Teoria física que estuda os sistemas físicos atômicos e subatômicos
A mecânica quântica estuda os sistemas da escala atômica ou subatômica, como os átomos, as moléculas, os prótons, os elétrons, dentre outras partículas subatômicas. Os estudos da mecânica quântica possibilitaram o entendimento de muitos fenômenos antes não explicados pela física, como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron.
Além de estudar as partículas atômicas e subatômicas, a mecânica quântica é usada também para explicar fenômenos macroscópicos, cuja compreensão só é possível levando em conta que o comportamento microscópico da matéria é quântico.
Parte dos estudos da Física Moderna, a mecânica quântica também chamada de Teoria Quântica ou Física Quântica teve sua base teórica e experimental iniciada no século XX.
A palavra quântica vem do latim quantum que significa quantidade. Em mecânica quântica, a palavra refere-se a uma unidade que a teoria atribui a determinadas quantidades físicas, tais como a energia presente em um elétron de um átomo em repouso.
Os estudos da mecânica quântica se desenvolveram a partir do século XX. (Foto: Pixabay)
História da mecânica quântica
A mecânica quântica teve suas bases estabelecidas por descobertas científicas no final do século XIX e início do século XX, que foram essenciais para a Física Moderna. Entre as revelações científicas do período estiveram: a descoberta dos raio catódicos de Michael Faraday, em 1838; o problema da radiação do corpo negro de Gustav Kirchhoff, em 1859; e a proposição de que os estados de energia de um sistema físico poderiam ser discretos de Ludwig Boltzmann, em 1877.
Em 1900, Max Planck formulou a hipótese de que toda a energia é irradiada e absorvida na forma de elementos discretos chamados quanta. De acordo com essa teoria, cada um desses quanta tem energia proporcional à frequência da radiação eletromagnética emitida ou absorvida. A ideia de Planck foi extremamente revolucionária na época.
Assim, a base de estudo para a mecânica quântica foi se estabelecendo ao longo do século XX, recebendo contribuições de outros cientistas como: Albert Einstein, Werner Heisenberg, Max Planck, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Richard Feynman e outros.
No ano de 1925, Bohr e Heisenberg publicaram resultados que rematavam a teoria quântica. A partir da postulação de Einstein surgiu uma série de debates, teorias e testes envolvendo todo campo da física quântica, culminando com a quinta Conferência de Solvay em 1927, que reuniu físicos e químicos de diversos países do mundo.
Dessa forma, a década de 1920 foi marcada pela evolução da mecânica quântica, tornando-a a base padrão para a formulação do dos estudos da física atômica.
Assim a mecânica quântica se tornou a base teórica e experimental de diversos campos da Física e da Química. Entre as áreas por ela estudada estão: física da matéria condensada, física do estado sólido, física atômica, física molecular, química computacional, química quântica, física de partículas e física nuclear.
Alguns aspectos fundamentais das teorias desenvolvidas a partir século XX permanecem sob investigação até a atualidade. Com o passar do anos, muitas teorias foram apresentadas e algumas delas focam nos estudos da física quântica e da espiritualidade.
No entanto, o seu foco continua sendo os estudos microscópicos e os fenômenos macroscópicos como a superfluidez e a supercondutividade, cuja compressão só é possível se levar em conta que o comportamento microscópico da matéria é quântico.
Alguns teóricos da mecânica quântica
A mecânica quântica se desenvolveu de forma gradual, recebendo contribuições de vários teóricos. Entre os principais cientistas que colaboraram para o crescimento e consolidação da área, estão Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, e Werner Heisenberg.
A Conferência Solvay reuniu cientistas de diversas partes do mundo para discutir mecânica quântica. (Foto: Wikipedia)
Max Planck
Considerado o pai da física quântica, o físico alemão Max Planck desenvolveu estudos sobre as radiações eletromagnéticas, com a criação de uma das mais importantes constantes da física, a Constante de Planck.
Nela, Planck determina a energia contida em um fóton através da equação E=h .v, onde E é a energia do fóton, também conhecida como quantum de energia; h é a constante de Planck; e v é a frequência da radiação. Essa equação é usada para indicar a energia e a frequência das radiações eletromagnéticas.
Albert Einstein
Os estudos do físico alemão Albert Einstein sobre tempo e espaço foram fundamentais para a concepção moderna do campo da Física. Ao lado de Planck, foi um dos maiores teóricos da mecânica quântica.
Einstein desenvolveu a Teoria da Relatividade, que enfoca os conceitos de massa e de energia, na qual, a relação de equivalência massa-energia é expressa pela fórmula E = mc2, onde é E = energia, m = massa, c = a velocidade da luz no vácuo.
Niels Bohr
O físico dinamarquês Niels Bohr também deixou sua contribuição para os estudos da mecânica quântica. Ele preencheu a lacuna deixada por Rutherford, propondo uma nova teoria atômica, além disso desenvolveu estudos sobre a radiação.
Bohr propôs uma teoria a partir da descoberta de que a eletricidade passa através do átomo, o elétron pula para a órbita maior e seguinte, voltando depois à sua órbita usual. Assim, o modelo atômico ficou conhecido como modelo Rutherford-Bohr.
Werner Heisenberg
O estudos do físico alemão Werner Heisenberg foram fundamentais para a evolução dos estudos da mecânica quântica. Ele foi responsável pela criação de um modelo quântico para o átomo, desenvolvendo teorias relacionadas com os átomos, raios cósmicos e partículas subatômicas.