o cantinho da ciência: ondas ou partículas?

 

Num campo de ténis as bolas eram lançadas continuamente. Mas algo inusitado estava a acontecer. Quando duas bolas chocavam frontalmente desapareciam num flash de luz. O contrário acontecia quando uma bola mais rápida alcançava outra. Do embate acontecia que se formava uma bola maior, com o dobro do tamanho. Quando o embate era lateral, algo mais estranho acontecia, as bolas passavam uma pela outra como se nada tivesse acontecido.

Na praia norte de Nazaré, na mesma altura, os surfistas estavam desconcertados. Não havia ondas gigantes. Ao contrário, havia uma confusão de ondas de mar. Sempre que uma delas, mesmo que fosse nas suas franjas, encontrava outra, ricocheteava noutra direção aumentando a confusão de ondas no mar, ora indo na direção paralela à costa, ora afastando-se da praia. Com o mar assim, era muito perigoso fazer surf. Até o McNamara , com a prancha debaixo do braço, olhava para o mar e mexia a cabeça em sinal de negação pelo que via.

Lembrava-se bem como era o mar, previsível, com uma onda atrás de outra, deslocando-se no mesmo sentido, para a praia. Era esse comportamento previsível que lhe permitia desafiá-lo em cima da prancha, essa enorme montanha de água prestes a desabar sobre si. Nesses momentos, deslocando-se velozmente sobre as águas revoltas, aproveitando o enorme desnível da superfície da onda, num misto de medo, fugindo do perigo, e alegria devido ao esforço e a previsível vitória, obtinha um êxtase aumentado por saber estar a ser observado, ao longe pelo público que jubilava com o seu feito. Era o justo herói do momento.

Ondas e corpúsculos. Não é necessário ter formação em ciência para as distinguir. Predispomo-nos de diferente modo quando as encaramos.

As ondas espalham-se no espaço. No mar, vemo-las a interferir umas com as outras, ora adicionando-se ora anulando-se. Na praia norte acontece uma interferência construtiva. A mesma onda tem dois percursos diferentes. Um, pela via normal, perpendicular à praia. Outro, no interior do mar, mais longo, encaminhado pelo canhão da Nazaré. Como o percurso deste último é mais longo acaba por encontrar a onda seguinte, adicionando-se uma à outra, resultando as ondas gigantes que conhecemos.

Numa onda não há transporte de matéria. Tal como num estádio, o público só levanta os braços quando os vizinhos de um dos lados, o baixam. No final, estão todos no mesmo sítio. Com partículas, nada disso acontece. Disputam o lugar nas colisões, não se misturam uns com os outros e por isso provocam o ricochete.

Tudo isto é o previsível e o lógico, não é?

Mas, a realidade está sempre a surpreender-nos.

Lá em baixo, na dimensão das partículas atómicas e subatómicas todo este comportamento se mistura, de modo que, para o mesmo objeto, compreendemos o seu comportamento ora como partícula ora como onda.

Por exemplo, os eletrões, tal como no campo de ténis, esse ínfimo corpúsculo, ora tem o comportamento de partícula, quando sabemos por onde passa, ora de onda quando não o sabemos.

                                                                                                                                                                         Sérgio Viana, professor

o cantinho da ciência: "O princípio de incerteza de Heisenberg"

Este "cantinho da ciência" é da responsabilidade do professor Sérgio Viana, docente de Física e Química da nossa escola. É o "cantinho da ciência" pelas mãos de quem a conhece bem.

Numa noite de outono, muito longe de qualquer cidade, do cimo de uma varanda, olhei para baixo em direção à ruela que, sabia, ladeava o rio.

O nevoeiro era tão cerrado que a iluminação dos candeeiros formava, espaçadamente, halos de luz que parcamente chegavam ao chão da rua.

Mesmo assim, foi possível ver surgir um gato, que me pareceu listado, de cauda levantada, com o andar bamboleante no halo de luz mais próximo. O gato parou um bocado, olhou para cima na minha direção, esboçou um sorriso enigmático, virou a cara e continuou, indiferente ao meu olhar curioso, com o mesmo andar compassado, até desaparecer na escuridão. Procurei no halo de luz seguinte: não apareceu. Surgiu, sim, no halo mais adiante, com o mesmo andar até desaparecer de novo na escuridão. Voltei a vislumbrá-lo no halo seguinte, agora com dificuldade acrescida, dada a maior distância. Pareceu-me que parou e que olhou na minha direção. Terá voltado a sorrir?

O que teria acontecido ao gato nos intervalos de luz? Somos levados a acreditar, por ser mais fácil e mais cómodo, que nada se teria passado além do seu andar bamboleante. Mas quem tem a certeza disso? Este gato, como se vê, tem comportamentos muito inesperados.

Que gato seria este? Não encontrei a resposta, mas foi um assunto que me acompanhou quando tentava compreender o comportamento dos eletrões nos átomos.

De início parecia que os eletrões rodeavam, em órbitas, tal como os planetas em torno do Sol, o núcleo. Assim o afirmava Rutherford. Mas a realidade nunca é o que parece. Depressa se concluiu que assim não poderia ser, porque a física previa que, no seu movimento, os eletrões seriam uma fonte de luz que, lembram-se, é energia. Os eletrões estariam constantemente a perder energia de modo que acabariam por se aproximar do núcleo até que, irremediavelmente, nele embatiam, dando-se o colapso do átomo. Como toda a matéria é constituída por núcleos e respetivos eletrões, toda a matéria estaria, assim, condenada a um rápido colapso.

A solução deste imbróglio foi proposta, primeiro por Niels Bohr e depois, mais sustentadamente, reforçada por Heisenberg.

Sim, Bohr explicou que os eletrões rodam em torno do núcleo apenas em órbitas permitidas e, nessas, não emitem energia. Para passar de uma para outra, tal como o gato que vi, desaparece numa, puf ..., e surgem, logo de seguida, noutra órbita mais afastada. Nesse processo emitem luz. O que acontece em permeio? Não há resposta certa.

Heisenberg acrescentou. Os eletrões, aquelas bolinhas pequeníssimas de carga elétrica negativa, também são ondas. Por isso, como qualquer uma, não são localizáveis. Não têm limites definidos, espalham-se no espaço.

Mas, como é que uma bola, que pode ser localizável, também pode ser uma onda? Como é possível?

Ao tentar entender a natureza dos eletrões apenas me lembrava do sorriso enigmático do gato quando olhou para mim.

Sérgio Viana, professor

Gato que brincas na rua

Como se fosse na cama,

Invejo a sorte que é tua

Porque nem sorte se chama.

Bom servo das leis fatais

Que regem pedras e gentes,

Que tens instintos gerais

E sentes só o que sentes.

És feliz porque és assim,

Todo o nada que és é teu.

Eu vejo-me e estou sem mim,

Conheço-me e não sou eu.

                                        

                                                                                                     Fernando Pessoa