Uma Breve História da (teoria da) Luz

Uma Breve História da (teoria da) Luz

Uma Breve História da (teoria da) Luz

A natureza desse fenômeno ao mesmo tempo tão cotidiano e tão misterioso

– a luz- responsável entre outras coisas pela visão, é tão complexa que somente nos últimos dois séculos obtivemos um modelo realmente preciso com bases experimentais acerca dela; o assunto levou mais tempo que a próxima Mecânica Clássica para ser finalmente desenvolvido satisfatoriamente, não obstante o próprio Newton ter se debruçado com esmero sobre ele (tendo inclusive publicado uma obra intitulada “Óptica” da qual muito se orgulhava) sem no entanto alcançar neste campo o mesmo resultado definitivo e completo que havia alcançado com o estudo do movimento dos corpos nos Principia. Logo no início do séc. XIX, em 1801 o físico Thomas Young havia confirmado que a luz realmente se comportava como uma onda, favorecendo assim a teoria ondulatória da luz a qual era rejeitada inclusive por Newton em favor da teoria corpuscular.

A teoria corpuscular da luz possui raízes antigas remontando à Demócrito na antiga Grécia, o qual supunha que tudo era composto de átomos (seu modelo nada tinha da sofisticação alcançada milênios depois por John Dalton, Rutherford, Bohr etc.

Mas tinha a essência do conceito: eram partículas pequeninas, indivisíveis e indestrutíveis), logo a luz também era composta por esses minúsculos grãos.
Pitágoras e Platão também adotaram esta teoria corpuscular imaginando raios de luz como feixes de partículas.

Antes que fosse confirmada a hipótese ondulatória também contava com célebres defensores. Sua origem parece remeter também à Grécia antiga: Aristóteles supôs que a luz provavelmente se comportava como o som (já era sabido na época que era um resultado de vibrações do ar).
Para tanto imaginou um meio que ela fizesse vibrar, pois imaginava-se que, à exemplo das ondas de água ou do som (ondas no ar) era necessário um MEIO no qual se causasse um distúrbio: não se imaginava que uma onda pudesse ser algo em si, independente de outra coisa . Aristóteles supôs então este meio e denominou-o “diáfano”. Esta ideia da luz como uma perturbação em um meio persistiu através de toda idade média e mesmo depois dela com a ideia de um “éter” permeando o espaço aparentemente vazio. Entre os adeptos modernos mais célebres da teoria ondulatória se encontravam Christian Huygens (para quem a luz era a vibração em um meio sutil que chamava “éter luminífero”) e Robert Hooke, o “arqui-inimigo” de Isaac Newton (o qual fez de tudo para apaga-lo da História, inclusive fazendo sumir o único retrato pintado de Hooks que existia). A experiência de Young ,conhecida com o “experimento das duas fendas” (onde um feixe luminoso passa por duas aberturas ou fendas) vaio a provar sem sombra de dúvida, pelo padrão de interferência obtido, que a luz era um fenômeno ondulante.

Maxwell, cerca de meio século depois deu outro passo importante ao postular a existência de ondas eletromagnéticas e descobrir que a luz, a mesma energia responsável pelo fenômeno da visão, é também uma onda de natureza eletromagnética deslocando-se à velocidade c = 300.10³Km/s.

A definição de Maxwell diz que “a luz é a energia que se propaga através de ondas eletromagnéticas”. Também supôs com acerto que possivelmente deviam haver várias frequências que não seriam passíveis de serem percebidas por nós, o que foi indubitavelmente demonstrado quando Heinrich Hertz finalmente produziu ondas na frequência de rádio em 1887. Depois disso, pouco mais de um século após Young fazer a luz atravessar duas fendas, Einstein venceu o Nobel de Física ao explicar o efeito fotoelétrico* e comprovar exatamente o contrário de Young e Maxwell: que a luz é, realmente, composta por feixes de fótons, que são bem como os átomos de Demócrito: grãozinhos bem pequenos de matéria. Ou seja, Einstein trouxe à baila novamente a teoria corpuscular da luz, a qual já havia sido descartada definitivamente (supunha-se).
Neste ponto, qualquer pessoa que não conheça ainda o final da estória deve, ou deveria estar pelo menos, um bocado confusa. Afinal a luz é onda ou é corpúsculo? Como é possível a experiência de um individuo provar uma coisa e outro ganhar um Nobel provando exatamente o contrário?
A resposta é mais estranha do que se imagina: de fato as duas contradições foram provadas, mas ambas as teorias estão certas.

A luz se comporta tanto de uma forma como de outra. Ela simplesmente não tem uma natureza definida. A isso os físicos denominaram tecnicamente “dualidade onda-partícula”, conceito que desde então ocupa posição extremamente relevante na teoria quântica.

A “dualidade onda-partícula” passou a ser estendida para todo o Universo físico desde que Louis de Broglie, um dos principais formuladores dos primórdios da física quântica, formulou a teoria das “ondas de matéria” e provou que não só os fótons, mas todas as partículas tem um comprimento de onda associado à elas.

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