Einstein e a física moderna dos sólidos

 
 

Einstein por volta de 1905, no escritório de patentes em Berna (Suíça)

No ano passado, celebrou-se, em todo o mundo, o Ano Internacional da Física . A data foi escolhida para marcar os 100 anos do ‘Ano miraculoso de Einstein’, no qual esse físico de origem alemã publicou vários trabalhos que revolucionaram a física desde então. Porém, quando se celebra Einstein, cosmólogo, pai da teoria da relatividade, muitas vezes são deixadas, em segundo plano, algumas de suas contribuições cujo impacto é muito mais direto em nossas vidas. Um exemplo é o trabalho pioneiro concluído em 1906 e que é considerado marco da criação da física do estado sólido moderna.

Hoje, para o publico em geral, o nome de Albert Einstein (1879-1955) está associado a alguns dos trabalhos publicados em 1905, assim como (e principalmente) à teoria da relatividade geral, publicada em 1916 e cuja comprovação histórica, três anos mais tarde, fez dele uma personalidade mundial.

Os trabalhos de 1905 subverteram as noções comuns de tempo e espaço absoluto. Um deles trouxe a famosa equação E = mc 2 , que relaciona matéria e energia e que abriu as portas para a era nuclear. A relatividade geral tornou-se a teoria modelo para a gravitação. Essas contribuições foram intensamente divulgadas e discutidas no ano passado.

Porém, o foco aqui recai sobre um trabalho bem menos conhecido: o artigo ‘Teoria da radiação de Planck e a teoria do calor específico’, finalizado em 1906 e publicado no ano seguinte na revista Annalen der Physik (vol. 22, n. 180). Nele, Einstein utilizou, pela primeira vez, o conceito de quantum para explicar o comportamento térmico dos sólidos submetidos a amplas variações de temperatura. Além de contribuir para a aceitação da hipótese do quantum de energia, proposta pelo físico alemão Max Planck (1858-1947), esse trabalho abriu as portas para, por exemplo, os avanços da eletrônica.

De fato, outra revolução na física havia sido iniciada em 1900 por Planck e na qual Einstein iria também desempenhar um papel fundamental. Em seu trabalho para explicar propriedades da luz emitida por um orifício que leva ao interior de um forno superaquecido (o chamado problema do corpo negro), Planck precisou introduzir a hipótese radical de que, na natureza, a luz, bem como outras formas de radiação, são geradas e absorvidas em diminutos ‘pacotes’ de energia, os chamados quanta (ou, quantum , no singular), e não de modo contínuo, como se pensava até então.

É preciso lembrar que a noção de continuidade estava arraigada em toda a física clássica da época e na própria ferramenta matemática utilizada para descrever os fenômenos físicos, o cálculo infinitesimal. A hipótese do quantum de energia foi um gesto extremo que o próprio Planck relutou em aceitar como realidade física. No entanto, Einstein, em 1906, utiliza-a para resolver um problema pendente e fundamental da termodinâmica.

Mucio Continentino
Instituto de Física,
Universidade Federal Fluminense.  

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