O universo elegante

E UMA ONDA OU E UMA PARTÍCULA?

Todo mundo sabe que a água — e portanto as ondas deágua — compõe-se

de um número enorme de moléculas de água. Portanto,não chega a ser

surpreendente que as ondas de luz também sejam compostas por um número

enorme de partículas, ou seja, de fótons, não é verdade? Não, não é verdade. Mas a

surpresa está nos detalhes. Há mais de trezentos anos Newton proclamou que a luz

consiste de um fluxo de partículas, o que mostra que essa idéia não é

particularmente nova. Mas alguns dos colegas de Newton, especialmente o

holandês Christian Huygens, discordaram e argumentaram que a luz é uma onda. O

debate prolongou-se até que no começo do século XIXo físico inglês Thomas

Young realizou experiências que mostravam que Newton estava errado.

A figura 4.3 reproduz esquematicamente uma versão —conhecida como a

experiência das duas fendas — da experiência de Young. Feynman gostava de dizer

que toda mecânica quântica pode ser deduzida a partir de uma reflexão cuidadosa

sobre as implicações dessa experiência. Vamos, então, analisá-la. Como se vê na

figura 4.3, joga-se luz sobre uma barreira sólida efina na qual há duas fendas. Uma

placa fotográfica colocada atrás da barreira registra a luz que passa através das

fendas — as partes mais claras da fotografia indicam maior incidência de luz. A

experiência consiste em comparar as imagens que resultam quando uma, ou outra,

ou ambas as fendas estão abertas e deixam passar a luz. Se a fenda da esquerda

estiver fechada e a da direita aberta, a fotografiaaparecerá como o que mostra a

figura 4.4. Isto faz sentido, uma vez que a luz queatinge a placa fotográfica tem de

passar através da única fenda aberta e se concentrará, portanto, na parte direita da

fotografia. Do mesmo modo, se a fenda da direita estiver fechada e a da esquerda

aberta, a fotografia aparecerá como o que mostra a figura 4.5. Se as duas fendas

estiverem abertas, a visão newtoniana da luz como partícula leva à previsão de que

a placa fotográfica aparecerá como o que mostra a figura 4.6, uma fusão das figuras

4.4 e 4.5.

Essencialmente, se você pensar nos corpúsculos de luz de Newton como

pequenas esferas que atira contra a barreira, aqueles que atravessarem as fendas

ficarão concentrados nas duas áreas que se alinham com as fendas. Ao contrário, a

visão da luz como onda leva a uma previsão muito diferente para o que acontece

quando as duas fendas estão abertas. Vejamos. Imagine que em vez de estarmos

tratando aqui de ondas de luz estivéssemos considerando ondas de água. O

resultado será o mesmo, mas é mais fácil exemplificar com a água. Quando as

ondas de água atingem a fenda, do outro lado da barreira surgem ondas circulares,