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Um fotão chega sempre no momento certo

Texto: JOÃO FERNANDES

Os fotões do espaço sideral trazem consigo a memória do Universo. Este fotão, cansado ou não, traz consigo a sua própria memória.

A história da luz é tão antiga como a da própria Humanidade, ou até mesmo como a da vida na Terra em geral, que viveu sempre com a luz do Sol durante o dia, e com a de todas as outras estrelas e a da Lua durante a noite. Contudo, o princípio da história moderna do estudo da luz, a óptica, é marcado em 1637, ano em que Descartes publica a sua teoria da refração da luz, avançando a hipótese de a luz ser uma onda. As teorias ondulatórias seriam posteriormente refinadas e avançadas por Robert Hooke e Christiaan Huygens, contudo encontraram oposição colocada pelas teorias que propunham que a luz tinha na realidade uma natureza corpuscular, isto é, era feita de partículas. Entre os apoiantes das teorias corpusculares encontrava-se Isaac Newton, que com o seu prestígio e influência fez com que elas ganhassem a posição cimeira durante o século XVIII.

A história da óptica estava apenas a começar, todavia. Com a sua famosa experiência da dupla fenda, Thomas Young mostrou no princípio do século XIX que a luz podia interferir com ela mesma, sendo por isso um fenómeno ondulatório. A isso juntou-se o trabalho do francês Fresnel, que elaborou uma teoria matemática que provava que a polarização da luz se devia à oscilação transversal à sua propagação.

O debate seria fechado em 1862, quando James Clerk Maxwell publicou pela primeira vez as suas equações que descreviam o electromagnetismo, e ao mesmo tempo implicavam que a luz era uma onda electromagnética. Foi um feito de proporções titânicas, tendo ao mesmo tempo unificado os fenómenos eléctricos e magnéticos, e trazido consigo como bónus toda a óptica. Hoje em dia, as suas quatro equações, conhecidas como equações de Maxwell, são a base de toda a engenharia electrotécnica, sendo utilizadas implicitamente tanto para explicar o funcionamento de circuitos eléctricos, como para desenhar sistemas ópticos em telescópios e objectivas fotográficas. Tal sucesso da Física teórica ainda não foi igualado até hoje, e Richard Feynman, na primeira das suas conhecidas Lições de Física dedicada ao tema do electromagnetismo, afirmou que comparado com o êxito de Maxwell, a Guerra Civil americana pareceria à gerações futuras uma disputa provinciana.

Só que a história não terminou aqui. Em 1900 Max Planck postula a existência de quanta de luz, e em 1905 Einstein faz uso da ideia de fotão de luz, mesmo não usando esse nome, para explicar o efeito fotoeléctrico. A revolução quântica começara, e no fim a dualidade onda-partícula seria o compromisso indesejado, tão desconfortável quanto inexplicável a que a Física chegaria. O caso seria resolvido com o conceito de campo quântico, e com a jóia da coroa da Física do séc. XX a QED (Electrodinâmica quântica), a versão quântica da teoria de Maxwell. A maneira como o conceito de campo, onda e partícula se relacionam é difícil de explicar, por isso cito a fórmula do professor Tito Mendonça, que sucintamente diz “o campo é uma sobreposição de ondas, a onda é uma onda de probabilidade, e a partícula é uma excitação elementar do campo”.

Tudo isto faz parte da narrativa pseudo-mitológica a que Feynman (ele é um tipo muito citável) chama “a história da Física contada pelos físicos”, no início do seu livro QED – A Estranha Teoria da Luz e da Matéria (nº25 da colecção Ciência Aberta), e seria exactamente a história que José Tito Mendonça contaria se o seu livro fosse literalmente a biografia da luz, ou seja, uma sinopse histórica do desenvolvimento das ideias ao longo do tempo.

Todavia, o livro do professor Tito Mendonça não é sobre história da ciência, nem é uma explanação de uma nova grandiosa e ambiciosa visão conceptual da luz. Não é uma indagação filosófica nem um livro de divulgação cientifica cheio de números grandes para impressionar os leigos (ver citação). É sim um livro cheio da humanidade e da realidade da sua pessoa, e daqueles que com ele fizeram parte da história da luz. O que não quer dizer que não se encontrem lá muitas ideias cientificamente interessantes com nomes estranhos, como por exemplo a radiação de Hawking e o efeito de Unruh, ou o efeito de Cherenkov e o efeito de Compton. Algumas das ideias apresentadas foram mesmo desenvolvidas pelo próprio autor, que conta em primeira-mão como pensou em coisas como a refração temporal ou na aceleração de fotões (em analogia com a aceleradores de partículas com massa, como se faz no LHC do CERN), e como recebeu um telefonema entusiasmado de um dos seus colegas que lhe contaram que tinham conseguido observar o fenómeno previsto. Aquilo que torna únicas essas histórias é a maneira como são temperadas com memórias vívidas, frases ricas em sugestões de sensações agradáveis e belas, para todos os sentidos, sobre a luz do entardecer ou o sabor de um bom vinho, o que sugere que o seu autor se demora nos prazeres da vida apesar da sua confessa impaciência e inquietude.

Para além dessa marca de personalidade na escrita relaxada (sem ser desleixada), há outra coisa que torna o livro bastante peculiar no meio de outros sobre o mesmo tema. Trata-se da existência no final de cada capítulo de uma ou duas pequenas composições em prosa poética, quase que um pequenino segundo livro dentro de um livro. Umas manifestam uma emoção animada e confiante, outras aparentam uma maior circunspecção, mas todas igualmente deixam entrever o gosto que o autor tem em manipular as palavras.

As marcas de apreciação estética estão presentes também ao longo do livro como várias referências que surgem, às belas-artes e à cultura pop, às paisagens alentejanas, estabelecendo pontes entre a cultura artística e a ciência por via de analogias que permitem ver com especial nitidez os conceitos pelos olhos do autor.

Se tiver pouco tempo para ler o livro, recomendo ir directamente para o seu coração, os capítulos 5 e 6. Neles Tito Mendonça conta como regressou a Portugal, depois de ter saído do país após o fim do seu curso para obter um doutoramento em França. Os motivos que levaram a esta decisão serão tão ou mais importantes do que as suas consequências, mas porque os primeiros dirão sempre somente respeito ao autor do livro, as segundas estão à vista de todos. Nos dias de hoje, há um tokamak no Instituto Superior Técnico, o ISTOK; há lá também uma coisa chamada GOLP (Grupo de Lasers, Óptica e Plasma), grupo de investigação em que trabalham muitas pessoas muito talentosas e que contribui todos os anos para a formação dos estudantes que decidem lá realizar o trabalho de dissertação para conclusão do curso. São apenas duas coisas, muito fáceis de mencionar, às quais o autor do livro esteve ligado no momento da sua criação e conceção, momentos estes que são relembrados pelo próprio nas páginas do livro e que vale a pena ler. A lição, se é que se pode dizer que a há, é que o investimento na ciência e na educação dá retornos valiosos e duradouros. Comparando o Portugal dos anos 70 com o da actualidade, pelo menos no que diz respeito ao desenvolvimento científico, é óbvio que houve grandes progressos, muito devido ao trabalho de uma geração inteira de cientistas que têm uma história semelhante à de Tito Mendonça: realizaram estudos de doutoramento em França ou noutro país estrangeiro, regressam ao país e fazem coisas e criam coisas como o GOLP ou o Museu de História Natural, que hoje são uma referencia no panorama cientifico nacional, mas que há 50 anos atrás não existiam como hoje as conhecemos. O livro traz consigo a essência dessa memória mesmo para aqueles demasiado jovens para a ter vivido, tal como a luz das estrelas distantes nos traz a memória de um universo mais jovem, muitos antes do aparecimento da espécie humana. Traz também consigo a ideia certa de que o progresso não é assim tão ilusório como às vezes parece, especialmente no momento que se vive, em que há desconfiança generalizada no sistema político democrático e cepticismo quanto aos benefícios e melhorias que foram por ele obtidos.

Deixa uma mensagem realista, pois é uma história bem real de uma pessoa existente de facto e facilmente identificável, mas também uma mensagem optimista, para quem estiver disposto a fazer o esforço, de que não terá sido em vão. Esta é o tipo de mensagem que não pode nunca deixada de ser transmitida, especialmente em momentos difíceis como o que o país e o mundo em geral parecem atravessar agora. Neste sentido, este livro chegou na altura certa.

A estes capítulos juntam-se muitas outras memórias espalhadas pelo livro, o que o torna numa espécie de memórias científicas, enquanto se percorre as muitas facetas da luz, as suas aplicações tecnológicas, as diferentes maneiras como os fenómenos luminosos elucidam os princípios físicos pelos quais a luz se rege (por exemplo, a reflexão e refração da luz no duplo arco-íris, ou os processos de fusão nuclear no brilho das estrelas). Entre-tecido no meio das memórias acaba por estar também a história da luz.

“Uma Biografia da Luz: ou a Triste História do Fotão Cansado”, de José Tito Morais
Gradiva, 267 páginas

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