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Olhas para baixo e vês um lápis amarelo em cima da tua secretária.
Os teus olhos e, depois o teu cérebro, estão a recolher
todo o tipo de informações sobre o lápis:
o seu tamanho,
cor,
forma,
distância,
e mais.
Mas como é que isto acontece exatamente?
Os antigos gregos foram os primeiros
a pensar, mais ou menos cientificamente,
sobre o que é a luz e como funciona a visão.
Alguns filósofos gregos,
incluindo Platão e Pitágoras,
pensavam que a luz se originava nos nossos olhos
e que a visão acontecia quando pequeninas sondas invisíveis
eram enviadas para recolher informação acerca de objetos distantes.
Passaram mais de mil anos
até o cientista árabe, Alhazen,
perceber que a antiga teoria grega da luz não podia estar certa.
Na ilustração de Alhazen, os nossos olhos não enviam
sondas invisíveis, para recolha de informações,
eles simplesmente recebem a luz que neles incide.
A teoria de Alhazen dá conta de um facto
que a teoria grega não conseguia explicar com facilidade:
porque é que às vezes escurece.
A ideia é que muito poucos objetos emitem, de facto, a sua própria luz.
Os objetos especiais, que emitem luz,
como o sol
ou uma lâmpada acesa,
são conhecidos como fontes de luz.
A maioria das coisas que vemos,
como aquele lápis em cima da tua secretária,
estão simplesmente a refletir luz de uma fonte
em vez de produzirem a sua própria luz.
Portanto, quando olhas para o teu lápis,
a luz que chega aos teus olhos, na verdade, originou-se no sol
e viajou milhões de quilómetros através de espaço vazio
antes de rebater no lápis e nos teus olhos,
o que é bem fixe, se pensares nisso.
Mas o que é exatamente aquilo que é emitido pelo sol
e como é que o vemos?
É uma partícula, como os átomos,
ou é uma onda, como as ondulações na superfície das águas de um lago?
Os cientistas na era moderna passariam algumas centenas de anos
a pensar na resposta a esta questão.
Isaac Newton foi um dos primeiros.
Newton acreditava que a luz era feita de
partículas minúsculas, semelhantes aos átomos, às quais chamou "corpúsculos".
Partindo desta suposição, ele estava apto a explicar algumas propriedades da luz.
Por exemplo, a refração,
que é como um raio de luz se parece desviar
ao passar do ar para a água.
Mas, em ciência, até os génios às vezes se enganam.
No século XIX, muito depois de Newton ter morrido,
cientistas fizeram uma série de experiências
que demonstraram, claramente, que a luz não pode ser feita
de partículas minúsculas semelhantes a átomos.
Para começar, dois raios de luz que se atravessem
não interagem de todo um com o outro.
Se a luz fossem feita de bolas sólidas, minúsculas
então seria de esperar que algumas das partículas do raio A
embatessem em algumas das partículas do raio B.
Se isso acontecesse, as duas partículas envolvidas na colisão
fariam ricochete em direções ao acaso.
Mas isso não acontece.
Os raios de luz atravessam-se completamente
como podes verificar por ti mesmo
com dois ponteiros laser e algum pó de giz.
A segunda razão é que a luz faz padrões de interferência.
Os padrões de interferência são as complicadas ondulações que acontecem
quando dois padrões de ondas ocupam o mesmo espaço.
Eles podem ser vistos quando dois objetos
perturbam a superfície de um lago parado,
e também quando duas fontes de luz
são colocadas perto uma da outra.
Apenas as ondas fazem padrões de interferência,
as partículas não.
E, como bónus, compreender que a luz age como uma onda
conduz, naturalmente a uma explicação do que é a cor
e porque é que o lápis parece amarelo.
Portanto, está decidido, a luz é uma onda, certo?
Mais devagar!...
No século XX, os cientistas fizeram experiências
que parecem demonstrar que a luz age como uma partícula.
Por exemplo, quando se incide luz sobre um metal,
a luz transfere a sua energia para os átomos no metal
em discretos pacotes chamados "quanta".
Mas também não nos podemos simplesmente esquecer de propriedades como a interferência.
Por isso, estes quanta de luz não são de todo como
as esferas duras e minúsculas que Newton imaginou.
Este resultado, de que a luz, às vezes, se comporta como uma partícula
e, às vezes, se comporta como uma onda,
levou a uma nova e revolucionária teoria da Física, chamada
"Mecânica Quântica".
Depois de tudo isso, voltemos à questão:
"O que é a luz?"
Bem, a luz não é realmente como qualquer coisa
com que estejamos habituados a lidar no nosso quotidiano.
Às vezes, comporta-se como uma partícula
e, outras vezes, comporta-se como uma onda,
mas não é exatamente nenhuma delas.