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Símbolo da Física

Prêmio Nobel de FÍSICA

seta esquerda     1933     seta direita

ERWIN SCHRÖDINGER &
PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC


Erwin Schrödinger & Paul Dirac

"Pela descoberta de novas formas produtivas da teoria atômica."

Fundamentos

De acordo com a teoria atômica de Niels Bohr, os elétrons absorvem e emitem radiação com comprimentos de onda fixos ao saltarem entre órbitas ao redor do núcleo. Essa proposta descreveu com sucesso o espectro do átomo de hidrogênio, mas precisava ser expandida para explicar estruturas mais complexas, como átomos e moléculas maiores.

Durante o intenso período de 1925-1926, surgiram novas formulações da teoria quântica que descreveram com precisão os níveis de energia dos elétrons nos átomos. No entanto, essas equações exigiam adaptações para se tornarem compatíveis com a teoria da relatividade de Albert Einstein.

Em 1926, o físico austríaco Erwin Schrödinger (1887-1961), ao considerar que partículas subatômicas - como os elétrons - poderiam se comportar tanto como partículas quanto como ondas, formulou uma equação de onda capaz de calcular com precisão os níveis de energia eletrônicos.

Dois anos depois, em 1928, o físico britânico Paul Dirac (1902-1984) desenvolveu uma teoria quântica plenamente compatível com a relatividade. Sua equação apresentava soluções que ele interpretou como indicativas de uma partícula semelhante ao elétron, mas com carga oposta. Essa partícula, o pósitron, viria a ser confirmada experimentalmente algum tempo depois.

Por suas contribuições fundamentais ao desenvolvimento da física quântica, Schrödinger e Dirac dividiram o Prêmio Nobel de Física de 1933.



Biografia de Schrödinger

Erwin Schrödinger nasceu em 12 de agosto de 1887, em Viena, sendo filho único de Rudolf Schrödinger e de sua esposa, que era irmã do professor de química da Faculdade Técnica de Viena.

Rudolf Schrödinger descendia de uma família bávara estabelecida há gerações na cidade. Era um homem muito talentoso e de formação ampla. Após concluir seus estudos em química, dedicou-se durante anos à pintura italiana. Posteriormente, voltou-se para a botânica, escrevendo uma série de artigos sobre filogenia vegetal.

Os variados interesses de Erwin datam de seus anos no ginásio, quando apreciava não apenas as disciplinas científicas, mas também a lógica rigorosa da gramática antiga e a beleza da poesia alemã. Curiosamente, o que ele mais detestava era memorizar dados e aprender exclusivamente por meio de livros.

Estudou na Universidade de Viena entre 1906 e 1910, período em que foi fortemente influenciado por Fritz Hasenöhrl, sucessor de Boltzmann. Foi nessa fase que adquiriu domínio dos problemas de autovalor na física de meios contínuos, lançando as bases para sua futura e grandiosa obra.

Mais tarde, como assistente de Franz Exner e, ao lado do amigo K. W. F. Kohlrausch, participou da condução de trabalhos práticos para estudantes - embora, segundo ele próprio, sem aprender de fato o que era experimentar. Durante a Primeira Guerra Mundial, serviu como oficial de artilharia.

Em 1920, assumiu um cargo acadêmico como assistente de Max Wien. Depois, ocupou posições em Stuttgart (como professor extraordinário), em Breslau (professor ordinário) e, finalmente, na Universidade de Zurique, onde substituiu Max von Laue e permaneceu por seis anos.

Nos anos finais de sua vida, recordaria com prazer o período passado em Zurique - ali desfrutou da convivência e amizade com diversos colegas, entre os quais Hermann Weyl e Peter Debye. Foi também seu período mais produtivo, com envolvimento ativo em uma ampla gama de temas da física teórica.

Nesse período, publicou artigos sobre calores específicos de sólidos, problemas de termodinâmica (tinha grande interesse na teoria da probabilidade de Boltzmann) e espectros atômicos. Também se dedicou a estudos fisiológicos da cor, influenciado pelo contato com Kohlrausch e Exner e pelas palestras de Helmholtz. Sua maior descoberta - a equação de onda de Schrödinger - foi feita na primeira metade de 1926.

Essa descoberta resultou de sua insatisfação com as condições quânticas da teoria orbital de Bohr e da convicção de que os espectros atômicos deveriam ser determinados por um tipo de problema de autovalor. Foi por esse trabalho que dividiu com Paul Dirac o Prêmio Nobel de Física de 1933.

Em 1927, mudou-se para Berlim como sucessor de Max Planck. Na época, a capital alemã era um centro de intensa atividade científica, e Schrödinger participava com entusiasmo de colóquios semanais entre colegas, muitos dos quais o superavam em idade e reputação.

No entanto, com a ascensão de Hitler ao poder, em 1933, decidiu que não poderia mais permanecer na Alemanha. Mudou-se para a Inglaterra, tornando-se bolsista em Oxford por um tempo.

Em 1934, foi convidado a proferir uma palestra na Universidade de Princeton, que lhe ofereceu uma posição permanente - proposta que ele recusou. Dois anos depois, aceitou um cargo na Universidade de Graz, na Áustria, após muita deliberação e vencido pela saudade de sua terra natal.

Com a anexação da Áustria, em 1938, enfrentou dificuldades - sua saída da Alemanha em 1933 fora considerada um ato hostil. Pouco depois, conseguiu escapar para a Itália, seguindo então para Oxford e, posteriormente, para a Universidade de Ghent.

Após breve permanência, estabeleceu-se no recém-criado Instituto de Estudos Avançados de Dublin, onde se tornou diretor da Escola de Física Teórica. Permaneceu ali até se aposentar, em 1955.

Durante todo esse período, continuou ativo em suas pesquisas e publicou numerosos artigos sobre diversos temas, incluindo a tentativa de unificar a gravidade com o eletromagnetismo - problema que também absorveu Einstein e permanece sem solução até os dias de hoje.

Schrödinger também foi autor do influente livro "O que é a Vida?", publicado em 1944. Manteve-se profundamente interessado nos fundamentos da física atômica, rejeitando a interpretação dual onda-partícula amplamente aceita, com interpretação estatística para as ondas, e buscando uma teoria formulada apenas em termos de ondas - o que o levou a entrar em controvérsias com outros físicos renomados.

Após sua aposentadoria, retornou a uma posição honrosa em Viena. Erwin Schrödinger faleceu em 4 de janeiro de 1961, aos 73 anos, após uma longa enfermidade, deixando sua fiel companheira Annemarie Bertel, com quem se casara em 1920.

Assinatura de Schrödinger


Biografia de Paul Dirac

Paul Adrien Maurice Dirac nasceu em 8 de agosto de 1902, em Bristol, Inglaterra, filho de pai suíço e mãe inglesa. Estudou na Merchant Venturer's Secondary School, em Bristol, e posteriormente na Universidade de Bristol, onde formou-se em engenharia elétrica, obtendo o título de bacharel em 1921.

Em seguida, estudou matemática por dois anos na própria Universidade de Bristol, ingressando depois no St. John's College, em Cambridge, como pesquisador em matemática. Obteve o título de doutor em 1926. No ano seguinte, tornou-se membro do St. John's College e, em 1932, foi nomeado professor lucasiano de matemática em Cambridge.

Dirac dedicou-se aos aspectos matemáticos e teóricos da mecânica quântica. Começou a trabalhar em uma nova formulação da teoria assim que esta foi introduzida por Werner Heisenberg, em 1925, desenvolvendo independentemente um equivalente matemático que consistia, essencialmente, em uma álgebra não comutativa para o cálculo de propriedades atômicas. Escreveu uma série de artigos sobre o tema, publicados principalmente nos Proceedings of the Royal Society.

Uma de suas previsões mais notáveis foi a existência de uma antipartícula do elétron, denominada pósitron, cuja existência foi posteriormente confirmada experimentalmente por Carl David Anderson, em 1932, e também por Blackett e Occhialini, em 1933, por meio dos fenômenos de produção de pares e aniquilação.

A importância de sua contribuição reside, sobretudo, na famosa equação de onda que leva seu nome, na qual ele introduziu os princípios da relatividade restrita na equação de Schrödinger. Considerando-se que, do ponto de vista matemático, a teoria da relatividade e a teoria quântica não são apenas distintas, mas em certo sentido opostas, o trabalho de Dirac pode ser visto como uma reconciliação bem-sucedida entre essas duas estruturas teóricas fundamentais.

Entre suas publicações destacam-se os livros Quantum Theory of the Electron (1928) e The Principles of Quantum Mechanics (1930; 3ª ed., 1947). Dirac foi eleito membro da Royal Society em 1930, recebendo a Medalha Real da instituição e, posteriormente, a Medalha Copley. Em 1961, tornou-se também membro da Pontifícia Academia de Ciências.

Ao longo da carreira, Dirac viajou extensivamente e manteve contato com diversos centros de pesquisa de destaque. Estudou em universidades como as de Copenhague, Gotinga, Leiden, Wisconsin, Michigan e Princeton (onde atuou como professor visitante em 1934). Em 1929, após passar cinco meses nos Estados Unidos, embarcou em uma viagem ao redor do mundo, visitando o Japão com Heisenberg e retornando pela Sibéria. Em 1937, casou-se com Margit Wigner, natural de Budapeste.

Paul Adrien Maurice Dirac faleceu em 20 de outubro de 1984, aos 82 anos.


Paul Dirac no quadro negro
Paul Dirac no quadro negro. [Foto: domínio público, via Wikimedia Commons.]
Assinatura de Paul Dirac


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"Pela descoberta do nêutron."