Nanobiografia de Vincenzo Viviani

vincenzo

[Dia 05/04] é o aniversário do físico Vincenzo Viviani (1622 — 1703) , nascido em Florença, Itália, em 1622. Em 1639 Galileu, que estava cego e sob prisão domiciliar, trouxe Viviani para ser seu aluno e colaborador. Depois da morte de Galileu, em 1642, Viviani dedicou grande parte de sua vida a preservar documentos e o legado do falecido cientista. Mas, Viviani também foi um grande matemático e físico por si só. Fez avanços na geometria e restaurou uma série de obras de antigos matemáticos gregos. Em 1656 Viviani e Giovanni Borelli conduziram experimentos para definir a velocidade do som. Depois de confirmar que o som se move a uma velocidade constante, os dois físicos mediram a diferença de tempo entre ver o flash e ouvir o estrondo de um canhão ao ser disparado. Verificaram um valor de 350 metros por segundo, uma medida muito mais precisa do que as estimativas anteriores. Viviani tem uma cratera na lua nomeada após ele, apesar do fato de que o som não possa viajar através da atmosfera inexistente da lua.

(tradução livre do texto abaixo)
Today is the birthday of physicist Vincenzo Viviani, born in Florence, Italy in 1622. In 1639 Galileo, who was blind and under house arrest by the Catholic Church, took Viviani in as a student and collaborator. After Galileo’s death in 1642, Viviani dedicated much of his life to preserving the late scientist’s documents and legacy. But Viviani was also an accomplished mathematician and physicist in his own right. He made advances in geometry and restored a number of works by ancient Greek mathematicians. In 1656 Viviani and Giovanni Borelli conducted experiments to pin down the speed of sound. After confirming that sound moves at a constant velocity, the two physicists measured the time difference between seeing the flash and hearing the boom of a fired cannon. They came up with a value of 350 meters per second, a much more accurate figure than previous estimates. Viviani has a crater on the moon named after him, despite the fact that sound cannot travel through the moon’s nonexistent atmosphere.


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Physics Today é um dos principais periódicos sobre física do mundo. Esse texto foi extraído de sua página oficial no Facebook. Todos os posts são escritos por Charles Day, editor online da Physics Today, Paul Guinnessy, o gerente de conteúdo online, e Greg Stasiewicz,  assistente de produção do site.  

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Galileu e o Telescópio

Galileu Galilei apresentando seu telescópio

Galileu Galilei apresentando seu telescópio

No Dia 25/08 de 1609, Galileu Galilei demonstrou seu primeiro telescópio ao então regente de Veneza, Leonardo Donato, e a seu conselho. Galileu construiu seu telescópio  acoplando uma lente convexa em uma das extremidades  de um tubo de chumbo e uma lente côncava na outra parte. O protótipo ampliava num fator de três. Em 1610 ele implementou a magnitude para um fator de 33 e descobriu as luas de Júpiter.

(tradução livre do texto abaixo)
On this day in 1609 Galileo Galilei demonstrated his first telescope to the ruler of Venice, Leonardo Donato, and his council. Galileo had made the telescope by fitting a convex lens in one end of a lead tube and a concave lens in the other end. The prototype magnified by a factor of three. By 1610 he had boosted the magnification to a factor of 33 and discovered the moons of Jupiter.


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On the Electrodynamics of Moving Bodies

Neste dia (01/07), em 1905, o paper de Albert Einstein, “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”, chegou na redação da revista Annalen der Physik. O documento, que foi publicado três meses depois, removendo inconsistências entre a mecânica clássica próxima à velocidade da luz e as equações de Maxwell James Clerk para eletricidade e magnetismo. A teoria mais tarde se tornou conhecida como a relatividade especial.

(tradução livre do texto abaixo)
On this day in 1905 Albert Einstein’s paper, “On the Electrodynamics of Moving Bodies,” arrived at the editorial offices of the journal Annalen der Physik. The paper, which was published three months later, removed inconsistencies between classical mechanics at close to the speed of light and James Clerk Maxwell’s equations for electricity and magnetism. The theory later became known as special relativity.


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Nanobiografia de James Clerk Maxwell

Maxwell

[Dia 13/06] É o aniversário de James Clerk Maxwell, que nasceu em 1831, em Edimburgo, na Escócia. Maxwell estudou física e matemática nas Universidades de Edimburgo e Cambridge. As suas contribuições para o eletromagnetismo e a mecânica estatística são persistentes e famosas, mas ele também esteve interessado em ótica e na percepção da cor.

Foto feita por Maxwell

Foto feita por Maxwell

A fotografia acima foi feita pelo próprio Maxwell, em 1861, para demonstrar sua teoria de que o olho humano iria interpretar uma imagem composta tiradas com filtros vermelhos, azuis e verdes como sendo totalmente em cores. Sua teoria é compreendida como o fundamento da fotografia a cores, filmes e TV.

[Adendo Pessoal: Maxwell é compreendido com um dos maiores físicos de todos os tempos. Foi ele o responsável por uma das maiores unificações da história da física, a do Eletromagnetismo, que foi a base para Einstein criar sua Teoria Relativística.]

(tradução livre do texto abaixo)
It’s the birthday of James Clerk Maxwell, who was born in 1831 in Edinburgh, Scotland. Maxwell studied physics and mathematics at the Universities of Edinburgh and Cambridge. Maxwell’s contributions to electromagnetism and statistical mechanics are lasting and famous, but he was also interested in optics and the perception of color. The photograph on the right was taken by Maxwell himself in 1861 to demonstrate his theory that the human eye would interpret a composite image taken with red, blue and green filters as being in full color. His theory underlies color photography, movies and TV.


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Nanobiografia de De Sitter

Einstein (esquerda) e De Sitter (direita). Fonte: Physics Today

Einstein (esquerda) e De Sitter (direita). Fonte: Physics Today

[Dia 06/05] É o aniversário de Willem De Sitter, que nasceu em 1872 em Leiden, na Holanda. De Sitter estudou matemática na Universidade de Groningen e saiu para se tornar um astrônomo. Sua formação matemática o ajudou a apreciar o significado cosmológico da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Apenas dois anos após a teoria de Einstein ser publicada em 1915, De Sitter propôs uma solução para as equações de campo de Einstein que descrevia um universo sem massa cuja expansão é impulsionada por uma constante cosmológica diferente de zero. Embora o universo De Sitter seja uma simplificação, nosso próprio universo passou a se assemelhar a essa proposta.

(tradução livre do texto abaixo)
It’s the birthday of Willem de Sitter, who was born in 1872 in Leiden, the Netherlands. De Sitter studied mathematics at the University of Groningen and went on to become an astronomer. His mathematical background helped him to appreciate the cosmological significance of Albert Einstein’s general theory of relativity. Just two years after Einstein’s theory had appeared in print in 1915, De Sitter proposed a solution to Einstein’s field equations that described a massless universe whose expansion is driven by a non-zero cosmological constant. Although the De Sitter universe is a simplification, our own universe has come to resemble it.


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Einstein e a “sua” Equação

A famosa equação E=mc2 atribuída ao físico Albert Einstein (1879 – 1955), possui uma origem um pouco difusa. Embora a cultura popular compreenda essa equação como, até mesmo, um nome ou  sinônimo do cientista alemão, existe indícios consistentes que não foi Einstein quem primeiro provou a equivalência entre energia e massa.

Einstein em 1916

Einstein em 1916

Contudo, algo que recorrentemente surge na recente história da teoria da relatividade (e livros que buscam se utilizar de seu autor para gerar tais polêmica e alavancarem as vendas) são alegações que Einstein plagiou essa equação (ou mesmo todas as suas teorias).

Intrigas, questões geopolíticas, teorias da conspiração buscam até mesmo alegar que Einstein copiou a teoria da relatividade inteira de terceiros em seu emprego antes de ser físico no escritório de patentes de Berna, na Suíça.

Assim, o que desejo mostrar aqui é que  E=mc2   já permeava, sim, trabalhos de diversos físicos e que, ao mesmo tempo, isso não tira o mérito de Einstein em sua solução.

Trago, desse modo, uma tradução que fiz de um artigo do site physicsworld.com, uma das mais renomadas revistas científicas de física, que busca enriquecer com novas discussões históricas a gênese da tão famosa equação:


Foi Einstein quem descobriu o E=mc2?

Did Einstein discover E = mc2? - Physics WorldQuem descobriu o E=mc2? Não é uma pergunta tão fácil de responder como se poderia pensar. Desde cientistas como James Clerk Maxwell e Max von Laue, até uma série de agora esquecidos primeiros físicos do século 20, foram considerados como os verdadeiros descobridores da equivalência massa-energia agora popularmente creditada a teoria da relatividade especial de Einstein. Essas afirmações geraram manchetes acusando Einstein de plágio, mas várias dessas são mentirosas ou pouco fundamentadas. No entanto, dois físicos têm agora mostrado que a famosa fórmula de Einstein tem uma gênese complicada e um tanto ambígua – que tem pouco a ver com a relatividade.

Um dos precursores mais plausíveis na descoberta de E = mc2 foi Fritz Hasenöhrl, um professor de física na Universidade de Viena. Em um artigo de 1904, Hasenöhrl escreveu claramente a equação E = 3/8mc2 . De onde ele tirou isso, e qual o motivo da constante de proporcionalidade estar errada? Stephen Boughn, da Haverford College na Pensilvânia, e Tony Rothman, da Universidade de Princeton, examinaram esta questão em um artigo enviado ao servidor preprint arXiv .

O nome de Hasenöhrl tem uma certa notoriedade agora, como é comumente proclamado pelos aficcionados anti-Einsteins. Sua reputação como o homem que realmente descobriu E = mc2 deve muito aos esforços da física anti-semita e pró-nazista do ganhador do prêmio Nobel Philipp Lenard, que procurou separar o nome de Einstein da teoria da relatividade de modo que não fosse visto como um produto da “ciência judaica”.

“O Maior Físico Austríaco do seu Tempo” 

Friedrich ( Fritz ) Hasenöhrl (1874 - 1915 )

Friedrich ( Fritz ) Hasenöhrl (1874 – 1915 )

No entanto, tudo isto prestou um desserviço a Hasenöhrl. Ele foi aluno e sucessor em Viena, de Ludwig Boltzmann, e foi elogiado por Erwin Schrödinger, dentre outros. ” Hasenöhrl foi, provavelmente, o principal físico austríaco do seu tempo”, disse Rothman a physicsworld.com. Ele poderia ter ido muito longe se não tivesse sido morto na Primeira Guerra Mundial.

A relação entre energia e massa já estava sendo amplamente discutida ao tempo de Hasenöhrl considerando o assunto em questão. Henri Poincaré estabeleceu que a radiação eletromagnética possuía momentum e, assim, efetivamente uma massa, conforme se diz em E = mc2. O físico alemão Max Abraham argumentou que um elétron em movimento interage com seu próprio campo E0, para adquirir uma massa aparente dada por E0 = 3/4 mc2 . Tudo isso foi baseado em eletrodinâmica clássica, assumindo ainda uma teoria do éter. “Hasenöhrl, Poincaré, Abraham e outros sugeriram que deveria haver uma massa inercial associado à energia eletromagnética, mesmo que eles tenham discordado na constante de proporcionalidade”, diz Boughn.

Robert Crease, filósofo e historiador da ciência da Universidade Stony Brook, em Nova York, concorda. “Os historiadores costumam dizer que se não houvesse Einstein, a comunidade teria convergido sobre a relatividade especial em pouco tempo”, diz ele. “Os dados os estavam empurrando, chutando e gritando nessa direção”. Boughn e o trabalho de Rothman , diz ele, mostra que Hasenöhrl estava dentre aqueles que encabeçavam essa comunidade.

Hasenöhrl abordou o problema perguntando se um corpo negro emitindo radiação modificaria sua massa quando está se movendo em relação a um observador. Ele calculou que o movimento acrescentaria uma massa de 3/8c2 vezes a energia radiante. No ano seguinte, ele corrigiu isso para 3/4c2 .

Um Estilo Diferente de Artigo Científico

No entanto, ninguém estudou adequadamente derivação de Hasenöhrl a ponto de entender seu raciocínio ou o motivo do fator estar errado, afirmam Bough e Rothman. Isso não é fácil, eles admitem. “Os papéis, nos padrões de hoje, são apresentados de uma maneira complicada e não são livres de erros. O maior obstáculo é que eles foram escritos a partir de uma visão de mundo obsoleta, que só confunde o leitor mergulhado na física relativista. “Até mesmo Enrico Fermi, aparentemente, não se preocupou em ler os artigos de Hasenöhrl corretamente antes de concluir, erroneamente, que a discrepância de 3/4 no fator prévio, deveu-se à auto-energia do elétron identificado por Abraham.

“Onde Hasenöhrl realmente se perdeu em seu cálculo foi na ideia de que, se os radiadores em sua cavidade estão emitindo radiação, eles deveriam estar perdendo massa, assim seu cálculo não ficou consistente”, diz Rothman. “No entanto, ele tem a metade do mérito. Se ele tivesse simplesmente dito que E é proporcional a m, a história provavelmente teria sido mais gentil com ele”.

Mas, se esse é o caso, onde é que a relatividade apareceria? Na verdade, talvez não precisasse aparecer. Ao passo que Einstein celebrava o artigo de 1905 “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”, estabelecendo-se claramente as bases da relatividade, abandonando o conceito de éter e tronando a velocidade da luz invariante, sua derivação de E = mc2 não dependia desses pressupostos. Você pode obter a resposta certa com a física clássica, diz Rothman, tudo em uma teoria do éter sem c ser constante ou a velocidade limitante. “Embora Einstein comece relativisticamente, ele aproximou muito todos os dados relativistas, sobrando basicamente um cálculo clássico”.

Uma Questão Controversa

O físico Clifford Will, da Universidade de Washington em St. Louis, especialista em relatividade, considera o preprint “muito interessante”. Boughn e Rothman “são físicos bem-vistos”, diz ele, e como resultado, “tende a confiar na análise deles”. No entanto, as controvérsias que foram previamente suscitadas sobre a questão da prioridade, talvez traga certa da relutância dos historiadores da física, comentou quando contatado pela physicsworld.com .

Será que Einstein sabia do trabalho de Hasenöhrl? “Eu não posso provar, mas estou razoavelmente certo de que Einstein o conhecia, e só decidiu fazê-lo melhor”, diz Rothman. Mas falhou ao não citá-lo, o que não era incompatível com as convenções da época. De qualquer modo, Einstein afirmou que sua motivação para a busca da relação massa-energia surgiu este foi desafiado por Johannes Stark (que creditou-a, em 1907, para Max Planck) . Ambos, Hasenöhrl e Einstein, estavam na famosa primeira conferência de Solvay em 1911, junto com a maioria dos outros físicos ilustres da época. “Só podemos imaginar as conversas”, diz Boughn e Rothman.

Rothman disse physicsworld.com que ele se deparou com o nome de Hasenöhrl uma série de vezes, mas sem uma explicação concreta sobre o que ele realmente desenvolveu. “Um dos meus antigos professores, E. C. G. Sudarshan, uma vez mencionou que ele dava crédito a Hasenöhrl pela equivalência massa-energia. Então, por volta da época de Natal do ano passado, eu disse a Steve: “Por que não passamos algumas horas após o almoço um dia olhando para os papéis de Hasenöhrl para ver o que ele fez de errado? ” Bem, um par de horas se transformou em oito meses, pois o problema acabou se tornando extremamente difícil”.


Outro ponto nada difundido sobre o famoso E=mc que é tão popularmente comentado e tão pouco compreendido pela população de um modo geral, é que essa equação não é uma lei geral da física, como o Prof. Dr. Roberto Martins, um dos maiores nomes da História da Física do Brasil, comenta em uma mesa redonda sobre história da ciência no ensino [referência 3] (destaques meus):

(…) Quero dar um exemplo de ignorância histórica bastante comum. Em cursos de Estrutura da Matéria ou de Teoria da Relatividade costuma-se ensinar a ““relação massa-energia de Einstein”” –– E = mc. Por um lado, pode ser interessante mencionar que Poincaré e Hasenöhrl já haviam, antes de Einstein, chegado a essa relação, em casos especiais. Mas omitir Poincaré e Hasenöhrl não é grave. O que é realmente grave é que os professores não sabem que a relação E = mc  não é uma lei geral da Física, se a Teoria da Relatividade estiver correta! Ela é apenas um caso particular da lei de Planck, estabelecida em 1907, segundo a qual a massa inercial maupertuisiana de um corpo (definida como momentum dividido por velocidade) é igual a sua entalpia (e não energia) dividida por c. Apenas quando o termo PV (pressão vezes volume) da entalpia é desprezível, pode-se falar que E = mc2. Além disso, a relação E = mc não se aplica à energia potencial, por exemplo. Quem só conhece os livros-textos e não conhece a história da Teoria da Relatividade profundamente vai sempre cometer erros ao falar sobre essa relação massa-energia.

Portanto, frente a uma equação que funciona em casos muito específicos; que ninguém assumiu para si ou pareceu incomodado antes e durante a vida do físico; que diante de tantos outros trabalhos de maior relevância que Einstein desenvolveu durante sua vida parece algo inócuo; sugere uma relevância exagerada e quase que uma falta de apuramento histórico para aqueles que taxam Einstein como plagiador.

O que podemos concluir (ao meu ver) é que caso já soubesse da equação (que sabemos ter sido provada antes pelos grandes físicos e matemáticos citados), Einstein errou ao não citar essas fontes prévias, embora, conforme vimos no artigo da Physics World, não era costume referenciar papers tal como hoje. Mas, para quem desenvolveu todo um ramo novo da física com a Teoria da Relatividade Geral, reformulou a Mecânica de Newton, contribuiu na corroboração do Efeito Browniano, ganhador do Prêmio Nobel de Física pela descoberta do Efeito Fotoelétrico, dificilmente o veremos se tornando um enorme engodo.

FONTES:

  1. Página de Roberto Martins
    www.ghtc.usp.br/ram-cur.htm
  2. Currículo Lattes – Roberto Martins:
    buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?metodo=apresentar&id=K4783911A7
  3. Frederico Firmo de Souza Cruz, Maria Regina Dubeux Kawamura, Paulo Cesar Coelho Abrantes, Roberto Martins – “Mesa-redonda: influência da história da ciência no ensino de Física” – Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 5, n. Especial – junho de 1988, págs. 76-92 – Periódicos UFSC:
    periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/issue/view/381