A descoberta que mudou tudo

Teste no Ceará

A cidade de Sobral, no Ceará, entrou para a história da ciência no dia 29 de maio de 1919. Lá, um grupo de físicos ingleses comprovou, durante um eclipse solar, as idéias propostas por Einstein em sua Teoria da Relatividade Geral. Segundo ela, os raios de luz deveriam se “entortar” ao passar nas proximidades de um corpo de grande massa, como o Sol. Foi o que aconteceu, e o mundo, como a luz, curvou-se aos pés de Einstein, que virou celebridade mundial.

O espaço encolhido

Uma nave espacial pode diminuir de tamanho. Ela só precisa viajar a uma velocidade quase igual à da luz, que é de 300 000 quilômetros por segundo.

1. Se quer medir o comprimento de uma nave no espaço, o astronauta calcula quanto tempo um raio de luz leva de uma de suas extremidades até a outra.

2. Outro astronauta, fora da nave, pode obter uma medida diferente. Como a a nave está se movendo em direção oposta ao raio de luz, ele leva menos tempo para atravessá-la. Assim, quanto mais próxima da velocidade da luz estiver a nave, menor será ela quando vista do lado de fora. Dentro, fica tudo igual.

Aventuras sem fim

Da vastidão do Universo ao minúsculo mundo subatômico, as fronteiras da ciência se alargam com novas descobertas.

1900 – Uma experiência feita pelo físico alemão Max Planck inaugura a teoria quântica. Ele prova que a energia não é absorvida ou gerada de modo contínuo, mas por meio de “pacotes” chamados de quanta (o plural de quantum, que significa quantidade, em latim).

1900 – O físico francês Antoine-Henri Becquerel descobre que a energia emitida por certos materiais, a radioatividade, é constituída por elétrons.

1905 – A Teoria Especial da Relatividade, do alemão Albert Einstein, mostra que o espaço e o tempo se modificam de acordo com a velocidade em que se move o observador.

1908 – O matemático francês Henri Poincaré publica A Ciência e o Método, livro que expõe conceitos fundamentais da metodologia científica.

1908 – A partir de uma tese formulada por Einstein, o físico francês Jean-Baptiste Perrin prova a existência do átomo.

1911 – O físico neozelandês Ernest Rutherford descobre que os átomos são compostos de um núcleo, com carga positiva, rodeado por elétrons, que têm carga negativa, como os planetas em torno do Sol. É a origem do modelo de estrutura atômica usado até hoje.

1913 – Usando a teoria quântica, o físico dinamarquês Niels Bohr corrige o modelo atômico de Rutherford (veja texto na página 6).

1915 – Corrigindo a teoria de Niels Bohr para as órbitas dos elétrons, o físico alemão Arnold Sommerfeld afirma que elas não são sempre circulares, podendo assumir formas elípticas.

1916 – Einstein apresenta a Teoria Geral da Relatividade, segundo a qual o espaço é curvo, distorcido pela presença de corpos com massas enormes, como estrelas e planetas (veja texto na página 4).

1916 – O astrônomo alemão Karl Schwarzchild sugere que as estrelas com massa muito compacta geram uma força de gravidade tão poderosa que não deixa escapar nem mesmo a luz. É a teoria dos buracos negros.

1917 – A teoria do Universo em expansão começa a ser formulada pelo astrônomo holandês Willem de Sitter. Einstein, entre outros, defendia a idéia do Universo estático.

1919 – Um eclipse solar observado por astrônomos ingleses em Sobral, no Ceará, fornece dados que ajudam a provar a Relatividade Geral de Einstein. Ficou confirmado, no eclipse, que a luz procedente deuma estrela distante faz uma curva em sua trajetória ao passar perto do Sol.

1920 – O físico americano Albert Michelson mede pela primeira vez o diâmetro de uma estrela além do Sol. É a gigante vermelha Betelgeuse, 300 vezes maior que o Sol.

1923 – O físico francês Louis de Broglie demonstra que o elétron se comporta às vezes como partícula, ou seja, um concentrado de matéria, e outras como uma onda – sua massa oscila pelo espaço do mesmo jeito que o som. Na foto você vê os elétrons de um átomo de grafite.

1923 – O astrônomo americano Edwin Hubble descobre que existem outras galáxias além da Via Láctea, à qual pertence o Sistema Solar.

1924 – É apresentada pelo físico indiano Satyendra Bose a teoria de que, em temperaturas extremamente baixas, um aglomerado de átomos passa a se comportar como se fosse um só. Einstein desenvolveu essa idéia, o que resultou na teoria do condensado Bose-Einstein, um quinto estado da matéria.

1925 – O físico austríaco Wolfgang Pauli formula o Princípio da Exclusão, segundo o qual dois elétrons do mesmo átomo não podem ter a mesma energia se estão na mesma posição.

1926 – No nível subatômico, a matéria nunca está num lugar definido; apenas se pode dizer que há uma probabilidade de ela estar num determinado lugar. A idéia é formulada pelo físico austríaco Erwin Schroedinger.

1927 – O físico alemão Werner Heinsenberg afirma que não é possível conhecer, ao mesmo tempo, a velocidade e a posição dos elétrons, pois o simples ato de observá-los provoca alterações. É o Princípio da Incerteza.

1927 – Surge a teoria do Big Bang. Georges Lemaître, um astrofísico belga, formula a idéia de que o Universo surgiu com a explosão de um corpo muito pequeno no qual estava concentrada toda a matéria existente.

1929 – Reações atômicas que transformam o hidrogênio em hélio são os responsáveis pela energia do Sol. Essa descoberta do físico americano George Gamow dá início às pesquisas sobre a fusão nuclear.

1930 – O Sistema Solar ganha mais um integrante com a descoberta de Plutão, o nono planeta, pelo astrônomo americano Clyde William Tombaugh.

1930 – O físico inglês Paul Dirac propõe a existência da antimatéria – matéria com a carga elétrica invertida.

1931 – O neutrino, partícula subatômica sem carga e com pouquíssima massa, é descoberto pelo físico austríaco Wolfgang Pauli. Seu estudo ajuda os astrônomos a entender as origens do Universo.

1931 – O matemático tcheco Kurt Goedel apresenta o Teorema da Incompletude, mostrando que nem todas as afirmações da Matemática podem ser provadas.

1932 – A estrutura atômica de Ernest Rutherford se completa com a descoberta dos nêutrons, partículas do núcleo que possuem massa equivalente à do próton e carga nula, pelo inglês James Chadwick.

1932 – O antielétron com carga positiva – o pósitron – é descoberto pelo físico americano Carl Anderson.

1932 – Radiação vinda do espaço é captada pelo técnico americano Karl Jansky.

1934 – A energia nuclear dá seu primeiro passo com a técnica, criada pelo físico italiano Enrico Fermi, de bombardear o urânio com nêutrons a fim de obter radioatividade.

1934 – Pauli sugere a existência de uma força diferente da gravidade e do eletromagnetismo, a força nuclear fraca, que só pode ser verificada em escala subatômica.

1935 – O físico japonês Hideki Yukawa descobre a força nuclear forte, que gruda os prótons e os nêutrons uns aos outros dentro do núcleo atômico.

1938 – Hans Bethe, físico alemão naturalizado americano, explica como a fusão do hidrogênio no núcleo do Sol libera enormes quantidades de energia. É o princípio da bomba de hidrogênio.

1939 – A física alemã Lise Meitner e seu sobrinho Otto Frisch anunciam, nos Estados Unidos, a fissão – ou seja, a divisão – de um átomo de urânio.

1945 – Explode no Novo México, Estados Unidos, a primeira bomba atômica. A equipe responsável pela experiência é chefiada pelo físico americano Robert Oppenheimer.

1945 – Bombas atômicas americanas destroem as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasáki.

1948 – O físico americano Richard Feynman demonstra que é possível calcular o movimento de um elétron com mais precisão do que todos os seus antecessores. Ele se baseia na idéia de que o elétron é “inteligente”, ou seja, procura o trajeto mais curto entre dois pontos a cada momento.

1950 – Jack Hendrik Oort, um astrônomo holandês, sugere que os cometas são originários de uma região além do Sistema Solar, que mais tarde passa a se chamar Nuvem de Oort.

1956 – Os Estados Unidos explodem a primeira bomba de hidrogênio, no atol de Bikini, no Pacífico. A experiência é dirigida pelo físico americano Edward Teller.

1961 – os quarks, partículas que formam prótons e nêutrons, são descobertos pelo físico americano Murray Gell-Mann.

1964 – Por acidente, os físicos americanos Arno Penzias e Robert Wilson captam sinais de rádio que, segundo descobriram depois, foram emitidos pelo Big Bang.

1967 – Os pulsares, estrelas que emitem radiações em pulsos regulares, são descobertos pela astrônoma inglesa Jocelyn Bell-Burnell.

1983 – O físico italiano Carlo Rubbia observa pela primeira vez as partículas subatômicas W e Z, responsáveis pela força nuclear fraca. Até então, elas eram só teoria.

1992 – A evidência mais forte de que ocorreu o Big Bang é obtida pelo satélite americano Cobe, ao registrar as variações da radiação nas diferentes regiões do Universo.

1995 – O condensado de Bose-Einstein – o quinto estado da matéria – é obtido pela primeira vez, na Universidade do Colorado, nos Estados Unidos.

1995 – O matemático americano Andrew Wiles demonstra o Último Teorema de Fermat, formulado em 1637 pelo francês Pierre de Fermat.

1995 – Uma equipe do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, o Cern, monta o primeiro antiátomo de hidrogênio.

1998 – Duas equipes internacionais de astrônomos anunciam que o Universo se expandirá para sempre. A descoberta, feita com base no cálculo da velocidade das galáxias, refuta a suposição de que o universo crescerá até certo ponto e depois se encolherá.

A quarta dimensão

O espaço, pela relatividade, é curvo, e não plano. Por isso, todas as trajetórias são “tortas”. Até a da luz.

Na Física clássica, o espaço tem três dimensões – altura, largura e profundidade. A relatividade acrescenta uma quarta, o tempo. Segundo essa teoria, de Albert Einstein, o espaço é deformado pela presença de objetos com muita massa, como as estrelas e os planetas, cuja gravidade interfere na trajetória de qualquer corpo em movimento. Nem mesmo a luz viaja em linha reta pelo espaço.