Exemplos de física moderna

A Fisica Mudou muito ao longo de sua história. Ao longo dos anos, novas teorias e modelos físicos surgiram, explicando cada vez mais as leis do universo onde vivemos e utilizando-as para construir grandes feitos tecnológicos.

O século XX teve o que foi certamente o maior esplendor da física de todos os séculos, dando origem a boa parte da física moderna que conhecemos hoje.

Querer saiba mais sobre o que é física moderna e quais filiais estão incluídas?

Fique conosco e nós explicaremos para você!

Definimos a física moderna como todas as teorias que surgiram durante o final do século XIX, todo o século XX e até agora no século XXI.

Toda a física que surgiu depois das famosas leis de Newton é considerada teoria da física moderna.

Newton revolucionou o mundo com suas três leis de Newton e a lei da gravitação universal. Poderíamos explicar o movimento dos fluidos, prever o movimento dos corpos celestes e prever o movimento de qualquer objeto no nosso universo.

Durante muitos anos pensou-se que já éramos capazes de calcular e prever todos os fenómenos que aconteciam no nosso universo.

Os físicos, felizes por terem uma explicação completa do universo, começaram a investigar o menor mundo, o dos átomos, e o maior, o das galáxias.

E surpresa...

Estávamos errados, as leis de Newton foram quebradas em escalas menores e em escalas maiores. Ainda não tínhamos uma explicação completa do nosso mundo.

Durante o século 20, a maioria das teorias físicas modernas foram formuladas graças à relatividade geral e à mecânica quântica.

Na próxima seção veremos os ramos que compõem a física atual e como eles surgiram.

Você vai ficar conosco para descobrir?

O século 20 foi um século de esplendor incomparável na física. Os melhores gênios deste ramo da ciência viveram nessa época. As mais belas teorias surgiram e toda a física moderna do nosso tempo remonta a esses anos.

Há um facto que me fascina e é que o conhecimento que a humanidade adquiriu durante esse século é maior do que durante toda a história da humanidade.

Não é incrível?

A mecânica quântica começou a se desenvolver no início do século XX pelas mãos de gênios como Max Planck, Louis de Broglie e Werner Heisenberg.

Em 1925, o físico austríaco Erwin Schrödinger, em retiro num spa na Suíça, utilizou as equações de onda já conhecidas na época para formular a equação de Schrödinger. Esta equação permitiu explicar tudo o que aconteceu no mundo quântico como uma função de onda que evolui no tempo.

Para testar sua equação, ele calculou teoricamente o espectro de energia do átomo de hidrogênio, prevendo os resultados experimentais de forma satisfatória.

Ao mesmo tempo, Werner Heisenberg formulou a mecânica quântica do ponto de vista matricial. Portanto, houve a formulação de onda de Schrödinger e a formulação de matriz de Heisenberg. Quem estava certo?

Anos mais tarde, Paul Dirac mostrou que estas duas formulações do mundo quântico eram equivalentes.

No mesmo período de tempo, Albert Einstein formulou a relatividade especial e a relatividade geral. Graças a estas duas teorias compreendemos que o tempo e o espaço estão unidos através do espaço-tempo. Todo o nosso universo está imerso nesta estrutura espaço-tempo. A matéria deforma esse tecido e a curvatura que ele gera é a causa da atração gravitacional.

Já tínhamos a teoria que descrevia o mundo mais pequeno, o dos átomos, e a teoria que descrevia o mundo maior, o das galáxias e das estrelas.

Mas... O que acontece quando os efeitos quânticos e os efeitos relativísticos ocorrem ao mesmo tempo?

Em átomos mais pesados, o número de elétrons orbitando o núcleo é maior. A repulsão entre eles faz com que se movam mais rapidamente, atingindo velocidades próximas à da luz. Nesta situação os efeitos relativísticos são muito relevantes.

Precisamos de uma teoria que relacione a relatividade com a quântica!

Paul Dirac conseguiu formular uma equação que ligava a equação de Schrödinger à equação de energia da relatividade especial. Desta fusão nasceu a famosa equação de Dirac, capaz de descrever os efeitos da relatividade especial no mundo quântico.

Aos poucos, a teoria quântica de campos começou a surgir. Esta teoria quântica relativística descreveu as diferentes interações fundamentais do universo através de campos quânticos, suas energias e certas simetrias associadas a eles.

Desses trabalhos nasceu a cromodinâmica quântica. Teoria quântica de campos que descreve a interação nuclear forte, aquela força que é capaz de manter os núcleos atômicos bem unidos.

A teoria quântica de campos que descreve a interação eletromagnética, a eletrodinâmica quântica, também foi formulada. Nesta formulação a força eletromagnética é descrita como a troca de fótons entre partículas carregadas.

Quase conseguimos!

Criamos uma teoria capaz de descrever efeitos relativísticos com a mecânica quântica, mas e a gravidade?

Precisamos adequar a teoria da relatividade geral à física quântica. Muitos físicos famosos como Stephen Hawking ou Albert Einstein morreram sem realizar o seu sonho: a teoria de tudo.

Durante a década de 1960, um físico italiano chamado Gabriele Veneziano descobriu uma função que conseguia explicar certos resultados experimentais sobre a interação nuclear forte. Esta função não era nem mais nem menos que a função beta de Euler.

Alguns anos depois, os físicos Leonard Susskind e Yoichiru Nambu interpretaram a descoberta de Veneziano como um modelo de cordas vibratórias relativísticas.

Diferentes modos de vibração dessas cordas dariam origem às diferentes partículas subatômicas que conhecemos. Foi aqui que nasceu a teoria das cordas.

Os cientistas perceberam que, para que a teoria das cordas cumprisse as regras da mecânica quântica, elas teriam de existir num mundo de 26 dimensões. Isso causou certas dúvidas entre os físicos da época e essa teoria perdeu força.

Alguns anos depois, aplicando o que é conhecido como supersimetria, a teoria foi reduzida a 10 dimensões. Eles fizeram alguns avanços na teoria das cordas que encorajaram os físicos a continuar suas pesquisas.

No início dos anos 90, havia 5 teorias diferentes sobre supercordas.

Como isso poderia ser?

Entre 1994 e 1997, ocorreu o que é conhecido como a segunda revolução na teoria das cordas.

Foi demonstrado que as 5 teorias existentes das supercordas eram, na verdade, lados diferentes da mesma moeda. Todos eles eram equivalentes e se relacionavam por meio de operações matemáticas chamadas dualidades.