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Colóquios do CFIF: Ano Internacional da Física 2005 - O Legado de Einstein, Notas de aula de Relatividade

Neste documento, há uma apresentação do colóquio organizado pelo centro de física das interacções fundamentais (cfif) em 2005, com o tema 'o legado de einstein'. O texto aborda a importância de einstein na física, além de sua contribuição para a invenção de patentes. O documento também discute as diferentes áreas de trabalho de einstein, como física estatística, relatividade e teoria quântica. Além disso, há uma discussão sobre a importância de einstein para a teoria quântica e a evolução da física moderna.

O que você vai aprender

  • Qual foi a contribuição de Einstein para a Física Estatística?
  • Quais patentes Einstein registrou durante sua carreira?
  • Como a Teoria Quântica influenciou a Física Moderna?

Tipologia: Notas de aula

2022

Compartilhado em 07/11/2022

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Ano Internacional da F´ısica 2005
O Legado de Einstein
Col´oquios do CFIF
Abertura
Minhas Senhoras, Meus Senhores, Caros Colegas, gostaria de agradecer a
vossa presen¸ca e o vosso interesse.
Como sabem, as Na¸oes Unidas declararam o ano de 2005 como o Ano In-
ternacional da F´ısica, tomando como referˆencia o centen´ario do chamado Ano
Miraculoso de Einstein, em que ele publicou cinco artigos sobre o efeito fo-
toel´ectrico, o movimento Browniano e a relatividade.
O Centro de ısica das Interac¸oes Fundamentais, em colabora¸ao com o
Projecto de ogica em Computa¸ao e Informa¸ao Quˆanticas, do Centro de
ogica e Computa¸ao do Departamento de Matem´atica, resolveu associar-se a
esta iniciativa. Apesar de estarmos numa sociedade cada vez mais tecnol´ogica,
a compreens˜ao dos equipamentos que usamos diariamente, dos meios de di-
agn´ostico ou de comunica¸ao a que recorremos cada vez mais ´e, muitas das
vezes, muito rudimentar. ´
E importante lutar contra esta tendˆencia, ao o este
ano, mas de uma forma continuada.
Muitas vezes associa-se o nome de Albert Einstein apenas `a Relatividade ou
at´e mesmo apenas `a Cosmologia. Este ´e, obviamente, um tratamento redutor,
tanto para Einstein como para a F´ısica. A ıtulo de curiosidade, come¸carei por
dizer que, para al´em de ter trabalhado, como todos sabem, no Departamento
Su´ı¸co de Patentes de Berna, onde tinha de examinar as patentes propostas para
registo, Einstein, como autor, registou duas patentes. Uma, em 1930, com Leo
Szilard, sobre o chamado refrigerador de Einstein e outra, em 1936, com Gustav
Bucky, sobre uma amara com regula¸ao autom´atica da intensidade luz. Esta
´e uma faceta menos conhecida do seu trabalho. Al´em disso, os seus bi´ografos,
nomeadamente Abraham Pais, autor da biografia “Subtil ´e o Senhor” dividem os
seus trabalhos em trˆes grandes grupos: ısica Estat´ıstica, Relatividade e Teoria
Quˆantica. O Pr´emio Nobel da ısica de 1921 foi-lhe atribu´ıdo “pelos servi¸cos
`a ısica Te´orica, e especial pela sua descoberta da lei do efeito fotoel´ectrico”,
uma decis˜ao que, pondo a ˆenfase na ısica experimental, permitiu encerrar a
discuss˜ao que se arrastava no seio da Comiss˜ao Nobel.
Einstein ´e um dos criadores da “antiga teoria quˆantica” e, de acordo com
as suas palavras, levou mais tempo a pensar na teoria quˆantica do que na rel-
atividade. Apesar disso, nunca conseguiu encontrar uma teoria quˆantica que o
satisfizesse. No entanto, as suas cr´ıticas `a teoria quˆantica contribu´ıram para o
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Ano Internacional da F´ısica 2005

O Legado de Einstein

Col´oquios do CFIF

Abertura

Minhas Senhoras, Meus Senhores, Caros Colegas, gostaria de agradecer a vossa presen¸ca e o vosso interesse.

Como sabem, as Na¸c˜oes Unidas declararam o ano de 2005 como o Ano In- ternacional da F´ısica, tomando como referˆencia o centen´ario do chamado Ano Miraculoso de Einstein, em que ele publicou cinco artigos sobre o efeito fo- toel´ectrico, o movimento Browniano e a relatividade.

O Centro de F´ısica das Interac¸c˜oes Fundamentais, em colabora¸c˜ao com o Projecto de L´ogica em Computa¸c˜ao e Informa¸c˜ao Quˆanticas, do Centro de L´ogica e Computa¸c˜ao do Departamento de Matem´atica, resolveu associar-se a esta iniciativa. Apesar de estarmos numa sociedade cada vez mais tecnol´ogica, a compreens˜ao dos equipamentos que usamos diariamente, dos meios de di- agn´ostico ou de comunica¸c˜ao a que recorremos cada vez mais ´e, muitas das vezes, muito rudimentar. E importante lutar contra esta tendˆ´ encia, n˜ao s´o este ano, mas de uma forma continuada.

Muitas vezes associa-se o nome de Albert Einstein apenas a Relatividade ou at´e mesmo apenasa Cosmologia. Este ´e, obviamente, um tratamento redutor, tanto para Einstein como para a F´ısica. A t´ıtulo de curiosidade, come¸carei por dizer que, para al´em de ter trabalhado, como todos sabem, no Departamento Su´ı¸co de Patentes de Berna, onde tinha de examinar as patentes propostas para registo, Einstein, como autor, registou duas patentes. Uma, em 1930, com Leo Szilard, sobre o chamado refrigerador de Einstein e outra, em 1936, com Gustav Bucky, sobre uma cˆamara com regula¸c˜ao autom´atica da intensidade luz. Esta ´e uma faceta menos conhecida do seu trabalho. Al´em disso, os seus bi´ografos, nomeadamente Abraham Pais, autor da biografia “Subtil ´e o Senhor” dividem os seus trabalhos em trˆes grandes grupos: F´ısica Estat´ıstica, Relatividade e Teoria Quˆantica. O Pr´emio Nobel da F´ısica de 1921 foi-lhe atribu´ıdo “pelos servi¸cos `a F´ısica Te´orica, e especial pela sua descoberta da lei do efeito fotoel´ectrico”, uma decis˜ao que, pondo a ˆenfase na f´ısica experimental, permitiu encerrar a discuss˜ao que se arrastava no seio da Comiss˜ao Nobel.

Einstein ´e um dos criadores da “antiga teoria quˆantica” e, de acordo com as suas palavras, levou mais tempo a pensar na teoria quˆantica do que na rel- atividade. Apesar disso, nunca conseguiu encontrar uma teoria quˆantica que o satisfizesse. No entanto, as suas cr´ıticas `a teoria quˆantica contribu´ıram para o

estabelecimento dessa teoria e, mais tarde, para o aparecimento das desigual- dades de Bell, que permitiram experimentalmente rejeitar o realismo local (teo- rias cl´assicas com vari´aveis escondidas), comprovando a teoria quˆantica. Hoje, f´ısicos, cientistas da computa¸c˜ao e criptologistas usam a no¸c˜ao de entanglement (entrela¸camento ou emaranhamento quˆantico) como um recurso n˜ao-cl´assico que deve ser explorado e que j´a n˜ao ´e visto como um inc´omodo que tem de ser explicado.

Al´em disso, em vez de de se insistir na procura de extens˜oes da teoria da Relatividade Geral, como alternativa `a Teoria Quˆantica, tal como Einstein ten- tou fazer no final da sua vida, a abordagem inversa acabou por se revelar mais fecunda. As actuais teorias unificadas partem da teoria quˆantica relativista e procuram incorporar e explicar as diferentes interac¸c˜oes fundamentais da Na- tureza que s˜ao: electromagn´etica, fraca, forte e gravitacional. No entanto, ape- sar de muitos esfor¸cos e de v´arios progressos, a incorpora¸c˜ao da gravita¸c˜ao ainda n˜ao foi atingida e continua em debate.

Esta forma de abordagem, pressup˜oe, contudo, o abandono do determinismo e a aceita¸c˜ao das ideias probabil´ısticas da teoria quˆantica, exactamente aquilo que Einstein recusou fazer. E interessante notar que Einstein normalmente´ seguia uma via l´ogica e dedutiva a partir de princ´ıpios b´asicos que erigia como fundamentais e a partir dos quais desenvolvia o seu racioc´ınio. Tomando talvez como paradigma a Termodinˆamica, baseada em princ´ıpios, os trabalhos de Ein- stein partem normalmente tamb´em de princ´ıpios: o Princ´ıpio da Relatividade, para a Relatividade Restrita, e o Princ´ıpio da Equivalˆencia, para a Relatividade Geral.

Einstein considerava que o artigo verdadeiramente revolucion´ario era o do efeito fotoel´ectrico. Retrospectivamente, n˜ao deixa de ser ir´onico olhar para a decis˜ao da Comiss˜ao Nobel sob este ˆangulo.

Em conclus˜ao, a Teoria Quˆantica ´e um facto assente e n˜ao pode ser igno- rada. Introduziu uma revolu¸c˜ao profunda na forma de olharmos os fen´omenos e de nos relacionarmos com eles. A F´ısica moderna e as suas aplica¸c˜oes pre- cisam, em geral, da Teoria Quˆantica, n˜ao necessariamente relativista, para a sua compreens˜ao e o seu desenvolvimento.

Nestes col´oquios tentaremos debater ideias e conceitos em F´ısica. Tomare- mos como ponto de partida os trabalhos de Einstein, veremos o contexto em que essas ideias e conceitos surgiram, a sua evolu¸c˜ao e as suas implica¸c˜oes na vida do dia a dia, nomeadamente atrav´es das aplica¸c˜oes tecnol´ogicas com elas relacionadas. Foi pedido aos oradores para se dirigiram a um p´ublico n˜ao es- pecialista, mas interessado. O col´oquio de hoje versar´a sobre relatividade e os outros sobre efeito fotoel´ectrico e laser, condensa¸c˜ao de Bose-Einstein, paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) e entanglement, e movimento Browniano.