Treta da semana: a dualidade onda e partícula.

Ocorreu-me escrever isto porque o Miguel Panão referiu a suposta dualidade de onda e partícula como um exemplo de ideias contraditórias que são verdadeiras ao mesmo tempo (1). Como não quero implicar com o Miguel muitas vezes de seguida, saliento que esta confusão é recorrente em toda a tretologia e não se restringe aos que estudam os deuses. Astrólogos e cartomantes têm vários métodos divinatórios incompatíveis, as terapias alternativas contradizem-se umas às outras e cada religião diz a sua coisa. Podiam testar as suas afirmações a ver qual tem razão, se alguma a tiver. Mas isso é inconveniente. Daí a opção de baralhar a mecânica quântica. Do fotão ser onda e partícula ao mesmo tempo concluem que até a realidade se contradiz a si própria e que, por isso, todos têm razão. Cada um diz ter um pouco mais razão que os outros, mas assim não é preciso resolver as contradições nem expor os disparates. Há níveis de realidade que chegue para tudo.

Mas isto é errado. A realidade não se contradiz, não tem níveis como os jogos de computador e não pode ser descrita correctamente com hipóteses inconsistentes. A ideia da onda que é partícula, e vice-versa, não implica qualquer contradição. Mas para esclarecer isto vou começar um século antes da mecânica quântica.

Em 1821 Fresnel demonstrou que só se pode explicar a polarização da luz assumindo que a luz é uma onda, confirmando o que muitos já suspeitavam e refutando de vez a teoria corpuscular popularizada por Newton. E em 1821 sabiam bem o que era uma onda. Pelo menos, julgavam saber. É uma perturbação que se propaga através de um material, como as ondas sonoras, as ondas do mar, as ondas sísmicas e as ondas nas cordas do violino. E se a luz é uma onda, pensaram, então tem de haver um material onde se propague. Postularam então o éter luminífero.

Isto criou um problema. Este éter teria de estar em todo o lado por onde a luz se propaga. Na atmosfera, debaixo de água, nos diamantes e por todo o espaço. Tinha de ser perfeitamente fluido e sem viscosidade, pois temos de o atravessar constantemente e tem de atravessar tudo. Mas para propagar ondas à velocidade da luz teria de ser milhões de vezes mais rígido que o aço, e um fluido perfeito mais rígido que o aço fazia pouco sentido.

Para os tretólogos estava bem, um belíssimo mistério da contradição que abria as portas ao vale-tudo. Não era preciso investigar mais nada. Mas nestas coisas os cientistas são uns chatos e não desistiram de tentar resolver o problema. Em 1864 Maxwell propôs que a luz se propagava como oscilações no campo electromagnético. Não era preciso o éter luminífero. Esse grande mistério da natureza era afinal um mero preconceito, uma generalização precipitada pela qual tinham assumido, incorrectamente, que as ondas precisavam de um meio material para se propagar.

O problema da partícula-onda é idêntico. Até ao fim do século XIX havia dois conceitos claros e distintos. A onda era algo sem posição definida, a cada instante com uma amplitude que variava de sítio para sítio. E essa amplitude podia ser aumentada ou reduzida arbitrariamente. De uma décima, centésima, milésima, o que se quisesse. A partícula era o contrário. Tinha uma posição única – só estava num sítio de cada vez – e não se podia cortar às fatias. Não se pode acrescentar meio átomo de hidrogénio a uma molécula.

Por isso foi com grande espanto que viram fotões, que eram ondas, a portar-se como partículas e electrões, que eram partículas, a difractar e a formar padrões de interferência. Novamente os tretólogos festejaram. Contradição, níveis de realidade, vale tudo, etc. E, mais uma vez, não era bem assim.

Uma análise mais cuidada mostrou que, afinal, não se pode alterar a amplitude de uma onda a gosto. Parece que sim à escala macroscópica mas, em detalhe, o fotão vem em pacotes indivisíveis, os tais quanta que dão o nome à teoria. Por outro lado, a posição de uma partícula também não é definida como se julgava inicialmente. O electrão não está nem neste nem naquele ponto. O melhor que se pode dizer é que, algures por aqui, há uma probabilidade de o encontrar e essa probabilidade varia de sítio para sítio. E quando se percebe que a onda é quantizada e que a partícula não tem uma posição precisa percebe-se que, afinal, onda e partícula são a mesma coisa. Tal como no éter, a diferença e aparente contradição eram fruto apenas de um mal-entendido. O que se contradizia eram apenas as premissas incorrectas da descrição.

É isto que se passa em geral. A insistência nestes grandes mistérios, nestas dualidades e contradições, não revela nada acerca da natureza do cosmos. Revela apenas uma preferência tipicamente humana: mais vale baralhar as coisas que admitir um erro.

1- Comentários em O elefante.