OS ÁTOMOS DE LUZ E AS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

A partir do capítulo 5 da tese, De Broglie inicia o tratamento dos quanta de luz. Há poucos aspectos novos. Em primeiro lugar, o quantum de luz é descrito de um modo análogo ao elétron: sua energia está espalhada, mas tem uma concentração em torno de um centro, e forma um conjunto indivisível (DE BROGLIE, 1925a, p. 76). Haveria, no entanto, uma diferença de simetria:

Sem dissimular as dificuldades levantadas por uma tal ousadia, vamos tentar tornar mais preciso como se pode atualmente representar o átomo de luz. Nós o concebemos da seguinte maneira: para um observador que lhe está ligado, ele aparece como uma pequena região do espaço em torno da qual a energia está muito fortemente condensada e forma um conjunto indivisível. Essa aglomeração de energia tendo um valor total ε0

(medida pelo observador ligado), deve-se, de acordo com o princípio da inércia da energia, atribuir-lhe uma massa própria:

m0=ε0/c²

Essa definição é inteiramente análoga à que pode ser dada para o elétron. Há no entanto uma diferença essencial de estrutura entre o elétron e o átomo de luz. Enquanto o elétron deve ser até o presente representado como dotado de uma simetria esférica, o átomo de luz deve possuir um eixo de simetria correspondendo à polarização. Nós portanto nos representamos o quantum de luz como possuindo a mesma simetria que um dubleto da teoria eletromagnética. (DE BROGLIE, 1925a, pp. 76-77)

A última frase é sugestiva. O “dubleto da teoria eletromagnética” [doublet de la théorie

électromagnétique] pode ser interpretado certamente como um dipolo. E um dipolo elétrico

lembra a teoria de Bragg dos raios X, em que estes seriam constituídos por partículas constituídas por um par de corpúsculos – um elétron e uma partícula de carga positiva. Pode ser que a teoria de Bragg, bem conhecida por todos os que estudavam raios X, tenha influenciado fortemente o pensamento de De Broglie. Isso explicaria, também, a idéia de que

os quanta de radiação possuem uma massa de repouso não nula e que sua velocidade é inferior a c. Nenhuma dessas idéias estava presente na proposta de Einstein, mas todas estavam presentes na sugestão de Bragg.

No caso das ondas de fase associadas ao átomo de luz, De Broglie comentou: “tudo indica que essa onda é idêntica à das teorias ondulatórias ou, mais exatamente, que a repartição concebida de forma clássica das ondas no espaço é um tipo de média no tempo da repartição real das ondas de fase acompanhando os átomos de luz” (DE BROGLIE, 1925a, p. 77). Tanto De Broglie quanto outros físicos da época (como foi mostrado no capítulo 2) pensavam que a teoria de Maxwell deveria ser preservada, mas que seria necessário introduzir alguma mudança no eletromagnetismo. Assim, a teoria das ondas eletromagnéticas deveria ter alguma função, na nova teoria. Como De Broglie considerava que os elétrons e os quanta de luz eram muito semelhantes, ele também considerava que as ondas que acompanham os elétrons também tinham natureza eletromagnética – porém, pertencentes a esse eletromagnetismo ampliado ou modificado, já que essas ondas não aparecem na teoria de Maxwell.

É curioso que, na citação do parágrafo anterior, De Broglie mencione uma conexão indireta entre a onda clássica e as ondas de fase (aquela seria um tipo de média no tempo das últimas). Em outro ponto da tese, De Broglie reforçou essa idéia: “seria necessário estabelecer [...] uma certa ligação de natureza sem dúvida estatística entre a onda concebida do modo clássico e a superposição das ondas de fase” (DE BROGLIE, 1925a, p. 87). Podemos interpretar essa afirmação da seguinte forma. Em um feixe de luz monocromática, há um grande número de quanta de luz. Cada um desses quanta representa uma concentração de energia em torno de um ponto. Na teoria clássica, a energia está distribuída uniformemente pela onda toda. A onda de fase associada ao quantum de luz e a onda clássica seriam iguais, sob o ponto de vista de sua freqüência e comprimento de onda, mas seriam diferentes pela distribuição de energia. Quando há uma grande densidade de quanta em um feixe luminoso, pode-se imaginar que a onda clássica descreve a distribuição média de energia no espaço, em cada instante. Quando há uma pequena densidade de quanta de luz, a onda clássica descreve a

média no tempo de distribuição de energia no espaço.

Pode-se encontrar certa semelhança entre tais idéias de De Broglie e o trabalho de Max Born, de 1926, no qual este propôs uma interpretação probabilística da função de onda. No entanto, as idéias eram diferentes, como o próprio De Broglie comentou em 1927:

Minha concepção se aproxima daquela que foi defendida de forma brilhante pelo Sr. Born sob o aspecto de levar a considerar as soluções contínuas como proporcionando as probabilidades de presença, mas ela difere daquela em um ponto essencial. Para o Sr. Born, de fato, não há nada além de probabilidades; o determinismo dos fenômenos individuais deveria ser abandonado, a probabilidade dos fenômenos estatísticos seria a única coisa determinada. Na maneira de ver adotada aqui, pelo contrário, o ponto material é uma realidade essencial e seu movimento é completamente determinado como sendo o de uma singularidade da amplitude em uma onda que se propaga. (DE BROGLIE, 1927a, p. 226)

Ou seja: a teoria de De Broglie era essencialmente determinista, e não probabilística; e a onda de fase tinha um significado físico (não era apenas um recurso para calcular probabilidades), embora De Broglie não tenha conseguido explicitar o que ela era, exatamente.