(SuperBooks) #1

clássica, ou seja, não faz caso do princípio da incerteza da mecânica quântica, como devia, para consistência com
outras teorias. O motivo pelo qual isto não leva a qualquer discrepância com a observação é que todos os campos
gravitacionais que normalmente encontramos são muito fracos. Contudo, os teoremas sobre singularidades :, de que
falámos atrás indicam que o campo gravitacional devia tornar-se muito forte em pelo menos duas situações: os
buracos negros e o big bang. Em campos tão fortes como esses, os efeitos da mecânica quântica deviam ser
importantes. Assim, em certo sentido, a relatividade geral clássica, ao predizer pontos de densidade infinita, prediz a
sua própria ruína, tal como a mecânica clássica (ou seja, não quântica) predisse a sua ruína, sugerindo que os
átomos haviam de colapsar em pontos de densidade infinita. Não temos ainda uma teoria consistente completa que
unifique a relatividade geral e a mecânica quântica, mas conhecemos algumas das características que deveria
possuir. As consequências que isto teria para os buracos negros e para o big bang serão descritas nos capítulos
finais. Por agora, porém, volveremos a nossa atenção para as tentativas recentes de compreensão das outras forças
da natureza: a teoria quântica unificada.


V. As Partículas Elementares
e as Forças da Natureza


Aristóteles acreditava que toda a matéria do Universo era constituída por quatro elementos fundamentais: terra, ar,
fogo e água (1). Estes elementos sofriam o efeito de duas forças: a gravidade (tendência da terra e da água para
descerem) e a volatilidade (tendência do ar e do fogo para subirem) (2). Esta divisão do conteúdo do Universo em
matéria e forças ainda hoje é utilizada.


(1) Cf. a nota da página 28 (N. do R.).


(2) O movimento da oitava esfera, a esfera das fixas, comunicava-se à esfera da Lua. O movimento da Lua, por sua
vez, causava, por fricção, a mistura dos quatro elementos que compunham o mundo sublunar. Assim, o movimento
da oitava esfera era responsável pelo movimento no sentido lato aristotélico: pela génese e pela corrupção (N. do
R.
).


Aristóteles acreditava também que a matéria era contínua, ou seja, que se podia dividir um pedaço de matéria em
bocadinhos cada vez mais pequenos, sem limite: nunca se chegava a um grão de matéria que não pudesse ser
dividido mais uma vez. Alguns gregos, no entanto, como Demócrito, asseguravam que a matéria era granulosa e que
tudo era constituído por grandes quantidades de várias espécies de átomos. (A palavra átomo significa em grego :,
"indivisível"). Durante séculos, a discussão manteve-se, sem qualquer prova efectiva para qualquer dos lados, mas
em 1803 o químico e físico britânico John Dalton chamou a atenção para o facto de os compostos químicos se
combinarem sempre em certas proporções, o que só podia explicar-se pelo agrupamento de átomos em unidades
chamadas moléculas. Contudo, a discussão entre as duas escolas só foi resolvida a favor dos atomistas nos
primeiros anos do século XX. Uma das provas foi fornecida por Einstein. Num artigo escrito em 1905, algumas
semanas antes do famoso trabalho sobre a relatividade restrita, Einstein demonstrou que aquilo a que se chamava o
movimento browniano -- o movimento irregular e ocasional de pequenas partículas de poeira suspensas num líquido
-- podia ser explicado como o efeito da colisão das partículas (3) do líquido com os grãos de poeira.


(3) Átomos no original (N. do R.).


Por essa altura, havia já suspeitas de que os átomos não eram, afinal, indivisíveis. Alguns anos antes, um membro
do corpo directivo do Trinity College, de Cambridge, J. J. Thomson, tinha demonstrado a existência de uma partícula
de matéria, chamada electrão, que tinha uma massa de cerca de um milionésimo da do átomo mais leve. Utilizou o
que se parecia muito com um moderno aparelho de televisão: um filamento de metal aquecido ao rubro emitia
electrões e, como estes têm uma carga eléctrica negativa, podia ser usado um campo eléctrico para os acelerar em
direcção a um alvo revestido de fósforo. Quando atingiam o alvo produziam clarões de luz. Depressa se
compreendeu que esses electrões deviam vir dos próprios átomos, e em 1911 o físico britânico Ernest Rutherford
mostrou finalmente que os átomos têm realmente uma estrutura interna: são constituídos por um núcleo
incrivelmente pequeno e de carga positiva, em torno do qual orbitam :, os electrões. Chegou a esta dedução
analisando a maneira como as partículas alfa, de carga positiva, emitidas por átomos radioactivos, são deflectidas
quando colidem com os átomos.


Inicialmente, pensava-se que o núcleo do átomo era constituído por electrões e diferentes quantidades de uma
partícula de carga positiva chamada protão (da palavra grega que significa "primeiro"), porque se julgava tratar-se da
unidade fundamental da matéria. Contudo, em 1932, um colega de Rutherford, em Cambridge, James Chadwick,
descobriu que o núcleo continha outra partícula, chamada neutrão, que tinha praticamente a massa do protão, mas
não tinha carga eléctrica. Chadwick recebeu o prémio Nobel pela sua descoberta e foi eleito Reitor da Faculdade de
Gonville e Caius da Universidade de Cambridge (faculdade de cujo corpo directivo faço actualmente parte). Mais
tarde, pediu a demissão desse cargo, por desentendimentos com os membros da direcção. Tinha havido uma
amarga discussão na faculdade desde que um grupo de jovens directores regressados da guerra se tinham juntado
para, por votação, retirar muitos dos velhos membros da direcção dos cargos que ocupavam há muito tempo. Isto