Mecânica

Os conceitos de nosso ambiente não morrem devagar. Eles não se desintegram e se apodram para o esquecimento nem se tornam bonitos com a velhice. Eles são sistematicamente mortos pelos próprios homens.

Primeiro, a suspeição é lançada sobre eles, e eles são defendidos por algum tempo pelos tradicionalistas, mas, inevitavelmente, eles são rapidamente despachados pela exploração científica.

Física Clássica

A física clássica tomou forma quando Newton desenvolveu sua teoria da gravidade e a matemática que comumente conhecemos como cálculo. A física newtoniana era tridimensional: largura, altura e profundidade. Há trezentos anos, Isaac Newton declarou espaço e tempo para serem ingredientes eternos e imutáveis ​​na composição do cosmos; estruturas prístinas que vão além dos limites da questão e da explicação. Newton escreveu em Principia Mathmatica: “O espaço absoluto em sua natureza, sem relação com qualquer coisa externa permanece sempre semelhante e imóvel. O tempo absoluto, verdadeiro e matemático de si mesmo e de sua própria natureza flui de forma equitativa sem relação com qualquer coisa externa”.

As teorias do universo de Newton, embora fossem mostradas imprecisas por Einstein, serviram bem a ciência durante séculos. Apesar das suas insuficiências, eles permitiram as inovações tecnológicas da revolução industrial. Uma teoria é um modelo coerente que orienta os pensamentos, um conjunto de percepções que podem ser modificadas até uma melhor teoria avançar. As teorias de Newton incluíram sua teoria da gravidade para a qual ele desenvolveu o cálculo para descrevê-lo, seu conceito de três dimensões em um universo infinito, sua teoria de partículas e a sua crença subjacente incorporada em suas teorias de que havia, de fato, linhas retas na natureza. As investigações de Newton sobre a física da luz resultaram na teoria das partículas da luz; ou seja, cada raio de luz viajou em linha reta e tinha um pedaço de massa incrivelmente pequeno.

Mecânica Quântica

Na virada do século XX, o físico alemão, Max Planck, tentou, sem sucesso, aplicar a física clássica aos mais pequenos fragmentos de matéria e energia que a física de objetos grandes não conseguiram explicar ou prever. Os mais pequenos pedaços de matéria e energia pareciam percorrer de forma independente todas as tentativas de descrever um padrão previsível. Planck concluiu que a energia existe apenas em pacotes distintos, que ele chamou de “quanta” em vez de energia fluindo em um fluxo contínuo como a água. A energia vem em pequenos pedaços, em pacotes. Um único pacote é um quantum e as idéias de Planck logo foram chamadas de “teoria quântica”.

Os quanta (ou quantum, no singular) de Planck não eram como pacotes de luz microscópicas de Newton. Os quanta podem se comportar como partículas ou podem se comportar como ondas. Não parece ser intuitivo, mas a luz pode ser partícula e onda, e tal diferença depende fundamentalmente da forma como é estudado.

Quando os físicos tentam medir a luz como uma partícula, ela se comporta como uma onda. Quando os físicos tentam medir a luz como uma onda, ela se comporta como uma partícula. Isso é conhecido como a dualidade onda-partícula. A teoria quântica encontrou oposição poderosa, mas funcionou. Permitiu aos físicos entender coisas que não poderiam ser explicadas de outra forma.

A mecânica quântica abriu portas para novas descobertas e novas invenções. Sessenta anos depois que Planck anunciou sua teoria da mecânica quântica, o primeiro laser foi construído. O computador, as telecomunicações modernas, os scanners CAT, os radiotelescópios, os transistores e as usinas de energia nuclear não poderiam ter sido desenvolvidos sem a mecânica quântica. O trabalho de Max Planck, as descobertas anteriores de radioatividade e o efeito fotoelétrico foram bombas na revolução da física.

Em 1913, o físico dinamarquês, Niels Bohr, produziu uma explicação básica da maneira como a luz interage com os átomos. Seu trabalho mostrou como os átomos produziram fótons e por que a teoria quântica explicava corretamente a natureza da luz.

Os elétrons podem orbitar o núcleo em muitos níveis diferentes, como os satélites que orbitam a Terra em muitas altitudes diferentes. Os elétrons podem mudar suas órbitas indo mais ou menos dependendo da quantidade de energia que eles possuem. Um elétron pode absorver a energia de um fóton entrante e pular para uma órbita mais alta. Tal elétron é dito estar “excitado”. Não apenas qualquer quantidade de energia irá excitar um elétron. Cada órbita eletrônica é suscetível a apenas uma faixa muito estreita de energia recebida. O fóton deve ter o comprimento de onda certo ou o elétron não o absorvera e não se excitará. Mesmo quando um elétron fica excitado, a duração da excitação é breve. Na maioria dos casos, o elétron rapidamente salta de volta à sua órbita original e tira um fóton de precisamente o mesmo comprimento de onda que originalmente absorveu.

Bohr mostrou que o átomo era uma coisa dinâmica, muito mais complexa do que a ideia newtoniana de um sistema solar em miniatura no qual os elétrons circundavam obedientemente o núcleo. O modelo de mecânica quântica do átomo retrata os elétrons pulando de um lado a outro de um nível orbital para outro absorvendo fótons recebidos e emitindo fótons constantemente.

Dr. Richard Feynman disse sobre a mecânica quântica: “Eu acho que posso dizer com segurança que ninguém entende a mecânica quântica”. O Dr. Feynman recebeu o Prêmio Nobel em física teórica em duas ocasiões separadas por seu trabalho inovador no campo. Apesar do fato de que a mecânica quântica não pode ser entendida, ela, no entanto, é usada para calcular com precisão a dinâmica desses pacotes de bits de matéria e energia com um excepcional grau de precisão.

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