A coragem do jovem Einstein

As primeiras décadas do século 20 foram marcadas por uma profunda revisão de nossos conceitos relativos à natureza física do mundo. Primeiro, a teoria da relatividade de Einstein reformulou a concepção de espaço e de tempo, mostrando como as definições então aceitas eram limitadas. Segundo a física newtoniana, o espaço e o tempo eram entidades absolutas, independentes do estado de movimento do observador. Einstein mostrou que existe uma inter-relação entre espaço e tempo, que são mais apropriadamente tratados como uma entidade única, o espaço-tempo quadridimensional (quatro dimensões, três para o espaço e uma para o tempo).

Essa "unificação" do espaço com o tempo leva a consequências que contrariam nosso bom senso. Por exemplo, Einstein mostrou que objetos em movimento têm suas dimensões contraídas na direção do movimento (a "contração espacial") e que relógios em movimento batem mais devagar (a "dilatação temporal"). Nós não vemos esses efeitos, pois eles só são perceptíveis quando os movimentos ocorrem a velocidades próximas à da luz (300 mil quilômetros por segundo). Uma das consequências da teoria da relatividade é que nós vivemos em uma realidade aproximada, newtoniana, que esconde toda uma outra realidade relativística, onde comprimentos e intervalos temporais são sujeitos a mudanças.

Mas a teoria da relatividade não foi a única a expandir as fronteiras de nossa realidade física. Uma outra revolução conceitual ocorreu quase que ao lado da que houve na compreensão da estrutura do espaço-tempo causada pela relatividade: a revolução em nossa compreensão da física do muito pequeno, a física quântica. Mesmo com a invenção do microscópio tendo, desde o final do século 17, revelado um mundo diferente do nosso, povoado por células etc., esse era ainda um mundo que seguia as leis newtonianas de movimento. Mas experiências no século 19 obtiveram resultados inexplicáveis pela física clássica.

A explicação desses resultados experimentais forçou um realinhamento conceitual da física que pegou a maioria dos físicos de surpresa. A palavra "forçou" é mesmo muito adequada. Tudo começou quando o físico alemão Max Planck sugeriu, em 1900, que átomos não recebiam nem emitiam energia continuamente, mas em pequenos "pacotes", ou quanta. Essa idéia era perturbadora; até então, energia era tratada como uma quantidade contínua. Planck tentou, durante anos, explicar sua idéia de forma "clássica", isto é, mostrar que a descontinuidade da energia era consequência de conceitos determinísticos baseados na física newtoniana. Mas seus esforços foram em vão: a interação entre átomos e radiação era mesmo efetuada por meio de pequenos pacotes de energia e seus múltiplos, da mesma forma que transações monetárias são feitas em termos de centavos e seus múltiplos. O centavo é o "quantum" monetário.

As idéias de Planck inspiraram o então jovem Einstein a pensar mais profundamente sobre a natureza da radiação eletromagnética, cuja porção visível nos é familiar em forma de luz. No mesmo ano em que ele propôs a teoria da relatividade especial (1905), Einstein publicou um artigo em que indica que a própria luz tem um comportamento dual, atuando ora como onda, conforme era aceito na época, ora como partícula. Como prova de sua conjectura, Einstein explicou um resultado experimental conhecido como efeito fotoelétrico, pelo qual a radiação ultravioleta pode remover elétrons de uma placa metálica eletricamente neutra, tornando-a carregada. O Prêmio Nobel que ele ganhou em 1921 não foi pela teoria da relatividade, mas pelo efeito fotoelétrico. Ambas as idéias demonstram a coragem intelectual do jovem Einstein que, aos 26 anos, lançou as sementes das duas grandes revoluções da física desse século. E essas não foram as únicas duas sementes que o jovem Einstein plantou então...