O PRIMEIRO VOO

Em 12 de novembro de 1906, o relógio marca 16:45h no Campo de Bagatelle. O homem com o chapéu de abas caídas dispara com sua máquina feita com pipas-caixas, um par de rodas e um motor. Neste momento, o 14 bis decola contra o vento atingindo 1, 2, 3,..., 6 metros de altitude e flutua como se fosse uma nuvem sobre os observadores boquiabertos antes de pousar. A plateia em êxtase carrega nos ombros Alberto Santos Dumont que, com estudo e determinação, realizou um sonho da humanidade. Este foi o primeiro voo registrado nos anais da Federação Aeronáutica Internacional, 220 metros no ar.

A FALTA DE CONTINUIDADE NA EDUCAÇÃO

   Há mais de uma dúzia de anos. Havia um programa de capacitação de professores do Ensino Médio chamado de PRÓ-CIÊNCIAS. Neste programa, os professores ganhavam três reais por hora de aula que assistiam nos finais de semana. Os projetos eram elaborados por equipes de professores universitários. Mas, somente os projetos que recebiam um parecer favorável eram executados.

   Além de contribuir para a qualificação dos docentes do Ensino Médio, este programa também criou uma espécie de intercâmbio entre o departamento, onde eu trabalhava, e os professores do Ensino Médio. Esses professores agendavam um horário e levavam seus alunos para assistirem e participarem de demonstrações experimentais nos laboratórios.

   Esse programa é um exemplo de iniciativa do governo federal que estava dando certo, mas foi descontinuado com a mudança de governo.

   Agora o Ministro da Educação anuncia a criação de um programa similar ao que foi descontinuado. É o recomeço de uma experiência que não deveria ter sido abandonada. Nada de novo, mas a memória é curta e o governo atual anuncia o programa como se fosse algo inédito e inovador para ajudar a resolver o problema da educação no país.

   Quando entra um novo governo, ocorre um desmonte ou esquecimento dos programas bons ou ruins que estavam sendo executados. As pessoas que estavam desenvolvendo esses programas são dispensadas ou deslocadas. Assim não há uma evolução ou aperfeiçoamento, pois toda a experiência é esquecida ou ignorada. Essas descontinuidades ocorrem nas esferas federal, estadual e municipal.

   Um passo para frente seguido de um passo para traz. Num período de médio prazo, a educação não sai do lugar. Esse mecanismo perpetua o estado lastimável da educação brasileira.

Aromas e átomos

Na obra  De rerum natura (Da natureza das coisas) Lucrécio (Titus Lucrecius Carus, 94 a.C. - 55 a.C.) desenvolve o raciocínio mostrando que alguma coisa deve permanecer constante no mundo. Pois se todas as coisas pudessem ser gastas e destruídas, o mundo já teria sido gasto. No entanto, o mundo é sempre o mesmo. Essas coisas indestrutíveis são os átomos, que não podem ser modificados ou destruídos, e que constituem todas as coisas da natureza. Lucrécio analisa os fenômenos, e seus argumentos - apesar de não conhecer tantos fatos quantos se conhece hoje - são do mesmo tipo dos que se poderia usar numa aula de física. Ele mostra que existem coisas que se acredita que são materiais, mas não se vê. O próprio ar, apesar de invisível, produz fenômenos.

   Também não podemos ver os odores, mas deve haver algo que sai dos corpos aromáticos e chega até nós. E essas coisas são materiais, já que os odores não escapam por um frasco bem fechado. Essas coisas são tão rarefeitas que são invisíveis; os elementos dessas coisas, indestrutíveis, devem ser invisíveis também. Eles não têm as propriedades das coisas materiais. Suas únicas propriedades são o tamanho, forma e peso (ou o que é a massa para nós). A cor e o odor não seriam propriedades dos átomos, mas sensações produzidas pelas formas dos átomos que atingem os nossos órgãos dos sentidos.

   Lucrécio concebia os aromas como sendo devidos a átomos que escapam dos corpos e chegam até nós - do mesmo modo como nós concebemos a propagação de moléculas aromáticas através do ar.

   Os átomos não podem ser vistos, mas seus efeitos algumas vezes sim; por exemplo, quando um raio de luz penetra num quarto escuro onde existe poeira. As partículas de poeira ficam dançando no raio de luz, mesmo se o ar estiver parado; e esse movimento da poeira é devido aos átomos. Isso de fato ocorre no movimento browniano.

A estrutura da matéria

   E, no entanto, as coisas não são totalmente unidas, e preenchidas por corpos (sólidos): há também o vazio nas coisas. Se não houvesse o vazio (na natureza), os objetos não poderiam se mover; pois aquilo, que é propriedade dos corpos, impedir e segurar, estaria presente em todos os lugares, em todos os instantes; nada, portanto, poderia se mover, pois nenhuma coisa cederia seu lugar.

   E ainda, por mais sólidas que se pense serem as coisas, você pode apreender disto que direi que elas são corpos rarefeitos: nas rochas e cavernas a umidade da água atravessa tudo, e todas as coisas choram numerosas gotas; o alimento se distribui pelo corpo inteiro dos seres vivos... E porque veríamos que uma coisa pode ser mais pesada do que outra e, no entanto possuindo o mesmo tamanho?... ...quando uma coisa é mais leve, e do mesmo tamanho, isso prova que ela possui mais vazios dentro de si. (De rerum natura, I - 329).

Vazio e átomos

   Como a possibilidade de existência do vácuo ou vazio era muito combatida, Lucrécio cita um caso para provar sua possibilidade:

   Se dois corpos grandes se chocam e novamente se afastam rapidamente, o ar deveria preencher todo o vazio que se forma entre os corpos. No entanto, por mais rápidas que sejam as correntes de ar, o espaço inteiro não pode ser preenchido em um momento... (Idem, I - 382).

   Após muitos argumentos, Lucrécio estabelece que o universo contenha apenas o vazio e átomos em movimento, sendo os átomos partículas indivisíveis e muito pequenas. Ele tenta então explicar fenômenos como os trovões, raios, ventos, e a força dos imãs, baseado em suas hipóteses. Chega mesmo a descrever a estrutura da alma.

   Admite a existência de uma alma nas pessoas, mas essa alma é apenas uma parte do corpo, constituída, por átomos diferentes, outra espécie de matéria: além do corpo material, teríamos outro constituído por átomos diferentes, e essa alma é que transmitiria ordens aos membros e sensações ao coração.

O movimento browniano e a natureza da matéria

As dúvidas sobre a natureza contínua da matéria foram reforçadas com a descoberta do chamado movimento browniano, em homenagem ao botânico inglês Robert Brown que, em 1827, foi o primeiro a observar e descrever os movimentos irregulares dos grãos de pólen das plantas numa gota de orvalho. Minúsculas partículas de poeira também descrevem movimentos em zigue-zague no ar (movimento browniano). 

Movimento browniano. Quando uma partícula de poeira se choca com uma molécula de ar, a sua trajetória muda de direção. O resultado é um movimento em zigue-zague,

   Com a teoria sobre o movimento browniano que Einstein publicou em 1905, as últimas dúvidas sobre a natureza granular (atômica) da matéria desapareceram. 

Raios maser e laser

   Em 1917, Einstein explicou o processo de emissão de fótons por indução em átomos e moléculas. A radiação eletromagnética ao atingir o átomo induz oscilações de dipolo de carga no mesmo. Em consequência, o átomo emite radiação eletromagnética.

   Em 1953, o físico americano Charles Hard Townes descobriu um método para isolar estados excitados de moléculas de amônia e depois submetê-las a estimulação por fótons de microondas com o valor exato da energia necessária.

   Uma quantidade pequena de fótons entra no processo e produz uma “enchente” de fótons na saída. 

   Este processo foi descrito como “microwave amplification by stimulated emission of radiation”. Escrevendo as iniciais de cada palavra obtemos “m.a.s.e.r.” e o instrumento passou a ser conhecido por maser. Esta palavra foi substituída por outra que ficou mais conhecida, “atomic clock”, relógio atômico.

   Em princípio, a técnica desenvolvida para os masers pode ser aplicada para ondas eletromagnéticas de qualquer comprimento, principalmente na faixa visível do espectro.

   Em 1958, Townes mostrou que é possível obter os chamados masers óticos.  Este processo, em particular, passou a ser chamado de “light amplification by stimulated emission of radiation”, na forma abreviada “l.a.s.e.r.” ou simplesmente laser.

Efeito fotoelétrico

   Durante suas pesquisas sobre ondas de rádio, Hertz observou que a passagem de uma centelha em um circuito é facilitada pela passagem de outra centelha em suas vizinhanças. Aprofundando as investigações, ele descobriu que o efeito é causado pela luz ultravioleta emitida pela centelha.

   Em 1898, Ernest Rutherford demonstrou que, quando a luz ultravioleta incide em uma placa de metal, o ar na vizinhança da placa fica cheio de partículas carregadas negativamente. Com a descoberta do elétron, feita por Thomson, ficou claro que a luz ultravioleta provoca a ejeção de elétrons (fotoelétrons) da superfície iluminada. Este é o chamado efeito fotoelétrico.

   Em 1902, Philipp Lenard (1862 – 1947) realizou cuidadosas experiências e constatou que para cada tipo superfície que permitia a ocorrência do efeito fotoelétrico, havia uma frequência limite acima da qual o efeito era observado. A física clássica não explicava este fenômeno de maneira satisfatória.

   Mas, em 1905, Einstein supôs que a absorção da luz também é quantizada, e não somente durante a emissão como Planck havia afirmado. Com esta suposição, Einstein obteve uma equação relacionando a energia do fóton incidente com a energia do fotoelétron.

   Em 1916, Millikan confirmou experimentalmente a equação fotoelétrica proposta por Einstein. Ele chegou a afirmar: “Passei dez anos tentando mostrar que a equação fotoelétrica estava errada, mas os resultados experimentais mostraram que ela estava correta”. 

Robert Andrews Millikan (1868 – 1953) mediu o valor da carga elétrica elementar (carga do elétron) e confirmou, experimentalmente, a teoria de Einstein do efeito fotoelétrico. Recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1923. 

   Para Millikan, as suas experiências confirmavam apenas a validade da equação e não a ideia de que a luz poderia ser considerada como partículas chamadas de fótons (origem na palavra grega para “luz”).

   Somente em 1922, quando Arthur Holly Compton (1892 – 1962) mostrou que os fótons de raios X eram espalhados como se fossem partículas, é que Einstein deixou de ser o único a sustentar o conceito de fóton.

Fotoelétrons

   O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons de metais e outras substâncias quando absorvem energia de uma onda eletromagnética. Em 1887, Heinrich hertz observou que, ao iluminar com luz ultravioleta os elétrodos entre os quais se produz uma descarga elétrica, podia-se aumentar a intensidade da descarga.

   Isto sugeriu a disponibilidade de mais partículas carregadas, identificadas mais tarde como elétrons. Um ano depois, Wilhelm Hallwachs (1859-1922) observou emissões de elétrons quando iluminava a superfície de alguns metais, como Zn, Rb, K,Na.

   Os elétrons emitidos ou produzidos dessa maneira são chamados de fotoelétrons.