Projeto Ockham
Eter O éter luminífero

por Kentaro Mori mail
em 14/09/03, publicado na revista Newton (Ano 1, No. 2), jan/2004

A natureza da luz e seus problemas

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Se a luz é composta apenas de corpúsculos, pequenas partículas, então pode se propagar no vazio completo. Já se for uma onda, pensava-se que deveria precisar de um meio, que acabou sendo chamado de éter luminífero (portador de luz). Afinal o som, que mesmo os gregos antigos já reconheciam como uma onda, precisava do ar para se propagar. E se nós podemos ver a luz das estrelas mais distantes (enquanto não podemos ouvir o impacto de meteoritos na Lua), é porque o éter, ao contrário do ar, preenche todo o espaço. A verdadeira natureza da luz se tornava diretamente ligada à questão do éter: descubra um tanto sobre uma, e aprenda outro tanto sobre a outra.

Tanto a teoria corpuscular da luz quanto a ondulatória tinham seus problemas, e foi apenas em torno de 1801 que o físico inglês Thomas Young realizou seu famoso experimento que pareceria definir melhor a questão. Comumente chamado de experimento de dupla fenda, curiosamente não envolveu nenhuma fenda, pelo menos na realização original.

Thomas Young fez um raio de sol penetrar por um pequeno orifício na janela de uma sala escura com auxílio de um espelho, produzindo um feixe luminoso de pequeno diâmetro. Quando uma carta de baralho era alinhada com o feixe luminoso de maneira a dividi-lo em dois feixes paralelos, franjas de interferência podiam ser observadas no anteparo. Só mais tarde é que o experimento tomou a forma conhecida hoje, com a fenda dupla. (parágrafo de José Colucci)

Experimento de Young
(imagens de http://www.wikipedia.org/wiki/Double-slit_experiment)

O resultado do experimento de Young, isto é, o surgimento de franjas de interferência a partir de um mesmo feixe de luz dividido seja com cartas ou com fendas dificilmente poderia ser explicado por uma teoria corpuscular. Segunda ela, deveríamos esperar apenas dois borrões sobrepostos, e não a série de linhas claras e escuras que de fato surgiam, fruto da interferência ondulatória. Este resultado foi a base para a certeza científica cada vez maior que foi se construindo em torno da natureza ondulatória da luz - e assim da existência do éter luminífero ao longo do século XIX.

Enquanto grandes questões científicas como a natureza da luz envolviam as maiores e mais famosas mentes da época, o escocês James Maxwell, por motivos em parte estéticos, desenvolveu as fórmulas relacionadas à eletricidade e ao magnetismo, unificando-as como manifestações de um só fenômeno, o eletromagnetismo. Este acabou sendo considerado um dos maiores saltos feitos pela ciência. De quebra, estabelecida e velocidade teórica de propagação das ondas eletromagnéticas de Maxwell, ela mostrou ser praticamente igual à velocidade da luz, que já havia sido medida na prática. Tal coincidência não devia ser fortuita, e logo a luz já era considerada não só uma onda, mas uma onda eletromagnética. No sentido inverso, isto relacionou o éter luminífero aos fenômenos eletromagnéticos, tornando-o ainda mais central à Física.

Mas agora que diversos avanços pareciam finalmente vindicar a idéia de uma matéria extremamente rarefeita preenchendo o espaço, defendida mais de dois mil anos antes por Aristóteles, eles também já começavam a miná-la. O próprio Thomas Young, em 1817, apontava que para explicar a polarização da luz ela deveria ser composta de ondas transversais e não longitudinais. Seria grosso modo como uma "ola" em uma torcida e não como uma série de empurrões em uma multidão. Gases ou líquidos, entretanto, não são capazes de transmitir ondas transversais, derrubando a idéia natural e que o éter fosse um gás extremamente rarefeito no espaço. De fato, apenas sólidos podem transmitir ondas transversais, e chegávamos à constatação bizarra de que o éter pelo qual todos os planetas vagavam seria um sólido!

onda longitudinal
Animação: onda longitudinal

onda transversal
Animação: onda transversal
(fontes)

Os problemas não acabaram aí. O éter luminífero não se comportava muito bem mesmo como um sólido: ondas longitudinais também se propagam neles, enquanto o éter só transportava ondas transversais. Pouco a pouco, as propriedades mecânicas únicas deste éter foram sendo constatadas, e na segunda metade do século XIX ficava mais claro que ele não era apenas um tipo de matéria em situação especial, mas uma com propriedades em si muito diferentes da matéria ordinária.

Vento de éter
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