Figura 1
As equações diferenciais que descrevem o campo eletromagnético correlacionam causa a propriedades locais; e estas últimas manifestam seus efeitos através de relações campo-força. Este inter-relacionamento é a base da teoria eletrodinâmica de corpos em movimento de Lorentz.
É fato inquestionável que as equações de Maxwell desempenham bem o seu papel até o limite campo-carga, ou seja, exatamente até as transições causa-campo e campo-efeito. Nestes limites, no entanto, suas soluções contém uma incômoda singularidade. E é por isso que se diz que a teoria de Maxwell, bem como a versão de Lorentz, não são imunes a críticas. Com efeito, não é novidade para o físico de que algo de muito estranho esconde-se por trás das famosas equações. Muito estranho e muito desagradável pois chega a ser decepcionante, após tanto estudo, verificar que a teoria de Maxwell, esta fabulosa construção, que constitui um grande êxito na explicação de muitos fenômenos, em última instância se esfacela [2].
Este fato não passou despercebido a Maxwell que relutou em aceitar o caráter autônomo do campo, procurando antes criar modelos mecânicos de éter. Não obstante, a ofensiva propriamente dita começou com Einstein e Bohr, apoiada em evidências experimentais: o primeiro ao caracterizar o aspecto ambivalente das então (e ainda hoje) chamadas ondas eletromagnéticas; o segundo ao verificar incompatibilidades entre previsões da teoria de Maxwell e a nascente teoria atômica.
Oseen parece ter sido o primeiro a chamar a atenção para a necessidade de uma profunda modificação da teoria eletromagnética [3]. Infeld, Dirac, Wheeler, Feynman, Bopp, dentre outros [2] , cada um a sua maneira, procuraram, através de modificações das equações, compatibilizar o eletromagnetismo clássico com os avanços observados no desenvolvimento da física moderna.
Einstein adotou um enfoque "sui-generis": após justificar a unificação dos campos elétrico e magnético, através de argumentos relativísticos, em vão tentou expandir esta unificação para o campo gravitacional; na esperança de que, assim fazendo, as inconsistências desaparecessem. Sua visão sobre o problema era bastante abrangente conforme pode-se notar nos comentários a seguir:
Essas tentativas, no entanto, não têm sido coroadas de êxito. Assim, o alvo de construir uma teoria de campo eletromagnético da matéria permanece inatingível por ora, embora em princípio nenhuma objeção possa ser levantada contra a possibilidade de vir a se alcançar tal objetivo. O que reteve qualquer tentativa posterior nessa direção foi a falta de qualquer método sistemático que levasse a uma solução. {Einstein [4]}
A este trecho de Einstein segue-se uma conclusão a qual, dado o elevado conteúdo físico-matemático, merece destaque:
O que a mim parece definitivo, contudo, é que, nos fundamentos de qualquer teoria de campo consistente, não pode haver, além do conceito de campo, qualquer conceito referente a partículas. [4]
Resumindo, os pontos críticos estão localizados em uma ou mais das inter-relações apontadas no esquema mostrado na Figura 1, ainda que, e por dificuldades óbvias, pouca atenção foi dirigida para o item causa.
Neste século muitas foram as teorias surgidas para explicar a gênese de um campo de forças [5] mas como estamos preocupados em verificar os pontos falhos da teoria clássica, deixaremos de lado estas teorias surgidas, exatamente, na tentativa de remediar a falácia apontada. Restam-nos então as teorias clássicas das quais as mais profícuas são as teorias de emissão. Vejamos então como Davies [5] retrata o pensamento do físico da época de Faraday (1791-1862):
A melhor maneira de compreender os efeitos das forças elétricas e magnéticas era fazer apelo ao conceito de um campo, espécie de auréola de influência invisível emanando da matéria e estendendo-se pelo espaço, capaz de agir sobre partículas eletricamente carregadas, correntes elétricas ou imãs.
A idéia intuitiva de campo como algo viajando no espaço, a partir de um agente causal, ou fonte emissora, é anterior à própria conceituação de campo e faz-se presente em muitos escritos de físicos a partir do século XVII. Satisfaz alguns dos requisitos necessários para alicerçar uma teoria gravitacional e presta-se como modelo lógico para a dedução das equações diferenciais do campo elétrico estacionário. No entanto, algumas dificuldades inerentes à idéia, e até hoje incontornáveis, fizeram com que os físicos se mostrassem céticos ou mesmo refratários a sua aceitação. Usam-na conquanto abstração útil, para determinados propósitos; rejeitam-na a seguir. Apesar disso, a eletrodinâmica quântica, considerada por muitos como a melhor teoria física quantitativa que existe, é, em última análise, uma versão quântica da teoria da emissão.
A idéia de campo como espaço polarizado deve-se a Faraday ainda que originalmente, e consoante a moda vigente em meados do século passado, esta polarização fosse conseqüente a uma ação mecânica propagando-se indiretamente, através das linhas de campo, por um meio hipotético chamado éter [6]. O éter sucumbiu em 1905, após os trabalhos de Einstein [7] mas as linhas de campo sobreviveram. E sobreviveram como entes puramente geométricos: por vezes, devido a seu elevado valor didático; por outras em virtude de prestarem-se bem ao mapeamento de campos. Estas linhas são, ponto a ponto, tangentes ao vetor campo local, simulando trajetórias de entes hipotéticos. Em alguns casos, como em correntes elétricas em meios condutores, as linhas de campo elétrico coincidem com a trajetória das cargas móveis. Seu significado físico, porém, deixa a desejar: é pouco ou quase nada mais que a imagem de uma função matemática, totalmente descrita pela equação de campo. Como bem acentua Feynmann [2], qualquer teoria de emissão que pretenda se utilizar das linhas de campo como trajetória de entes imaginários responsáveis pelo campo, está fadada ao fracasso. Portanto, como as linhas de campo são artifícios matemáticos e o éter mostrou-se desnecessário, ou mesmo, inconveniente, da teoria de Faraday sobrou apenas a essência: a idéia de campo como espaço polarizado. E se nada mais de grandioso houvesse na obra de Faraday, apenas esta idéia justificaria sua colocação entre os maiores físicos do século passado.
Nos capítulos a seguir apresentarei uma nova teoria que combina as idéias descritas nos dois parágrafos precedentes com a aceitação de um elétron (próton) bem localizável e dotado de uma estrutura bem definida. Um novo conceito de unificação eletricidade/magnetismo emerge, apoiado na concepção de uma causa comum (a informação eletromagnética) e alheio a considerações relativistas, ainda que o relativismo clássico desempenhe um papel importantíssimo no desenvolvimento da teoria.
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