A luz não é apenas um raio de sol brilhante no parapeito da janela. É também uma metáfora para iluminação e exploração, um pouco paradoxal para um fenômeno que - mesmo depois de milhares de anos de investigações e experimentos intermináveis ​​- os cientistas ainda não conseguem explicar.

No episódio "Is Light a Particle or a Wave?" os apresentadores do podcast "Daniel e Jorge explicam o universo" discutem se a luz é uma partícula ou uma onda ... ou algo completamente diferente. Alerta de spoiler:a luz não é, como o co-apresentador e cartunista online Jorge Cham propõe alegremente, "cachorrinhos."

Seus olhos dizem muito sobre como a luz se comporta. Ele viaja muito rápido (cerca de 186, 000 milhas por segundo ou 300, 000 quilômetros por segundo) e avança através do espaço em linhas retas semelhantes a laser. Mas também salta, reflete e refrata, e quando interage com o meio certo, como uma lente de câmera, pode se curvar. Usamos termos como comprimento de onda e fótons para descrever seus movimentos, mas nenhum deles realmente abrange os meandros estranhos da luz.

Em tempos antigos, os gregos usaram questões filosóficas para abordar a ampla gama de comportamentos da luz. Possivelmente, eles se perguntaram, luz é, na verdade, pequenos pedaços de coisas que saltam de um lado para o outro. Nos anos 1600, O filósofo francês René Descartes se convenceu de que a luz era essencialmente uma onda, um que se moveu através de uma substância misteriosa chamada plenum. Isaac Newton pensava que a luz era uma partícula, mas ele não sabia como explicar muitas de suas propriedades, como a forma como ele refratou e se dividiu em um prisma.

"Isso é uma época em que os estudos empíricos da ciência não eram a principal forma de responder às perguntas, "diz o co-apresentador do podcast Daniel Whiteson, um físico que passou um tempo trabalhando no Grande Colisor de Hádrons. As pessoas teriam ideias sobre como as coisas funcionavam, "... e depois discutir sobre eles."

Em nossas investigações de luz, nossos anfitriões apontam, é importante lembrar alguns fundamentos científicos. Ondas não são uma coisa ou uma substância, eles são uma propriedade de uma coisa, comprimir e esticar um meio específico, como uma onda do oceano ondulando na superfície de uma lagoa. Você pode ver as ondas com seus olhos e senti-las com seu corpo.

Partículas, por outro lado, não são tão fáceis de definir. Algumas pessoas gostam de pensar nas partículas como pedaços de matéria, fragmentos que são divididos em suas unidades menores e mais básicas. Água, por exemplo, são inúmeras partículas ... partículas que são afetadas pelas ondas.

E daí, então, é leve? É seu próprio tipo especial de partícula, um fóton? Ou a luz é realmente apenas uma onda que está fluindo por outro meio? Existe algum assustador, substância desconhecida que nos rodeia que simplesmente não percebemos ou entendemos?

Whiteson destaca um famoso experimento de dupla fenda do século 19, em que os pesquisadores irradiaram luz através de duas fendas e observaram a forma como a luz atingiu uma tela atrás das fendas. O que eles viram foi que os feixes de luz afetavam um ao outro - como duas mãos espirrando água na mesma pia - como se fossem ondas interferindo uma na outra.

No século 20, os cientistas começaram suas explorações pioneiras em partículas como nêutrons e elétrons. O famoso físico Albert Einstein se perguntou o que aconteceria se você emitisse luz um fóton por vez no experimento de dupla fenda. O que os cientistas viram os deixou pasmos - porque os fótons individuais se comportaram com o mesmo padrão de interferência que ocorreu com feixes de luz em escala real fluindo através de ambas as fendas, introduzindo elementos da mecânica quântica que elevam as propriedades da luz a domínios que ainda não compreendemos.

Em última análise, dizem nossos anfitriões, você pode chamar a luz de partícula e onda, e você estaria correto em algum nível. Mas, para explicar completamente como a luz funciona, ainda estamos trabalhando nisso.

O comportamento particulado da luz se torna mais evidente dependendo de onde você a está observando. No vácuo do espaço, a luz atinge mais de 186, 000 milhas por segundo (300, 000 quilômetros por segundo). Mas aponte um feixe de luz para uma parte muito densa de matéria - digamos, um diamante - e diminui para "apenas" cerca de 77, 000 milhas por segundo (124, 000 quilômetros por segundo).