa lei F="ma" e a lei de ação e reação). Num terceiro artigo daquele ano, Einstein fornecia uma prova matemática inédita da adequação da teoria atômica da matéria. As duas teorias 'fundadas' por dois dos artigos de Einstein daquele ano são a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade (Restrita). A primeira é a descrição do que acontece no mundo das partículas muito pequenas, chamadas de subatômicas por serem menores que os átomos e comporem os átomos ou por serem as portadoras (ou 'mensageiras') da interação entre as demais partículas subatômicas. A segunda, a Teoria da Relatividade, é aquela na qual os autores de ficção científica pensam que se baseiam quando escrevem sobre viagens no tempo e que contém a famosa equação E="mc2."
No trabalho que é uma das bases da Mecânica Quântica, Einstein explica um fato experimental que era um mistério absoluto naquele tempo: o efeito fotoelétrico.Quando a luz incide sobre uma placa de metal, sua energia faz com que alguns elétrons saltem da placa. Quanto mais luz, mais elétrons devem sair, certo ? Certo. E quanto mais luz, mais energia incide sobre cada elétron, logo quanto mais luz, maior deve ser a velocidade de cada elétron ejetado da placa de metal, certo ? ERRADO ! O aumento da quantidade de luz não aumenta a velocidade dos elétrons. Mas o aumento da freqüência da luz sim, isso aumenta a velocidade dos elétrons ejetados. A luz vermelha tem freqüência menor que a luz azul que, por sua vez, tem freqüência menor que a da luz violeta. Mas ... freqüência do que ? Em 1905 supunha-se que a luz era feita de ondas (como as ondas do mar) se propagando numa substância misteriosa chamada Éter (não confunda com o éter que você compra na farmácia) que se espalharia por todo o Universo. A freqüência da luz seria então a freqüência dessa ondas de Éter, i.e., a quantidade de ondas passando por você por unidade de tempo. Einstein propôs a seguinte hipótese: a luz não é composta de ondas se propagando num Éter, mas sim composta de pequenos pacotinhos ou grãozinhos de energia, cada pacotinho estando desgrudado dos outros pacotinhos; quando a luz incide sobre o metal, são esses pacotinhos que dão energia para o elétron saltar; logo, quanto mais pacotinhos (mais luz) incidindo no metal, mais elétrons saltam, mas a velocidade de cada elétron que salta depende da energia do pacotinho que com ele se chocou e não da quantidade de pacotinhos caindo no metal; cada pacotinho de energia luminosa só expulsa um elétron e cada elétron ou é expulso pelo choque de um único pacotinho ou não, não existe meio termo; a energia de cada pacotinho depende da freqüência (cor) da luz, assim quanto maior a freqüência, maior a energia do pacotinho (Tem algo aparentemente incoerente nesta explicação, ou você não notou ?). Essa idéia parece tão simples de visualizar, mas provocou uma revolução avassaladora na Física e na tecnologia. Se você não sabe, todos os processadores (desde seu computador de mesa até o seu relógio digital e o seu celular) foram construídos a partir do conhecimento proporcionado pela Mecânica Quântica. E isso é só a ponta do iceberg.