A Interconexão Fascinante da Física com Outras Ciências: Explorando os Laços que Unem o Mundo Natural

 

A Física é uma ciência fundamental que desempenha um papel crucial na compreensão do mundo ao nosso redor. Ela oferece um conjunto de leis e princípios que explicam o funcionamento do universo, desde os fenômenos subatômicos até as grandezas cósmicas. No entanto, a influência da Física não se limita apenas ao seu próprio campo. Ela se entrelaça com diversas outras áreas do conhecimento, como a Biologia, Química, Astronomia e até mesmo a Psicologia. Neste artigo, exploraremos a relação intrincada da Física com outras ciências, destacando como elas se complementam e se beneficiam mutuamente.

1. Física e Biologia: Entendendo os Segredos da Vida

A Física e a Biologia estão intimamente ligadas, pois a compreensão dos princípios físicos é essencial para desvendar os mistérios da vida. A Biologia molecular, por exemplo, utiliza conceitos físicos para entender as interações entre moléculas e os processos celulares. Podemos descrever a taxa de difusão de moléculas através de membranas utilizando a equação de difusão:
$$\frac{{dC}}{{dt}} = D\frac{{d^2C}}{{dx^2}}$$
onde \(C\) é a concentração da substância, \(t\) é o tempo, \(x\) é a posição e \(D\) é o coeficiente de difusão. Além disso, a mecânica quântica tem um papel fundamental na compreensão das propriedades dos sistemas biológicos a nível molecular. Ela permite descrever, por exemplo, a estrutura e a função das proteínas e o funcionamento dos processos de fotossíntese nas plantas.

2. Física e Química: A Dança Íntima das Partículas

A Física e a Química são disciplinas intrinsecamente relacionadas, pois compartilham uma base conceitual comum. A Física Quântica, por exemplo, é fundamental para a compreensão da estrutura atômica e molecular, fornecendo insights sobre os processos químicos. A equação de Schrödinger, um dos pilares da Física Quântica, descreve a evolução temporal de uma partícula em um sistema quântico:
$$i\hbar\frac{{\partial \Psi}}{{\partial t}} = \hat{H}\Psi$$
onde \(\Psi\) é a função de onda, \(\hbar\) é a constante de Planck reduzida e \(\hat{H}\) é o operador hamiltoniano. Além disso, os princípios da termodinâmica e da físico-química são essenciais para entender as reações químicas, a cinética e a energia envolvida nos sistemas químicos. A Física também é responsável pela compreensão dos diferentes estados da matéria e das propriedades físicas das substâncias, o que é fundamental para a Química.

3. Física e Astronomia: Explorando os Limites do Universo

A Física e a Astronomia são parceiras inseparáveis na busca por desvendar os mistérios do cosmos. A Astronomia depende dos princípios fundamentais da Física para explicar os movimentos dos corpos celestes, a formação de estrelas e galáxias, as leis do eletromagnetismo que regem a propagação da luz no espaço e a interpretação dos espectros estelares. A Física de partículas desempenha um papel importante no estudo da matéria escura e da energia escura, que compõem a maior parte do universo e cujas propriedades ainda são desconhecidas. A teoria da relatividade de Einstein, expressa pela equação de campo de Einstein:
$$G_{\mu\nu} = 8\pi T_{\mu\nu}$$
descreve a interação entre a matéria (representada por \(T_{\mu\nu}\)) e a curvatura do espaço-tempo (representada por \(G_{\mu\nu}\)), fornecendo uma base teórica para a compreensão da gravidade em escalas cósmicas.

4. Física e Psicologia: Compreendendo a Mente e o Comportamento Humano

Embora a relação entre a Física e a Psicologia possa parecer distante à primeira vista, elas compartilham áreas de interseção surpreendentes. A Neurofísica, por exemplo, combina conceitos da Física e da Neurociência para investigar a atividade elétrica e magnética do cérebro, auxiliando na compreensão dos processos cognitivos e do comportamento humano. Podemos descrever a propagação de um sinal elétrico no cérebro utilizando a equação de difusão, similar àquela mencionada anteriormente. Além disso, a Psicofísica utiliza princípios físicos, como a teoria da detecção de sinais, para estudar a percepção e a sensação.


A Física transcende suas próprias fronteiras e estabelece conexões vitais com outras ciências, enriquecendo a compreensão global do mundo natural. A interação entre a Física e outras disciplinas científicas é essencial para desvendar os mistérios da vida, da matéria e do universo, além de contribuir para a melhoria da qualidade de vida humana. Ao reconhecer e explorar essas conexões, abrimos caminho para descobertas inovadoras e avanços significativos em todas as áreas do conhecimento científico.

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Aspectos Inusitados da Vida de Einstein

 Por José Maria Filardo Bassalo.

O físico alemão Albert Einstein nasceu em Ulm, no antigo estado alemão de Wüttemberg, sexta-feira, dia 14 de março de 1879, na rua Bahnhofstrasse, 20, segundo seu registro de nascimento. Seus pais chamavam-se Hermann (1847-1902) e Pauline Koch (1858-1920), que era excelente pianista. Ele teve uma irmã de nome Maja (Maria) (1881-1951). Seu pai e seu tio paterno Jakob (1950-1912), engenheiro mecânico, eram donos de uma oficina eletrotécnica. Aliás, era esse tio que lhe emprestava livros com problemas engenhosos de Álgebra, e que ficava muito eufórico quando seu sobrinho os resolvia. Em 1880, seus pais mudaram-se para Munique.

Einstein com 3 anos de idade em 1882

Einstein só começou a falar com a idade de três anos e, quando começou a falar, tinha o hábito de ensaiar mentalmente o que ia dizer, mexendo os lábios, e só depois repetia a frase em voz alta. Por causa disso, a empregada da família apelidou-o de “burro”. Com a idade de sete anos Einstein entrou na Volksschule, uma escola pública católica, sendo o único judeu, entre 70 alunos. Em outubro de 1888, matriculou-se no Luitpold Gymnasium, no qual, segundo seus biógrafos, desenvolveu um senso crítico às autoridades, bem como procurou ser sempre livre e independente. Esses aspectos de sua personalidade levaram seu professor de Grego, Joseph Degenhart, que foi um de seus ordinarius – professor responsável pelas tarefas escolares -, a dizer que Einstein não conseguiria ser nada na vida e que ficaria muito feliz se ele não assistisse mais suas aulas. Por outro lado, seu primeiro ordinarius, o professor de Latim e Alemão, Ferdinand Ruess, foi quem o introduziu nas leituras dos dramaturgos, o inglês William Shakespeare (1564-1616) e o alemão Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832). É interessante registrar que, nesse Ginásio, Einstein teve como professores de Física e de Matemática, respectivamente, Joseph Ducrue e Adolf Sickenburger.

Em outubro de 1895, com dois anos menos do mínimo permitido, Einstein prestou exame de admissão para a Polytechnikum, em Zurique, na Suíça, a famosa escola técnica, fundada em 1855 e que, em 1911, passou a ser chamada de Eidgenössische Technische Hochschule (ETH, “Escola Politécnica Federal”). Einstein foi aceito para fazer esses exames devido a alta recomendação de Sickenburger, seu professor de Matemática em Munique. Ele foi examinado em temas científicos (Matemática, Física, Biologia e Química), e em temas gerais (Literatura, História Política, Alemão e Francês), e foi reprovado em Biologia, Química e Francês. Ele pretendia ser engenheiro eletricista. Por recomendação do Diretor da ETH, professor Albin Hertzog, Einstein entrou na Kantonsschule (“Escola Cantonal”) de Aarau, que era capital do cantão de Aargau, ainda na Suíça, em outubro de 1895, para completar sua educação secundária, uma vez que tinha abandonado (alguns de seus biógrafos afirmam que ele foi expulso) o Luitpold Gymnasium. Em Aarau, Einstein morou na casa do professor Jost Winteler (1846-1929) a quem ele se afeiçoou a ponto de considerá-lo um segundo pai. Embora Winteler fosse professor da “Escola Cantonal”, ele não foi professor de Einstein. Nessa Escola de Aarau, Einstein teve aulas de Física com August Tuchsmidt, de Matemática com Heinrich Ganter, e de Química, Geografia Física e História Natural com Friedrich Muehlberg. Em setembro de 1896 ele voltou a fazer o exame de admissão na ETH, desta vez foi aprovado com notas máximas em Matemática, Física, Canto e Violino, porém não foi bem em Francês. Ele matriculou-se no Departamento VI (Escola para Professores Especializados em Matemática e Assuntos Científicos) da ETH, na Seção VI-A: Matemática, Física e Astronomia.

Como aluno da ETH, Einstein voltou a manifestar seu senso de liberdade e independência. Com efeito, certa vez, Einstein jogou no lixo o Manual de Laboratório de Física preparado pelo professor Johannes Pernet (1845–1902), catedrático de Física Experimental. Ao ver essa atitude de Einstein, Pernet reagiu dizendo-lhe: Você tem entusiasmo, mas não tem talento em Física. Para o seu bem, deveria fazer outra coisa, Medicina talvez, Literatura ou Direito. Einstein respondeu-lhe com as seguintes palavras: 

Porque, senhor professor, eu tenho ainda menos talento para esses assuntos. Por que não deveria, ao menos, tentar a minha sorte com a Física? 

Por outro lado, como Einstein faltava com freqüência as aulas de Pernet e realizava as práticas de laboratório de maneira independente sem ouvir suas instruções, esse professor deu-lhe a nota mínima 1, apesar de seu assistente haver-lhe dito que, embora heterodoxas, as soluções de Einstein sempre eram corretas. De outra feita, como Einstein manifestara desprezo pela autoridade de seu professor, o físico alemão Heinrich Friedrich Weber (1843-1912), catedrático de Física-Matemática e Técnica, ouviu deste a seguinte afirmação: 

Você é um rapaz inteligente, Einstein, um rapaz muito inteligente; mas tem um grande defeito: não ouve o que os outros dizem. 

Hermann Minkowski em 1909

É ainda interessante registrar que o grande matemático russo-alemão Hermann Minkowski (1864-1909) (quem, mais tarde, chamaria a atenção de Einstein para o Cálculo Tensorial, importante assunto matemático que lhe permitiu desenvolver a Teoria da Relatividade Geral, em 1915), professor de várias disciplinas de Matemática na ETH, chegou a chamar Einstein de “cão preguiçoso” por causa das constantes ausências em suas aulas. Registre-se que Einstein formou-se em Física em 27 de julho de 1900, com as seguintes notas (para um máximo de 6 e um mínimo de 1) em seu exame final: Física Experimental – 5 (peso 2); Física Teórica – 5 (peso 2); Astronomia- 5 (peso 1); Teoria das Funções – 5,5 (peso 2); Tese de Graduação – 4,5 (peso 4); Nota Final – 54 pontos. O primeiro lugar foi de Louis Kollros (1878-1959), com 60 pontos; o segundo lugar foi o do seu grande amigo, o matemático Marcel Grossmann (1878-1936), nascido em Budapeste, com 57,5 pontos; o terceiro foi de Jakob Ehrat (1876-1960), com 56,5 pontos. Einstein foi o quarto. Aliás, era Grossmann quem emprestava as notas das aulas para Einstein pois, insatisfeito com seus professores que não lhe ensinarem assuntos mais modernos, como, por exemplo, ocorria com Weber que não ensinava a Teoria Eletromagnética Maxwelliana, nas diversas disciplinas que ensinava (ver a relação delas no citado livro dos Medeiros), Einstein faltava às aulas para estudar aqueles assuntos. Registre-se que, em 21 de fevereiro de 1901, Einstein se tornou cidadão suíço.

Mileva Maric em 1896

Foi na ETH que Einstein se apaixonou por sua colega de turma, Mileva Maric (1875-1948), nascida de pais católicos na cidade de Titel, em Vojvodina, então na Hungria. (Aliás, Mileva foi reprovada no exame final que fez junto com Einstein, pois conseguiu apenas 44 pontos.) Em 1901, tiveram uma filha de nome Liesl (apelidada de Lieserl, que significa pequena Liesl), cujas referências a ela, por parte de Einstein e Mileva, terminaram em setembro de 1903. Não se sabe ao certo se essa criança faleceu ou se foi adotada por essa época. Einstein e Mileva casaram-se no dia 06 de janeiro de 1903, e desse casamento, nasceram os filhos Hans Albert (1904-1973), engenheiro civil pela ETH, professor de Engenharia Hidráulica na Universidade da Califórnia, em Berkeley, e na Universidade de Iowa, e construtor das mais importantes barragens no mundo todo, e Eduard (1910-1965), que era muito talentoso para as artes, estudou psiquiatria na Universidade de Zurique e morreu confinado em um Hospital Psiquiátrico, em Burghölzli, na Suíça.

Em junho de 1914, Einstein se separou de Mileva e se divorciaram em 14 de fevereiro de 1919. Ainda em 1919, no dia 02 de junho, Einstein casou-se com sua prima, também divorciada, Elsa Einstein Löwenthal (1876-1936).

Retrato oficial de Einstein em 1921
depois de receber o Prêmio Nobel de Física.

Em 09 de novembro de 1922, recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1921, pela descoberta da lei do efeito fotoelétrico e por trabalhos em Física Teórica. O valor desse Prêmio, cerca de 32.000 dólares, Einstein transferiu para Mileva, em 1923. Ele tornou-se cidadão norte-americano, em 01 de outubro de 1940, conservando, no entanto, seu passaporte suíço. Einstein morreu a uma hora e quinze minutos da manhã de 18 de abril de 1955, segunda-feira, de ataque cardíaco, no Princeton Hospital, com a assistência da enfermeira Alberta Rozsel. Ele foi cremado no Ewing Crematorium, em Trenton, quatro horas da tarde desse mesmo dia 18, e suas cinzas foram espalhadas pelo economista germano-norte-americano Otto Nathan (1893-1987) e pelo químico, filósofo e industrial alemão Paul Oppenheim (1885-1977) nas proximidades do crematório e em lugar não revelado.

Enquanto estudava na ETH, Einstein completava a pequena mesada que ganhava de uma tia materna dando aulas particulares de Física e de Matemática e, por pouco tempo (16 de maio-11 de julho de 1901), ensinou Matemática na Escola Técnica de Winterthur, substituindo o professor Jakob Rebstein (1845-1933), que o indicou pois o conhecia quando o ensinou na ETH e, entre outubro de 1901 e janeiro de 1902, foi professor no Internato de Schaffhausen. Preocupado com essa situação financeira de Einstein, Marcel Grossmann falou ao seu pai para arranjar um emprego para seu amigo Albert. Desse modo, o pai de Marcel conversou com seu amigo, o engenheiro mecânico suíço Friedrich Haller (1844-1936), Diretor do Escritório (“Bureau”) de Patentes, em Berna, para arranjar um emprego para Einstein. Registre-se que, em dezembro de 1901, esse “Bureau” abrira uma vaga de engenheiro de segunda classe para seu quadro de empregados e Einstein havia se candidatado para ocupar tal vaga. Depois de ouvir Einstein por cerca de duas horas, Haller percebeu que o amigo de Marcel não tinha muita habilidade técnica, porém, tinha um profundo conhecimento da Teoria Eletromagnética Maxwelliana, que aprendera sozinho, pois ela não fazia parte do ensino que recebera na ETH. Em vista disso, ofereceu-lhe o emprego de perito-técnico de terceira classe. Einstein foi admitido no dia 16 de junho de 1902, e começou a trabalhar no dia 23 desse mesmo mês. Ele trabalhou nesse “Bureau” até julho de 1909 onde, segundo Infeld (ver livro citado), ele estudava pouco, mas meditava muito.

Enquanto estava em Berna e antes de trabalhar no Escritório de Patentes, Einstein se mantinha dando aulas particulares de Física, anunciadas em um jornal local, com os dizeres: Albert Einstein, antigo aluno da Escola Politécnica de Zurique, dá aulas de Física, por três francos por hora. Um dos primeiros alunos de Einstein foi o jovem arquiteto romeno Maurice Solovine (1875-1958), estudante de filosofia e literatura na Universidade de Berna, que leu esse anúncio, na Páscoa de 1902, e se dirigiu ao primeiro andar da rua Gerechtigkeitsgasse, 32, onde morava Einstein. No primeiro encontro, conversaram durante duas horas, sobre vários assuntos, e acertaram aulas diárias de Física. No terceiro dia, Einstein desistiu de ser professor particular de Solovine, e lhe falou: Você não precisa de aulas de Física; nossa discussão de problemas originados na Física é muito mais interessante. Continue vindo me ver e terei o maior prazer em conversar com você. Semanas depois, um terceiro personagem passou a fazer parte dessa discussão, seu amigo e ex-colega da ETH, com domicílio em Schaffhausen, o engenheiro alemão Conrad Habicht (1876-1958), que realizava o Doutorado de Matemática na Universidade de Berna. Assim, ainda em 1902, os três fundaram a Akademie Olympia, que funcionava em cafés da cidade, cervejarias, recitais de música e em caminhadas nos fins de semana. Depois do casamento de Einstein e Mileva, no começo de 1903, conforme já registramos (cujos padrinhos foram Solovine e Conrad), as reuniões também se realizavam no pequeno apartamento dos Einstein, na rua Kramgasse, 49. Durante essas reuniões, ocasionalmente, Einstein tocava violino, que aprendera a tocar desde os seis anos de idade por indicação de sua mãe.

Da esquerda para a direita:
Conrad Habicht, Maurice Solovine e Einstein,
fundadores da Akademie Olympia

Na Akademie, os “três mosquiteiros intelectuais” estudaram os trabalhos de Física e Matemática de Karl Pearson (1857-1936) (matemático inglês), Ernst Mach (1838-1916) (físico e filósofo austríaco), Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) (físico e fisiologista alemão), André Marie Ampère (1775-1836) (físico e matemático francês), Georg Friedrich Bernhard Riemann (1826-1866) (matemático alemão) e Jules Henri Poincaré (1854-1912) (físico, matemático e filósofo francês). Deste, estudaram também seu famoso livro La Science et l´Hypothese, publicado em 1905. Além disso, discutiram as idéias de Platão (c.427-c.347) (filósofo grego), Benedict Baruch de Spinoza (1632-1677) (filósofo holandês), David Hume (1711-1776) (filósofo escocês), John Stuart Mill (1806-1873) (filósofo inglês), Richard Heinrich Ludwig Avenarius (1843-1896) (filósofo alemão) e de outros filósofos, entremeadas com leituras da literatura clássica de Sófocles (496-406) (dramaturgo grego), Miguel de Cervantes Saavedra (1547-1616) (novelista espanhol), Jean-Baptiste Racine (1639-1699) (poeta francês) e Charles John Huffam Dickens (1812-1870) (novelista inglês). Note-se que, por essa época, Einstein tinha também um grande amigo (e que permaneceu seu amigo até morrer, um pouco mais de um mês antes da morte de Einstein), o engenheiro mecânico ítalo-suíço Michelangelo Besso (1873-1955) que, apesar de não ser “acadêmico”, foi quem chamou a atenção de Einstein para os trabalhos de Mach. Aliás, foi Einstein quem levou Besso a trabalhar no Registro de Patentes, em 1904. É oportuno registrar que Einstein dedicou a Besso seu famoso trabalho de 1905, intitulado Elektrodynamik bewegter Körper (“Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento”), publicado no Annalen der Physik 17, p. 891, mais tarde conhecido como a Teoria da Relatividade Restrita.

O início do questionamento científico de Einstein ocorreu em 1894 ou 1895, quando escreveu um artigo intitulado Über die Untersuchung des Ätherzustandes in magnitischen Fielde (“Sobre a Pesquisa do Estado do Éter em um Campo Magnético”), com apenas cinco páginas, no qual, ele, com apenas 16 anos, propunha uma experiência para estudar o comportamento do éter em um campo magnético. Esse trabalho foi enviado de Pavia, onde morava, para seu tio materno Caesar Koch (1854-1941), na Bélgica, junto com uma carta na qual ele falava na sua vontade de estudar na ETH. Note-se que, quando criança, Einstein recebeu desse seu tio uma pequena máquina a vapor, que o fazia esquecer da vida enquanto brincava com ela. [Registre-se que o artigo e a carta referidos acima foram reproduzidos pelo físico e filósofo da ciência indiano-norte-americano Jadish Mehra (n.1931), em 1971 (Physikalische Blätter 27, p. 385).] Foi ainda por volta de 1895 que Einstein questionou as conseqüências físicas de uma pessoa que se deslocasse com a velocidade da luz. Como se vê, desde cedo Einstein já apresentava questões altamente interessantes e de grande conteúdo científico investigatório. Certamente esse espírito questionador começou quando ele tinha cerca de quatro anos de idade ao examinar, com curiosidade, uma bússola que o pai lhe mostrou.

Considerando que uma carreira científica está diretamente vinculada à publicação de artigos em revistas especializadas, pode-se dizer que a de Einstein teve início em 1901, com a publicação do artigo Folgerungen aus den Kapillaritäserscheinungen (“Deduções dos Fenômenos de Capilaridade”) no Annalen der Physik 4, p. 513. É oportuno notar que esse artigo foi escrito quando ele ensinava na Escola Técnica de Winterhur. Ele teve a inspiração para escrever esse depois de ouvir uma aula teórica, sobre capilaridade, que Minkowski ministrou em 1900. Essa aula o impressionou tanto que Einstein chegou a dizer ao seu colega Kollros que ela teria sido a primeira aula verdadeiramente de Física-Matemática que havia assistido na ETH.

Ainda em 1901, em novembro, Einstein submeteu à Universidade de Zurique (UZ) (pois, por essa época, a ETH ainda não oferecia o Doutoramento) sua Tese de Doutoramento, intitulada Eine Neue Bestimund der Moleküldimension (“Uma Nova Fixação Dimensional das Moléculas”), elaborada sem nenhuma assistência de qualquer professor. Vejamos a razão dessa atitude de Einstein. Na tentativa de obter um emprego de professor assistente em alguma universidade européia fora de Zurique, uma vez que fora recusado a ser assistente de algum professor da ETH, Einstein enviou copias de seu primeiro artigo publicado para professores famosos, como o físico austríaco Ludwig Edward Boltzmann (1844-1906), da Universidade de Leipzig, o físico alemão Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien (1864-1928; PNF, 1911), da Universidade de Breslau, e o físico-químico alemão Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932; PNQ, 1909), da Universidade de Leipzig. Este, sem Einstein saber, também recebeu uma carta de seu pai Hermann solicitando emprego ao filho. Einstein escreveu também para os físicos, o holandês Heike Karmelingh Onnes (1853-1926; PNF, 1913), da Universidade de Leiden, o italiano Augusto Righi (1850-1920), da Universidade de Bolonha, e o alemão Carl Adolph Paalzow, da Universidade de Berlim. Einstein não recebeu nenhuma resposta desses eminentes professores. Em vista dessas recusas, Einstein resolveu obter seu Doutoramento, pois soube que o físico alemão Carl Victor Eduard Riecke (1845-1915), da Universidade de Goettingen, precisava de dois assistentes-doutores. É oportuno registrar que Ostwald indicou o nome de Einstein para receber o PNF nos anos de 1909, 1910, 1913 e 1914.

Einstein em 1904, aos 25 anos de idade.

Inicialmente Einstein sondou Weber, no inverno de 1900-1901, a ser orientador de sua Tese de Doutoramento, uma vez que ele havia sido seu orientador da Diplomarbeit (“Diploma de Graduação”). Ele pretendia desenvolver um trabalho sobre o efeito Thomson, o que foi aceito por Weber. No entanto, Einstein resolveu estender seu primeiro artigo, que tratava com as “forças moleculares”, aos gases. Weber não aceitou e, então, Einstein resolveu desenvolvê-la sozinho. (Mais detalhes da relação conflituosa entre Einstein e Weber, ver o livro dos Medeiros.) Essa Tese, que apresentava um método hidrodinâmico de determinar dimensões moleculares, foi examinada pelo físico suíço Alfred Kleiner (1849-1916) que a recusou por considerá-la muito curta, pois apresentava apenas 21 páginas, e devolveu a Einstein, em 01 fevereiro de 1902, inclusive com a taxa de inscrição: 230 francos suíços. Depois de refazê-la, em 30 de abril de 1905 e dedicá-la ao amigo Marcel Grossmann, ele voltou a apresentá-la em 20 de julho de 1905 à UZ, acrescida apenas de mais uma sentença, conforme Einstein comentou, às gargalhadas, anos mais tarde. Ela foi então imediatamente aprovada por Kleiner e pelo físico suíço Heinrich Burkhardt (1861-1914) quem, inclusive, conferiu os cálculos matemáticos nela envolvidos. É oportuno destacar que, ainda em 1905, Einstein publicou seus famosos artigos, que constituem o marco de sua celebridade: Efeito Fotoelétrico (Annalen der Physik 17, p. 132), Movimento Browniano (Annalen der Physik 17, p. 549), e Relatividade Restrita, já referido. O artigo sobre o Movimento Browniano apresenta resultados que são subprodutos de sua Tese de Doutoramento. Para uma análise crítica dessa Tese, ver o citado livro de Stachel.

Sobre essa Tese (publicada em 1906, no Annalen der Physik 19, p. 289, sem a dedicatória a Grossmann), há fatos inusitados a comentar. Independentemente de Einstein, o físico australiano William Sutherland (1859-1911) encontrou, em 1905 (Philosophical Magazine 9, p. 781), o mesmo resultado encontrado por Einstein para o coeficiente de difusão D de um soluto, resultado esse que depende do número de Avogadro $N$. Ainda em sua Tese, Einstein deduziu uma expressão para o coeficiente de viscosidade de um líquido com ($k^*$) e sem ($k$) moléculas em suspensão: $k^* = k(1 + f)$, onde $f$ representa a fração do volume ocupado pelas moléculas solutas. Em 1909 (Annales de Chimie et Physique 18, p. 1), o físico francês Jean Baptiste Perrin (1870-1942; PNF, 1926) determinou $N$ e encontrou um valor diferente da fórmula de Sutherland-Einstein. Em 1910, Jacques Bancelin, aluno de Perrin, realizou um estudo experimental sobre os coeficientes de viscosidade dados pela expressão acima, e encontrou que $f$ deveria ser multiplicado pelo fator $3,9$, a não o valor $1$ como indicava a referida expressão.

Ao receber de Bancelin essa informação, Einstein passou a rever seus cálculos. Como não encontrou nenhum erro, escreveu a seu aluno Ludwig Hopf (1884-1939), em janeiro de 1911, dizendo-lhe: Você faria um grande favor se refizesse cuidadosamente minha investigação. Ou há um erro no trabalho, ou o volume da substância em suspensão de Perrin, no estado de suspensão, é maior do que ele acredita. Hopf refez os cálculos e mostrou que Einstein havia errado nas derivadas dos componentes das velocidades nas equações para os componentes de pressão. Após a correção do erro, Hopf encontrou que o fator multiplicativo de $f$ seria $2,5$, e não o $3,9$ de Bancelin. Em 1911 (Annalen der Physik 34, p. 591), Einstein publicou um trabalho no qual corrigiu sua fórmula, introduzindo o valor calculado por Hopf. É oportuno registrar que, em maio de 1911, Bancelin apresentou à Academia Francesa de Ciências os resultados de novas experiências sobre a medida da viscosidade, nos quais apresentava o valor $2,9$ como coeficiente de $f$ na expressão de Einstein-Hopf. É curioso como Burkhardt, que conferiu os cálculos matemáticos da Tese de Einstein conforme relatamos acima, não tenha percebido esse erro.

Durante toda a vida científica, Einstein escreveu mais de 300 artigos (ver relação no livro do Schilpp), a grande maioria deles escritos em alemão e apenas ele como autor. Desses 300 artigos, apenas 44 foram escritos com colaboradores, que foram os seguintes físicos (o número entre parêntesis indica o número de artigos): Johann Jakob Laub (1872-1962) (2); Hopf (2); Otto Stern (1888-1969; PNF, 1943) (1); Adriaan Daniel Fokker (1887-1968) (1); Grossmann (1); Wander Johannes de Haas (1878-1960) (4); Hans Mühsam (1876-1957) (1); Jakob Grommer (1879-1933) (2); Paul Ehrenfest (1880-1933) (1); Théophile de Donder (1872-1957) (1); Walther Mayer (1887-1948) (8); Richard Chase Tolman (1881-1948) (1); Boris Podolsky (1896-1966) (2); Willem de Sitter (1872-1974) (1); Nathan Rosen (1909-1995) (4); Leopold Infeld (1898-1968) (4); Banesh Hoffmann (1906-1986) (1); Peter Gabriel Bergmann (1915-2002) (2); Valentin Bargmann (1908-1989) (2); Wolfgang Pauli Jr. (1900-1958; PNF, 1945) (1); e Ernst Gabor Straus (1922-1983) (2).

Einstein em 1947

Muito embora, ao morrer em 1955 Einstein estivesse trabalhando na Teoria do Campo Unificado [cujo primeiro trabalho sobre esse tema, qual seja, a unificação entre as forças eletromagnética e gravitacional, ele o publicou em 1925 (Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Mathematisch-physikalische Klasse, Sitzungsberichte, p. 414)], o seu último artigo científico foi publicado em 1949 (Canadian Journal of Mathematics 3, p. 209) e escrito em colaboração com Infeld, com o seguinte título: Motion of Particles in General Relativity Theory. É oportuno registrar que durante a carreira científica de Einstein, ninguém jamais obteve o grau de Doutor em Física sob a sua orientação, muito embora haja tido alguns alunos de Doutoramento, sendo Hans Tanner (1886- ? ), o primeiro deles quando Einstein ensinava na Universidade de Zurique, na qual lecionou entre outubro de 1909 e abril de 1911.

Na conclusão desse verbete sobre alguns aspectos inusitados da vida de Einstein, relataremos mais dois deles. O primeiro se relaciona com a sua religião; o segundo, com a sua famosa foto com a língua de fora. Vejamos a sua religião. É muito difícil resumir em poucas palavras o que Jammer, no livro referido no final deste verbete, escreveu sobre a religião de Einstein. Por isso, escolhi apenas duas frases suas que, para mim, sintetizam o pensamento Einsteiniano sobre a Religião. A primeira delas é o resumo que fez de sua Filosofia da Religião: A Ciência sem Religião é manca, a Religião sem Ciência é cega. A segunda frase, ele a proferiu quando o Rabino Herbert S. Goldstein, da Sinagoga Institucional de Nova York, lhe telegrafou perguntando: O senhor acredita em DEUS?. Recebeu dele a seguinte resposta: Acredito no DEUS de Spinoza, que se revela na harmonia de todos os seres, não no DEUS que se interessa pela sorte e ação dos homens. Esse telegrama do Rabino Goldstein foi motivado por uma recomendação feita, em abril de 1929, pelo Cardeal O´Connell, Arcebispo de Boston, e destinada aos membros do Clube Católico Americano de Nova Inglaterra: Não leiam a Teoria da Relatividade Einsteniana, porque ela é uma especulação confusa, que produz a dúvida universal sobre Deus e Sua Criação; ela encobre a assustadora aparição do ateísmo.

Agora, vejamos como ocorreu a fotografia com a língua de fora. No livro de Andrew Robson, referido no final deste verbete, aparece essa famosa foto de Einstein, tirada pelo fotógrafo Arthur Sasse, no dia 14 de abril de 1951, quando ele completava 72 anos de idade. Ele se encontrava no interior de um automóvel, e se dirigia para a solenidade de entrega do primeiro Einstein Awards for Achievements in Natural Sciences (“Prêmio Einstein para Feitos nas Ciências Naturais”). Essa atitude de Einstein foi a resposta ao seguinte pedido de Sasse: Um sorriso para vosso aniversário, professor.

Segundo contou-me meu amigo, o físico brasileiro Jayme Tiomno (n.1920), essa não foi a única oportunidade que Einstein teve para colocar a língua de fora. Quando Tiomno fazia seu Doutoramento na Universidade de Princeton, no começo da década de 1950, em uma conferência proferida por Einstein, que então trabalhava no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, ele pediu aos ouvintes que tentassem conter a Guerra Fria - corrida armamentista entre os Estados Unidos e a então União Soviética, ocorrida em seu período mais crítico, entre 1949 e 1953. Seu pedido era no sentido de os ouvintes mandarem cartas para os principais mandatários desses países para pedirem o término dessa Guerra. Aí, então, ele colocou a língua de fora oferecendo saliva para colar os selos das cartas. Não sei se houve alguma fotografia desse ato de Einstein.

Para este verbete, usei como referência, basicamente, os seguintes textos: 

• Leopold Infeld, Albert Einstein: A sua Obra e a sua Influência no Mundo Contemporâneo (Charles Scribner´s Sons, 1950); 
• Paul Arthur Schilpp (Editor), Albert Einstein: Philosopher-Scientist (Open Court/Cambridge University Press, 1970); 
• Albert Einstein, Écrits Politiques (Seuil/CNRS, 1991); 
• Abraham Pais, Subtle is the Lord... The Science and the Life of Albert Einstein (Oxford University Press, 1983); 
• Isaías Golgher, O Universo Físico e Humano de Albert Einstein (Oficina de Livros, 1991); 
• Michel Paty, Einstein Philosophe (Presses Universitaires de France, 1993); 
• Abraham Pais, Einstein Lived Here (Clarendon Press e Oxford University Press, 1994); 
• Ildeu de Castro Moreira e Antonio Augusto Passos Videira (organizadores), Einstein e o Brasil (Editora UFRJ, 1995); 
• Max Jammer, Einstein e a Religião: Física e Teologia (Contraponto, 2000); 
• Alfredo Tiomno Tolmasquim, Einstein: O Viajante da Relatividade na América do Sul (Vieira & Lent, 2003); 
• John Stachel (organizador), O Ano Miraculoso de Einstein: Cinco Artigos que Mudaram a Face da Física (Editora UFRJ, 2001); 
• Carlos Alberto dos Santos, O Plágio de Einstein (WS Editor, 2003); Thomas Levenson, Einstein em Berlim (Objetiva, 2003); 
• Andrew Robson, Einstein: Os 100 Anos da Teoria da Relatividade (Campus/Elsevier, 2005); 
• Stephen Hawking, Os Gênios da Ciência: Sobre os Ombros de Gigantes (Campus/Elsevier, 2005); 
• Michio Kaku, O Cosmo de Einstein: Como a visão de Albert Einstein transformou nossa compreensão de espaço e tempo (Companhia das Letras, 2005); 
• Alexandre Medeiros e Cleide Farias de Medeiros, Einstein e a Educação (Livraria da Física, 2006).

Texto retirado e adaptado do site: http://www.searadaciencia.ufc.br/folclore/folclore120.htm

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A inesperada matemática por trás da "Noite Estrelada" de Van Gogh

O físico Werner Heisenberg disse: 

"Quando eu me encontrar com Deus, eu vou fazer-lhe duas perguntas: por que a relatividade? E por que turbulência? Eu realmente acredito que ele vai ter uma resposta para a primeira."

A turbulência é um movimento complexo, caótico e imprevisível de um fluido. Foi caracterizado como um “estado de instabilidade contínua”. Frequentemente ela é caracterizada como a etapa final de uma sequência de instabilidades. Em outras situações, como no escoamento em um cano, ela surge e desaparece erraticamente.

Por mais difícil que seja a turbulência o desafio é entende-la matematicamente. Podemos usar a arte para mudar a maneira como vemos a turbulência. Natalya St. Clair ilustra como Van Gogh captou este mistério profundo do movimento, fluido e luz em seu trabalho.

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O Legado dos Curie

Por Marcelo Costa de Lima

O texto publicado em 2009, por ocasião da comemoração do ano da França no Brasil,  inaugurou a seção de conteúdos em história da física do Museu Interativo da Física e presta um tributo à família Curie, cujo legado constitui um dos mais importantes capítulos da física feita na França, desde o final do século XIX até o primeiro quarto do século XX.

Pierre, Irène e Marie Curie

Prólogo

Quando Pierre Curie e Maria Sklodowska irromperam na cena científica francesa, nas últimas décadas do século XIX, o mundo era bem diferente do que é hoje. O telefone (1876) e a luz elétrica (1879) eram curiosidades às quais poucos podiam dar-se ao luxo. As ondas eletromagnéticas haviam acabado de ser descobertas por

Heinrich Hertz (1887)

Heinrich Hertz (1887) e o Telégrafo sem fio de Marconi (1896), que usava as ondas Hertzianas para transmitir o código Morse através do espaço, sem fios, eram os primeiros e tímidos indícios da futura era das telecomunicações. A ciência da eletricidade e do magnetismo saía, a passos cada vez mais largos, dos laboratórios de pesquisa, começando a transformar a sociedade e fazer a fortuna de seus inventores, ou daqueles que se apoderaram dos inventos. Desatentos e desinteressados em tais aplicações, dos fundamentos já estabelecidos na ciência, muitos acadêmicos continuavam a perseguir um ideal de ciência pura, de construção de um saber universal, racional, coletivo, patrimônio de toda a civilização, promotor do progresso e da libertação do homem. Quando perguntado, nos anos de 1880, pelas aplicações práticas de suas ondas eletromagnéticas Hertz teria dito: “nenhuma, eu acho”. Quando Röntgen recebeu o primeiro Prêmio Nobel de física, concedido a alguém, pela descoberta dos raios-X, doou todo o dinheiro do prêmio à sua Universidade. Entre estes positivistas certamente encontraremos Pierre e Marie.

Wilhelm Conrad Röntgen e a mão de Anna (detalhe)

Talvez possamos começar a saga dos dois a partir da descoberta de Röntgen, na Alemanha. O estudo de descargas elétricas através de gases rarefeitos, havia confrontado os físicos com os chamados raios catódicos. Estes eram gerados dentro de ampolas de vidro, onde se produzia o vácuo. Sua natureza então desconhecida aguçava a imaginação dos físicos. Sabia-se que eram carregados negativamente, mas se desconhecia se eram ondas ou partículas. Foi em experiências com tubos de raios catódicos que Röntgen descobriu emissões de raios invisíveis, que escapavam dos tubos de raios catódicos para o ambiente e que eram capazes de impressionar uma chapa fotográfica. Por não conhecer sua natureza, os designou raios-X. Estes se distinguiam dos raios catódicos, entre outras coisas, por serem eletricamente neutros. O ano era 1895. Entre as primeiras fotografias está uma foto da mão de sua esposa Anna Bertha, na qual seu anel de casada impede a passagem dos raios-X.

Antoine Henri Becquerel

Nos primeiros meses de 1896 as chapas de Röntgen são exibidas perante a Academia Francesa de Ciências. Entre os presentes está Antoine Henri Becquerel, que se questiona se haveria uma relação entre os raios-X e o fenômeno da Luminescência, do qual era especialista. Luminescência é o nome genérico (abrangendo a fluorescência e fosforescência) que se dá ao fenômeno de emissão de luz, por certos materiais, após terem sido expostos à luz solar. Becquerel começou então investigar se substâncias fluorescentes emitiriam também raios X. Em uma primeira série de experiências testou sucessivas substâncias luminescentes, durante todo o mês de Janeiro, sem obter qualquer resultado. Quando, finalmente, repetiu o experimento com o uranilo (sal de Urânio) exposto à luz solar, constatou que o mesmo era capaz de impressionar a chapa fotográfica, mesmo através do papel escuro com o qual a recobrira.

A chapa de Becquerel

Descobrira, assim, uma substância luminescente que emitia raios X. Foi na seqüência destes experimentos que descobriu então, acidentalmente, emissões espontâneas invisíveis do uranilo, quando este não fora exposto à luz solar. Tudo se deveu à sua decisão (sabe-se lá porque) de revelar a chapa fotográfica que ficara guardada com o uranilo em uma gaveta, após vários dias nublados: nela estava impressa a imagem da amostra de uranilo que com ela havia sido guardada!

Marie e Pierre

Pierre Curie e Marie Curie

Neste mesmo ano de 1896, uma imigrante de origem Polonesa, recém formada na Sorbonne, está à procura de um tema para seu futuro trabalho de Doutorado. É Marie Curie, nascida Sklodowska, que chegara à Paris em 1991, graduara-se em Física, pela Faculdade de Ciências, em 1893, em primeiro lugar, e em ciências matemáticas em 1994, em segundo. Seu brilho pessoal e competência logo lhe valeram o respeito profissional e o afeto pessoal de seus professores, como Gabriel Lippmann, seu futuro porta-voz diante da Academia Francesa de Ciências, e colaboradores. Ali também conhecera Pierre Curie, que era „‟professeur d'électricité, de magnétisme et du cours de physique théorique‟‟, na École de physique et de chimie industrielle de la Ville de Paris. Os dois tinham se conhecido em 1894, casando-se no ano seguinte. O professor Curie, por sua vez, havia defendido sua tese de Doutoramento em 1895, sobre as propriedades magnéticas dos corpos em diversas temperaturas, aí enunciando a hoje chamada Lei de Curie e ali definido o hoje chamado Ponto de Curie, que é a temperatura a partir da qual certos materiais inicialmente magnéticos perdem esta propriedade. Sua notoriedade em física remontava aos anos de 1880, quando juntamente com seu irmão Jacques, descobrira o fenômeno da piezoeletricidade, isto é, a produção de uma tensão elétrica por um cristal, a partir de sua compressão mecânica, bem como o fenômeno inverso. Em 1882, seguindo seus estudos sobre as propriedades da piezoeletricidade, construíra com Jacques o dinamômetro piezoelétrico, que viria a ser de grande utilidade nas descobertas ainda por vir.

Os primeiros passos de Marie

Pierre, Irène e Marie

Marie engravidou naquele mesmo ano de 1896, dando a luz à sua primeira filha Irène em setembro de 1897. É somente em dezembro de 97 que Marie começa seus trabalhos de doutoramento, na École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris, tendo por tema os raios do uranilo, descobertos por Becquerel. Estes eram então chamados de raios urânicos, por se acreditar que eram específicos deste elemento, ou, como Marie os chamava, raios de Becquerel. Pode agora parecer curioso, mas o objetivo inicial de Marie, em sua tese, era apenas o de realizar medidas de alta precisão neste fenômeno recém descoberto. Os experimentos iniciais, dos quais resultou a descoberta dos raios X e da radioatividade, se baseavam na sensibilização de chapas fotográficas, sendo a intensidade do efeito avaliada pela intensidade do enegrecimento da chapa fotográfica, e, portanto, um método qualitativo. Marie, por sua vez, foi pioneira por introduzir métodos quantitativos no estudo dos raios de Becquerel. Para medir a intensidade destes raios, o procedimento introduzido por Marie consistia no seguinte: Era um fato que os raios de Becquerel ionizavam o ar, isto é, o tornava condutor de corrente elétrica, podendo a corrente gerada ser medida em um galvanômetro. Esta corrente podia igualmente ser neutralizada por uma tensão elétrica, gerada por um cristal piezoelétrico, quando pressionado (o efeito que Pierre descobrira anos antes). Assim, o valor da pressão, que permitia neutralizar a corrente elétrica, era uma medida da intensidade dos raios de Becquerel. Por tratar-se de um cristal de quartzo, este dispositivo ficou conhecido como balança de quartzo piezoelétrica ou simplesmente balança de quartzo.

J. J. Thomson

Neste mesmo ano de 1897, Joseph John Thomson, chefe do grupo de físicos do Laboratório Cavendish, em Cambridge, Inglaterra, revela, finalmente, a natureza dos raios catódicos. Ele mostrou que se tratava de partículas carregadas negativamente. Era e descoberta do elétron, primeira partícula subatômica “observada” pelo homem.

Entrando pelo ano de 1898, Marie não dá sossego a todos os que lhe possam conseguir amostras de metais, minérios, enfim qualquer substância que também pudessem possuir a propriedade de emitir raios de Becquerel, usando, para isso, sua balança piezoelétrica. Descobre, então, raios de Becquerel no Tório, elemento de número atômico 90 na tabela periódica. Marie dá o nome genérico de radioatividade ao fenômeno da emissão. Como provara que o fenômeno da emissão espontânea não era exclusividade do Urânio, Marie vislumbra, então, pela primeira vez, que a radioatividade era um fenômeno proveniente do átomo de certas substâncias “privilegiadas”. Nesta ocasião Marie mede também a radioatividade de minérios de pechblenda e calcolita e fica confusa, pois sua atividade era

muito maior do que se poderia estimar a partir dos teores de Urânio e Tório, neles presentes. Ela faz então a conjectura de que haveria, nestes minerais, ao menos um elemento químico então desconhecido, e muito mais ativo que o Urânio ou Tório. No dia 12 de abril, Marie comunica à Academia de Ciências, através de seu ex-Professor Gabriel Lippmann, a atividade “anormal” da pechblenda e da calcolita dizendo que

“esse fato é muito marcante e leva a crer que esses minerais podem conter um elemento muito mais radioativo do que o Urânio”. 

Pierre, percebendo que sua companheira estava diante de algo potencialmente “grande”, abandona seus trabalhos em magnetismo juntando-se a esposa no estudo da radioatividade.

Ernest Rutherford

Neste mesmo período Ernest Rutherford, que fora um dos membros da equipe de Thomson, no Cavendish, descobriria que há duas formas distintas na radioatividade, às quais designou radiação α (alfa) e β (beta), com diferentes poderes de penetração na matéria.

A descoberta 

Após receberem uma tonelada de pechblenda (o óxido de urânio), que lhes fora ofertada pelo governo austríaco, o casal Curie inicia seu exaustivo processo de separar os diversos componentes da pechblenda, medindo a atividade de cada um deles. Em 13 de junho de 1898, Marie anota em sua caderneta que medira uma atividade de 150 vezes a do urânio, em um precipitado. Em 18 de julho estão seguros para anunciar a descoberta. No Comptes Rendus de julho anunciam a descoberta de um novo elemento químico.

É um metal, emissor espontâneo dos raios de Becquerel, ou, para usar o termo por eles cunhado: um elemento radioativo. Este viria a ocupar o lugar de número atômico 84 da tabela periódica e seria batizado, por Marie, de Polônio, em homenagem a sua terra natal. De certa forma, os dois se apressaram em batizar o elemento. Após reanálise dos dados ficaram convencidos de que haveria na pechblenda um segundo elemento, este sim o responsável dominante pela atividade do minério. O polônio, embora tivesse radioatividade alta, tinha uma vida muito curta o que tornava a possibilidade de isolá-lo, remota. Em setembro anunciariam a evidência do outro elemento radioativo, presente na pechblenda. Isolariam o segundo elemento, também radioativo, e que viria a ser o elemento 88 da tabela: o Rádio. A comunicação à Academia se daria em dezembro, assinada por Pierre Curie, Marie Curie, e pelo químico Georges Bémont. Eles haviam isolado 0,1 g de rádio a partir de 1 tonelada (1.000.000 g) da pechblenda. Sua amostra inicial era 7.500 vezes mais ativa que o minério original.

Paralelamente às conquistas dos Curie, o entendimento da física das radiações começa a revelar que esta era o caminho de acesso à estrutura e ao interior do átomo. Em 1899 o professor Becquerel e colaboradores mostram que a radiação beta era, na verdade, a emissão de elétrons, da parte do material radioativo. Em 1900, Paul Villard descobre que há uma terceira “componente” na radiação dos sais de urânio, mais penetrante que as anteriores, a qual chamou radiação γ (gama). Em 1901 Röntgen é laureado com o primeiro Prêmio Nobel de Física, a ele concedido pela descoberta dos raios X. Em 1902, Rutherford e F. Soddy observam a transmutação espontânea do Tório (o elemento 90) radioativo em Argônio (o elemento 18!). Em 1903, Rutherford propõe a teoria do decaimento radioativo: cada processo radioativo é uma transmutação de elementos. Um átomo que se transforma em outro. A radiação são os “dejetos” do elemento primordial.

Nobel e fama

Diploma Nobel de Marie

A descoberta dos Curie lhes traria o devido reconhecimento. Neste mesmo ano de 1903 Marie e Pierre recebem em 5 de novembro a medalha Humphry Davy, da Royal Society of London. Em 12 de dezembro dividem com Becquerel o Prêmio Nobel de Física. O prêmio estava em sua terceira edição. Ao casal Curie, “Em reconhecimento aos extraordinários serviços prestados por eles em suas pesquisas conjuntas sobre o fenômeno da radiação descoberto pelo Professor Henri Becquerel”. A Becquerel, "Em reconhecimento aos extraordinários serviços que ele prestou através de sua descoberta da radioatividade espontânea”. Com o reconhecimento viria também o assédio decorrente da fama, que os Curie sempre considerariam um infortúnio, obstruindo sua disponibilidade para dar continuidade aos trabalhos. Em novembro de 1904 Marie é nomeada assistente de Pierre na Faculdade de Ciências. Em dezembro nasce Eve, a segunda e última filha do casal.

Foi neste período que o industrial francês Armet d’Isle iniciou a instalação do primeiro complexo industrial voltado para a extração do rádio, a partir da pechblenda. Na percepção de Armet o rádio era a matéria prima de muitas aplicações industriais e médicas futuras. Foi André Debierne, que fora colaborador de Marie, quem prestou assessoria ao industrial para instalação do complexo. Os Curie se recusaram a receber qualquer royalty ou patentear o processo de extração do rádio, renunciando à fortuna que isso lhes teria trazido.

Tragédia 

Marie, Irène e Eve

No ano de 1906 a tragédia se abate sobre eles. No dia 19 de abril, ao sair de um almoço na Associação de Professores da Faculdade de Ciências, Pierre caminhava pela Rue Dauphine, a caminho da Faculdade, debaixo de chuva, quando é atropelado por uma carroça de dois cavalos, conduzida por um certo Luis Manin. Após debater-se entre os cavalos, Pierre caiu e a roda traseira da carroça lhe acertou o crânio. Logo a vítima foi identificada e o pobre Manin chorava no banco do posto policial enquanto a multidão ameaçava trucidá-lo. Matara Pierre Curie, o maior orgulho científico da França! Pierre tinha 46 anos.

Em meio à comoção e ao luto pela viúva mais famosa da França, Marie recusa a oferta de pensão vitalícia que o Ministério da Educação lhe oferece. O conselho da universidade decide, por unanimidade, manter a cátedra criada para Pierre, em 1904, ofertando-a a Marie. Em novembro ela assume a cátedra que fora criada para Pierre, na Sorbonne. Foi a primeira mulher a ocupar uma posição acadêmica nesta universidade.

Física das Radiações e estrutura atômica

Os desdobramentos da física de radiações começam a revelar a estrutura atômica. Em 1909, Rutherford e T. Royds descobrem que a radiação α é uma emissão de átomos de Hélio (o elemento de número 2) duplamente ionizados, isto é, dos quais estão ausentes dois elétrons.

Em 1910, Marie publica seu primeiro tratado sobre radioatividade. Nele admite sem reservas a teoria da transmutação como base para a explicação da radioatividade. Antes, Pierre e Marie tinham recebido com reservas as idéias de Rutherford, acreditando que a radioatividade era uma propriedade de átomos “privilegiados” que mantinham sua “integridade” no processo. Em 1906 Marie dissera “Ela deve ser uma característica absolutamente essencial do próprio material”.

Neste mesmo ano Marie é incumbida, por ocasião do Congresso de Radiologia, em Bruxelas, de produzir um padrão para o rádio, necessário para a pesquisa quanto para a terapia. A ampola contendo 20mg de rádio metálico deveria ser depositada na Agência Internacional de Pesos e Medidas, em Paris. Neste mesmo congresso se introduziu o Curie (Ci), em homenagem a Pierre, como unidade de radioatividade.

Em 1911 Rutherford, H. Geiger e E. Marsden descobrem o núcleo atômico, em seu clássico experimento de bombardear uma fina folha de ouro, com um feixe de radiação α . A radiação α é entendida a partir daí como o núcleo do átomo de Hélio. Nascia a concepção do átomo como uma espécie de pequeno sistema solar.

Congresso Solvay de Física

Neste mesmo ano a nata da física mundial se reuniu, também em Bruxelas, para participar da primeira edição do Congresso Solvay de Física. Na fala de todos os expositores se podia perceber as dificuldades que os fundamentos da física, tal como eram então, enfrentavam para explicar os fenômenos antes imperceptíveis e agora “à luz do dia”. Lá se encontrava Max Planck, trazendo à pauta a natureza quântica do mundo atômico. Kamerlingh Onnes e sua recém descoberta propriedade da supercondutividade. Rutherford e os problemas da estabilidade atômica. Lorentz, Poincarè, o jovem Einstein e a teoria da relatividade como resposta aos problemas teóricos relacionados aos movimentos cujas velocidades eram próximas à da luz, entre outros mais. Este novo mundo da física Marie ajudara a revelar. Na célebre foto do encontro, vemos Marie acompanhando atenta a explanação do grande matemático francês, Henri Poincaré, ambos sentados à mesa. Atrás de Marie, em pé, outra grande figura na física de radiações e do átomo, Ernest Rutherford. Também de pé na extrema direita Albert Einstein. Mesmo não sendo o que hoje chamaríamos uma física matemática, Marie tinha clara percepção dos impasses teóricos enfrentados pela física. Do jovem Einstein dirá:

“Se considerarmos que Einstein ainda é muito jovem, temos o direito de depositar nele enormes esperanças e de nele ver um dos primeiros teóricos do futuro”. 

De fato, Einstein ainda não publicara sua teoria da gravitação, o que faria apenas em 1915, cujas primeiras confirmações o iram sacralizar na física, como um novo Newton, em 1919. Ainda durante o encontro Solvay, Marie tem a notícia de que um segundo Prêmio Nobel lhe aguarda. No fim do ano é laureada com o Prêmio Nobel de Química. Nas palavras da Fundação Nobel, “pelos seus serviços ao desenvolvimento da química, com o descobrimento dos elementos rádio e polônio”.

Tempo de Guerra 

Irène e Marie

No ano de 1914 Marie assume a direção do recém-criado Institut du Radium da Université de Paris. Com a eclosão da Grande Guerra (que só seria chamada Primeira Guerra Mundial após a segunda), o instituto teria que esperar. Marie entra para a Cruz Vermelha que a nomeia diretora de seu Serviço Radiológico. Equipando ambulâncias com aparelhos de raios x portáteis, ela deu treinamento intensivo aos enfermeiros e médicos, e, tendo Irène como assistente, ela também seguiu para o front, fazendo diagnóstico de feridos.

Instituto do Rádio

Irène e Marie

Com o fim da Guerra, em 1918, Marie finalmente assume suas funções a frente do Institut du Radium. Quando viaja com as filhas aos Estados Unidos, em 1921, é presenteada com 1g de rádio, obtido a partir de uma campanha de uma jornalista, que lhe foi entregue pelo Presidente Harding, pessoalmente. Em 1922 Marie é eleita para a Academia de Medicina. Seus contatos no meio médico lhe permitiram prosseguir com suas metas (originadas ainda com Pierre) de se produzir protocolos de segurança para trabalhadores, bem como o aperfeiçoamento daquilo que se viria chamar “curieterapia” ou “radioterapia”, isto é, a irradiação de tumores cancerígenos ou pré-cancerígenos pelo rádio.

Joliot e Irène

Marie se manteve frente do Instituto do Rádio até sua morte, em 1934. Ali ainda se produziriam pesquisas importantes ao desenvolvimento da física das radiações, da física atômica e, a partir dos anos 1930, da física nuclear. Foi lá que Irenè concluiu sua tese de Doutorado, sobre as partículas alfa, altamente energéticas, geradas pelo Polônio, em 1925. No início dos anos 1930, seu genro, Frédéric Juliot, juntamente com Irène estiveram ponto de descobrir o segundo constituinte nuclear depois do próton: o nêutron. Interpretaram-no como raios gama “duros”, já que produziam um feixe de radiação neutro, tal como a radiação gama. Coube a James Chadwick, seu descobridor oficial, a identificação correta. Quase foram os primeiros a revelar ao mundo a primeira partícula de anti-matéria, o pósitron.

No ano de 1934, descobriram fenômeno da produção de Radioatividade Artificial com emissão de pósitrons. Nas palavras de Juliot:

“desta vez chegamos na hora”. 

Marie teve tempo de ver o fenômeno da radioatividade artificial, mas não pode testemunhas a premiação que isto renderia a Juliot e Irène: o Prêmio Nobel de Química, em dezembro 1935 (James Chadwick receberia o de Física, pela descoberta do nêutron). Marie viria a falecer no mês de setembro. Em reverência ao legado de seus sogros, Juliot decidiu mudar seu nome para Frédéric Juliot-Curie, ao casar-se com Irene.

Os Juliot-Curie

Com o Premio Nobel de 1935, Juliot iria assumir papel central na política científica francesa, afastando-se temporariamente da pesquisa. Irène, que seguiu em frente, resolve dedicar-se ao estudo do “suposto” elemento 93, que Enrico Fermi parecia ter produzido em 1934, irradiando o Urânio com nêutrons lentos. Na conjectura de Fermi, o processo de formação do elemento 93 seria o seguinte: ao ser exposto a um “banho” de nêutrons, imaginava-se que algum deles fosse absorvido pelo núcleu do Urânio. Uma vez lá dentro esse nêutron sofreria uma transmutação em próton (o chamado decaimento beta). Como o Urânio era o elemento 92, gerava-se assim o elemento 93, nunca antes

observado. Irène, e seu colaborador Pavel Savitch, “gerou” e observou as propriedades químicas do “elemento 93” e encontrou que ele não parecia diferir em nada ora do Lantânio ora do Actínio, todos elementos mais leves que o próprio Urânio primordial. Como poderia ser? Após esses resultados, publicados em 1937 e 1938, Juliot deve ter percebido, então, que estava vivendo um momento semelhante ao de seu sogro, em 1898, impelido a deixar de lado o que estava fazendo para unir os esforços, junto a sua companheira, diante de algo potencialmente significativo que ela encontrara. Assim o fez, mas já era tarde. Neste mesmo ano de 1938, em dezembro, Otto Hann e Fritz Strassmann, na Alemanha, são os primeiros a identificar que o processo de geração do elemento 93 era, na verdade, a quebra do núcleo de Urânio. O que Fermi, Irène, e os alemães estavam vendo era, na realidade, os fragmentos da fissão nuclear. Todos percebem, de imediato, o caráter extraordinário do novo processo nuclear. Juliot rapidamente retoma a vanguarda nas pesquisas. Juntamente com seus colaboradores Halban e Kowarski publica na Nature, em abril de 1939, o trabalho “Liberation of Neutrons in the Nuclear Explosion of Unarium”, no qual estima que cada fissão de um núcleo de Urânio libera aproximadamente 3 nêutrons. Haveria assim a possibilidade de uma reação em cadeia e o uso do Urânio como fonte efetiva de energia. Com o clima de Guerra, na Europa, cada vez mais onipresente, em maio de 1939, Juliot e colaboradores elaboram patentes secretas, em nome da CNRS (Centre national de la recherche scientifique) de como se construir um Reator Nuclear, o Método para controlá-lo e a Bomba. Com a invasão e capitulação da França, nos primeiros meses de 1940, Juliot dispersa o grupo, mandando seus colaboradores e a matéria prima que dispunha para a Inglaterra. Seus trabalhos seriam depositados como pis cachetés na Academia de Ciências, e somente seriam abertos em 1948. Contudo, ele volta para Paris, disposto a estar à frente da ciência francesa durante o período da ocupação e do governo de Vichy. A frustração constante, gerada pela dura negociação com as autoridades alemãs, o colocariam cada vez mais à esquerda, passando a defender a luta armada e a derrubada do governo de Vichy, unindo-se aos socialistas e passando à clandestinidade antes do fim da guerra. Irène, cuja saúde se debilitara muito nos últimos anos, seria levada em segurança, por ele, à Suíça.

Após a guerra, os Estados Unidos não reconheceram devidamente as contribuições da França à conquista principalmente do Reator, já havendo neste momento reatores em operação naquele país. O primeiro fora posto em operação por Fermi, em Chicago, em 1942. O general Grooves, chefe militar do projeto da Bomba atômica nutria abertamente uma inimizade em relação da Juliot que, para ele, era só “um comunista”.

Os Curie hoje

Os Curie são personagens centrais de algumas das conquistas científicas que moldaram e mudaram as

relações entre os homens, no século XX. Em números de 2001, a França era o país que mais proveito pacífico tirava da energia nuclear em toda a Europa, com 59 reatores em operação, gerando 63,203 Megawatts de energia elétrica. Atrás dela vinha a Alemanha, com 19 reatores e 21 Megawatts. O primeiro deles, embora não executado em sua época, por causa da guerra, fora obra de Juliot-Curie. Era, contudo, perfeitamente funcional. Em todos os continentes, países lançam mão da alternativa nuclear ao menos parcialmente, em suas matrizes energéticas. O ITER (International Termonuclear Experimental Reactor), que permitirá a geração de energia elétrica sem a produção do indesejável lixo atômico, seria para eles o coroamento da longa história do uso do átomo para o bem do homem. Não se pode deixar de pensar que há um significado simbólico em construir-se o ITER, embora seja um empreendimento de toda a comunidade européia, EUA, China, Índia, Coréia e Japão, no território francês.

As aplicações das radiações na medicina, começando pelos raios-X, passando pela radioterapia, no tratamento do câncer, deram lugar a medicina nuclear, e estão intimamente ligados aos Curie. A moderna Positron Emission Tomography (PET) faz uso da radiação artificial, descoberta por Irène e Juliot em 1934, para produzir a imagem, através da aniquilação elétron-pósitron.

Em sua ética positivista Pierre e Marie provavelmente ficariam felizes em ver o advento da Internet. Sua disseminação, a proliferação de conteúdos e serviços de graça: os programas “free-ware”, o “Google earth”, o “Easy-Web of Science”, a “virtualização” das Bibliotecas Públicas do mundo, o “internet Archives”. Usariam o “Linux” em vez do “Windows”, o “Latex” e não o “Word”. As grandes empreitadas científicas de nosso tempo, envolvendo conjuntos de nações em colaboração solidária, orçamentos públicos e privados monumentais, para o desenvolvimento da ciência, seriam acolhidos com grande alegria, por eles. Estariam felizes com a Estação Espacial Mundial, com o ITER, já mencionado, com o (LHC) o Large Hadron Collider, no CERN, na divisa da França com a Suíça, que poderá revelar a estrutura mais íntima das partículas subatômicas.

Texto: Marcelo Costa de Lima

Para saber mais:

• Bassalo, J.M.F. “Crônicas da Física”, tomo I, GEU-UFPA, Belém, 1987.
• Bassalo, J.M.F. “Nascimentos da Física (3500 a.C. – 1900 a.D)”, Editora Universitária UFPA, Belém, 1996.
• Weill, Adrienne R., CURIE, Marie. In: César Benjamin (ed.). Dicionário de Biografias Científicas. 3 vols. Rio de Janeiro: Contraponto Editora Ltda,2007, V. I, pp. 551 – 557.
• Wyart, Jean, CURIE, Pierre. In: César Benjamin (ed.). Dicionário de Biografias Científicas. 3 vols. Rio de Janeiro: Contraponto Editora Ltda,2007, V. I, pp. 557 – 563.
• Giroud, Françoise “Marie Curie”, Martins Fontes, São Paulo, 1989.

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Born e Sua Timidez

Depois de receber o doutorado em Matemática pela Universidade de Göttingen, em 1907, o físico alemão Max Born (1882-1970; PNF, 1954) foi obrigado a servir ao exército alemão, no Second Guards Dragoons “Empress Alexandra of Rússia”, estacionado em Berlim. Contudo, ele foi logo dispensado, ainda em janeiro de 1907, devido a um ataque de asma e, então, ele foi à Inglaterra, sendo admitido no Gonville and Caius College, em Cambridge e, por seis meses, esteve no Cavendish Laboratory, onde estudou Física Teórica com os físicos ingleses, Sir Joseph John Thomson (1856-1940; PNF, 1906) (cujas aulas o estimularam bastante) e Sir Joseph J. Larmor (1857-1942) (cujas aulas não foram por ele apreciadas, talvez pelo “sotaque” irlandês de Larmor [N. Kemmer and R. Schlapp, Max Born: 1882-1970 [Biographical Memoirs: Fellows of the Royal Society 17, p. 17 (1971)] e Física Experimental com físico inglês George Frederick Charles Searle (1864-1954). Depois ele voltou para a Alemanha, onde foi novamente re-convocado pelo Exército Alemão, desta vez servindo no Fist (Silesian) Life Cuirassiers “Great Elector” e, depois de seis semanas, foi novamente dispensado por questão de saúde e, então, retornou à UB.

Aliás, com relação às aulas de Searle, existe um fato curioso que é interessante registrar. Segundo o físico romeno-canadense Anton Z. Capri (n.1938) escreveu em seu texto Math Inspiration (fermi.phys.ualberta.ca/~bullet/capri.html), quando Born estava em Cambridge realizando um curso avançado de eletromagnetismo com Searle, ele tinha como colega uma jovem inglesa muito bonita, da vila Newsham, do distrito de North Yorkshire, tão tímida e retraída quanto o próprio Born. Por ocasião de uma experiência que eles faziam, houve certa dificuldade com o equipamento que estavam utilizando e Born dirigiu-se a Searle perguntando-lhe: - Dr. Searle, o que faço com este anjo(“angel”)? Percebendo que Born estava se referindo a um ângulo (“angle”), o Dr. Searle, que tinha um mordaz espírito de humor, olhando-os, baixou a cabeça e disse a Born: - Beije ela, homem, beije ela (“Kiss her, man, kiss her”). Capri não diz se houve o beijo, apenas disse que a timidez de Born aumentou mais.

Texto do professor Dr. José Maria Filardo Bassalo
Retirado do site: http://www.searadaciencia.ufc.br/folclore/folclore452.htm

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