Albert Einstein
Albert Einstein foi um físico teórico alemão que desenvolveu a teoria da relatividade geral, um dos pilares da física moderna ao lado da mecânica quântica. Embora mais conhecido por sua fórmula de equivalência massa–energia, E = mc² — que foi chamada de "a equação mais famosa do mundo" —, foi laureado com o Prêmio Nobel de Física de 1921 "por suas contribuições à física teórica" e, especialmente, por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico, que foi fundamental no estabelecimento da teoria quântica.
Primeiros anos e educação
Albert Einstein nasceu em Ulm, no Reino de Württemberg, Império Alemão (atual Baden-Württemberg, Alemanha), em 14 de março de 1879. Seus pais eram Hermann Einstein, um vendedor e engenheiro, e Pauline Einstein (nascida Koch). Os Einstein eram judeus asquenazes não praticantes. Em 1880 a família mudou-se para Munique, onde seu pai e tio fundaram a Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie, empresa que fabricava equipamentos elétricos acionados por corrente contínua. Um ano mais tarde seus pais deram à luz a uma menina, Maria "Maja" Einstein, sua irmã mais nova. Com cinco anos o jovem Albert estudou em uma escola primária católica durante três anos. Aos oito foi transferido para o Ginásio Luitpold, hoje conhecido como Ginásio Albert Einstein, onde recebeu educação escolar primária e secundária, até deixar a Alemanha sete anos depois. Seu tio Jacob, um engenheiro, e Max Talmey, um jovem estudante pobre de medicina que jantava na casa da família uma vez por semana entre 1889 e 1894, foram grandes influências durante seus anos de formação. Eles incentivaram sua curiosidade inerente e insaciável sobre tudo. Talmey trouxe livros populares de ciência, incluindo Crítica da Razão Pura de Immanuel Kant, que Einstein começou a ler.
Família e início de carreira
Einstein e Marić casaram-se em 6 de janeiro de 1903, em Berna. Em 14 de maio de 1904 nasceu o primeiro filho do casal, Hans Albert Einstein, na capital suíça. Seu segundo filho, Eduard, nasceu em Zurique, em julho de 1910. Seu casamento não parece ter sido muito feliz. Em cartas reveladas em 2015, escreveu ao seu antigo amor, Marie Winteler, sobre seu casamento e seus ainda fortes sentimentos por ela. Em 1910, escreveu "penso em você do fundo do coração em cada minuto livre de que disponho, e estou tão infeliz como só um homem pode estar", enquanto sua mulher estava grávida do seu segundo filho. Falou sobre um "amor mal orientado" e uma "vida desperdiçada" em relação aos seus sentimentos por Marie. Em 1914 mudou-se para Berlim, enquanto sua esposa ficou em Zurique com seus filhos. Eles se divorciaram em 14 de fevereiro de 1919, após viverem separados por cinco anos. Existem rumores de que ele era um "mulherengo devasso e teve muitos casos". No entanto, essas histórias não seriam fundamentadas. Depois de se tornar famoso, muitas mulheres, jovens e velhas, aproximaram-se dele com o pretexto de tentar entender sua teoria. Mileva não toleraria esse comportamento e se tornou briguenta, e este foi um dos motivos de seu divórcio. Ela viveu em Zurique como uma viúva. Pela maioria dos relatos seu estado mental se acalmou, e ela cuidou de seus dois filhos. Einstein visitou sua ex-esposa e seu filho Eduard, que era esquizofrênico e vivia em uma instituição mental, pela última vez às vésperas da Segunda Guerra Mundial. Marić morreu tranquilamente em um hospital em agosto de 1948.
Do escritório de patentes à consagração
Em fevereiro de 1901, Einstein adquiriu a nacionalidade suíça. Poucos meses depois, no início do mesmo ano, seu artigo "Conclusões Retiradas dos Fenômenos da Capilaridade" ("Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen") foi publicado no prestigiado periódico acadêmico Annalen der Physik. Foi seu primeiro artigo científico a ser publicado, os editores ficaram impressionados e publicaram o trabalho do jovem cientista desconhecido em março, quando tinha completado apenas 22 anos. Estimulado pelo seu sucesso inicial, poucos meses depois, em setembro, o jovem futuro pai iniciou seu doutoramento pela Universidade de Zurique com o professor de física experimental Alfred Kleiner como orientador, com a tese "Uma Nova Determinação das Dimensões Moleculares" ("Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen"), um artigo sobre as forças moleculares em gases na qual esperava que lhe conferisse o grau acadêmico de doutor.
Viagens para o exterior
Einstein visitou Nova Iorque pela primeira vez em 2 de abril de 1921, onde recebeu uma recepção oficial por parte do prefeito John Francis Hylan, seguido de três semanas de palestras e recepções. Apresentou diversas conferências na Universidade Columbia e na Universidade de Princeton, e em Washington acompanhou representantes da Academia Nacional de Ciências em uma visita à Casa Branca. Em seu retorno à Europa, foi convidado do estadista e filósofo britânico Visconde de Haldane, em Londres, onde se encontrou com várias figuras científicas, intelectuais e políticas de renome e apresentou uma palestra na King's College de Londres. Em 1922, viajou por toda a Ásia e depois à Palestina, como parte de uma excursão de seis meses apresentando palestras. Suas viagens incluíram Singapura, Ceilão e Japão, onde deu uma série de palestras para milhares de japoneses. Sua primeira palestra em Tóquio durou quatro horas e após a apresentação encontrou-se com o imperador e imperatriz no Palácio Imperial, onde milhares vieram assisti-lo. Em uma carta para seus filhos, descreveu sua impressão sobre os japoneses como modestos, inteligentes, atenciosos e tendo sensibilidade para a arte. Em sua viagem de volta também visitou a Palestina durante 12 dias, no que viria a ser sua única visita naquela região. Ao chegar na casa do alto comissário britânico Sir Herbert Louis Samuel com uma saudação com tiro de canhão, foi recebido como se fosse um chefe de Estado, em vez de um físico. Durante uma recepção o edifício foi invadido por pessoas que queriam ver e ouvi-lo. Na palestra para a audiência expressou sua felicidade de que o povo judeu estava começando a ser reconhecido como uma força no mundo.
Instituto de Estudos Avançados
Em fevereiro de 1933, durante uma visita aos Estados Unidos, Einstein decidiu não voltar para a Alemanha devido à ascensão do Partido Nazista ao poder com seu novo chanceler Adolf Hitler. Enquanto em universidades norte-americanas no início daquele ano, realizou sua terceira visita de dois meses como professor na Caltech, em Pasadena. Junto de sua esposa Elsa, voltou de navio para a Bélgica no final de março. Durante a viagem, foram informados de que sua casa havia sido invadida pelos nazistas e seu veleiro pessoal confiscado. Após o desembarque em Antuérpia em 28 de março, foi imediatamente ao consulado alemão onde apresentou seu passaporte e formalmente renunciou à cidadania alemã. No mesmo dia enviou uma carta na qual apresentou sua renúncia à Academia Prussiana de Berlim. No início de abril, soube que o novo governo alemão tinha instituído leis que proibiam os judeus de ocupar cargos oficiais, incluindo lecionar em universidades.
Projeto Manhattan e a cidadania norte-americana
Em 1939, um grupo de cientistas húngaros que incluía o físico emigrante Leó Szilárd tentou alertar Washington de pesquisas nazistas em andamento sobre a bomba atômica. Os avisos do grupo foram ignorados. Einstein e Szilárd, junto com outros refugiados, como Edward Teller e Eugene Wigner, "consideravam como sua responsabilidade alertar os americanos para a possibilidade de que cientistas alemães pudessem ganhar a corrida para construir uma bomba atômica, e por avisar que Hitler estaria mais do que disposto a recorrer a tal arma". Em 12 de julho, poucos meses antes do início da Segunda Guerra Mundial na Europa, Szilárd e Wigner visitaram Einstein e explicaram sobre a possibilidade de bombas atômicas por meio de experimentos com urânio e fissão, além de cálculos indicando uma reação em cadeia. Ele respondeu: "Nisto eu nunca havia pensado". Foi convencido a emprestar seu prestígio, escrevendo uma carta com Szilárd ao presidente Franklin Delano Roosevelt para alertá-lo sobre essa possibilidade. A carta também recomendou que o governo dos Estados Unidos prestasse atenção e se envolvesse diretamente na pesquisa de urânio e de pesquisas associadas à reação em cadeia. Para Sarah Diehl e James Clay Moltz, a carta é "provavelmente o estímulo fundamental para a adoção pelos Estados Unidos de investigações sérias em armas nucleares pouco antes da entrada do país na Segunda Guerra Mundial".
Últimos anos e morte
No verão de 1950, seus médicos descobriram que um aneurisma — um vaso sanguíneo fraco — em sua aorta abdominal estava ficando maior. Quando foi encontrado, os médicos tinham poucas opções de tratamento e envolveram o vaso sanguíneo inflamado com papel celofane na esperança de evitar uma hemorragia. Einstein parecia ter recebido bem a notícia, assim como recusou quaisquer tentativas cirúrgicas adicionais para corrigir o problema. Recusou a cirurgia dizendo: "Quero ir quando eu quiser. É de mau gosto ficar prolongando a vida artificialmente. Fiz a minha parte, é hora de ir embora e eu vou fazê-lo com elegância". Em 18 de março de 1950, assinou seu testamento. Nomeou sua secretária, Helen Dukas, e amigo Otto Nathan como seus executores literários; deixou todos os seus manuscritos para a Universidade Hebraica de Jerusalém, a escola que ajudou a fundar em Israel; e legou seu violino para seu primeiro neto, Bernhard Caesar Einstein.
Ao longo de sua vida, Einstein publicou centenas de livros e artigos. Além do trabalho individual, também colaborou com outros cientistas em outros projetos, incluindo a estatística de Bose-Einstein, o refrigerador de Einstein e outros. Publicou mais de 300 trabalhos científicos, juntamente com mais de 150 obras não científicas. [nota 3] Ao desenvolver a relatividade geral, Einstein ficou confuso sobre a invariância de gauge na teoria. Formulou um argumento que o levou a concluir que uma teoria geral do campo relativístico é impossível. Desistiu de procurar equações tensoriais covariantes completamente gerais e procurou por equações que seriam invariantes apenas sob transformações lineares gerais. Em junho de 1913, a teoria Entwurf (do alemão "rascunho") foi o resultado dessas investigações. Como o próprio nome sugere, era um esboço de teoria, com as equações de movimento complementadas por condições adicionais de fixação de calibre. Ao mesmo tempo menos elegante e mais difícil do que a relatividade geral, após mais de dois anos de intenso trabalho, Einstein abandonou a teoria em novembro de 1915, depois de perceber que o argumento do buraco estava errado.
Artigos do Ano Miraculoso
Os textos do Ano Miraculoso são trabalhos acadêmicos que estabeleceram Einstein como um dos físicos mais importantes do mundo. Não só publicou artigos importantes nesse ano, mas também encontrou tempo para escrever outros 23 de revisão para uma série de revistas. Realizou tudo isso em seu tempo livre depois que chegava em casa do trabalho. No início de 1905 tinha 25 anos, era um homem de família, com dois anos de casamento, e encontrou tempo para pensar sobre física. Independentemente de como conseguiu concentrar-se com sua vida agitada, os resultados alcançados nesse ano foram notáveis. Estão entre os trabalhos mais profundos já publicados na física. Um deles iria finalmente lhe render o seu grau de doutor e ajudar a estabelecer que os átomos realmente existem. Outros dois lançaram uma nova área da física — a relatividade especial — pela qual ele se tornou mundialmente famoso. Um quarto artigo ligado a curiosa observação sobre o movimento errático do pólen — o movimento browniano — com o tamanho de átomos. Todos eles foram publicados na prestigiada revista alemã Annalen der Physik. Os quatro artigos são:
Relatividade, E=mc² e o princípio da equivalência
Articulou o princípio da relatividade. Isto foi entendido por Hermann Minkowski como uma generalização da invariância rotacional, do espaço para o espaço-tempo. Outros princípios postulados por Einstein e mais tarde provados são o princípio da equivalência e o princípio da invariância adiabática do número quântico. A relatividade geral é uma teoria da gravitação que foi desenvolvida por Einstein entre 1907 e 1915. De acordo com a relatividade geral, a atração gravitacional observada entre massas resulta da curvatura do espaço e do tempo por essas massas. A relatividade geral tornou-se uma ferramenta essencial na astrofísica moderna. Ela fornece a base para o entendimento atual de buracos negros, regiões do espaço onde a atração gravitacional é tão forte que nem mesmo a luz pode escapar.
Mecânica quântica e relacionados
Ao longo da década de 1910, a mecânica quântica expandiu em escopo para cobrir muitos sistemas diferentes. Depois de Ernest Rutherford descobrir o núcleo e propor que os elétrons orbitam como planetas, Niels Bohr foi capaz de mostrar que os mesmos postulados da mecânica quântica introduzidos por Planck e desenvolvidos por Einstein explicariam o movimento discreto dos elétrons nos átomos e a tabela periódica de elementos. Einstein contribuiu para estes desenvolvimentos, ligando-os com os argumentos que Wilhelm Wien tinha apresentado em 1898. Wien tinha mostrado que a hipótese de invariância adiabática de um estado de equilíbrio térmico permite que todas as curvas de um corpo negro a temperaturas diferentes sejam derivadas uma a partir da outra por um processo simples de deslocamento. Einstein observou em 1911 que o mesmo princípio adiabático mostra que a quantidade que é quantizada em qualquer movimento mecânico deve ser um invariante adiabático. Arnold Sommerfeld identificou esta invariante adiabática como a variável de ação da mecânica clássica.
Teoria do campo unificado e cosmologia
Depois de sua pesquisa sobre a relatividade geral, Einstein entrou em uma série de tentativas de generalizar sua teoria geométrica da gravitação para incluir eletromagnetismo como outro aspecto de uma única entidade. Em 1950, ele descreveu sua "teoria do campo unificado" em um artigo da Scientific American, intitulado "Sobre a Teoria da Gravitação Generalizada". Embora continuasse a ser elogiado por seu trabalho, tornou-se cada vez mais isolado em sua pesquisa, e seus esforços foram infrutíferos. Em sua busca por uma unificação das forças fundamentais, Einstein ignorou alguns desenvolvimentos da física corrente, principalmente as forças nucleares forte e fraca, que não foram muito compreendidas até muitos anos após sua morte. A física corrente, por sua vez, em grande parte ignorou suas abordagens à unificação. O sonho de Einstein de unificar as outras leis da física com a gravidade motivam missões modernas para uma teoria de tudo e em particular a teoria das cordas, onde os campos geométricos surgem em um ambiente da mecânica quântica unificada.
Fótons, átomo e quantum de energia
Em seu artigo "Sobre um ponto de vista heurístico relativo à produção e transformação da luz" ("Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt"), Einstein postulou que a luz em si consiste de partículas localizadas (quanta). Os quanta de luz de Einstein foram quase universalmente rejeitados por todos os físicos, incluindo Max Planck e Niels Bohr. Essa ideia só se tornou universalmente aceita em 1919, com os experimentos detalhados de Robert Millikan sobre o efeito fotoelétrico, e com a medida de espalhamento Compton. Einstein concluiu que cada onda de frequência f é associada com um conjunto de fótons com uma energia hf cada, em que h é a constante de Planck. Ele não diz muito mais, porque não tinha certeza de como as partículas estão relacionadas com a onda. Mas ele sugere que essa ideia poderia explicar alguns resultados experimentais, especialmente o efeito fotoelétrico.
Teoria da opalescência crítica
Einstein voltou para o problema das flutuações termodinâmicas, dando um tratamento das variações de densidade de um fluido no seu ponto crítico. Normalmente as flutuações de densidade são controladas pela segunda derivada da energia livre em relação à densidade. No ponto crítico, esta derivada é zero, levando a grandes flutuações. O efeito da flutuação da densidade é que a luz de todos os comprimentos de onda é dispersada, fazendo com que o fluido pareça branco leitoso. Einstein relaciona isso com a dispersão de Rayleigh, que é o que acontece quando o tamanho da flutuação é muito menor do que o comprimento de onda, e que explica por que o céu é azul.
Política e religião
Com seis anos de idade, no final de 1885, Einstein entrou na escola primária católica de seu bairro, provavelmente a partir do segundo grau. Era a única criança judia na classe. Instrução religiosa fazia parte do currículo escolar, assim ele se familiarizou com as histórias da Bíblia e dos santos. Suas opiniões políticas surgiram publicamente em meados do século XX, devido à sua fama e reputação de gênio. Ele era a favor do socialismo e contra o capitalismo, que ele detalhou em seu ensaio Por que o Socialismo? Suas opiniões sobre os bolcheviques mudaram com o tempo. Em 1925, ele os criticou por não terem um "sistema de governo bem regulado" e chamou seu governo de "um regime de terror e uma tragédia na história humana". Posteriormente, ele adotou uma visão mais "equilibrada", criticando seus métodos, mas elogiando-os, o que é demonstrado por sua observação de 1929 sobre Vladimir Lênin: "Em Lenin, honro um homem que, em total sacrifício de sua própria pessoa, dedicou toda a sua energia para realizar a justiça social. Não acho seus métodos aconselháveis. Uma coisa é certa, no entanto: homens como ele são os guardiões e renovadores da consciência da humanidade". Einstein ofereceu-se e foi chamado a opinar em questões muitas vezes não relacionadas à física teórica e matemática.
Música
"O que tenho a dizer sobre a obra de Bach? Ouvir, tocar, amar, adorar ... ficar calado!" — Albert Einstein em resposta a um inquérito da revista alemã Illustrierten Wochenschrift, 1928. Einstein desenvolveu apreciação musical em uma idade precoce. Sua mãe tocava piano razoavelmente bem e queria que seu filho aprendesse a tocar violino, não só para incutir nele o amor pela música, mas também para ajudá-lo a assimilar a cultura alemã. De acordo com o maestro Leon Botstein, Einstein disse ter começado a tocar quando tinha cinco anos, mas não o apreciava nessa idade. Quando completou treze anos, no entanto, descobriu as sonatas para violino de Mozart. "Einstein se apaixonou", e estudou música com mais vontade. Aprendeu a tocar sozinho sem "nunca praticar sistematicamente", acrescentando que "o amor é um professor melhor do que um sentido de dever". Aos dezessete anos, foi ouvido por um examinador de sua escola em Aarau quando tocava as sonatas de violino de Beethoven, tendo o examinador afirmado depois que seu toque era "notável e revelador de 'uma grande visão'". O que impressionou o examinador, escreve Botstein, era que Einstein "exibiu um amor profundo pela música, uma qualidade que foi e continua a ser escassa. A música possuía um significado incomum para esse estudante".
Quando em viagem, Einstein escrevia diariamente para sua esposa Elsa e as enteadas Margot e Ilse. As cartas foram incluídas nos documentos legados à Universidade Hebraica de Jerusalém. Margot Einstein permitiu que as cartas pessoais fossem disponibilizadas ao público, solicitando que fossem esperados vinte anos após sua morte para a publicação, o que ocorreu em 1986. Barbara Wolff, dos Albert Einstein Archives da Universidade Hebraica de Jerusalém, disse à BBC que há cerca de 3 500 páginas de correspondência privada, escritas entre 1912 e 1955. Einstein doou os royalties do uso de sua imagem para a Universidade Hebraica de Jerusalém. Corbis, sucessor da The Roger Richman Agency, licencia o uso de seu nome e imagens associadas, como agente para a universidade. Suas grandes conquistas intelectuais e originalidade fizeram da palavra "Einstein" sinônimo de gênio. Sua fórmula de equivalência massa-energia — E = mc² — foi chamada por Karen Fox e Aries Keck de "a equação mais famosa do mundo". Ao lado da mecânica quântica, sua teoria da relatividade geral foi considerada um dos pilares da física moderna.
