A Evoluo da Fsica

Albert Einstein Leopold Infeld

A Evoluo da FsicaTraduo: Giasone Rebu

Rio de Janeiro

Ttulo original: The Evolution of Physics

Copyright 1938, Albert Einstein e Leopold Infeld Copyright da edio em lngua portuguesa 2008: Jorge Zahar Editor Ltda. rua Mxico 31 sobreloja 20031-144 Rio de Janeiro, RJ tel.: (21) 2108-0808 / fax: (21) 2108-0800 e-mail: jze@zahar.com.br site: www.zahar.com.br Todos os direitos reservados. A reproduo no-autorizada desta publicao, no todo ou em parte, constitui violao de direitos autorais. (Lei 9.610/98) Capa: adaptao da arte de Erico

CIP-Brasil. Catalogao-na-fonte Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ. Einstein, Albert, 1879-1955 A evoluo da fsica / Albert Einstein, Leopold Infeld; traduo, Giasone Rebu. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., 2008. il. Traduo de: The evolution of physics ISBN 978-85-378-0052-2 1. Fsica Histria. 2. Relatividade (Fsica). 3. Mecnica quntica I. Infeld, Leopold, 1898-1968. II. Ttulo. CDD: 530.09 CDU: 53(09)

E35e

07-4682

Sumrio

Apresentao da nova edio . . . . . . . . . . . . . 7 Prefcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Parte I

A ascenso do conceito mecnico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. A grande histria de mistrio . A primeira pista . . . . . . . Vetores . . . . . . . . . . . . O enigma do movimento. . . Resta uma pista. . . . . . . . Ser o calor uma substncia? . A montanha-russa . . . . . . Razo de transformao . . . As bases loscas . . . . . . Teoria cintica da matria . .Parte II

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13 14 19 25 36 39 46 49 52 55

O declnio do conceito mecnico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Os dois uidos eltricos . . . . . . . . . . . Os uidos magnticos . . . . . . . . . . . . A primeira diculdade sria. . . . . . . . . . A velocidade da luz . . . . . . . . . . . . . . A luz como substncia . . . . . . . . . . . . O enigma da cor . . . . . . . . . . . . . . . Que uma onda? . . . . . . . . . . . . . . . A teoria ondulatria da luz . . . . . . . . . . Ondas luminosas longitudinais ou transversais? . O ter e o conceito mecnico . . . . . . . . .65 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 representao . . Os dois pilares da teoria de campo A realidade do campo. . . . . . . Campo e ter . . . . . . . . . . . O andaime mecnico . . . . . . . ter e movimento . . . . . . . . Tempo, distncia, relatividade . . Relatividade e mecnica . . . . . O contnuo de espao-tempo . . . Relatividade geral. . . . . . . . . Dentro e fora do elevador . . . . Geometria e experincia . . . . . Relatividade geral e sua vericao Campo e matria . . . . . . . . .Parte IV

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109 119 123 129 131 140 150 162 167 175 179 186 196 200

Quanta 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Continuidade descontinuidade . . . . . . . Quanta elementares de matria e eletricidade . Os quanta da luz . . . . . . . . . . . . . . Espectro luminoso . . . . . . . . . . . . . . As ondas da matria . . . . . . . . . . . . . Ondas de probabilidade . . . . . . . . . . . Fsica e realidade . . . . . . . . . . . . . . .207 208 213 219 225 231 241

Agradecimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

Prefcio

Antes de comear a ler, voc espera, com acerto, que algumas perguntas simples sejam respondidas. Com que propsito este livro foi escrito? Quem o leitor imaginrio ao qual ele se destina? difcil comear por responder clara e convincentemente a essas perguntas. Isso seria muito mais fcil, conquanto assaz supruo, no m do livro. Constatamos mais fcil dizer apenas o que no se pretende que este livro seja. No escrevemos um livro didtico de fsica. No se encontra aqui curso sistemtico algum de fatos e teorias fsicos elementares. A nossa inteno foi, antes, esboar, em traos largos, as tentativas da mente humana de encontrar uma conexo entre o mundo das idias e o mundo dos fenmenos. Tentamos mostrar as foras ativas que compelem a cincia a inventar idias correspondentes realidade de nosso mundo. Mas nossa apresentao tinha de ser simples. Tivemos de escolher, no emaranhado de fatos e conceitos, um caminho que nos pareceu o mais caracterstico e signicativo. Os fatos e as teorias que no fossem alcanados por esse caminho tinham de ser omitidos. Fomos forados, por nossa meta geral, a fazer uma escolha precisa de fatos e idias. A importncia de um problema no deve ser julgada pelo nmero de pginas a ele reservadas. Algumas linhas essenciais de pensamento foram deixadas de lado, no por nos parecerem sem importncia, mas por no se encontrarem ao longo do caminho por ns escolhido. Enquanto escrevamos o livro mantivemos longas discusses sobre as caractersticas do nosso leitor idealizado e nos preocupamos bastante com ele. Imaginamos sua completa carncia de qualquer conhecimento concreto de fsica e matemtica compensada

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por nmero assaz grande de virtudes. Constatamos estar interessado em idias fsicas e loscas e fomos forados a admirar a pacincia com que ele lutou atravs das passagens menos interessantes e mais difceis. Ele se apercebeu de que, para compreender qualquer pgina, deveria ler cuidadosamente as que a precedessem. Ele sabia que um livro cientco, embora popular, no deveria ser lido da mesma maneira que um romance. O livro um simples bate-papo entre voc e ns. Voc o poder achar maante ou curioso, desenxabido ou estimulante, mas o nosso objetivo ter sido alcanado se estas pginas lhe derem alguma idia da eterna luta da mente inventiva humana por um conhecimento mais completo das leis que governam os fenmenos fsicos.

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