História da física moderna

Na manhã de 7 de novembro de 1919, o Times de Londres estampou “Revolução na ciência: nova teoria do universo, ideias newtonianas derrubadas”. A notícia vinha de uma sessão da Royal Society na véspera, e o material que a sustentava eram chapas fotográficas expostas em Sobral, no Ceará, em 29 de maio daquele ano: estrelas vistas ao lado do Sol eclipsado apareciam deslocadas, e o tamanho do deslocamento era o que Einstein calculara, o dobro do que a gravitação de Newton daria. Vinte e cinco anos antes, em 4 de julho de 1894, Albert Michelson, o homem que tinha medido a velocidade da luz com mais precisão do que qualquer outro, inaugurara o Laboratório Ryerson, o laboratório de física da Universidade de Chicago, anunciando que as leis e os fatos fundamentais da física já estavam todos descobertos e que, segundo “um físico eminente”, as verdades futuras seriam procuradas “na sexta casa decimal”. Entre as duas datas, o átomo “indivisível” revelou peças: Wilhelm Röntgen atravessou carne, madeira e papelão com uma radiação nova e radiografou a mão da mulher (novembro de 1895); Henri Becquerel achou chapas fotográficas veladas numa gaveta escura, sob um sal de urânio que não recebera luz nenhuma (março de 1896); J. J. Thomson provou que os raios de um tubo de vácuo eram partículas mil vezes mais leves que o átomo de hidrogênio (1897). A energia passou a ser contada em pacotes: Max Planck, em dezembro de 1900, para explicar a cor da luz de um corpo quente, admitiu a hipótese que ele próprio chamaria de ato de desespero. E um funcionário do Escritório de Patentes de Berna, de 26 anos e sem nenhum cargo universitário, demonstrou que o tempo não bate igual para todos os observadores (Einstein, 1905).

Esta página conta esses trinta anos, e os trinta seguintes, com nomes e datas no lugar: a “física acabada” e as duas nuvens de Kelvin; a abertura do átomo (Röntgen, Becquerel, os Curie, Thomson); Planck e o quantum; o ano milagroso de Einstein; Rutherford e Bohr; a relatividade geral e Sobral; o nascimento da mecânica quântica e o debate entre Bohr e Einstein; Hubble e o universo que tem história; o nêutron, a fissão, a bomba e a responsabilidade dos cientistas; a radiação de fundo de 1965; e o capítulo brasileiro, que começa em Sobral e passa por Wataghin, Schenberg, Lattes, Tiomno, Leite Lopes, o CBPF e o CNPq. A física de cada episódio está nas páginas vizinhas: ondas eletromagnéticas, efeito fotoelétrico, dualidade onda-partícula, gravitação universal; relatividade, cosmologia e física quântica terão páginas próprias. Aqui o assunto é quem fez o quê, quando, antes ou depois de quem, e com que verbo, que é o que a matriz do PAS 3 pede no código CN-E06, o da história da física moderna, da eletricidade e do magnetismo, e o que os itens reais sobre essa história cobram: a prova de 2025 reprovou quem leu a radioatividade como “manutenção do paradigma”, e a de 2023 reprovou quem leu Newton como “completamente descartado” por Einstein.

A física “acabada”: Michelson em 1894 e as duas nuvens de Kelvin em 1900

A frase de Michelson não era arrogância isolada; era o clima. Em 1894, a mecânica de Newton explicava do pêndulo às marés havia dois séculos; a termodinâmica tinha suas duas leis e a teoria cinética dos gases (história da termodinâmica); as equações de Maxwell, de 1865, tinham unificado eletricidade, magnetismo e luz, e Hertz tinha produzido as ondas previstas em 1887 (história da eletricidade). Restava, pensava-se, medir melhor. O próprio Michelson tinha feito, com Edward Morley, em 1887, a medida mais precisa de todas: a velocidade da luz em direções diferentes, para detectar o movimento da Terra através do éter, o meio em que a luz supostamente ondulava. Não detectou nada. A luz tinha a mesma velocidade em todas as direções, como se a Terra estivesse parada no éter, o que não podia ser.

Quem pôs o dedo na ferida foi Lord Kelvin, o mesmo da escala absoluta de temperatura, numa conferência na Royal Institution de Londres em 27 de abril de 1900, publicada em 1901 com o título Nuvens do século XIX sobre a teoria dinâmica do calor e da luz. A primeira frase: “A beleza e a clareza da teoria dinâmica, que afirma serem o calor e a luz modos de movimento, está no momento obscurecida por duas nuvens.” A primeira nuvem era o resultado nulo de Michelson e Morley: como a Terra pode se mover pelo éter sem que a luz perceba? A segunda era a partilha de energia entre os graus de liberdade de um sistema em equilíbrio, o teorema da equipartição de Maxwell e Boltzmann, que previa calores específicos errados para os gases e, no limite, uma emissão infinita de luz ultravioleta por qualquer corpo quente. Kelvin achava que as nuvens se dissipariam. Dissiparam-se, mas levando a paisagem junto: a primeira nuvem virou a relatividade restrita (1905); a segunda, o quantum de Planck (1900) e a mecânica quântica (1925–1927).

1895–1897: o átomo deixa de ser opaco

Tudo começou com um tubo de vidro. Desde a década de 1870, físicos estudavam o que acontecia quando se aplicava alta tensão a dois eletrodos dentro de um tubo com quase nenhum ar: do eletrodo negativo (o cátodo) saía “alguma coisa” que fazia o vidro do outro lado brilhar em verde. Eram os raios catódicos, e ninguém sabia se eram ondas, como a luz, ou partículas. Os tubos de William Crookes, com uma bomba de vácuo melhor, viraram o instrumento da década de 1890, e três descobertas saíram deles em três anos.

Röntgen, 8 de novembro de 1895. Wilhelm Conrad Röntgen, em Würzburg, estudava raios catódicos com o tubo envolto em papelão preto, no escuro, quando notou que uma tela fluorescente a mais de um metro de distância brilhava cada vez que o tubo era ligado. Os raios catódicos não atravessam o vidro nem percorrem um metro de ar; aquilo era outra coisa. Em sete semanas de trabalho solitário, Röntgen descobriu que a radiação nova atravessava madeira, papel, carne, e era barrada por chumbo e por ossos; em 22 de dezembro fotografou a mão da mulher, Anna Bertha, com a aliança e os ossos nítidos; em 28 de dezembro entregou o artigo Sobre uma nova espécie de raios. Chamou-os de raios X, porque não sabia o que eram (hoje sabemos: ondas eletromagnéticas de comprimento de onda menor que um átomo, página ondas eletromagnéticas). Em janeiro de 1896 a notícia deu a volta ao mundo e, em semanas, hospitais usavam o aparelho. Röntgen recebeu o primeiro Nobel de Física, em 1901, e recusou patentear a descoberta.

Becquerel, 1896. Em Paris, Henri Becquerel pensou que a fluorescência pudesse estar ligada aos raios X: um sal de urânio, exposto ao sol, fosforescia; será que também emitia raios X? Enrolou chapas fotográficas em papel preto, pôs o sal em cima, expôs ao sol e revelou: a chapa estava marcada. Até aí, parecia confirmar a ideia. Nos últimos dias de fevereiro, o céu de Paris ficou nublado, e ele guardou um conjunto preparado (chapa, papel, sal e uma cruz de cobre) numa gaveta. Em 1.º de março revelou a chapa mesmo assim, esperando uma marca fraca, e encontrou a silhueta da cruz nítida: o urânio emitia a radiação sem receber luz nenhuma, sozinho, no escuro. Comunicou à Academia de Ciências em 2 de março de 1896. Era a radioatividade, embora a palavra ainda não existisse.

Os Curie, 1898. Marie Skłodowska Curie, polonesa em Paris, escolheu os “raios de Becquerel” como tema de doutorado e, com um eletrômetro construído por Pierre Curie, mediu a radiação em vez de só fotografá-la. Descobriu que a emissão dependia só da quantidade de urânio, não do composto nem do estado físico, e concluiu que era uma propriedade do átomo, não da molécula; encontrou o mesmo efeito no tório; cunhou a palavra radioatividade (1898); e, percebendo que a pechblenda era mais radioativa do que o urânio que continha, deduziu que havia elementos novos escondidos nela. Com Pierre, isolou o polônio (julho de 1898) e o rádio (dezembro de 1898). Becquerel, Pierre e Marie dividiram o Nobel de Física de 1903; Marie ganhou o de Química em 1911, sozinha, pelo rádio e pelo polônio. A física do decaimento, a meia-vida e as partículas alfa, beta e gama são assunto da Química do PAS; aqui importa a ordem: Becquerel descobriu (1896), Marie Curie nomeou, mediu, mostrou que era atômica e encontrou os elementos novos (1898).

Thomson, 1897. Em Cambridge, Joseph John Thomson resolveu a pergunta dos raios catódicos. Mostrou que eles eram desviados por um campo elétrico (o que ondas não fariam) e, combinando o desvio elétrico com o desvio magnético, mediu a razão entre a carga e a massa das partículas: era mais de mil vezes maior que a do íon de hidrogênio, o átomo mais leve conhecido. Ou a carga era enorme, ou a massa era minúscula; Thomson apostou na segunda e, mais ousado, afirmou que aqueles “corpúsculos” eram os mesmos qualquer que fosse o gás no tubo ou o metal do cátodo: um constituinte universal da matéria, um pedaço do átomo. O nome elétron já existia (George Stoney o propusera em 1891 para a unidade de carga) e acabou prevalecendo. Nobel de 1906.

1900: Planck e o pacote de energia que ele não queria

A segunda nuvem de Kelvin tinha um caso concreto: o corpo negro. Todo corpo quente emite luz, e a cor dominante muda com a temperatura (o ferro passa de vermelho a branco na forja). Os físicos de Berlim, onde a indústria de lâmpadas precisava de padrões de luz, tinham medido com precisão a curva de emissão em cada comprimento de onda, e nenhuma teoria a reproduzia inteira: a fórmula de Wien (1896) acertava as ondas curtas e errava as longas; a de Rayleigh (1900) acertava as longas e, nas curtas, previa emissão infinita, o que ficou conhecido como catástrofe do ultravioleta.

Max Planck, professor em Berlim, encontrou em 19 de outubro de 1900 uma fórmula que ajustava as duas pontas da curva, por interpolação, e passou as semanas seguintes tentando entender de onde ela vinha. Em 14 de dezembro de 1900, numa reunião da Sociedade Alemã de Física, apresentou a dedução: só se chegava à fórmula supondo que os osciladores das paredes do corpo trocassem energia com a radiação em pacotes discretos, múltiplos inteiros de uma unidade proporcional à frequência, $E = hf$, com uma constante nova, $h$, hoje chamada de constante de Planck. Planck não acreditava que a luz viesse em grãos; tratou a hipótese como um artifício de contagem e passou anos tentando removê-la. Numa carta de 1931, chamou-a de “um ato de desespero”. A data, 14 de dezembro de 1900, é tomada como o nascimento da física quântica; o próprio Planck só recebeu o Nobel em 1918, quando já estava claro que o pacote era real.

1905: o ano milagroso de um examinador de patentes

Albert Einstein tinha 26 anos, um emprego de examinador de terceira classe no Escritório de Patentes de Berna e nenhuma posição acadêmica quando, entre março e setembro de 1905, mandou à revista Annalen der Physik quatro artigos que teriam dado quatro carreiras.

1. Março: o quantum de luz. Partindo de Planck, mas indo além dele, Einstein propôs “um ponto de vista heurístico”: a própria luz se comporta, em certos fenômenos, como um conjunto de grãos de energia $hf$. Com isso explicou o efeito fotoelétrico, que Hertz observara em 1887 e Philipp Lenard medira em 1902: a luz arranca elétrons de um metal só se sua frequência passa de um limiar, e a energia dos elétrons depende da cor, não da intensidade. Nenhuma onda contínua faria isso; um grão que cede $hf$ de uma vez, sim. A física está em efeito fotoelétrico; Robert Millikan passou dez anos tentando refutar a equação e, em 1916, a confirmou com precisão.
2. Maio: o movimento browniano. Grãos de pólen na água, vistos ao microscópio, tremem sem parar (Robert Brown, 1827). Einstein calculou que o tremor era o resultado dos choques das moléculas de água, invisíveis, e previu quanto um grão se deslocaria em dado tempo. Jean Perrin mediu em 1908 e bateu: os átomos, que muitos físicos ainda tratavam como ficção útil, passaram a ser reais (história da termodinâmica).
3. Junho: a relatividade restrita. Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento. Em vez de explicar por que Michelson e Morley não viram o éter, Einstein eliminou o éter e tomou o resultado como lei: a velocidade da luz é a mesma para todos os observadores em movimento uniforme. O preço foi o tempo e o espaço absolutos: relógios em movimento atrasam, réguas em movimento encolhem, “ao mesmo tempo” depende de quem olha. Nada com massa alcança $c$.
4. Setembro: $E = mc^2$. Um apêndice de três páginas: se um corpo emite energia, sua massa diminui na razão $E/c^2$. Massa é uma forma de energia. Em 1905 era uma curiosidade de papel; em 1939, a conta que explicou a fissão; em 1945, Hiroshima.

A relatividade restrita não foi aceita de imediato. Hendrik Lorentz e Henri Poincaré tinham chegado perto das mesmas equações sem abandonar o éter; Hermann Minkowski, ex-professor de Einstein, deu-lhe em 1908 a forma geométrica do espaço-tempo de quatro dimensões, que Einstein a princípio achou “erudição supérflua” e depois usou como base da relatividade geral. Em 1909 Einstein conseguiu o primeiro cargo universitário, em Zurique; em 1914, a cadeira em Berlim.

1911–1913: Rutherford e Bohr, o átomo com núcleo e com degraus

Depois de Thomson, o átomo era imaginado como um “pudim”: uma esfera de carga positiva com elétrons incrustados. Ernest Rutherford, neozelandês, aluno de Thomson, tinha identificado os raios alfa e beta da radioatividade (1899), mostrado com Frederick Soddy que o decaimento radioativo transmuta um elemento em outro (1902) e ganhado por isso o Nobel de Química de 1908, coisa que o divertia, porque se considerava físico. Em Manchester, a partir de 1909, Hans Geiger e Ernest Marsden, a pedido dele, lançaram partículas alfa contra uma folha de ouro finíssima e contaram para onde elas iam. Quase todas atravessavam em linha reta. Uma em cada oito mil, porém, era rebatida para trás, como uma bala de canhão ricocheteando num lenço de papel: impossível num pudim de carga diluída.

Em 1911, Rutherford publicou a explicação: toda a carga positiva e quase toda a massa do átomo estão concentradas num núcleo minúsculo, dezenas de milhares de vezes menor que o átomo; os elétrons orbitam ao redor, e o átomo é, na maior parte, vazio. O modelo planetário tinha um defeito que o próprio Rutherford conhecia: pelas equações de Maxwell, um elétron em órbita circular acelera e, acelerando, irradia; perderia energia e cairia no núcleo em menos de um bilionésimo de segundo. Os átomos, porém, duram. E o modelo não explicava por que cada elemento emite luz só em certas cores, as raias espectrais que os espectroscopistas catalogavam desde a década de 1860 (a fórmula de Balmer para o hidrogênio era de 1885).

Niels Bohr, dinamarquês de 27 anos, passou 1912 em Manchester com Rutherford e, em 1913, publicou três artigos que juntaram o núcleo de Rutherford ao quantum de Planck e Einstein. Postulou que o elétron só pode ocupar certas órbitas permitidas, com energias fixas, em que não irradia; e que a luz é emitida ou absorvida só quando o elétron salta de uma órbita a outra, com frequência dada por $hf = E_{\text{alto}} - E_{\text{baixo}}$. Com dois postulados, deduziu a fórmula de Balmer, previu as raias do hidrogênio ionizado e deu a primeira explicação do porquê de os átomos serem estáveis. Era um remendo entre a física clássica e a quântica, e Bohr sabia; mas funcionava, e James Franck e Gustav Hertz confirmaram os níveis de energia em 1914. Nobel para Bohr em 1922; Rutherford virou “pai da física nuclear” e, em 1919, produziu a primeira transmutação artificial (nitrogênio em oxigênio).

A banca já cobrou exatamente esta sequência. No PAS 2 de 2010, com o experimento da folha de ouro impresso no texto-base, o item 96 afirmava: “O modelo planetário de Rutherford foi considerado falho posteriormente à sua apresentação, pois não poderia ser explicado em termos da física conhecida à época. O modelo proposto por Bohr para o átomo foi uma tentativa de superação dessas dificuldades e representou importante passo em direção ao estabelecimento da física quântica moderna.” Gabarito certo: Rutherford (1911) antes de Bohr (1913), o defeito nomeado corretamente (a física clássica não sustenta a órbita), e Bohr como passo, não como ponto final. É o molde do item de história bem escrito: dois nomes, a ordem certa, o verbo certo.

1915–1919: a relatividade geral e o eclipse de Sobral

Faltava uma peça na relatividade restrita. A gravitação de Newton era uma ação à distância imediata: mova o Sol e a Terra sente no mesmo instante; num universo em que nada ultrapassa a luz, esse “mesmo instante” não podia existir. Einstein começou a atacar o problema em 1907 com o que chamou de “o pensamento mais feliz da minha vida”: uma pessoa em queda livre não sente o próprio peso; portanto, gravidade e aceleração são localmente indistinguíveis (o princípio da equivalência). Em 1911 calculou uma consequência: a luz de uma estrela, ao passar perto do Sol, deveria ser desviada, e deu um número, cerca de 0,83 segundo de arco, o mesmo valor a que a mecânica de Newton chega se a luz for tratada como um projétil com massa atraído pelo Sol. Em 1912 passou a tratar a gravidade como geometria: a presença de massa e de energia encurva o espaço-tempo, e os corpos apenas seguem o caminho mais reto possível nessa região encurvada. Em novembro de 1915, em quatro comunicações à Academia Prussiana de Ciências, chegou às equações finais; na de 18 de novembro, mostrou que elas explicavam uma anomalia conhecida havia sessenta anos, o avanço do periélio de Mercúrio (43 segundos de arco por século que Newton não dava); e corrigiu o desvio da luz para 1,75 segundo de arco na borda do Sol, o dobro do valor de 1911. O artigo completo saiu em 1916.

O dobro era a chave. Um desvio de 0,87″ seria compatível com uma luz newtoniana atraída pela massa do Sol; 1,75″ só a curvatura do espaço-tempo explicava. Mas perto do Sol não se vê estrela nenhuma, exceto durante um eclipse total. Frank Dyson, Astrônomo Real britânico, notou em 1917 que o eclipse de 29 de maio de 1919 seria excepcional: o Sol estaria diante das Híades, um aglomerado de estrelas brilhantes, e a totalidade duraria mais de cinco minutos. Com Arthur Eddington, o astrônomo de Cambridge que mais entendia de relatividade na Inglaterra (e quacre, objetor de consciência numa guerra contra o país de Einstein), organizou duas expedições para a faixa de totalidade, que cruzava o Atlântico do Brasil à África: Eddington e Edwin Cottingham foram à ilha de Príncipe, no golfo da Guiné; Andrew Crommelin e Charles Davidson, do Observatório de Greenwich, foram a Sobral, no interior do Ceará.

A escolha de Sobral foi brasileira. Henrique Morize, diretor do Observatório Nacional, no Rio de Janeiro, preparou um estudo com as condições de observação ao longo da faixa de totalidade no Brasil (latitude, altura do Sol, clima, acesso) e o enviou a observatórios do mundo; indicou Sobral. A comissão do Observatório Nacional, chefiada por Morize, com os astrônomos Domingos Fernandes da Costa, Allyrio Hugueney de Mattos e Lélio Gama, o químico Theophilo Lee e o meteorologista Luiz Rodrigues, saiu do Rio em 25 de abril, desembarcou em Camocim em 7 de maio e chegou a Sobral em 9 de maio, com luneta fotográfica de 15 cm, espectrógrafos e celostato, para fotografar a coroa solar e seu espectro. Os ingleses, chegados no fim de abril, instalaram-se diante do Jockey Club, na praça; uma equipe norte-americana da Carnegie Institution (Daniel Wise e Andrew Thomson) mediu a eletricidade e o magnetismo atmosféricos durante o eclipse. A cidade cedeu casa, operários, hospedagem e silêncio.

Na manhã de 29 de maio de 1919, o céu de Sobral amanheceu nublado e abriu a tempo. A totalidade começou pouco antes das 9 da manhã (8h58 pelo registro do Observatório Nacional) e durou 5 minutos e 13 segundos. Crommelin e Davidson expuseram chapas em dois instrumentos: a luneta astrográfica principal, que perdeu o foco com o calor e produziu imagens borradas, e uma luneta reserva de 4 polegadas (10 cm), cujas chapas saíram nítidas, com sete estrelas mensuráveis. Em Príncipe choveu de manhã; as nuvens abriram parcialmente, e Eddington aproveitou duas chapas com poucas estrelas. A equipe inglesa ficou em Sobral até julho para fotografar, à noite, o mesmo campo de estrelas sem o Sol: são as chapas de comparação, e a medida é a diferença de posição entre as duas fotografias.

Em 6 de novembro de 1919, numa sessão conjunta da Royal Society e da Royal Astronomical Society, em Londres, Dyson, Eddington e Davidson apresentaram os resultados e agradeceram a Morize e ao governo brasileiro. O Times do dia seguinte titulou “Revolução na ciência: nova teoria do universo, ideias newtonianas derrubadas”, e Einstein, até então conhecido entre físicos, virou o cientista mais famoso do mundo. Em maio de 1925, em visita ao Rio de Janeiro, Einstein foi ao Observatório Nacional e agradeceu pessoalmente; a frase atribuída a ele, “a questão que minha mente formulou foi respondida pelo radiante céu do Brasil”, está gravada no monumento de Sobral, e as chapas brasileiras do eclipse, digitalizadas, estão hoje no acervo do Observatório Nacional. Os testes seguintes da teoria ficaram para o século XXI: em 2015 os detectores LIGO registraram as ondas gravitacionais que Einstein previra em 1916, e em 2019 a colaboração Event Horizon Telescope mostrou pela primeira vez a sombra de um buraco negro, cem anos depois de Sobral.

1924–1927: a mecânica quântica nasce em três anos

O átomo de Bohr funcionava para o hidrogênio e falhava para o hélio; explicava onde estavam as raias e não explicava por que umas eram mais brilhantes que outras; dizia que o elétron saltava e não dizia como. Entre 1913 e 1924 a “velha teoria quântica” acumulou regras e remendos (Arnold Sommerfeld, órbitas elípticas, 1916), e a geração seguinte percebeu que faltava uma mecânica nova, não mais regras.

De Broglie, 1924. Louis de Broglie, na tese de doutorado defendida em Paris em novembro de 1924, inverteu Einstein: se a luz, que é onda, se comporta como partícula, a matéria, que é partícula, deve se comportar como onda, com comprimento de onda $\lambda = h/p$. As órbitas de Bohr seriam as que acomodam um número inteiro de ondas do elétron, e os “degraus” ganhavam uma razão. Einstein, consultado pela banca, apoiou; a difração de elétrons por cristais, observada por Clinton Davisson e Lester Germer (1927) e por George Thomson, filho de J. J., confirmou. Nobel para de Broglie em 1929. A física está em dualidade onda-partícula.

Heisenberg, 1925. Werner Heisenberg, de 23 anos, assistente de Max Born em Göttingen, decidiu construir uma mecânica só com grandezas observáveis (as frequências e intensidades das raias), sem órbitas que ninguém via. Em junho de 1925, na ilha de Helgoland, para onde fora curar uma crise de rinite, encontrou o esquema; Born e Pascual Jordan reconheceram nele a álgebra das matrizes e, com Heisenberg, escreveram a mecânica matricial até o fim do ano.

Schrödinger, 1926. Erwin Schrödinger, em Zurique, tomou a onda de de Broglie a sério e escreveu, entre janeiro e junho de 1926, a equação que leva seu nome: uma função de onda que evolui no tempo e cujos modos estacionários dão os níveis de energia do hidrogênio. Era matemática familiar aos físicos, ao contrário das matrizes, e Schrödinger mostrou que as duas formulações eram equivalentes. Mas o que era a onda? Schrödinger queria que fosse uma distribuição real de carga; não deu certo.

Born, 1926. Max Born respondeu em junho de 1926: a função de onda não é uma coisa, é uma amplitude de probabilidade; seu quadrado dá a chance de encontrar a partícula em cada lugar. A teoria prevê distribuições, não trajetórias. Foi a frase que Einstein nunca aceitou, e o Nobel de Born só veio em 1954.

Heisenberg e Bohr, 1927. Em março de 1927 Heisenberg publicou o princípio da incerteza: posição e quantidade de movimento não podem ser conhecidas simultaneamente com precisão arbitrária, $\Delta x\,\Delta p \gtrsim h$, e isso não é defeito de aparelho, é propriedade da natureza. Bohr, em setembro, em Como, apresentou a complementaridade: onda e partícula são descrições complementares, cada uma válida no experimento que a revela, nunca as duas ao mesmo tempo. Em outubro de 1927, no quinto Congresso Solvay, em Bruxelas, com Planck, Einstein, Bohr, Born, Heisenberg, Schrödinger, de Broglie, Dirac, Pauli e Marie Curie na mesma sala, a teoria foi dada por pronta e a disputa sobre o que ela significa começou.

Paul Dirac fechou a construção em 1928 com uma equação que unia a mecânica quântica à relatividade restrita e que tinha soluções de energia negativa que ninguém pedira; em 1931 ele as interpretou como uma partícula nova, de mesma massa que o elétron e carga oposta. Carl Anderson a encontrou nos raios cósmicos em 1932: o pósitron, a primeira antipartícula, prevista no papel antes de ser vista. Nobel para Heisenberg (1932), Schrödinger e Dirac (1933), Anderson (1936).

Bohr contra Einstein: Solvay 1927, EPR 1935, o gato, Bell e Aspect

Sobre o que a mecânica quântica faz, ninguém discordava: ela previa as raias, as intensidades, os espectros moleculares, e logo o transistor, o laser e o chip. A disputa era sobre o que ela quer dizer. De um lado, a leitura de Copenhague (Bohr e Heisenberg): as probabilidades são fundamentais; antes da medição, uma grandeza não tem valor definido; o acaso é da natureza. Do outro, Einstein, que escreveu a Born em dezembro de 1926 a frase que virou lema: “a teoria diz muito, mas não nos aproxima do segredo do Velho. Em todo caso, estou convencido de que Ele não joga dados.” Para Einstein, a teoria era incompleta: devia haver variáveis que ela não via, e uma descrição completa restauraria o determinismo.

Em Solvay, em 1927, e de novo em 1930, Einstein propôs a Bohr experimentos mentais para flagrar uma falha na incerteza, e Bohr os desmontou um a um (no de 1930, usando a própria relatividade geral de Einstein contra ele). Em 1935, com Boris Podolsky e Nathan Rosen, Einstein mudou de tática e publicou o argumento EPR: duas partículas preparadas juntas e separadas a grande distância continuam correlacionadas de tal modo que medir uma parece “decidir” o estado da outra; ou a mecânica quântica é incompleta, ou admite uma influência instantânea à distância, que Einstein chamou de “ação fantasmagórica”. Bohr respondeu no mesmo ano. No mesmo 1935, Schrödinger, que estava do lado de Einstein, publicou o experimento mental do gato: um átomo radioativo com 50% de chance de decair em uma hora aciona um frasco de veneno numa caixa fechada; se a superposição vale para o átomo, o gato ficaria “vivo e morto” até alguém abrir a caixa. Schrödinger o escreveu como objeção, uma redução ao absurdo da passagem do micro ao macro, não como celebração; item que diz o contrário inverte o autor.

Durante trinta anos a disputa pareceu filosofia. David Bohm, físico norte-americano perseguido pelo macarthismo e professor da USP entre 1951 e 1955, publicou em 1952 uma teoria de variáveis ocultas completa, a onda-piloto (retomando uma ideia de de Broglie de 1927), determinista e com as mesmas previsões da mecânica quântica, o que mostrava que a hipótese de Einstein não era absurda. Hugh Everett propôs em 1957 os muitos mundos: nenhum colapso, todos os resultados acontecem, cada um num ramo. Em 1964, John Bell transformou a questão em experimento: demonstrou que qualquer teoria de variáveis ocultas locais (sem influência instantânea à distância) obedece a uma desigualdade numérica que a mecânica quântica viola. John Clauser (1972) e Alain Aspect (1982) mediram pares de fótons e encontraram a violação; Anton Zeilinger (a partir de 1998) fechou brechas que restavam. Os três dividiram o Nobel de 2022. O veredito: a natureza não é descrita por variáveis ocultas locais; Einstein perdeu essa aposta. Mas nenhum experimento escolheu entre Copenhague, onda-piloto e muitos mundos, porque todas preveem os mesmos números. A decoerência, estudada a partir dos anos 1970, explica por que gatos e mesas nunca aparecem em superposição: um objeto macroscópico interage com bilhões de partículas do ambiente e a superposição se dissolve em frações de segundo.

1929: Hubble, Lemaître e o universo que tem história

Até 1920 ninguém sabia se a Via Láctea era o universo inteiro. Em 1924, com o telescópio de 2,5 metros do Monte Wilson, Edwin Hubble mediu a distância de Andrômeda e mostrou que era outra galáxia, muito além da nossa. Em 1929, combinando suas distâncias com as velocidades que Vesto Slipher medira desde 1912 pelo desvio para o vermelho das raias espectrais, Hubble publicou a relação: quanto mais distante a galáxia, mais depressa ela se afasta, com velocidade de recessão proporcional à distância, $v = H_0 d$. Georges Lemaître, padre e físico belga, tinha deduzido a mesma relação em 1927, a partir das equações de Einstein, num artigo em francês que poucos leram; e em 1931 propôs que o universo tinha nascido de um “átomo primordial”, um estado inicial denso e quente. O próprio Einstein, em 1917, havia forçado suas equações a descrever um universo estático, inserindo uma constante cosmológica; diante de Hubble, retirou-a.

A expansão rebobinada dá uma origem, e a origem dá uma previsão. George Gamow, com Ralph Alpher e Robert Herman, calculou em 1948 que um universo inicial quente teria cozinhado o hidrogênio em hélio nos primeiros minutos (e a proporção de um quarto de hélio em massa é o que se observa), e que a luz daquela fase, esfriada pela expansão, deveria chegar hoje de todas as direções como um fundo de micro-ondas a poucos kelvins. Fred Hoyle, defensor do universo “estacionário”, que não tem começo, cunhou em 1949, num programa de rádio da BBC, o nome que grudou, Big Bang, como deboche. Em 1964, Arno Penzias e Robert Wilson, engenheiros dos laboratórios Bell em Nova Jérsei, tentavam eliminar um ruído de uma antena de rádio em forma de corneta; o ruído vinha de todas as direções, não variava com a hora nem com a estação, e correspondia a um corpo a cerca de 3 K. A 50 km dali, Robert Dicke e seu grupo em Princeton estavam construindo uma antena para procurar exatamente aquilo. Os dois artigos saíram juntos em 1965: o ruído da corneta era o clarão remanescente do universo jovem, a radiação cósmica de fundo que Gamow, Alpher e Herman tinham previsto em 1948. Nobel para Penzias e Wilson em 1978. O satélite COBE mediu em 1992 que o espectro é o de um corpo negro perfeito a 2,725 K, com flutuações minúsculas (Nobel de 2006), e a lei de Wien de 1893 (ondas eletromagnéticas) dá para essa temperatura um pico em um milímetro: micro-ondas.

O item do PAS 1 de 2023 sobre os terraplanistas pôs o estatuto do Big Bang à prova: “A despeito do que sugerem os terraplanistas, a impossibilidade de reproduzir o Big Bang não deslegitima as teorias científicas acerca da origem do universo” (item 66, certo). Um experimento repetível não é o único tribunal de uma teoria: a previsão confirmada pela observação também julga. A teoria do Big Bang antecipou a radiação de fundo dezessete anos antes de ela ser encontrada e antecipou a proporção de hélio; uma teoria que prevê e é confirmada por observação é ciência, como a geologia e a evolução. A física da expansão, o inventário de matéria e energia escuras e a idade do universo ficam para a página de cosmologia; aqui fica a ordem: Einstein 1917 (universo estático), Lemaître 1927 (expansão deduzida), Hubble 1929 (expansão medida), Gamow 1948 (previsão do fundo), Hoyle 1949 (o nome), Penzias e Wilson 1965 (o fundo encontrado).

1932–1945: do nêutron à bomba

Em fevereiro de 1932, James Chadwick, em Cambridge, identificou o nêutron, a partícula neutra do núcleo que Rutherford tinha previsto em 1920 (Nobel de 1935). Com ele o núcleo fechou: prótons e nêutrons, e a massa do átomo explicada. E com ele nasceu um projétil ideal: sem carga, o nêutron não é repelido pelo núcleo e pode entrar nele. Em 1934, Irène e Frédéric Joliot-Curie produziram a primeira radioatividade artificial, e Enrico Fermi, em Roma, bombardeou todos os elementos da tabela com nêutrons, inclusive o urânio, obtendo produtos que ele tomou por elementos novos, mais pesados (Nobel de 1938, e no mesmo ano Fermi, cuja mulher era judia, deixou a Itália fascista rumo aos Estados Unidos).

Em dezembro de 1938, em Berlim, os químicos Otto Hahn e Fritz Strassmann, repetindo as experiências de Fermi com métodos mais finos, encontraram entre os produtos do urânio bombardeado um elemento que só podia ser bário, com metade da massa do urânio. Não fazia sentido: nêutrons arrancavam pedaços pequenos, não partiam núcleos ao meio. Hahn escreveu a Lise Meitner, sua colaboradora de trinta anos, física austríaca de origem judia que fugira da Alemanha nazista em julho de 1938 para a Suécia. Meitner e o sobrinho, Otto Frisch, passando o Natal juntos, entenderam: o núcleo de urânio, como uma gota de líquido, se deforma ao receber o nêutron e se parte em duas; a soma das massas dos pedaços é menor que a do urânio, e a diferença, pela equação de Einstein de 1905, sai como energia, cerca de 200 milhões de elétron-volts por núcleo, dezenas de milhões de vezes mais que uma reação química. Frisch batizou o processo com o nome da divisão celular: fissão. O artigo de Hahn e Strassmann saiu em janeiro de 1939; o de Meitner e Frisch, em fevereiro. O Nobel de Química de 1944 foi só para Hahn; Meitner nunca recebeu.

Dois fatos tornaram a fissão uma arma possível: cada fissão libera dois ou três nêutrons novos, que podem fissionar outros núcleos (a reação em cadeia, que Leó Szilárd havia imaginado em 1933), e a Europa estava a meses da guerra. Em 2 de agosto de 1939, Szilárd redigiu e Einstein assinou uma carta ao presidente Roosevelt alertando para a possibilidade de “bombas de um novo tipo e extremamente poderosas” e para o risco de a Alemanha chegar primeiro. O Projeto Manhattan começou em 1942 sob o general Leslie Groves e o físico Robert Oppenheimer; em 2 de dezembro de 1942, em Chicago, Fermi fez funcionar a primeira reação em cadeia controlada; em 16 de julho de 1945, no deserto do Novo México, o teste Trinity explodiu a primeira bomba de plutônio. A Alemanha já tinha se rendido em maio. Em 6 de agosto de 1945, a bomba de urânio Little Boy destruiu Hiroshima; em 9 de agosto, a de plutônio arrasou Nagasaki. As estimativas adotadas pelas próprias cidades, e repetidas pela Campanha Internacional para Abolir as Armas Nucleares (ICAN), contam cerca de 140 mil mortos em Hiroshima e 74 mil em Nagasaki até o fim de 1945, a maioria civis. O Japão se rendeu em 15 de agosto.

A física moderna no Brasil: de Sobral a Lattes

O Brasil entrou na história da física moderna como anfitrião, em 1919, e quinze anos depois como produtor. Até 1934 não havia no país um curso de física nem um laboratório de pesquisa em física; a Escola Politécnica e as faculdades de medicina ensinavam a física que precisavam. A Universidade de São Paulo, criada em 1934, contratou professores europeus para a nova Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras, e o físico da missão italiana foi Gleb Wataghin, ucraniano naturalizado italiano, que tinha estudado em Turim e conhecia a mecânica quântica em primeira mão. Wataghin montou em São Paulo um laboratório de raios cósmicos, a física de partículas antes dos aceleradores: partículas de alta energia que chovem do espaço e produzem, na atmosfera, chuveiros de partículas secundárias. Com os alunos Marcelo Damy e Paulus Aulus Pompeia, descobriu em 1940 os “chuveiros penetrantes”, publicados na Physical Review. Em dez anos formou a primeira geração de físicos brasileiros: Mário Schenberg, Marcelo Damy, Oscar Sala, José Leite Lopes, Jayme Tiomno, César Lattes.

Mário Schenberg (1914–1990), pernambucano, foi o primeiro a ter resultado com nome próprio. Em 1940–1941, trabalhando com George Gamow nos Estados Unidos, descreveu o processo Urca: num núcleo estelar muito denso, a captura e a reemissão de elétrons produz neutrinos que escapam levando energia, esfriando a estrela depressa; o nome veio do cassino da Urca, no Rio, “onde o dinheiro desaparece com a mesma eficiência”. Em 1942, com Subrahmanyan Chandrasekhar, estabeleceu o limite de Schönberg–Chandrasekhar, que marca quando uma estrela sai da sequência principal. Voltou à USP, foi preso em 1948 e em 1964 por militância comunista e aposentado compulsoriamente em 1969.

César Lattes (1924–2005), paranaense, formou-se na USP com Wataghin aos 19 anos e foi em 1946 para Bristol, na Inglaterra, trabalhar com Cecil Powell e Giuseppe Occhialini na técnica das emulsões nucleares, chapas fotográficas espessas em que a passagem de uma partícula carregada deixa um rastro de grãos. Lattes descobriu que adicionar bórax à emulsão preservava os rastros por mais tempo e levou as chapas ao alto do Pic du Midi, nos Pireneus, e depois, em 1947, ao monte Chacaltaya, a 5 200 metros, na Bolívia, onde os raios cósmicos chegam menos filtrados pela atmosfera. Nas chapas apareceu o rastro de uma partícula que, ao parar, decaía em outra: o méson π (píon), que Hideki Yukawa tinha previsto em 1935 como portador da força nuclear, e que até então se confundia com o múon. Os artigos na Nature de 1947 têm Lattes, Occhialini e Powell (e, no primeiro, Hugh Muirhead) como autores. Em 1948, em Berkeley, com Eugene Gardner, Lattes produziu píons artificialmente no cíclotron, a primeira vez que uma partícula “cósmica” foi fabricada em laboratório. Yukawa recebeu o Nobel de 1949 e Powell o de 1950, pela técnica das emulsões; Lattes, que fez a parte decisiva das duas descobertas, não.

A fama de Lattes virou argumento institucional. Em 15 de janeiro de 1949, no Rio de Janeiro, Lattes, José Leite Lopes, Jayme Tiomno, o oficial da Marinha Álvaro Alberto e o político João Alberto Lins de Barros fundaram o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), primeira instituição do país dedicada à pesquisa em física, com Lattes como diretor científico. Pelo CBPF passaram, nos primeiros anos, Richard Feynman (ano acadêmico de 1951–1952) e David Bohm (na USP, 1951–1955). Em 15 de janeiro de 1951, a lei 1.310 criou o Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq), presidido por Álvaro Alberto, com a física nuclear como motivação explícita, no clima da Guerra Fria. A Sociedade Brasileira de Física (SBF) foi fundada em 14 de julho de 1966, em Blumenau, durante a reunião da SBPC.

Jayme Tiomno (1920–2011) e José Leite Lopes (1918–2006) foram os teóricos da geração. Tiomno, doutor em Princeton com John Wheeler, mostrou em 1949 que a interação fraca responsável pelo decaimento do múon e pelo decaimento beta era a mesma (a universalidade da interação fraca), um dos alicerces do que seria o modelo padrão; chegou à Universidade de Brasília no fim de 1964 para dirigir o Instituto Central de Física e saiu em outubro de 1965, na demissão coletiva de 223 professores em protesto contra a intervenção militar na universidade. Leite Lopes, pernambucano, doutor em Princeton, previu em 1958 a existência de um bóson vetorial neutro mediador da interação fraca, o que viria a ser o Z⁰, descoberto no CERN em 1983. Em abril de 1969, o AI-5 aposentou compulsoriamente Leite Lopes, Tiomno, Schenberg e outros; Leite Lopes foi para Estrasburgo, Tiomno para Princeton, e voltaram na década seguinte. A física moderna brasileira, portanto, tem uma história de três tempos: a infraestrutura de 1919 (Morize e o Observatório Nacional), a escola de 1934–1949 (Wataghin, USP, CBPF) e as instituições de 1951–1966 (CNPq, UnB, SBF), cortadas em 1969.

O que mudou na visão de mundo

A física moderna não trocou só fórmulas; trocou quatro ideias que a cultura tinha como óbvias.

Determinismo. Laplace escrevera, em 1814, que uma inteligência que conhecesse a posição e a velocidade de todas as partículas conheceria todo o passado e todo o futuro. A mecânica quântica, desde Born (1926), diz que a teoria mais completa possível dá probabilidades, e os testes de Bell (1964–1982) mostram que não é por falta de informação local. Dois átomos idênticos decaem em instantes diferentes, e isso não é ignorância.

Observador. Na física clássica, medir é olhar sem tocar. Na quântica, a medição faz parte do fenômeno: a complementaridade de Bohr diz que o experimento define qual aspecto (onda ou partícula) aparece. Daí a tanto abuso: “o observador cria a realidade” não é o que a teoria diz; a teoria diz que o aparelho de medida interage com o sistema, e um detector sem ninguém olhando produz o mesmo efeito.

Limite de velocidade e tempo relativo. Antes de 1905, “ao mesmo tempo” era uma noção absoluta; depois, depende do observador, e nenhum sinal portador de informação consegue ultrapassar a luz. O GPS corrige todo dia 38 microssegundos de diferença entre os relógios dos satélites e os do chão (relatividade restrita e geral juntas); sem a correção, o erro de posição cresceria 11 km por dia.

Universo com história. De Aristóteles a Einstein em 1917, o universo era eterno e, em grande escala, imutável. Desde 1929 ele tem idade (13,8 bilhões de anos), teve uma fase quente e densa e esfria desde então. É a única das quatro mudanças que entra na matriz do PAS 1 pelo nome (“Big Bang”) e na do PAS 3 como estreia (“Cosmologia”).

E há a mudança no lugar do cientista. Einstein virou, em novembro de 1919, a primeira celebridade científica global: a prova do PAS 1 de 2005, ano do centenário, trouxe Einstein em quatro línguas: um espetáculo teatral, Sonhos de Einstein, no texto de Artes; a relatividade e o espaço-tempo no texto de francês; o Annus Mirabilis e o Ano Internacional da Física no de espanhol; e uma frase dele como epígrafe do texto de inglês; a do PAS 3 de 2016 pôs o futurismo de Boccioni lado a lado com as ideias de tempo e espaço de Einstein (item 22 de Artes); e a de 2025 pendurou cinco itens de Artes no mural Genial andar de bike, de Eduardo Kobra, um Einstein de cabelo ao vento pedalando em São Paulo. Para a banca, Einstein é ícone cultural tanto quanto físico; para quem estuda, é o lembrete de que o item pode entrar pela Arte e sair pela Física.

Observação ou interpretação? Como ler um episódio histórico

Toda questão de leitura de texto histórico se resolve com uma separação: o que foi visto e o que foi concluído. A tabela faz isso para os episódios da página, e o diagrama abaixo mostra o mesmo em forma de quadro.

Note duas coisas. Primeiro, a observação quase nunca foi o que se procurava: Röntgen estudava raios catódicos, Becquerel procurava raios X, Penzias e Wilson queriam eliminar um ruído, Hahn esperava elementos mais pesados. Segundo, a interpretação às vezes veio de outra pessoa (Hahn observou, Meitner e Frisch explicaram; Penzias e Wilson mediram, Dicke e Peebles sabiam o que era) e às vezes de muito antes (Lemaître antes de Hubble; Gamow antes de Penzias). O item que atribui a observação ao intérprete, ou o intérprete ao observador, erra a atribuição.

O que aconteceu e quando: a linha do tempo que protege do anacronismo

Os anacronismos que a prova planta

Para conferir um item sobre história da ciência vale o protocolo que as páginas de história da astronomia, história da termodinâmica e história da eletricidade já usam: quem fez, quando, antes ou depois de quem, e o verbo. Os erros de fábrica desta história são estes.

1. “Manutenção” onde houve ruptura. A radioatividade, o quantum, a relatividade e a mecânica quântica derrubaram o átomo indivisível e o tempo absoluto. Item que descreva qualquer um deles como “manutenção do paradigma” ou “confirmação das previsões anteriores” está errado: foi o 97 do PAS 3 de 2025, e já morria na palavra “manutenção”.
2. Descoberta atribuída ao divulgador ou ao continuador. Becquerel descobriu a radioatividade (1896); a Marie Curie cabem o nome, a medida e os elementos novos (1898). Lemaître deduziu a expansão (1927); Hubble a mediu (1929). Gamow previu o fundo de micro-ondas (1948); Penzias e Wilson o encontraram (1965). Hahn e Strassmann viram o bário; Meitner e Frisch explicaram a fissão.
3. Planck fazendo o que Einstein fez, ou Bohr o que Rutherford fez. Planck: quanta de energia na troca (1900). Einstein: o fóton e o fotoelétrico (1905). Rutherford: o núcleo (1911). Bohr: as órbitas e os saltos (1913). De Broglie: ondas de matéria (1924). Heisenberg: incerteza (1927). Born: probabilidade (1926).
4. Efeito antes da causa. “Thomson identificou o elétron em 1897 a partir do modelo atômico de Bohr” (que é de 1913, dezesseis anos depois); “Bohr usou a equação de Schrödinger” (1926, treze anos depois); “a fissão de 1938 motivou $E = mc^2$” (1905). A terceira pergunta, antes ou depois de quem, mata todos.
5. Restrita por geral, 1915 por 1919, Príncipe por Sobral. O eclipse confirmou a geral; a previsão é de 1915 e o teste, de 1919; as chapas decisivas são de Sobral; Einstein esteve no Rio em 1925, nunca em Sobral.
6. “Descartou”, “provou que estava errado”, “revogou”. Einstein delimitou Newton (PAS 1 2023/67, errado com “completamente descartada”); a mecânica quântica contém a clássica como limite; a relatividade restrita é caso particular da geral. O verbo que a banca premia é o do processo: “ampliou”, “delimitou”, “deu sequência”, “contribuiu”.
7. Einstein do lado errado do debate. Einstein foi o crítico do indeterminismo; Bohr e Heisenberg, os defensores; o gato é objeção de Schrödinger; Bell e Aspect descartaram as variáveis ocultas locais, não “confirmaram Einstein”.
8. Nobel pela relatividade. Foi pelo efeito fotoelétrico (1921). E Lattes não recebeu Nobel: Yukawa (1949) e Powell (1950) receberam.
9. Gênio solitário e dia único. Nas palavras do texto-base da própria banca (2013), a teoria quântica exigiu “aproximadamente três décadas e a contribuição de vários cientistas”. A relatividade geral teve Minkowski, Grossmann, Hilbert e Dyson em volta; a fissão teve seis nomes em dois meses. O item que premia o processo coletivo é o item certo.
10. “O Brasil não participou.” Morize escolheu Sobral e recebeu as expedições; Wataghin fundou a escola; Schenberg, Lattes, Tiomno e Leite Lopes produziram resultados com nome próprio; CBPF (1949), CNPq (1951) e SBF (1966) são instituições de física moderna. Item que faça do Brasil mero cenário erra a história; item que faça de Lattes “o descobridor do méson π sozinho” erra pelo outro lado (Occhialini e Powell assinam).

Como a banca cobra. O código CN-E06 entrou na matriz do PAS 3 em dezembro de 2022, e nenhum item das 18 provas da 3.ª etapa foi classificado nele; os moldes existem, porém, em quatro lugares. Na prova de 2025, no bloco da radioatividade, o item 97 afirmou que a descoberta da radioatividade “contribuiu para a manutenção do paradigma de compreensão da matéria e da energia, confirmando as previsões anteriores” (errado: ruptura, não manutenção; e Becquerel, não Marie Curie). No PAS 1 de 2023, o texto dos terraplanistas rendeu dois itens de estatuto da teoria: o Big Bang não reproduzível continua ciência (66, certo) e Newton não foi “completamente descartado” (67, errado). No PAS 2 de 2010, o bloco de Rutherford deu a sequência Rutherford → Bohr com os verbos certos (96, certo). E, em 2013, o texto-base de um item de física (107) escreveu a história do quantum como processo de três décadas. Leia o texto-base procurando nomes, datas e verbos: a resposta costuma estar neles, e a física, quando entra, entra pela porta das páginas vizinhas.

O essencial em meia página

• Antes de 1895: a “física acabada” (Michelson, 1894; “sexta casa decimal”) e as duas nuvens de Kelvin (27/4/1900): o éter que Michelson e Morley (1887) não acharam e a equipartição que falhava. A primeira virou relatividade; a segunda, quantum.
• 1895–1898, o átomo se abre: Röntgen (raios X, 8/11/1895; 1.º Nobel, 1901) → Becquerel (o urânio emite sozinho, março de 1896) → Thomson (o elétron, 1897) → Marie e Pierre Curie (a palavra, a propriedade atômica, polônio e rádio, 1898; Nobel 1903 e 1911). Becquerel descobriu; Curie nomeou e isolou.
• 1900, Planck: energia trocada em quanta $E = hf$ (corpo negro, 14/12/1900), “ato de desespero”. 1905, Einstein: fóton e fotoelétrico (março), browniano (maio), relatividade restrita (junho), $E = mc^2$ (setembro); Nobel de 1921 pelo fotoelétrico.
• 1911–1913: Rutherford (núcleo; folha de ouro; modelo “falho” pela física clássica) → Bohr (órbitas permitidas, saltos, raias; “passo em direção à física quântica”, PAS 2 2010/96, C).
• 1915–1919, Sobral: relatividade geral (novembro de 1915; gravidade é curvatura; desvio 1,75″, o dobro do newtoniano 0,87″) → Dyson propõe (1917) → 29/5/1919: Crommelin e Davidson em Sobral (1,98″, luneta de 4 polegadas, chapas decisivas), Eddington em Príncipe (1,61″, nublado), Morize e o Observatório Nacional como base → anúncio em Londres, 6/11/1919 → Einstein no Rio, 1925. Newton delimitado, não descartado (PAS 1 2023/67, E).
• 1924–1927, a mecânica quântica em três anos: de Broglie (ondas de matéria, 1924) → Heisenberg (matrizes, 1925) → Schrödinger (equação, 1926) → Born (probabilidade, 1926) → incerteza, complementaridade, Solvay 1927 → Dirac (1928) e o pósitron (1932).
• O debate: Copenhague (Bohr, Heisenberg: acaso fundamental) × Einstein (“não joga dados”, 1926; EPR, 1935; variáveis ocultas); o gato (Schrödinger, 1935) é objeção; Bohm (onda-piloto, 1952, na USP), Everett (1957); Bell (1964) → Clauser, Aspect (1982), Zeilinger (Nobel 2022): sem variáveis ocultas locais; interpretações preveem o mesmo.
• O universo com história: Einstein estático (1917) → Lemaître deduz (1927) → Hubble mede (1929) → Gamow prevê o fundo (1948) → Hoyle batiza “Big Bang” (1949) → Penzias e Wilson (1965, Nobel 1978). Não reproduzível, mas testado por previsão (PAS 1 2023/66, C).
• Do nêutron à bomba: Chadwick (1932) → Fermi (1934) → Hahn e Strassmann (bário, dez. 1938) → Meitner e Frisch (fissão, $E = mc^2$, fev. 1939) → carta Einstein–Szilárd (2/8/1939) → Manhattan (1942) → Trinity (16/7/1945) → Hiroshima (6/8/1945) e Nagasaki (9/8) → manifesto Russell–Einstein (1955). Decisão política, papel dos cientistas, conhecimento irreversível.
• Brasil: Sobral e Morize (1919) → Wataghin na USP (1934; chuveiros penetrantes, 1940) → Schenberg (processo Urca, 1941) → Lattes (méson π, Chacaltaya, 1947; píons artificiais, 1948; sem Nobel) → CBPF (15/1/1949) → CNPq (15/1/1951) → Tiomno (universalidade, 1949), Leite Lopes (bóson neutro, 1958) → UnB (1962) → SBF (14/7/1966) → cassações de 1969.
• Protocolo do item: quem, quando, antes ou depois de quem, com que verbo. Desconfie de “manutenção”, “descartou”, “descobriu a radioatividade” para Curie, “Nobel pela relatividade”, “restrita” em Sobral, Einstein defendendo Copenhague, e de qualquer efeito anterior à sua causa.