Olá leitor(a)! Se você está aqui, provavelmente é porque acompanhou a parte 1 (clique aqui para ler) e a parte 2 (clique aqui para ler) deste debate. Nesse momento, focaremos o debate sobre a natureza da luz no século XX, quando surgiu o conceito de fóton, postulado qualitativamente por J.J. Thompson, em 1904, e de maneira exata por Einstein, em 19051.
Einstein, aliado ao efeito fotoelétrico, trabalho no qual lhe renderia o prêmio Nobel de física em 1921, interpretou o fóton como sendo a resposta para o debate de séculos a respeito do caráter da luz. Isto pois, existem dois aspectos principais do efeito fotoelétrico que não podem ser explicados em termos da teoria ondulatória clássica da luz!
O primeiro diz respeito a intensidade do feixe de luz. Para a teoria ondulatória, a energia cinética dos fótons deveria aumentar conforme aumentasse a intensidade de luz. Contudo, dados experimentais mostram que a energia cinética é independente da intensidade da luz. Depois, para a teoria ondulatória, o efeito fotoelétrico deveria ocorrer para qualquer frequência da luz (desde que essa fosse intensa o bastante), novamente, foi demonstrado pelo físico Robert Millikan que existe uma frequência mínima que precisa existir para acontecer tal efeito, independente da intensidade da iluminação. Assim, a teoria ondulatória da luz para não ser de vez abandonada, precisou passar por uma reformulação, visto que a sua interpretação clássica (presente nos argumentos de Huygens) não mais explicaria o fenômeno do efeito fotoelétrico.
Niels Bohr, aliado a outros dois físicos da época, apresentaram uma nova forma de observar o efeito fotoelétrico baseado na natureza quântica ondulatória da luz e não na conservação das leis de energia e momento, assim, poderiam descartar a proposta do quanta de luz2.
Desse modo, notemos que o debate agora a respeito da natureza da luz possui um diferente foco: o fóton somente deve ser associado àquilo que é observado ou medido, e nisso todos concordam. A discussão agora é a respeito do que acontece antes (ou depois) da medição3. Para isso, os físicos não puderam deixar de adotar posições filosóficas e caráter como epistemologia e ontologia que antes não desempenhavam um papel tão importante na discussão entram em jogo.
Entre as diversas interpretações da quântica, as que nos são relevantes aqui são: a interpretação ondulatória realista e a interpretação dualista realista. Para a primeira, “a luz é uma onda que sofreria colapsos sempre que fosse medida, resultando num pacote de onda bastante comprimido, que seria o fóton”. Por outro lado, a interpretação dualista realista “diria que o fóton é na verdade um corpúsculo que segue uma trajetória bem definida (mesmo que oscilante), sendo guiado pela onda”.
Contudo, até o fim da terceira década do século XX, o conceito de fóton ainda estava em discussão entre os cientistas, mas o que acabou prevalecendo entre 1930 e 1956 foi aquilo apresentado por Einstein: partícula pequena, indivisível e localizável. Prevaleceu, pois a maioria dos físicos não queriam entrar nessa zona de discussão: “não vamos tocar nesse assunto”2.
Resumo: o debate estendeu-se por anos e até hoje não sabemos exatamente o que é um fóton. Sabe-se que não é uma partícula pontual, porém pode sim ser um pacote de onda, mas não temos certeza. Desse modo, umas das poucas afirmações que podemos tecer a respeito dos fótons é que este tornou-se uma ferramenta matemática para a física quântica.
Referências:
- PASCAL, B. Pensamentos, 1.18; cit. cf. edição brasileira. São Paulo, coleção Os pensadores, Abril Cultural, 1979.
- SILVA, I. Uma nova luz sobre o conceito de fóton: Para além de imagens esquizofrênicas. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 37, n. 4, 2015.
- PESSOA Jr. Cap. XVII: Luz, Ondas e Fótons. Notas de aula.
