A mecânica quântica estuda os sistemas com dimensões próximas ou abaixo da escala atômica, como os átomos, as moléculas, os prótons, os elétrons, dentre outras partículas subatômicas.
Além disso, ela é usada também para explicar fenômenos macroscópicos, cuja compreensão só é possível levando em conta que o comportamento microscópico da matéria é quântico.
A mecânica quântica possibilitou o entendimento de muitos fenômenos antes inexplicados, tais como a radiação de corpo negro e as órbitas estáveis do elétron. Também chamada de Teoria Quântica ou Física Quântica, a mecânica quântica faz parte dos estudos de Física Moderna, iniciados no século XX.
Histórico da mecânica quântica
O termo quântica vem do latim quantum que significa quantidade. Em mecânica quântica, trata-se de uma unidade que a teoria atribui a determinadas quantidades físicas, tais como a energia presente em um elétron de um átomo em repouso.
A mecânica quântica forma a base teórica e experimental de diversos campos da Física e da Química. Entre as áreas por ela estudada estão: física da matéria condensada, física do estado sólido, física atômica, física molecular, química computacional, química quântica, física de partículas e física nuclear.
A base de estudo para a mecânica quântica foi estabelecida durante a primeira metade do século XX por Albert Einstein, Werner Heisenberg, Max Planck, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Richard Feynman e outros.
Durante a década de 1920, surgiu uma série de debates, teorias e testes envolvendo todo campo da física quântica, culminando com a quinta Conferência de Solvay em 1927, que reuniu físicos e químicos de diversos países do mundo.
Alguns aspectos fundamentais das teorias desenvolvidas no século XX ainda estão em investigação. Com o passar do anos, muitas teorias foram sendo difundidas e algumas delas focam nos estudos da física quântica e da espiritualidade. No entanto, seu foco maior continua sendo os estudos microscópicos.
Principais teóricos da mecânica quântica
A mecânica quântica foi desenvolvida, em etapas sucessivas, por vários físicos. Os principais teóricos que contribuíram para o crescimento e consolidação dessa área foram Planck, Einstein, Rutherford, Bohr, Schrodinger e Heisenberg.
Max Planck
Considerado o pai da física quântica, o físico alemão Max Planck foi fundamental para a criação dessa área, que foi consolidada por outros teóricos. O foco maior de Planck foram as radiações eletromagnéticas, com a criação da Constante de Planck, uma das mais importantes da física.
Essa constante determina a energia contida em um fóton através da equação E=h .v, onde E é a energia do fóton, também conhecida como quantum de energia; h é a constante de Planck; e v é a frequência da radiação. Ela é usada para indicar a energia e a frequência das radiações eletromagnéticas.
Albert Einstein
Ao lado de Planck, o físico alemão Albert Einstein representa um dos maiores teóricos da mecânica quântica. Seus estudos sobre tempo e espaço foram fundamentais para a concepção moderna do campo da Física.
Ele desenvolveu a Teoria da Relatividade, que dá ênfase aos conceitos de massa e de energia, na qual essa relação de equivalência massa-energia é expressa pela fórmula E = mc2, onde é E = energia, m = massa, c = a velocidade da luz no vácuo.
Rutherford
O físico neozelandês Ernest Rutherford contribuiu com o avanço da mecânica quântica por meio de estudos relacionados com a radioatividade e a descoberta dos raios alfa e beta.
Assim, ele revolucionou a teoria atômica identificando o núcleo e as partículas atômicas denominadas prótons e elétrons, bem como sua posição no átomo.
Niels Bohr
A contribuição do físico dinamarquês Niels Bohr foi preencher a lacuna deixada por Rutherford sobre a teoria atômica. Bohr desenvolveu estudos sobre átomo e sobre a radiação que contribuíram para os estudos de física quântica,
Bohr também propôs uma teoria atômica. A partir da descoberta de que a eletricidade passa através do átomo, o elétron pula para a órbita maior e seguinte, voltando depois à sua órbita usual. Assim, o modelo atômico ficou conhecido como modelo Rutherford-Bohr.
Erwin Schrodinger
O físico austríaco Erwin Schrodinger criou uma equação que ficou conhecida como equação de Schrödinger. Nela, o cientista pode perceber as mudanças dos estados quânticos em um sistema físico.
Werner Heisenberg
O físico alemão Werner Heisenberg foi responsável pela criação de um modelo quântico para o átomo. Seus estudos foram fundamentais para a evolução dos estudos da mecânica quântica, desenvolvendo teorias relacionadas com os átomos, raios cósmicos e partículas subatômicas.