WEBVTT

00:00:06.375 --> 00:00:09.861
Um dos fatos mais surpreendentes 
da física é este:

00:00:09.861 --> 00:00:13.648
tudo no universo, 
da luz aos elétrons, aos átomos,

00:00:13.648 --> 00:00:18.193
comporta-se como uma partícula
e uma onda ao mesmo tempo.

00:00:18.193 --> 00:00:21.625
Todas as coisas esquisitas que
você ouviu falar da física quântica,

00:00:21.625 --> 00:00:23.999
o gato de Schrodinger,
Deus jogando dados,

00:00:23.999 --> 00:00:26.373
a ação misteriosa à distância,

00:00:26.373 --> 00:00:28.747
tudo isso decorre diretamente do fato

00:00:28.747 --> 00:00:32.751
de que tudo possui ao mesmo tempo
a natureza de partícula e de onda.

00:00:32.751 --> 00:00:34.462
Isso pode até parecer loucura.

00:00:34.462 --> 00:00:37.883
Mas se você olhar ao redor, 
verá ondas na água e partículas de rocha,

00:00:37.883 --> 00:00:39.648
e elas parecem totalmente diferentes.

00:00:39.648 --> 00:00:41.666
Então como podemos
querer combiná-las?

00:00:41.666 --> 00:00:46.355
Os físicos não decidiram simplesmente 
juntar esses conceitos a partir do nada.

00:00:46.355 --> 00:00:49.439
Em vez disso, eles deduziram
a natureza dual do universo

00:00:49.439 --> 00:00:51.797
por um processo de pequenas etapas,

00:00:51.797 --> 00:00:55.901
encaixando muitas pequenas evidências,
como as peças de um quebra-cabeça.

00:00:55.901 --> 00:01:00.032
A primeira pessoa que sugeriu seriamente
a natureza dupla da luz

00:01:00.032 --> 00:01:02.778
foi Albert Einstein, em 1905,

00:01:02.778 --> 00:01:06.371
mas ele aproveitou 
uma ideia anterior de Max Planck.

00:01:06.371 --> 00:01:09.534
Planck explicou as cores da luz
emitida por objetos quentes,

00:01:09.534 --> 00:01:11.733
como o filamento 
de uma lâmpada incandescente.

00:01:11.733 --> 00:01:14.264
Mas para fazê-lo, precisou
usar um artifício ousado:

00:01:14.264 --> 00:01:17.064
ele afirmou que o objeto era 
constituído de osciladores

00:01:17.064 --> 00:01:20.087
que podiam emitir luz 
apenas em pedaços discretos,

00:01:20.087 --> 00:01:23.550
unidades de energia que dependem
da frequência da luz.

00:01:23.550 --> 00:01:28.014
Planck nunca ficou satisfeito com isto,
mas Einstein levou a ideia adiante.

00:01:28.014 --> 00:01:31.683
Ele aplicou a ideia de Planck na luz,
dizendo que a luz,

00:01:31.683 --> 00:01:36.179
que todos sabiam ser uma onda,
é na verdade uma corrente de fótons,

00:01:36.179 --> 00:01:38.739
cada qual com 
uma quantidade discreta de energia.

00:01:38.739 --> 00:01:43.757
Einstein disse que isso foi a única coisa 
realmente revolucionária que ele fez,

00:01:43.757 --> 00:01:45.870
mas isso explica 
como a luz arranca elétrons

00:01:45.870 --> 00:01:48.663
de uma superfície metálica, ao atingi-la.

00:01:48.663 --> 00:01:53.311
Até as pessoas que odiavam esta ideia
admitiram que ela funciona brilhantemente.

00:01:53.311 --> 00:01:57.125
Outra peça do quebra-cabeça foi fornecida
por Ernest Rutherford, na Inglaterra.

00:01:57.125 --> 00:02:01.990
Em 1909, Ernest Marsden e Hans Geiger,
trabalhando para Rutherford,

00:02:01.990 --> 00:02:04.585
bombardearam partículas alfa 
contra átomos de ouro

00:02:04.585 --> 00:02:08.983
e ficaram surpresos ao constatar que
algumas partículas batiam e voltavam.

00:02:08.983 --> 00:02:11.301
Isto mostra que 
quase toda a massa do átomo

00:02:11.301 --> 00:02:13.747
está concentrada em um núcleo minúsculo.

00:02:13.747 --> 00:02:16.161
O desenho do átomo ensinado na escola,

00:02:16.161 --> 00:02:19.361
com órbitas eletrônicas parecidas com
um sistema solar em miniatura,

00:02:19.361 --> 00:02:21.221
foi criado com as ideias de Rutherford.

00:02:21.221 --> 00:02:24.397
Mas o modelo de Rutherford 
tem um problema: ele não funciona.

00:02:24.397 --> 00:02:26.733
A física clássica diz que em um elétron,

00:02:26.733 --> 00:02:28.933
quando viajando em círculos, 
deve emitir luz.

00:02:28.933 --> 00:02:32.882
Isso é usado a todo instante
para gerar ondas de rádio e raios-X.

00:02:32.882 --> 00:02:37.359
O átomo de Ruterford espalharia raios-X
por um breve instante,

00:02:37.359 --> 00:02:41.136
até os elétrons caírem em espiral
para dentro do núcleo.

00:02:41.136 --> 00:02:45.866
Mas Niels Bohr, físico teórico dinamarquês,
que trabalhava com Rutherford,

00:02:45.866 --> 00:02:48.311
salientou que os átomos existem, 
obviamente,

00:02:48.311 --> 00:02:51.210
e que talvez as leis da física 
tivessem que ser mudadas.

00:02:51.210 --> 00:02:54.818
Bohr propôs que, 
em certas órbitas especiais,

00:02:54.818 --> 00:02:57.254
um elétron não emite luz.

00:02:57.254 --> 00:03:01.196
Átomos absorvem e emitem luz
apenas quando elétrons mudam de órbita.

00:03:01.196 --> 00:03:04.582
A frequência da luz depende da
diferença de energia entre as órbitas,

00:03:04.582 --> 00:03:07.822
como Planck e Einstein haviam sugerido.

00:03:07.822 --> 00:03:10.784
O átomo de Bohr corrige
o problema de Rutherford

00:03:10.784 --> 00:03:14.897
e explica por que os átomos emitem 
somente cores de luz muito específicas.

00:03:14.897 --> 00:03:17.454
Cada elemento tem suas órbitas especiais

00:03:17.454 --> 00:03:20.441
e, assim, seu conjunto único
de frequências.

00:03:20.441 --> 00:03:22.829
O modelo de Bohr tem um pequeno problema:

00:03:22.829 --> 00:03:25.591
não há razão para que 
as órbitas sejam especiais.

00:03:25.591 --> 00:03:28.631
Mas Louis de Brolie, 
um doutorando francês,

00:03:28.631 --> 00:03:30.660
colocou as coisas no lugar.

00:03:30.660 --> 00:03:33.808
Ele destacou que se a luz,
que todos sabiam ser uma onda,

00:03:33.808 --> 00:03:35.483
se comportasse como uma partícula,

00:03:35.483 --> 00:03:38.695
talvez o elétron,
que todos sabiam ser uma partícula,

00:03:38.695 --> 00:03:40.585
se comportasse como uma onda.

00:03:40.585 --> 00:03:42.258
E se elétrons são ondas,

00:03:42.258 --> 00:03:46.266
é fácil explicar por que a regra de Bohr
escolhe órbitas especiais.

00:03:46.266 --> 00:03:49.360
Aceitando a ideia de que elétrons
comportam-se como ondas,

00:03:49.360 --> 00:03:50.757
você pode tentar procurá-las.

00:03:50.757 --> 00:03:54.406
E alguns anos depois,
cientistas dos EUA e do Reino Unido

00:03:54.406 --> 00:03:57.289
observaram o comportamento
ondulatório dos elétrons.

00:03:57.289 --> 00:04:00.347
Hoje, temos uma forma
de demonstrar isso claramente:

00:04:00.347 --> 00:04:04.387
disparando elétrons
contra uma barreira com fendas.

00:04:04.387 --> 00:04:08.534
Cada elétron é detectado em um local
e momento específicos,

00:04:08.534 --> 00:04:09.809
como uma partícula.

00:04:09.809 --> 00:04:12.307
Mas se você repetir o experimento 
várias vezes,

00:04:12.307 --> 00:04:16.192
o traçado de todos os elétrons individuais
será um padrão de listras,

00:04:16.192 --> 00:04:18.902
característico do comportamento de onda.

00:04:18.902 --> 00:04:22.035
A ideia de que partículas comportam-se 
como ondas e vice-versa

00:04:22.035 --> 00:04:25.738
é uma das mais estranhas
e poderosas da física.

00:04:25.738 --> 00:04:28.454
Richard Feyneman disse 
em uma declaração famosa

00:04:28.454 --> 00:04:31.212
que isso ilustra o mistério central 
da mecânica quântica.

00:04:31.212 --> 00:04:32.927
Todo o resto decorre disso,

00:04:32.927 --> 00:04:36.238
como as peças de um quebra-cabeça
se encaixando.