Ao final do século XIX já havia domínio suficiente da eletricidade para avanços mais sofisticados. A partir de então foi descoberto o elétron e dispositivos mais complexos foram desenvolvidos, revolucionando a medicina (Raio X) e incrementando o lazer (cinema e televisão). No século XX outros desenvolvimentos foram importantes, como o radar que teve papel decisivo nos sistemas militares de defesa, culminando com a invenção do computador e a miniaturização da eletrônica.
O físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen descobriu em 1895 a emissão de raios até então desconhecidos, a partir de tubos de raios catódicos, capazes de atravessar obstáculos e velar filmes fotográficos. Por não se conhecer a sua natureza foi batizado de “Raio X”, e o nome provisório acabou ficando. Após algumas experiências constatou que uma folha de platinocianeto de bário se tornava fluorescente (em ambiente escuro) sempre que ele ligava o seu dispositivo. Em seguida observou que se a mão fosse colocada entre a folha e a fonte do raio, era possível observar a estrutura óssea do membro. Era possível também obter estas imagens com o uso de chapas fotográficas e esta ferramenta revolucionou a medicina e trouxe significativos benefícios a outros setores.
Foi também a partir de experiências com tubos de raios catódicos que o físico inglês Joseph John Thomson (1) em 1897 pela primeira vez identificou a existência da partícula atômica responsável pelos fenômenos elétricos, o elétron, que deu origem ao entendimento da estrutura do átomo. Thomson descreveu um modelo atômico apelidado de “pudim de passas”, onde o átomo seria uma massa esférica de carga positiva salpicada de elétrons de carga negativa. Posteriormente, já no século XX, o físico e químico neozelandês Ernest Rutherford demonstrou em 1911 que o átomo não é maciço e defendeu um modelo “planetário”, com os elétrons em órbitas de um núcleo denso de cargas positivas.
Niels Bohr, físico dinamarquês, corrigiu este modelo em 1913 propondo que os elétrons descrevem órbitas circulares específicas e definidas e emite energia ao mudar de uma órbita externa para uma interna e absorve energia em situação inversa.
O ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Calculator), concebido por John P. Eckert, John W. Mauchly e outros cientistas
da Universidade da Pensilvânia foi construído em 1945 e começou a funcionar em
1946, e por muito tempo foi considerado o primeiro computador. Porem, o matemático inglês Alan Mathison Turing foi pioneiro em conceber máquinas capazes de
processar informações a partir de instruções. Baseado nas idéias de Turing, o
primeiro computador programável foi construído na Inglaterra em 1943 e era
utilizado em cripto-análise (quebra de códigos) de mensagens alemãs cifradas
pelas máquinas de Lorenz,
semelhantes, mas mais complexas que as Enigma (2) anteriormente decriptadas por Marian
Rejewski e Turing com máquinas eletromecânicas chamadas Bombas. O computador,
batizado Colossus, operava com válvulas eletrônicas e foi concebido por Max
Newman (baseado na hipotética máquina universal de Turing) e construído por
Thomas Flowers.
Dívida eterna
Alan Turing permaneceu desconhecido por muito tempo e alem disto sofreu violento preconceito das autoridades inglesas após descobrirem sua homossexualidade. Foi condenado a tomar hormônios e impedido de continuar desenvolvendo seus trabalhos em projetos de computadores. Caiu em depressão e se suicidou com veneno em 1954, aos 41 anos de idade.
Neste mesmo período a Inglaterra priorizou também o desenvolvimento do radar. Seus princípios básicos já eram conhecidos, e vários cientistas já haviam construído dispositivos que permitiam a detecção de objetos distantes por reflexão de ondas eletromagnéticas. Coube, entretanto ao escocês Robert Alexander Watson-Watt (3) coordenar o desenvolvimento da tecnologia para a defesa inglesa.
A criatura e o criador
Após a guerra, Watson-Watt mudou-se para o Canadá e como todo mortal acabou sendo multado em uma rodovia por excesso de velocidade, flagrado por um radar portátil das autoridades locais. Com a publicidade da ocorrência Watson aproveitou as manchetes.
O desenvolvimento do computador e do radar pelos ingleses durante a segunda guerra foi mantido em segredo por muito tempo, por se tratarem de projetos militares classificados.
Em 1947, os físicos americanos John Bardeen e Walter Houser Brattain que trabalhavam na Bell Labs com pesquisas em semicondutores, inventaram o transistor, que viria então a substituir as válvulas termiônicas e marca a transformação radical da eletrônica, permitindo os avanços subseqüentes, como o desenvolvimento de circuitos integrados (1959), que por sua vez viabilizou o aumento cada vez maior da complexidade e miniaturização dos equipamentos, tendo esta tecnologia sido responsável pelo alto nível tecnológico observado nos dias de hoje.
Em 1947, os físicos americanos John Bardeen e Walter Houser Brattain que trabalhavam na Bell Labs com pesquisas em semicondutores, inventaram o transistor, que viria então a substituir as válvulas termiônicas e marca a transformação radical da eletrônica, permitindo os avanços subseqüentes, como o desenvolvimento de circuitos integrados (1959), que por sua vez viabilizou o aumento cada vez maior da complexidade e miniaturização dos equipamentos, tendo esta tecnologia sido responsável pelo alto nível tecnológico observado nos dias de hoje.
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1-Apesar do sobrenome, não há grau de parentesco entre J.J. Thomson e William Thomson (Lord Kelvin). No entanto, ambos presidiram a Royal Society, entidade britânica presidida também por Isaac Newton entre 1703 e 1727.
1-Apesar do sobrenome, não há grau de parentesco entre J.J. Thomson e William Thomson (Lord Kelvin). No entanto, ambos presidiram a Royal Society, entidade britânica presidida também por Isaac Newton entre 1703 e 1727.
2-Arthur Scherbius (1878/1929), engenheiro eletricista alemão inventou uma máquina elétrica para codificar e decodificar mensagens em 1918 para uso comercial e militar. Batizada de “Enigma” teve pouca aceitação de início, porem posteriormente os militares alemães perceberam que estavam atrasados no campo da criptografia, ao contrário de outros países europeus como Inglaterra e França, e que suas mensagens estavam vulneráveis aos cripto-analistas. Investiram então no modelo militar desta máquina, adquirindo milhares delas, que era de fácil uso e permitia inúmeras configurações o que possibilitou que os códigos fossem alterados diariamente.
3-Watson era descendente do engenheiro James Watt, famoso pela sua contribuição à máquina de vapor no século XVIII, que teve papel de destaque na "Revolução Industrial".
Efeito Edison
Em 04 de Julho de 2012 repercutiu bastante a notícia anunciada pelos físicos da suposta comprovação do bóson de Higgs (1), partícula que confere massa às demais partículas sub-atômicas. Esta seria a prova final de validação da teoria do modelo padrão das partículas, cuja importância é enorme, apesar de pouco compreendida pelas pessoas em geral. Aliás, o mundo sub-atômico só faz sentido com a ajuda de modelos embasados em complexas formulações matemáticas e mesmo os físicos só conseguem nos fazer captar algo sobre o que acontece neste microcosmo através de analogias cotidianas, como a que compara o campo de Higgs a um aglomerado de “paparazzi”, onde pessoas anônimas conseguem caminhar sem maiores dificuldades entre eles (seriam as partículas sem massa), porém para personalidades (como a Shakira, por exemplo) as dificuldades seriam maiores (muita massa).
A busca por partículas sub-atômicas teve início no final do século XIX e o primeiro sucesso foi a descoberta do Elétron. Foi em 1897 que o físico britânico J.J. Thomson comprovou que eram partículas com massa e eletricamente carregadas que se deslocavam do catodo ao anodo de uma ampola de Crookes (tubo de raios catódicos) e isto lhe rendeu um prêmio Nobel, mas esta história começou um pouco antes.
O enredo do desenvolvimento da lâmpada incandescente (1879) por Thomas Edison é bem conhecido, porém pouco depois disto (década de 1880) Edison tropeçou numa observação que não conseguiu explicar ou descobrir uma utilidade prática e de preferência comercial que lhe incentivasse a se aprofundar nas causas do fenômeno observado.
Suas lâmpadas incandescentes apresentavam freqüentemente um intrigante enegrecimento localizado na parte interna da ampola de vidro. Estando as ampolas submetidas ao vácuo não conseguiu uma explicação plausível para este efeito. Entretanto, foi um pouco mais alem, inserindo um segundo filamento na ampola e verificou que algo diferente acontecia. Polarizando este segundo filamento com potencial positivo havia um fluxo de corrente entre os filamentos afastados, porem quando polarizado com potencial negativo o fluxo não acontecia.
Era a descoberta da válvula (diodo), cuja propriedade de condução da corrente elétrica em apenas uma direção deu início a eletrônica (2). Este efeito, hoje conhecido como termiônico ou apropriadamente batizado de “Efeito Edison”, acontece pela ejeção de elétrons do filamento aquecido. O fluxo de elétrons colidindo com o vidro da lâmpada é que provocava seu enegrecimento, mas até então nada se sabia da partícula e Edison não conseguiu imaginar a importância do que estava por detrás do efeito, porém mesmo assim patenteou sua descoberta.
Foi com a introdução de um campo magnético (ímãs) ao redor do feixe de elétrons que se conseguiu controlar a direção deste fluxo e mais tarde toda uma enorme quantidade de invenções de uso cotidiano passou a utilizar esta propriedade, como a televisão, por exemplo.
Hoje, já não se consegue mais acompanhar os avanços da física e muito menos perceber o grau de importância das novas descobertas, que se supõe ficarão mais claros para as gerações futuras, pois o nível de abstração necessário para entender o que realmente são os tijolos do universo parece inatingível no nosso estágio de desenvolvimento. Teorias proliferam e cada vez mais incompreensíveis se tornam, apesar de estarem muitas vezes embasadas em cálculos e medições confiáveis.
Descobertas mais recentes como a Energia Escura e Matéria Escura bem como elucubrações complexas como a Teoria das Cordas (3) fazem da física uma ciência sem fronteiras, pois a cada descoberta se revelam novos problemas ainda mais complicados.
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1-Partícula prevista pelo cientista britânico Peter Higgs em 1964. O bóson de Higgs é uma manifestação de algo ainda mais importante, o campo de Higgs, que segundo a teoria permeia todo o Universo.
2-O primeiro uso comercial da válvula termiônica foi feito por John Ambrose Fleming, em detecção de ondas de rádio (1904).
3-A Teoria das Cordas sustenta que as partículas sub-atômicas ao invés de serem puntiformes se assemelham a pequenos filamentos unidimensionais vibrantes e pretende explicar as forças fundamentais (força forte, força fraca, eletro-magnética e gravidade) numa só teoria.
Mecânica Quântica
Newton acreditava que a luz se comportava como partícula, Maxwell ao contrário defendeu o comportamento ondulatório. Ambos se basearam em fortes evidências para defender suas teorias. Grosso modo ambos estavam certos e errados ao mesmo tempo. Na primeira metade do século XX, Max Planck e posteriormente muitos outros físicos desenvolveram a Mecânica Quântica para mostrar o comportamento da matéria em escala atômica. O que acontece neste submundo atômico não é intuitivo para quem como nós estamos acostumados com o cotidiano do mundo físico clássico. O comportamento da Luz não pode ser explicado como de uma partícula nem tampouco como ondulatório. Hoje é chamada de dualidade onda-partícula. Introduziu-se a noção do fóton (partícula sem massa) como mediadora da radiação eletromagnética. Tudo nesta escala é probabilístico, ou pelo menos pode se dizer que as ferramentas matemáticas da Mecânica Quântica se ajustam muito bem nesta escala. Mas não é só a luz que se comporta desta forma estranha. Os elétrons e as outras partículas, como prótons, nêutrons, etc, seguem os mesmos comportamentos ditados pela Mecânica Quântica. O que é mais importante nisto tudo é a grande aplicabilidade desta teoria, hoje responsável por quase todos os avanços de alta tecnologia.
