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A velocidade da luz cabe numa barra de chocolate
Tire o prato giratório, derreta chocolate no micro-ondas e meça 6 centímetros entre as poças: a conta devolve 300 mil quilômetros por segundo.
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Poças de chocolate no piso do micro-ondas
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Em 1849, num quintal de Suresnes, nos arredores de Paris, Hippolyte Fizeau montou uma roda dentada de 720 dentes e a girou até doze voltas por segundo. Um feixe de luz passava entre os dentes, atravessava 8.633 metros até a colina de Montmartre, batia num espelho e voltava.
O ajuste era achar a rotação exata em que o dente seguinte bloqueava o feixe na volta. Fizeau achou, fez a conta e anunciou 313 mil quilômetros por segundo, com erro de 5 por cento. Instrumento: uma roda de metal, dois telhados e paciência.
Ele não foi o primeiro. Em 1676, Ole Rømer notou que os eclipses da lua Io atrasavam quando a Terra estava do lado oposto da órbita, e o atraso era o tempo que a luz levava para cruzar a distância extra. A luz deixava de ser instantânea.
Depois vieram os espelhos giratórios de Léon Foucault e, em 1926, a travessia de 35 quilômetros que Albert Michelson mediu na Califórnia, entre o monte Wilson e o monte San Antonio, com a distância aferida pelo serviço geodésico do país.
A escala dava trabalho. O pulso refletido percorria quase 71 quilômetros entre ida e volta, e a qualidade do resultado dependia de conhecer a distância entre os dois picos com precisão de centímetros.
Todas essas medidas têm uma coisa em comum. Cada uma exigiu uma montanha, uma torre, um observatório ou uma peça de precisão feita à mão. O número mais fundamental da física sempre custou caro em equipamento e em terreno.
Hoje o instrumento fica entre a pia e a geladeira, tem porta de vidro e um botão de descongelar. Ninguém o projetou para medir coisa alguma: ele foi feito para esquentar comida, e chegou até a cozinha por acidente industrial.
Dentro dele, uma barra de chocolate ao leite entrega a velocidade da luz com três algarismos certos. Falta o método: quantos centímetros medir, por que a barra derrete em manchas separadas, qual número está impresso na etiqueta de trás e como a multiplicação fecha em 300 mil quilômetros por segundo.
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I A Curiosidade do Dia
Seis centímetros entre duas manchas
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O procedimento inteiro cabe em cinco minutos de cozinha. Tire o prato giratório e o anel de rodinhas de dentro do micro-ondas, apoie um prato raso de vidro direto no piso da cavidade e cubra o fundo dele com uma barra de chocolate ao leite quebrada em quadrados.
Ligue por vinte segundos na potência máxima. Chocolate ao leite começa a amolecer perto dos 34 graus, abaixo da temperatura do seu corpo, e é essa fragilidade que faz dele um bom sensor: ele cede antes de qualquer outra coisa no prato esquentar.
Quando a porta abrir, o chocolate não vai estar derretido por igual. Vão aparecer poças brilhantes separadas por trechos ainda duros, distribuídas numa grade que se repete.
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Meça de centro a centro entre duas poças vizinhas. A distância fica em torno de 6 centímetros, e ela não tem nada de aleatória: é metade do comprimento da onda que está circulando dentro da caixa.
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A cavidade do micro-ondas é uma caixa de metal fechada. A onda gerada pelo aparelho bate nas paredes e volta, e a onda que volta se soma à que ainda está indo.
O encontro produz uma onda estacionária: lugares fixos onde as duas se reforçam e lugares fixos onde se cancelam. Os pontos de reforço se repetem a cada meia onda, e o chocolate revela exatamente onde eles estão.
Dobre a medida. Uma leitura caprichada devolve 6,1 centímetros de meia onda, então a onda inteira tem 12,2 centímetros, ou 0,122 metro.
Agora vire o aparelho e leia a etiqueta de trás. Está impresso lá, em letra pequena: 2.450 MHz, ou 2,45 gigahertz. É o número de ciclos que a onda completa por segundo, 2 bilhões e 450 milhões deles.
A física de onda resolve o resto numa linha. Velocidade é comprimento de onda vezes frequência, e multiplicar 0,122 metro por 2.450.000.000 dá 298.900.000 metros por segundo.
O valor oficial é 299.792.458 metros por segundo. A cozinha errou por menos de 0,3 por cento, usando um prato de chocolate, uma régua de escritório e uma etiqueta de eletrodoméstico.
A receita apareceu numa revista americana de professores de física em 1997, com marshmallow no lugar do chocolate, e virou aula de laboratório mundo afora. Chocolate ao leite funciona melhor: derrete mais rápido e deixa a poça com contorno nítido.
Falta explicar de onde saiu a caixa. Nenhum físico desenhou o micro-ondas para medir a luz, e o homem que descobriu o efeito tinha largado a escola aos doze anos de idade.
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II A História Por Trás
O radar que virou eletrodoméstico
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Em fevereiro de 1940, num laboratório da Universidade de Birmingham, dois físicos ingleses, John Randall e Harry Boot, ligaram um bloco de cobre furado do tamanho de um punho fechado. Era o magnetron de cavidade, e ele gerava micro-ondas com potência centenas de vezes maior que qualquer aparelho existente.
O efeito militar foi imediato. Onda curta permite antena pequena e imagem detalhada, o que significa radar dentro de um avião, capaz de achar um submarino no meio do mar durante a noite.
A Inglaterra estava sob bombardeio e não tinha parque industrial para fabricar o tubo em escala. Em setembro daquele ano, uma missão britânica cruzou o Atlântico com um protótipo numa caixa de metal preta e entregou o projeto aos americanos, de graça, em troca de linha de produção.
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"Quando os membros da Missão Tizard trouxeram um deles para a América, em 1940, carregavam a carga mais valiosa que já chegou às nossas costas." James Phinney Baxter III, Scientists Against Time, 1946.
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Quem assumiu a fabricação foi a Raytheon, em Massachusetts. Um engenheiro da casa, Percy Spencer, redesenhou o processo e levou a produção de 17 magnetrons por dia para 2.600 por dia.
O currículo dele não previa nada daquilo. Órfão, saiu da escola aos doze anos, entrou na Marinha para aprender telegrafia sem fio, estudou eletrônica sozinho lendo o que aparecia e terminou a vida com cerca de 150 patentes no nome.
Em 1945, parado na frente de um magnetron ligado durante um teste, ele sentiu algo grudento na perna. A barra de doce que carregava no bolso do jaleco tinha virado uma pasta.
A reação define o personagem. Em vez de trocar de calça, ele mandou buscar milho de pipoca, colocou perto do tubo e ficou olhando os grãos estourarem pela bancada.
No dia seguinte trouxe um ovo cru. Montou o ovo atrás de uma chaleira com um furo, apontou o magnetron e chamou um colega para ver. O interior cozinhou primeiro, a pressão subiu e a casca arrebentou na cara dele.
A Raytheon depositou a patente em 8 de outubro de 1945, sob o título burocrático de método de tratar alimentos. O primeiro produto saiu em 1947 com o nome de Radarange, escolhido num concurso interno entre funcionários.
O primeiro micro-ondas comercial não cabia em cozinha nenhuma. Tinha 1,8 metro de altura, pesava cerca de 340 quilos, puxava 3 mil watts e precisava de água encanada para resfriar o tubo. Custava perto de 5 mil dólares da época.
A venda foi para restaurante, navio e refeitório de empresa. O modelo de bancada só chegou em 1967, pela Amana, subsidiária da própria Raytheon, por 495 dólares.
Vinte e dois anos separam a barra derretida no bolso do aparelho que virou móvel de cozinha. Uma coisa não mudou em nenhuma das versões: a frequência de 2,45 gigahertz, a mesma do primeiro Radarange e a mesma da etiqueta da sua casa.
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