O Rei Está Nu: o Processo do Conhecimento - método científico (45)

Artigo 109, publicado no Correio da Serra, Santo Antonio do Pinhal, SP, edição de Jun 2015

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Uma das indagações mais antigas da humanidade é a respeito de que seria constituído o mundo em que vivemos, de que é feita, afinal, a matéria que compõe o que observamos.

Já na antiga Grécia, pensadores como Leucipo, Demócrito e Epicuro (v. artigos Uma Síntese Necessária, Dez 2009, e O Processo do Conhecimento, Dez 2011) cogitavam da matéria como sendo formada por minúsculas partículas, que seriam a última porção de uma substância qualquer a manter as mesmas características de uma sua porção maior.  Estas seriam, a partir daí, indivisíveis, sendo por isso chamadas átomos (em grego, “o que não pode ser dividido”).

Outra indagação pertinente dizia respeito à luz.  Mais recentemente, Christiaan Huygens (1629-1695, holandês) havia concebido a luz como onda, enquanto que Isaac Newton, já em 1704, a entendia como formada por partículas.

Thomas Young (1773-1829, inglês) havia em 1800 determinado o comportamento ondulatório da luz por meio da experiência da dupla fenda, em que um feixe de luz passa por duas fendas estreitas e muito próximas, sendo projetado depois em outra superfície, observando-se aí então o fenômeno da interferência entre os feixes divididos, o que não ocorreria se a luz se comportasse como partícula projetada em linha reta.

O pensamento europeu, na transição entre os séculos 19 e 20, era um mundo de certezas.  A Física parecia ter atingido seus limites, o mistério esgotado: a matéria, feita por átomos; a luz, se propagando pelo espaço como onda; transporte e comunicações, crescentes; a vida, uma concepção mecanicista acabada e solidamente ancorada num vitorioso sistema aparentemente bem sucedido.

Entretanto, apesar do êxito das explicações físicas “coerentes e completas” sobre tudo, algumas dúvidas persistiam.  William Thomson (1824-1907, irlandês), aqui conhecido como Lord Kelvin, famoso por suas pesquisas em termodinâmica e eletricidade, afirmava que, não obstante o sucesso, ainda pairavam “algumas nuvenzinhas escuras” no ar.

Max Planck (1858-1947, alemão) era um dos cientistas interessados em dissipar estas nuvens; mais exatamente, a questão da luz.

Com talento e paixão desde cedo para a música e a composição, decidiu-se por estudar Física, mesmo desencorajado por seu professor, que afirmava já estar tudo descoberto nesse campo, e doutorou-se com apenas 21 anos.  Planck já se dedicava à termodinâmica e, a seguir, passou à física teórica.

Nessa virada para o século 20, em que o uso de luz elétrica começava a tornar-se disseminado, uma das “nuvens” era a dificuldade da física quanto à interpretação para a emissão de radiação pelos corpos negros, que exibem alto coeficiente de absorção de radiações, pelo que são negros à visão humana.  A busca de melhorias para as lâmpadas conduzia às pesquisas em direção ao estudo das radiações emitidas na forma de luz pelos corpos aquecidos.  Pelas leis da física de então, quanto mais aquecido fosse um corpo, mais radiação na forma de luz ele emitiria e também sua cor dependeria disto; o que era verdade para algumas circunstâncias.

Uma “nuvem” impertinente, porém, ou melhor, os fatos, não estavam de acordo.  Um exemplo cotidiano dessa afronta, numa época já de grande atividade industrial, era verificado nas forjarias.

O aço (metais, ligas), quando aquecido, passava a emitir cores que variavam com o aumento da temperatura, indo do rubro ao amarelo quase branco, com a energia térmica transformando-se em energia luminosa em conformidade à teoria.

Outra maneira de descrever isto, segundo a física de então, seria dizer que a luz emitida percorreria o

espectro conhecido da luz (exemplo, um arco-íris) indo do vermelho (ou do infravermelho) ao azul e depois ao violeta (ou ultravioleta).  Com o aumento da temperatura, a luz do aço adentraria pelo ultravioleta, que não é detectável pelo olho humano.  O aço deveria aí tornar-se invisível...

Defensor ardoroso da física clássica, Planck tentou explicar esta discrepância por meio do modelo vigente; esforçou-se por cinco anos nessa faina.  Afinal, exausto e exasperado por não consegui-lo, abandonou todo o percurso anterior.  Refletindo, permitiu abrir-se a uma concepção nova.

Admitiu uma ideia ousada: que talvez a radiação pudesse ser emitida de maneira não contínua.  Supôs daí uma emissão de “pacotes” de energia, numa quantidade certa e discreta a que denominou então “quantum”; numa analogia, seria como a água fluir não em um contínuo, mas em gotas.  Assim, a radiação seria emitida em quanta (plural de quantum).  Foi além, e propôs que a energia total emitida seria um múltiplo deste quantum, desta constante de energia que designou pela letra “h”.  Definiu isto numa equação, E = h * ϑ, ou seja, a energia total (E) é o produto da constante (h) pela frequência da radiação (ϑ, que depende da temperatura), formulação que veio a ser conhecida como Lei de Planck.  A grande novidade era o quantum de energia, que passou a ser denominado constante de Planck, já que a energia e a frequência eram então conhecidas.

Recorrendo a físicos experimentalistas, já que ele próprio dedicava-se então apenas à teoria, obteve destes não apenas confirmações de sua hipótese, mas até mesmo um valor para sua constante h.

Em 14 de Dezembro de 1900, perante a reunião da Sociedade de Física da Alemanha, Max Planck anunciou finalmente sua lei da radiação.  Abria-se aí uma nova era para a Física e para a ciência em geral, a ser conhecida como Física Quântica, que viria a revolucionar o pensamento humano sobre a natureza.

Por óbvio, não foi pacífica esta transição: não só seus pares tinham dificuldade em abandonar as antigas convicções mecanicistas; ele mesmo buscou por anos uma forma de refutá-la, na esperança de vir a encontrar uma explicação na física clássica.

Como um dia refletiu, “uma nova verdade científica não costuma impor-se convencendo seus oponentes, senão mais porque seus oponentes paulatinamente desaparecem e surge uma nova geração com ela familiarizada desde o princípio”.

Entretanto, não foi apenas esta uma das mais importantes descobertas de Planck para a história do conhecimento.

Relembrando a citação de Einstein, feita em nosso artigo O Compreender, Mai 2009, “a maioria das pessoas pensa que é o intelecto que faz um grande cientista.  Estão equivocadas: é o caráter.”