Como o Diagrama de Feynman revolucionou a Física

No ano de 1940, Richard Feynman inventou uma ferramente visual para simplificar cálculos de partículas que mudaram para sempre a física teórica.

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Créditos: Mette Ilene Holmriis.

Por Thomas Lin
Publicado na Quanta Magazine

Como um dos mais famosos físicos do século XX, Richard Feynman era muito conhecido. No início de sua carreira, ele contribuiu para o desenvolvimento da primeira bomba atômica, com o grupo do Projeto Manhattan. Hans Bethe, o cientista líder do projeto que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1967 (dois anos após Feynman), foi citado sobre o que o distingui: “Existem dois tipos de gênios. Os gênios comuns fazem grandes coisas, mas deixam espaço para acreditar que você poderia fazer o mesmo se trabalhasse duro o suficiente. Mas também há os mágicos, e você não tem ideia de como eles fazem isso. Feynman era um mágico”.

Em sua Biografia ‘Genius’ de 1993, James Gleick chama Feynman de “ousado”, “entusiasta” e “o mais brilhante, iconoclástico e influente físico dos tempos modernos”. Feynman capturava a imaginação popular quando tocava Tambores Bongô e tomava suco de laranja cantado. Ele era carismático e viajou pela América em longos roteiros. Seu colega Freeman Dyson o descreveu como “Metade gênio, metade palhaço”. Às vezes, sua arrogância sugadora de oxigênio passava pelo caminho errado, e seu sexismo performativo parece muito diferente dos olhos modernos. Feynman também será lembrado por seu ensino: as palestras que ele deu aos estudantes do primeiro e segundo ano na Caltech  em 1962, estabeleceram o padrão ouro no ensino de física e, quando mais tarde publicado como um conjunto de três volumes, venderam milhões de cópias em todo o mundo.

A maioria das pessoas fora da comunidade física provavelmente não estão familiarizados com o trabalho que conta como a maior conquista científica de Feynman. Com outros físicos no ano de 1940, lutando para reformular a Teoria Quântica Relativística descrevendo as interações de partículas eletricamente carregadas, Feynman conjurou alguma magia ganhadora do Prêmio Nobel. Ele introduziu um método visual para simplificar cálculos aparentemente impossíveis, necessários para descrever as interações básicas de partículas. Como Gleick colocou em Genius, “Ele tomou o conceito meio feito de ondas e partículas em 1940 e e os moldou em ferramentas que os físicos comuns poderiam usar e compreender. Através do trabalho de Feynman, Dyson, Julian Schwinger e Sin-Itiro Tomonaga, uma nova e melhorada teoria da eletrodinâmica quântica nasceu”.

Linhas e rabiscos de Feynman, que ficaram conhecidos como Diagramas de Feynman, tem  “revolucionado cada aspecto da física teórica”, escreveu o historiador de ciência David Kaiser em 2005. “Hoje, pode-se dizer que a computação habilitada por computador está possibilitando uma revolução genômica. Os diagramas de Feynman ajudaram a transformar a maneira como os físicos viam o mundo e seu lugar nele”.

Para saber mais sobre o Diagrama de Feynman e como ele mudou o modo dos físicos trabalharem, assista o vídeo da Quanta Magazine “In Theory“:

Vídeo: O brilhante físico Richard Feynman criou um sistema de desenhos de linhas que simplificavam os cálculos das interações de partículas e ajudava a resgatar o campo da eletrodinâmica quântica.

Décadas depois, como disse Natalie Wolchover em 2013, “Isso passou a ser o que o aparelho de Feynman fosse uma máquina Rube Goldberg”. Até mesmo a colisão de duas partículas subatômicas chamadas glúons para produzir quatro glúons menos energéticos, um evento que aconteceu bilhões de vezes durante colisões no LHC, escreve ela, “envolve 220 diagramas, que coletivamente contribuem milhares de termos para o cálculo da amplitude de espalhamento”. Agora, o grupo de físicos e matemáticos estão estudando um objeto geométrico chamado de “amplituhedron“, que tem o potencial para simplificar cálculo de interação de partículas.

Enquanto isso, outros físicos esperam que as conexões surgindo entre os diagramas de Feynman e a Teoria dos números possam ajudar a identificar relações entre os valores gerais de diagramas mais complicados. Como Kevin Hartnett disse em 2016, “entender os padrões fariam os cálculos de partículas muito mais simples, mas como a abordagem amplituhedron, isso ainda é um trabalho em andamento”.

“Os diagramas de Feynman continuam a ser uma preciosa habilidade na física, porque eles oferecem boas aproximações da realidade”, escreveu o físico ganhador do Prêmio Nobel Frank Wilczek, três anos atrás. “Eles nos ajudam a trazer nossos poderes da imaginação visual, para os mundos que não conseguimos ver”.

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