Discurso das "nuvens" de Kelvin

Na sexta-feira, 27 de abril de 1900, o físico britânico Lord Kelvin fez um discurso intitulado "Nuvens do século XIX sobre a teoria dinâmica do calor e da luz", que começou:

A beleza e a clareza da teoria dinâmica, que afirma que o calor e a luz são modos de movimento, são atualmente obscurecidas por duas nuvens.

Kelvin continuou explicando que as "nuvens" eram dois fenômenos inexplicáveis, que ele retratou como o par final de buracos que precisavam ser preenchidos. antes de ter um entendimento completo das propriedades termodinâmicas e energéticas do universo, explicadas em termos clássicos do movimento de partículas.

Esse discurso, juntamente com outros comentários atribuídos a Kelvin, como o físico Albert Michelson em um discurso de 1894, indicam que ele acreditava que o principal papel da física naquele dia era apenas medir quantidades conhecidas com grande grau de precisão, com muitas casas decimais de precisão.

As "nuvens" às quais Kelvin se referia eram:

1. A incapacidade de detectar o éter luminoso, especificamente a falha do Experiência de Michelson-Morley
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2. o Radiação de corpo negro efeito - conhecido como catástrofe ultravioleta

As referências a esse discurso tornaram-se um tanto populares por uma razão muito simples: Lorde Kelvin estava quase tão errado quanto poderia estar. Em vez de pequenos detalhes que precisavam ser resolvidos, as duas "nuvens" de Kelvin representaram limites fundamentais para uma abordagem clássica de compreensão do universo. A resolução deles introduziu domínios da física totalmente novos e imprevistos, conhecidos coletivamente como "física moderna".

De fato, Max Planck resolveu o problema da radiação do corpo negro em 1900, presumivelmente, depois que Kelvin deu sua discurso) Ao fazê-lo, ele teve que invocar o conceito de limitações à energia permitida de luz. Esse conceito de "quanta leve" era visto como um simples truque matemático da época, necessário para resolver o problema, mas funcionou. A abordagem de Planck explicou com precisão as evidências experimentais resultantes de objetos aquecidos no problema de radiação do corpo negro.

No entanto, em 1905, Einstein levou a idéia adiante e usou o conceito para também explicar a efeito fotoelétrico. Entre essas duas soluções, ficou claro que a luz parecia existir como pequenos pacotes, ou quanta, de energia -fótons, como mais tarde viriam a ser chamados.

Uma vez que ficou claro que a luz existia nos pacotes, os físicos começaram a descobrir que todos os tipos de matéria e energia existiam nesses pacotes e a idade de física quântica começasse.

A outra "nuvem" que Kelvin mencionou foi o fracasso dos experimentos de Michelson-Morley em discutir o éter luminoso. Essa era a substância teórica que os físicos da época acreditavam permeava o universo, para que a luz pudesse se mover como uma onda. Os experimentos de Michelson-Morley foram um conjunto bastante engenhoso de experimentos, baseados na idéia de que a luz se moveria em velocidades diferentes através do éter, dependendo de como a Terra estivesse se movendo através dele. Eles construíram um método para medir essa diferença... mas não funcionou. Parecia que a direção do movimento da luz não influenciava a velocidade, o que não combinava com a idéia de que ela se movia através de uma substância como o éter.

Mais uma vez, porém, em 1905, Einstein apareceu e pôs a bola rolar nessa. Ele expôs a premissa de relatividade especial, invocando um postulado de que a luz sempre se movia a uma velocidade constante. Ao desenvolver a teoria da relatividade, ficou claro que o conceito de éter luminoso não era mais particularmente útil, então os cientistas o descartaram.

Os livros populares de física frequentemente fazem referência a esse evento porque deixa claro que mesmo muito físicos experientes podem ser superados pelo excesso de confiança na extensão de suas aplicabilidade.

Em seu livro O problema com a física, o físico teórico Lee Smolin diz o seguinte sobre o discurso:

William Thomson (Lord Kelvin), um influente físico britânico, proclamou famosa que a física havia terminado, exceto por duas pequenas nuvens no horizonte. Essas "nuvens" acabaram sendo as pistas que nos levaram à teoria quântica e à teoria da relatividade.

O físico Brian Greene também faz referência ao discurso de Kelvin em O tecido do cosmos:

Em 1900, o próprio Kelvin observou que "duas nuvens" pairavam no horizonte, uma relacionada às propriedades do movimento da luz e a outra à aspectos dos objetos de radiação emitem quando aquecidos, mas havia uma sensação geral de que esses eram meros detalhes que, sem dúvida, seriam em breve endereçado.

Dentro de uma década, tudo mudou. Como previsto, os dois problemas que Kelvin havia levantado foram prontamente abordados, mas provaram tudo, exceto pequenos. Cada um iniciou uma revolução e cada um exige uma reescrita fundamental das leis da natureza.