A Evolução da Física
Albert Einstein Leopold Infeld
A Evolução da Física Tradução: Giasone Rebuá
Rio de Janeiro
Título original: The Evolution of Physics
Copyright © 1938, Albert Einstein e Leopold Infeld Copyright da edição em língua portuguesa © 2008: Jorge Zahar Editor Ltda. rua México 31 sobreloja 20031-144 Rio de Janeiro, RJ tel.: (21) 2108-0808 / fax: (21) 2108-0800 e-mail:
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E35e
Einstein, Albert, 1879-1955 A evolução da física / Albert Einstein, Leopold Infeld; tradução, Giasone Rebuá. – Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 2008. il. Tradução de: The evolution of physics ISBN 978-85-378-0052-2 1. Física – História. 2. Relatividade (Física). 3. Mecânica quântica I. In feld, Leopold, 1898-1968. II. Título.
07-4682
CDD: 530.09 CDU: 53(09)
Sumário
Apresentação da nova edição . . . . . . . . . . . . . 7 Prefácio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Parte I A ascensão do conceito mecânico
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
A grande história de mistério . A primeira pista . . . . . . . Vetores . . . . . . . . . . . . O enigma do movimento. . . Resta uma pista. . . . . . . . Será o calor uma substância? . A montanha-russa . . . . . . Razão de transformação . . . As bases filosóficas . . . . . . Teoria cinética da matéria . .
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Os dois fluidos elétricos . . . . . . . . . . . Os fluidos magnéticos . . . . . . . . . . . . A primeira dificuldade séria. . . . . . . . . . A velocidade da luz . . . . . . . . . . . . . . A luz como substância . . . . . . . . . . . . O enigma da cor . . . . . . . . . . . . . . . Que é uma onda? . . . . . . . . . . . . . . . A teoria ondulatória da luz . . . . . . . . . . Ondas luminosas longitudinais ou transversais? . O éter e o conceito mecânico. . . . . . . . .
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14 19 25 36 39 46 49 52 55
Parte II O declínio do conceito mecânico
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
73 77 82 84 87 90 94 102 104
Parte III
Campo, relatividade
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
O campo como representação . . . . . Os dois pilares da teoria de campo . . . A realidade do campo. . . . . . . . . . Campo e éter . . . . . . . . . . . . . . O andaime mecânico . . . . . . . . . . Éter e movimento . . . . . . . . . . . Tempo, distância, relatividade . . . . . Relatividade e mecânica . . . . . . . . O contínuo de espaço-tempo. . . . . . Relatividade geral. . . . . . . . . . . . Dentro e fora do elevador . . . . . . . Geometria e experiência . . . . . . . . Relatividade geral e sua verificação . . . Campo e matéria . . . . . . . . . . . .
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. . . . . . . . . . . . . .
. 109 . 119 . 123 . 129 . 131 . 140 . 150 . 162 . 167 . 175 . 179 . 186 . 196 . 200
Parte IV
Quanta
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Continuidade – descontinuidade . . . . . . . 207 Quanta elementares de matéria e eletricidade . 208 Os “quanta” da luz . . . . . . . . . . . . . . 213 Espectro luminoso . . . . . . . . . . . . . . 219 As ondas da matéria . . . . . . . . . . . . . 225 Ondas de probabilidade . . . . . . . . . . . 231 Física e realidade . . . . . . . . . . . . . . . 241
Agradecimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Prefácio
Antes de começar a ler, você espera, com acerto, que algumas perguntas simples sejam respondidas. Com que propósito este livro foi escrito? Quem é o leitor imaginário ao qual ele se destina? É difícil começar por responder clara e convincentemente a essas perguntas. Isso seria muito mais fácil, conquanto assaz supérfluo, no fim do livro. Constatamos mais fácil dizer apenas o que não se pretende que este livro seja. Não escrevemos um livro didático de física. Não se encontra aqui curso sistemático algum de fatos e teorias físicos elementares. A nossa intenção foi, antes, esboçar, em traços largos, as tentativas da mente humana de encontrar uma conexão entre o mundo das idéias e o mundo dos fenômenos. Tentamos mostrar as forças ativas que compelem a ciência a inventar idéias correspondentes à realidade de nosso mundo. Mas nossa apresentação tinha de ser simples. Tivemos de escolher, no emaranhado de fatos e conceitos, um caminho que nos pareceu o mais característico e significativo. Os fatos e as teorias que não fossem alcançados por esse caminho tinham de ser omitidos. Fomos forçados, por nossa meta geral, a fazer uma escolha precisa de fatos e idéias. A importância de um problema não deve ser julgada pelo número de páginas a ele reservadas. Algumas linhas essenciais de pensamento foram deixadas de lado, não por nos parecerem sem importância, mas por não se encontrarem ao longo do caminho por nós escolhido. Enquanto escrevíamos o livro mantivemos longas discussões sobre as características do nosso leitor idealizado e nos preocupamos bastante com ele. Imaginamos sua completa carência de qualquer conhecimento concreto de física e matemática compensada
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por número assaz grande de virtudes. Constatamos estar interessado em idéias físicas e filosóficas e fomos forçados a admirar a paciência com que ele lutou através das passagens menos interessantes e mais difíceis. Ele se apercebeu de que, para compreender qualquer página, deveria ler cuidadosamente as que a precedessem. Ele sabia que um livro científico, embora popular, não deveria ser lido da mesma maneira que um romance. O livro é um simples bate-papo entre você e nós. Você o poderá achar maçante ou curioso, desenxabido ou estimulante, mas o nosso objetivo terá sido alcançado se estas páginas lhe derem alguma idéia da eterna luta da mente inventiva humana por um conhecimento mais completo das leis que governam os fenômenos físicos.
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