Localização (física)
O ato de localizar algo, de encontrar ou definir a localização de algo, é uma idéia básica da ciência moderna. Na física, para dizer o que significa "localizar" ou "localização", devemos explicar com conversa clara como fazemos o trabalho de localizar algo.
Para coisas sobre nosso tamanho, geralmente usamos dois pontos iniciais que todos conhecem, e depois medimos desde esses pontos até aquilo que queremos dar uma localização. Podemos começar com a Pedra de Plymouth e a Pedra de Blarney. Poderíamos então dizer: "O navio do Capitão Smith está a 1400 milhas de Plymouth Rock indo em direção à Pedra de Blarney". Ou, em outro caso, poderíamos dizer, "o navio do Capitão Jones pode ser encontrado traçando uma linha de Plymouth Rock até a Pedra Blarney, encontrando um ponto a 700 milhas ao longo desta linha de Plymouth Rock, virando à esquerda de 90° ao chegar a este ponto de Plymouth Rock, e depois viajando mais 90 milhas.
Se tivermos uma boa maneira de saber as direções da bússola, podemos dizer algo como: "Vá três milhas ao norte daquela grande rocha branca ali e depois vá duas milhas para o leste a partir daquele ponto. É lá que eu coloco o ouro".
Encontrar a localização de algo é normalmente feito vendo-o em algum lugar, ouvindo-o em algum lugar, sentindo-o em algum lugar, etc. Às vezes sabemos onde algo está olhando para uma fotografia, encontrando-a com radar, ou pingando-a com sonar.
É muito mais difícil localizar um elétron, um fóton, ou qualquer outra coisa sobre aquele pequeno. Podemos construir uma fonte de luz que faz apenas um fóton de cada vez. Podemos apontar a fonte de luz para um pedaço de filme fotográfico, deixar a fonte de luz fazer um fóton, e depois revelar o filme fotográfico. Se tivéssemos uma película fotográfica muito sensível que pudesse ser escurecida por apenas um fóton, então encontraríamos uma pequena mancha de prata onde o fóton acabaria. Um átomo prateado é muito maior que um fóton, então haveria alguma confusão sobre onde o fóton foi parar, mas as pessoas provavelmente concordariam que o fóton deve ter acabado em algum lugar dentro do alvo formado pelo átomo prateado. Entretanto, tudo o que podemos dizer é que o fóton deve ter estado naquele ponto quando terminou sua existência. Quando um fóton é absorvido por um elétron, ele dá sua energia para o elétron e desaparece. Assim, quando esteve brevemente em algum lugar definido, perdeu imediatamente todo o seu movimento.
Outra maneira de localizar um fóton é fazê-lo passar por um lugar pequeno. Sabendo quando a fonte de luz envia um fóton, e conhecendo a velocidade da luz, podemos saber quando ele deve estar passando por um buraco em uma placa colocada no centro de seu caminho até o filme. Podemos chegar cada vez mais perto de descobrir exatamente onde ele está no meio de seu vôo. No entanto, o caminho que ele vai tomar a partir daí se torna progressivamente selvagem. Isso porque quando um fóton passa por um buraco como esse, ele experimenta difração.
Perguntas e Respostas
P: Qual é a idéia básica da ciência moderna?
R: A idéia básica da ciência moderna é localizar algo ou encontrar e determinar a posição de algo.
P: Como geralmente localizamos as coisas em nossa faixa de tamanho?
R: Normalmente usamos dois pontos de partida que todos conhecem, e depois medimos desde esses pontos até o objeto ao qual queremos dar uma localização.
P: Como podemos encontrar a localização de um navio?
R: Poderíamos dizer: "O navio do capitão Smith está a 1400 milhas de Plymouth Rock, em direção a Blarney Stone". Ou, em outro caso, poderíamos dizer: "O navio do Capitão Jones pode ser encontrado traçando uma linha de Plymouth Rock até Blarney Stone, encontrando um ponto a 700 milhas ao longo desta linha de Plymouth Rock, virando 90º à esquerda ao chegar a este ponto de Plymouth Rock, e depois indo mais 90 milhas. Se tivermos alguma boa maneira de saber as direções da bússola, podemos dizer algo como: "Vá três milhas ao norte daquela grande rocha branca ali e depois duas milhas a leste daquele ponto". É lá que eu coloco o ouro".
P: Como o senhor localiza pequenos objetos como elétrons ou fótons?
R: A localização de um elétron ou de um fóton é muito mais difícil do que a localização de objetos maiores. Uma maneira de localizá-los seria construir uma fonte de luz que produzisse apenas um fóton de cada vez e apontar para um filme fotográfico; se o senhor usasse um filme fotográfico muito sensível que só pudesse ser escurecido por um fóton, a prata teria uma pequena mancha onde acabaria. Outra maneira seria fazê-la passar por um pequeno buraco; sabendo quando a fonte luminosa emite um fóton e sua velocidade, podemos saber quando deve passar por esse buraco no caminho para o filme fotográfico.
P: O que acontece quando os fótons são absorvidos por elétrons?
R: Quando os fótons são absorvidos pelos elétrons, eles entregam sua energia para o elétron e desaparecem. Assim, uma vez que estejam em determinado lugar por algum tempo, perdem imediatamente toda a moção.
