Table Of ContentA ESTRANHA TEORIA DA LUZ E
DA MATÉRIA
Copyright © 1985 by Richard P. Feynman
New introduction by A. Zee Copyright © 2006 by Princeton University Press
© SENAI-SP Editora, 2018
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Feynman, Richard Phillips
A estranha teoria da luz e da matéria / Richard P. Feynman ; tradução Alexandre Barbosa. – São
Paulo :SENAI-SP Editora, 2018.
Tradução de: QED: The Strange Theory of Light and Matter.
ISBN 978-85-534-0098-0
1. Física. 2. Eletrodinâmica quântica. 3. Teoria quântica dos campos. I. Título. II. Feynman,
Richard Phillips.
CDD 530.1433
Índice para o catálogo sistemático:
1. Eletrodinâmica quântica 530.1433
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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO À EDIÇÃO DE 2006, A. ZEE
APRESENTAÇÃO, LEONARD MAUTNER
PREFÁCIO, RALPH LEIGHTON
AGRADECIMENTOS
1. INTRODUÇÃO
2. FÓTONS: PARTÍCULAS DE LUZ
3. ELÉTRONS E SUAS INTERAÇÕES
4. FIOS SOLTOS
Amostra única de um dos famosos diagramas de Feynman,
elaborado e assinado pelo próprio Feynman. Imagem cedida por
cortesia de Jay M. Pasachoff, professor do Field Memorial de
astronomia no Williams College, para quem o diagrama foi
desenhado no frontispício de seu exemplar da primeira edição
deste livro.
INTRODUÇÃO À EDIÇÃO DE 2006
A história de como viemos a conhecer a luz constitui um drama envolvente,
cheio de guinadas, marchas e contramarchas da sorte.
O fóton é a mais visível de todas as partículas elementares: coloque-se
em um quarto empoeirado com uma pequena janela aberta para um dia
ensolarado e você verá uma infinidade dos danadinhos disparando pelo
quarto. Por isso Newton pensou que a luz era feita de um fluxo de partículas
(“corpúsculos”), mas até ele já tinha algumas dúvidas; mesmo no século
XVII, a difração da luz podia ser facilmente observada. Por fim, a difração e
outros fenômenos pareceram mostrar sem dúvida que a luz era uma onda
eletromagnética. Este monumento da física do século XIX, que foram as
equações do eletromagnetismo de Maxwell, formulava a luz exclusivamente
como onda. Então veio Einstein e explicou o efeito fotoelétrico ao postular a
luz como a soma de pequenos pacotes (“quanta”) de energia. Desse modo,
surgiram a palavra “fóton” e a teoria quântica da luz. (Não farei digressões
aqui para lembrar o famoso desconforto de Einstein com relação à mecânica
quântica, embora ele tenha ajudado em seu nascimento.) Nesse ínterim, dos
anos 1920 aos anos 1940, os físicos trabalharam exaustivamente no
comportamento quântico da matéria (“átomos”). Assim, foi ainda mais
intrigante que o comportamento quântico da luz e sua interação com os
elétrons resistisse aos esforços dos melhores e mais brilhantes físicos,
especialmente Paul Dirac e Enrico Fermi. A física teve de esperar três jovens
– Feynman, Schwinger e Tomonaga1 – cheios de otimismo e pessimismo,
conforme suas experiências na Segunda Guerra Mundial, para produzir a
formulação correta da eletrodinâmica quântica, conhecida também como
EDQ (ou, em inglês, QED, quantum electrodynamics).
Richard Feynman (1918-1988) foi não apenas um físico extraordinário,
mas também uma figura extraordinária, uma personalidade fanfarrona, como
os físicos teóricos jamais conheceram outro antes ou depois dele. De vez em
quando, os físicos teóricos se permitem ociosamente comparar as
contribuições de Feynman e Schwinger, ambos bons meninos judeus de Nova
York e contemporâneos quase exatos. Essa discussão sem sentido é
inteiramente despropositada, mas é fato que, enquanto Julian Schwinger
(1918-1994) era uma pessoa tímida e reservada (mas afetuoso e bondoso por
trás de seu aparente alheamento), Dick Feynman era um extrovertido
extremado, material perfeito para as lendas. Com seus bongôs, dançarinas e
outros elementos de uma imagem cuidadosamente cultivada e
entusiasticamente alimentada por uma legião de adoradores, ele é
seguramente o físico teórico mais amado depois de Einstein.
O brilhante físico russo Lev Landau tinha uma famosa escala logarítmica
para classificar os físicos teóricos, com Einstein no topo. Também muito
conhecido é o fato de que Landau se colocou meio ponto acima depois de
formular a teoria das transições de fase. Tenho minha própria escala, dos
mais divertidos, na qual situo os físicos teóricos que conheci pessoal ou
espiritualmente. Sim, é verdade: a maioria dos físicos teóricos é muito
entediante e tende a menos infinito nessa escala logarítmica. Eu colocaria
Schrödinger (sobre quem falaremos mais adiante) no topo, mas Feynman
certamente viria logo depois. Não saberia dizer onde eu mesmo fico em
minha escala, mas tento me divertir ao máximo, limitado pela minha
quantidade de talento e pelos recursos à minha disposição.
Mas Feynman era muito divertido! No início da minha carreira, Feynman
me convidou para ir a uma casa noturna com ele. Um dos colegas de
Feynman me disse que esse convite significava que ele me levava a sério
como físico, mas enquanto eu não via a hora de contar a Feynman minhas
ideias sobre a teoria de Yang-Mills, ele só queria saber minha opinião sobre
as pernas das dançarinas no palco. Claro, dentro da psicologia da idolatria de
um herói, ninguém dá a mínima para um físico abilolado que bate tambor e
gosta de dançarinas. Então admito, minha escala na verdade é diversão vezes
talento – a escala de Landau com o fator diversão incluído, com o valor de
Einstein caindo e o de Landau crescendo (ele pregava boas peças até ser pego
pela KGB).
Agora, uns trinta anos depois da visita àquela casa noturna, tive a honra
de ser convidado por Ingrid Gnerlich, da editora da Universidade de
Princeton, para escrever esta introdução à edição de 2006 do famoso livro de
Feynman A estranha teoria da luz e da matéria. Antes de mais nada, devo
fazer uma confissão: nunca tinha lido este livro. Quando ele saiu em 1985, eu
tinha acabado de escrever meu primeiro livro de divulgação de física, Feroz
simetria, e mais ou menos adotava uma política de não ler outros livros de
divulgação de física com receio de que influenciassem meu estilo. Sendo
assim, li a prova que Ingrid me enviou com olhos frescos e profundo prazer.
Gostei imensamente, e fui anotando meus pensamentos e minhas críticas
conforme ia lendo.
Errei ao não ter lido este livro antes, porque não se trata de um livro de
divulgação no sentido usual do termo. Quando Steve Weinberg sugeriu em
1984 que eu escrevesse um livro de divulgação de física e marcou uma
reunião com seu editor em Nova York, ele me deu um bom conselho. Ele
disse que a maioria dos físicos que escrevia esse tipo de livro não conseguia
resistir à tentação de explicar tudo, enquanto o leitor leigo só queria ter uma
ilusão de compreensão e guardar algumas palavras-chave para soltar em uma
festa.
Creio que a opinião de Weinberg, embora um tanto cínica, seja bastante
correta. Basta ver o sucesso fenomenal de Uma breve história do tempo, de
Hawking (que também não li, de acordo com a política supramencionada).
Um ex-colega aqui na Universidade da Califórnia, famoso físico que hoje
tem uma cátedra em Oxford, um dia me mostrou uma frase desse livro.
Ambos ficamos tentando entendê-la e não conseguimos. Diferentemente,
asseguro a todos os leitores intrigados que todas as frases neste livro, embora
aparentemente bizarras ao extremo, fazem sentido. Mas será preciso parar
diante de cada frase, cuidadosamente, e tentar entender o que Feynman está
dizendo antes de seguir em frente. De outro modo, garanto que o leitor
acabará se perdendo irreversivelmente. Bizarra é a própria física, não a
apresentação. Afinal, o título promete uma “estranha teoria”.
Como Feynman era Feynman, ele decidiu contrariar totalmente o
conselho que Weinberg me deu (conselho que eu mesmo, aliás, não segui à
risca; vide meu comentário a seguir sobre a teoria dos grupos). Nos
agradecimentos, Feynman criticou os livros de divulgação de física por
atingirem “uma aparente simplicidade às custas de descrever algo diferente,
uma versão consideravelmente distorcida daquilo que alegam estar
descrevendo”. Em vez disso, ele se impôs o desafio de descrever a
eletrodinâmica quântica para leigos sem “distorcer a verdade”. Portanto, o
leitor não deve pensar que este é um livro de divulgação de física típico. Nem
tampouco um manual. Antes se trata de um híbrido peculiar.
Para explicar o tipo de livro que o leitor tem em mãos, usarei uma
analogia do próprio Feynman, um pouco modificada. Segundo Feynman,
para entender a eletrodinâmica quântica existem duas opções: pode-se cursar
