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Max Planck e o início da Física Quântica

Data de publicação: 03 de set

Categoria: Bits & Bytes de Ciência

Dois séculos já tinham se passado quando o mundo, através das geniais idéias do físico alemão Máx Planck em 1900, conheceu a física quântica. Até aquele ano a física clássica era suportada pelos fundamentos que tinham se iniciado quando Isaac Newton em 1687 formulou as leis do movimento e da atração gravitacional. Seguiu-se após as descobertas de Newton, a teoria de Farady e de Maxwell e as leis da termodinâmica que completavam o fundamento clássico de que os sistemas interagem trocando energia de forma contínua. Dessa forma acreditava-se que de um sistema podia-se dar e tirar energia em qualquer quantidade. Com as leis do movimento e da gravitação de Newton, as equações de Maxwell, que tratavam sobre os fenômenos eletromagnéticos, e as leis da termodinâmica que respondiam sobre a o calor e sua transmissão em um sistema fechado, a Física Clássica reinou absoluto por dois séculos. Respondia tão bem a descrição dos fenômenos acontecidos no nosso mundo que chegou a ponto de alguns cientistas afirmarem que não existia mais nada a ser descoberto.

Mas a Ciência existe porque o homem sempre procura a resposta para as indagações geradas por fenômenos que teimam em acontecer. E mesmo com todo o conhecimento adquirido a partir dos fundamentos da física clássica, quando Planck entrou em cena um fenômeno corriqueiro conhecido como “a radiação do corpo negro” surpreendia por não ser compatível com as explicações fundamentadas nas leis da física clássica. Um “corpo negro” pode ser imaginado como um carro pintado externamente e cor negra. Sabemos que sobre um sol de verão, no interior de um carro pintado com cor negra  a temperatura é muito maior em relação a outro carro pintado externamente com cor clara.  Isto acontece porque o carro de cor negra absorve mais radiação comparada ao carro de cor clara. Portanto, por definição um corpo negro é aquele objeto que absorve toda a radiação e não irradia e nem reflete energia alguma.

Considerando que radiação é composta por ondas eletromagnéticas de diversas freqüências, abrangendo desde as ondas de rádio de menor freqüência até as de maiores freqüências como as de raios-X e gama, os cientistas, medindo o interior do corpo negro constataram vários resultados que não condiziam com os princípios da física clássica. Pelo que se esperava, quando se medisse as radiações no interior de um forno, com o aumento da temperatura os átomos das suas paredes vibrariam liberando energia para o seu interior. Com o aumento da temperatura no interior do forno o calor faria com que os átomos da parede reabsorvessem a radiação, e assim trocaria energia de modo continuo até que o sistema entrasse em equilíbrio. No entanto por mais medições que fizessem as predições não se confirmavam. Além disso, verificava-se que a radiação independia do material e do formato do forno. As radiações no interior do forno dependia da temperatura e esta, por sua vez, ao invés de ser dominada pela maior freqüência da radiação estava sempre associada a determinada freqüência predominante.

Quando a física clássica estava sem explicações para o que acontecia no interior do corpo negro Max Planck trouxe uma solução que resolveu o problema trazendo um novo termo para a ciência, o “quantum” de energia. Neste seu trabalho Planck desconsiderando a afirmação máxima da física clássica afirmava que no corpo negro a troca de energia entre os átomos e a radiação não era feita de modo continuo, mas de modo discreto, isto é aos pedaços. O quantum eram pacotes de energia vindos em pequenas quantidades determinadas pela freqüência. Com isso Planck mostrou porque em determinadas temperaturas as radiações de maior freqüência, por ser mais energética, estão ausentes no interior do corpo negro.

Com essa idéia genial Planck iniciou o estudo da Física quântica que tanto tem abalado os pilares da Física Clássica.