3.4 Pontos Críticos nas Teorias Clássicas

        Existe, na teoria de Maxwell, inúmeras lacunas conceituais responsáveis pela crença em teorias outras que, conquanto clássicas em origem, acabam colocando o eletromagnetismo clássico em xeque. Aparentemente inocentes e independentes, concebidas numa fase de muitas dúvidas sobre a estrutura íntima da matéria (entre 1895 e 1915), têm em comum um ponto de convergência: todas elas desafiam a experimentação. Por inúmeras vezes mostraram-se incompatíveis com a lógica clássica e sobreviveram unicamente porque preenchiam as lacunas apontadas. Em conjunto, tecem o terreno propício sobre o qual viria a se apoiar a física moderna. Ainda que, por ora, nos falte condições para explorá-las em profundidade, vale a pena citar já três destas teorias, visto estarem em flagrante discordância com a idéia de elétron aqui concebida: a) a teoria dos elétrons livres, para condutores, já comentada; b) a teoria dos dipolos elétricos, para dielétricos; e c) a idéia teórica de que um elétron acelerado sempre emite energia radiante, esteio da concepção das órbitas permitidas de Bohr, ou seja, das regiões onde o elétron "está autorizado" a desrespeitar a regra imposta. Começaremos por esta última.

3.4.1 As Órbitas Permitidas

        Após a experiência de Geiger e Marsden's (1909) sobre o espalhamento de partículas alfa por uma fina folha de ouro, Rutherford propôs um modelo de átomo nucleado, deixando pouco espaço para dúvidas em relação a sua validade [20]. De posse do modelo de Rutherford e de medidas espectroscópicas relativas a radiações eletromagnéticas emitidas por átomos e decifradas a partir de 1885, Bohr (1913) desenvolveu a teoria Sobre a constituição de átomos e moléculas [21]. As hipóteses assumidas por Bohr foram posteriormente sintetizadas em quatro postulados básicos. Dois destes, extraídos de Eisberg e Resnick [20], dizem:

        O P3B sempre foi o mais questionado, ainda que menos contestável que o P1B, posto que traduz em palavras o que é observado no laboratório. O mesno não se pode dizer do P1B: nenhuma experiência até hoje demonstrou, de forma incontestável, que as interações elétron-núcleo são coulombianas. Pelo contrário, são incontáveis as experiências efetuadas no século XX que retratam uma única verdade: o elétron desconhece a lei de Coulomb.

        Em 1911, dois anos antes da publicação da teoria de Bohr, Kamerlingh Onnes descobriu um fenômeno assaz interessante: a supercondutividade do mercúrio. Em um supercondutor, como foi demonstrado mais tarde, circulam correntes que persistem durante anos sem que se possa detectar seus decaimentos [20]. Portanto, num supercondutor o elétron também percorre trajetórias onde lhe é permitido desrespeitar a teoria eletromagnética clássica. Até 1957 este fenômeno permaneceu quase sem explicação alguma. A coletividade científica assimilou bem a permissividade absurda, porém o maior empecilho para a teorização era a incompatibilidade entre o fenômeno e a teoria da condução elétrica de Drude e Lorentz, já comentada. Em 1957 Bardeen, Cooper e Schrieffer (BCS) decidiram ignorar a teoria dos elétrons livres, propondo um modelo concordante com os resultados experimentais. A teoria BCS ganhou grande repercussão e, devido a seu sucesso, passou-se a admitir   concomitantemente: o P3B é verdadeiro, a teoria BCS é verdadeira, as equações de Maxwell são verdadeiras e a teoria dos elétrons livres é verdadeira. Em meio a tantas verdades incompatíveis, quem sofreu foi a metodologia científica. Enfim, algo é falso: a lógica de Popper [22].

        A discordância sobre o tema não se restringe ao domínio da física. Os híbridos de ressonância, da química, constituem um exemplo no qual destaca-se a estrutura do benzeno. Aí, seis elétrons deslocalizados circulam, indiferentes às previsões teóricas, tal e qual os elétrons de um supercondutor excitado, conferindo ao benzeno "uma estabilidade de difícil explicação" [23]. As reações de oxidação e redução também são problemáticas: ocorrem em duas versões termodinâmicas e, ao que parece, as previsões da teoria de Maxwell, tal e qual nos condutores, funcionam bem apenas na versão irreversível. Neste terreno semi-obscuro da química realça o "Modelo de Intersecção de Estados" (MIE) desenvolvido por Formosinho e Varandas [24]; se bem o entendi, o MIE parece sugerir, no caso das reações de oxidação e redução, um estado intermediário em que os elétrons transitariam por macro-órbitas efêmeras e "permitidas", ou seja, sem irradiar energia.

        Há em biofísica dois processos metabólicos de importância vital: a respiração celular e a fotossíntese. Cadeias de transporte de elétrons, indiferentes aos postulados da física clássica, acoplam-se a sistemas que armazenam a energia que deveria ser irradiada pelos elétrons aí desacelarados. Este fenômeno foi expresso por Szent Györgi, quando passou por Princeton (New Jersey, EUA), com as seguintes palavras:

       O que há de notável no caso é que o elétron sabe exatamente o que tem de fazer. Assim, esse pequeno elétron conhece uma coisa que todos os sábios de Princeton ignoram, e que só pode ser uma coisa muito simples [25].

        A energia armazenada durante esta desaceleração é convertida em energia química através da fosforilação oxidativa. A fosforilação oxidativa, segundo Peter Dennins Mitchell, processa-se graças à mediação de um sistema enzimático polarizado, localizado na membrana interna das mitocôndrias e que permite o transporte de prótons através da membrana, em obediência a um gradiente protonmotriz [26]; e os prótons, aí acelerados, deixam a sua energia não irradiada com o ATP. Existe, portanto, uma trajetória enzimática onde os prótons, a exemplo dos elétrons de Bohr, estão autorizados a desrespeitar a regra clássica. É de se notar que, em todos os exemplos acima mencionados, as trajetórias permitidas são regiões de confinamento adiabático, o que se traduz no caráter reversível dos processos que os utilizam.

        A concepção de átomo como sistema planetário, baseada no modelo de Rutherford, ao mesmo tempo em que se tornou a única hipótese plausível, transformou-se numa assombração para os físicos da época. A saída para o dilema foi encontrada por Bohr através de seus outros postulados (P2B e P4B de acordo com a numeração de Eisberg). Estes postulados são estratégicos no sentido de que estão em acordo com a experimentação e, ao mesmo tempo, mascaram a coexistência absurda entre os outros dois postulados (P1B e P3B acima enunciados). Com efeito, no P2B Bohr refere-se à infinidade de órbitas possíveis para um elétron num átomo, segundo a mecânica clássica. Ora, a mecânica clássica somente entra em ação a partir do momento em que as forças de interação elétron-próton forem definidas; e, como vimos, se estas interações forem coulombianas, o P3B é falso, ou vice-versa. Conseqüentemente, e até o momento, a mecânica clássica nada nos garante sobre o possível número de órbitas.

        Resumindo, qualquer que seja o relacionamento próton-elétron ou núcleo-elétrons, a verdade é que o conjunto resultante deve ser bem mais complexo do que um par de estrelas binárias, ou ainda um sistema planetário mantido em estado estacionário pela inércia e pelas interações gravitacionais.