a física quântica é uma teoria que revolucionou a ciência mas como que surgiu a física quântica ela surgiu ali no início do século 20 e ela foi elaborada para substituir as teorias anteriores isso acontece quando na ciência a gente percebe que uma teoria problemática né Então as pessoas vão trabalhar os cientistas vão trabalhar para desenvolver uma teoria que resolve esses problemas das teorias anteriores na física esses problemas podem ser de dois tipos né eles podem ser teóricos ou experimentais o problema teórico quando existe uma incompatibilidade entre teorias da física por exemplo o Einstein encontrou uma
incompatibilidade entre a mecânica mecânica newtoniana e o eletromagnetismo clássico E aí ele desenvolveu uma outra teoria né que é a teoria da relatividade para solucionar essa incompatibilidade já os problemas experimentais eles têm a ver com uma divergência entre resultados experimentais e previsões de uma teoria Esse é o caso da mecânica quântica surgiu por de mãe uma divergência entre um resultado experimental e as teorias clássicas né E esse problema ele ficou conhecido como a catástrofe do ultravioleta nesse vídeo a gente vai falar o que é essa catástrofe do ultravioleta E como que ela motivou a elaboração
da teoria quântica Esse é o canal cientificar é um canal de divulgação Científica que a gente vai falar sobre física sobre ciências sobre filosofia da ciência e se você gosta desses temas se inscreva no canal para o YouTube poder te indicar os próximos vídeos que a gente vai postar a quanti que a revolucionou o campo da física e assim tudo que envolve essa teoria ganha certos contornos dramáticos Então a gente tem esses nomes exagerados né tipo catástrofe do ultravioleta Esse foi um problema que foi solucionado pelo físico alemão Max Planck mais ou menos em 1900
e a solução encontrada pelo Planck né que é o que gerou a mecânica quântica no final das contas né ela também foi descrita de forma muito dramática né por ele em uma em uma carta que ele enviou para um colega né essa carta Planck disse que a hipótese que ele usou para resolver esse problema que a hipótese fundadora da mecânica quântica né hipótese da quantização de energia a gente vai falar um pouco mais sobre isso nesse vídeo né mas ele disse que essa hipótese que o uso dessa hipótese para resolver esse problema foi um ato
de desespero Então vamos tentar entender que esse problema que causa tanto Violeta né que causa tanto desespero aí no Planck e que acabou gerando a mecânica quântica Então vamos primeiro entender o problema né no final do século 19 já era conhecido que existe uma relação existe uma relação né que existia uma relação entre temperatura de um objeto e a frequência de radiação que esse objeto emite por exemplo a chama azul tem temperatura maior do que a chama vermelha a luz aqui a luz é uma radiação né e vermelha Azul então Associados ele é frequências da
dessa radiação né então o azul tá associado uma frequência maior do que a cor vermelha Então quem tem a chama azul né ela tem frequência maior e ela tá associada uma temperatura maior do que a chama vermelha e esse tipo de resultado já era conhecido ali no final do século 19 então o problema é que o plano que vai estudar tá relacionado a isso mas é um problema um pouco mais específico né ele envolve um sistema físico chamado corpo negro um corpo negro na física né Ele é um objeto que absorve toda a radiação que
incide sobre ele então um objeto desse tipo pode ser construído se a gente considerar uma cavidade né como essa que é mostrada aqui na figura como uma abertura E aí você se a gente incidir irradiação aí sobre essa abertura a radiação vai ficar presa dentro da cavidade é isso vai funcionar como um corpo negro porque porque toda radiação que incide ali fica presa dentro dele né como se estivesse absorvida presa dentro do objeto e pouca a quantidade de radiação que sai daí é muito baixa né então a gente pode considerar um objeto desse tipo como
um corpo negro Então se a gente quiser estudar radiação que tá dentro desse objeto desse corpo negro é a gente vai ver que ele é composta por várias frequências então isso dá para ver que nessa figura essa figura nessa linha Rosa representa um resultado de um experimento a gente pode pensar assim né Se alguém conseguir por exemplo capturar a parte da radiação que escapa ali a pequena parte pequena porção de radiação que escapa pelo pela abertura da cavidade Se alguém conseguir captar essa radiação identificar Quais são as frequências presentes ali a pessoa pode construir Então
esse seria um resultado de um experimento né e a pessoa poderia construir essa curva que a gente está vendo a gente pode pensar nessa curva como uma distribuição né pensando assim que essa faixa amarela que tá marcada ali na figura né então eu tô falando da curva Rosa né que aparece aqui então a faixa amarela ali que tá marcada na figura ela indica que ela tá ali na região do máximo né da curva Então ela indica que essa frequência ali próximo do Amarelo ela é mais presente na amostra que a gente recolheu e a medida
que você vai ali considerando frequências mais altas Tipo Azul que aparecem na figura também a gente vê que a curva Já tá lá embaixo então isso indica que a intensidade né as ondas eletromagnéticas com frequência azul são mais raras nessa amostra que a gente coletou então esse gráfico seria o resultado de um experimento agora o que que a física tem que fazer a física tem que pegar esse gráfico e tentar desenvolver elaborar uma teoria né ou entender esses gráficos a partir da teoria então a teoria tem que ser capaz de prever esse resultado E aí
é que entra esse problema da catástrofe do ultravioleta né então existe usando as teorias disponíveis na época ali no final do século 19 a física os físicos não conseguiam [Música] prever esse resultado eles não conseguiam explicar porque que a curva tem esse comportamento usando as teorias que eles conheciam no final do século XIX esse problema pode ser ilustrado de novo por essa figura aqui então nota que a curva rosa é a curva resultado do experimento só que a cor azul ela é o que é previsto pela teoria então pelas teorias conhecidas no final do século
19 eu tô falando aqui de teoria as teorias usadas para explicar um problema desse tipo né no final do século 19 ele era termodinâmico e eletromagnetismo clássico então o que que essas teorias previam a previsão delas é dada pela curva Azul nota que existe uma discordância óbvia clara né a cor azul é muito diferente da curva Rosa então não conseguiu explicar a curva Rosa curva que eles tinham ali a previsão que eles tinham é essa curva Azul Note que as duas curvas elas são parecidas no início e aí Elas começam a ficar muito diferente a
medida que você se afasta da origem né Ou seja a medida que você começa a considerar a frequências mais altas as curvas ficam bem diferentes é por isso que esse problema é conhecido como a catástrofe do ultravioleta porque ele fica mais Evidente nele Aparece mesmo quando a gente considera as frequências mais altas né e ultravioleta seria uma uma frequência mais alta bom existem vários outros detalhes mais técnicos nesse problema que é claro a gente não vai abordar que nesse vídeo né A ideia é só passar uma uma noção introdutória que sobre esse problema então a
catástrofe do ultravioleta né representava ser divergência entre a curva vermelha e a cor azul né a curva vermelha a curva do experimento né que a gente que a gente consegue como resultado experimental e a cor azul é o que é previsto então claramente a teoria não consegue prever o que acontece no experimento agora a concentrar aqui num ponto que é o seguinte essas teorias que eram usadas para a gente que são usadas para construir a curva Azul naquelas teorias disponíveis ali no final do século 19 existe uma hipótese Central aqui que vai ser substituída por
outra né então vamos concentrar nessa hipótese a hipótese Central é de que na verdade não é uma hipótese é um resultado que é um resultado da eletromagnetismo que informa que a radiação é uma onda então assim o eletromagnetismo tem como isso como conclusão Então essa curva Azul ela reflete esse resultado então assim ela é uma curva que está associada a essa a esse resultado do eletromagnetismo de que a radiação é uma onda isso era algo bem aceito bem conhecido assim até corroborar por outros experimentos né no final do século 19 já tinha ele experimento de
Fenda Dupla de Yang exemplo que mostrava que realmente a luz ou a radiação se comporta como uma onda né nesse vídeo que aparece aqui no card a gente fala um pouco mais sobre esses experimentos experimentos tipo esse de Fenda Dupla então isso era meio que um consenso na física e o plank quando ele vai tentar resolver esse problema né ele tenta uma tentativa bem sucedida dele vai atacar Justamente esse ponto né esse ponto que era um consenso entre os físicos de que a radiação era uma onda o plano que vai sugerir uma outra hipótese ele
vai surgir a hipótese da quantização de energia então ele vai partir da seguinte hipótese da seguinte postulado ele vai falar o seguinte olha só essa radiação que tá aí dentro dessa cavidade do corpo negro se a gente tratar ela como como se fosse assim composta por vários corpúsculos ou seja por várias partículas como se fossem pacotes de energia viajando ali dentro a gente consegue resolver esse problema então a hipótese do plano que é de que a radiação que tá ali dentro do corpo negro na verdade não é uma onda mas ela é composta por várias
partículas Ela é formada por partículas E essas partículas nesses corpúsculos esses quanto de energia eles têm cada um deles tem uma energia dada por uma expressão muito famosa né que é essa daqui né que é igual a gani onde Nia a frequência da radiação E H é uma constante famosa da física chamada constante de Planck em homenagem ao Max plana Então essa solução dele ele narra depois como uma solução como um ato de desespero né porque ela vai acabar quebrando um paradigma muito forte da física né É esse o resultado da eletromagnetismo é de que
que nos mostra que a radiação era uma onda né o plano que vai propor o contrário disso né ele vai propor uma hipótese que entra em conflito ele direto com essa noção com esse resultado do eletromagnetismo clássico E aí começa e daí vem né esse caráter revolucionário da quântica né ela vai desafiar essas teorias clássicas né e o primeiro desafio é vem desse justamente desse ponto né a solução para esse problema é obtida a partir dessa hipótese da quantização de energia né então considerando isso né considerando que a radiação ele é composta por vários corpúsculos
e cada um deles carrega uma energia que agora é dado para essa expressão é igual hi o plano que consegue usar em cálculo de mecânica estatística para mostrar que a curva a curva teórica dessa usando essa hipótese né Ela tá de acordo né ela tá em concordância e com a curva experimental então ele resolve o problema da catástrofe do ultravioleta supondo a hipótese da quantização de energia e assim surge a mecânica quântica a mecânica quântica surge dessa hipótese do plank alguns anos depois o Einstein vai usar essa mesma hipótese para resolver um outro problema chamado
efeito fotoelétrico depois do debrulha vai estudar Isso também E aí a mecânica quântica começa a se desenvolver a partir de contribuições de vários autores né então a quântica não é uma teoria de um autor só o Plâncton a gente pode considerar que ele é um dos Pais da mecânica quântica mas ele dá-lhe a ideia Inicial né mas outros vão apresentar contribuições que são tão importantes quanto essa do plano [Música]
