Sumário
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Salvando leitura…
A nova fórmula não destruiu as antigas; explicou onde cada uma vivia

Uma lei com duas memórias

Corpos negros, calor e a primeira fenda na física clássica

Capítulo 1 · A cidade que brilhava errado
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A equação apareceu sobre a cidade como uma ponte. De um lado, o território de Rayleigh e Jeans. Do outro, o território de Wien. No centro, uma constante pequena, h, controlava a passagem entre os dois.

A lei de Planck para a densidade de energia por intervalo de frequência contém um numerador proporcional a hν³ e um denominador exponencial, exp(hν/kT)−1. Em baixa frequência, hν/kT é pequeno; expandir a exponencial recupera a expressão clássica. Em alta frequência, o denominador cresce rapidamente e suprime a energia, produzindo o comportamento de Wien. O infinito desaparece sem ser apagado à mão.

Lia percorreu a ponte. Percebeu que uma teoria mais ampla costuma guardar as anteriores como aproximações. A mecânica clássica não se tornou falsa quando a relatividade e a física quântica nasceram. Continuou extraordinariamente precisa em regimes nos quais as novas constantes e escalas permitem simplificações.

A lei também explicava por que aquecer um corpo aumenta muito a potência total emitida e desloca o espectro. Integrar a distribuição sobre todas as frequências recupera a lei de Stefan–Boltzmann, segundo a qual a potência por unidade de área de um corpo negro cresce como a quarta potência da temperatura absoluta.

— Então h é um remendo? — perguntou Lia.

Tomás balançou a cabeça. — Um remendo desaparece quando encontramos tecido melhor. h continuou aparecendo: em átomos, elétrons, fótons, relógios e circuitos. Quando a mesma cicatriz atravessa toda a física, ela deixa de ser remendo. Torna-se costura.

No caderno, Lia anotou a lição metodológica: uma boa lei nova não precisa humilhar as antigas. Precisa dizer por que elas funcionaram, onde falham e qual estrutura mais profunda contém ambas.

Fontes desta página

  1. Max Planck (1901). Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum.Annalen der Physik, 309(3), 553–563. Deriva a lei espectral de Planck usando elementos discretos de energia proporcionais à frequência.
  2. Wilhelm Wien (1896). Ueber die Energievertheilung im Emissionsspectrum eines schwarzen Körpers.Annalen der Physik, 294(8), 662–669. Formula a distribuição de Wien para a radiação térmica, correta no regime de altas frequências.
  3. Lord Rayleigh (1900). Remarks upon the Law of Complete Radiation.Philosophical Magazine, 49, 539–540. Apresenta a linha clássica que levaria à lei de Rayleigh–Jeans no limite de baixas frequências.