Considere uma força semelhante à gravitacional que varie predominantemente com o inverso do quadrado da distância, mas que seja cerca de bilhões de bilhões de bilhões de bilhões de vezes mais intensa; e ainda com outra diferença. Existem dois tipos de “matéria” que podemos chamar positiva e negativa. Matérias do mesmo tipo se repelem e de tipos diferentes se atraem – diferente da gravidade, onde há apenas atração. O que pode acontecer?
Uma porção de positivas se repele com uma força enorme e se espalha em todas as direções. Uma porção de negativas age da mesma forma. Mas, uma mistura de igual quantidade de positivas e negativas pode se comportar de uma forma completamente diferente. Os tipos opostos se puxam com uma atração fantástica. Como resultado líquido, estas forças fantásticas podem se balancear quase perfeitamente, formando misturas finas e compactas das positivas e negativas, enquanto, entre duas porções separadas de tais misturas, pode não existir praticamente atração ou repulsão alguma.
Tal força existe: a força elétrica. E toda matéria é uma mistura de prótons positivos e elétrons negativos, que estão se atraindo e repelindo por esta força extraordinária. Entretanto, o balanço é tão perfeito, que, quando você está próximo de uma outra pessoa, não é capaz de sentir força alguma. Mesmo um pequeno desbalanceamento poderia ser sentido. Se você estiver parado a uma distância de um braço de alguém e cada um de vocês tiver um por cento a mais de elétrons que de prótons, a força de repulsão seria incrível. Quão intensa? O sufi ciente para erguer o edifício Empire State? Não! Para erguer o monte Everest? Não! A repulsão seria suficiente para erguer um “peso” igual ao de toda a Terra!
Com esta enorme força balanceada tão perfeitamente nesta mistura íntima, não é difícil entender que a matéria, para manter o fino balanço de suas cargas positivas e negativas, possa apresentar uma grande dureza e força. O edifício Empire State, por exemplo, balança apenas dois metros e meio com o vento graças à força elétrica que mantêm cada um de seus elétrons e prótons aproximadamente em seus devidos lugares. Por outro lado, se olharmos para a matéria numa escala pequena o suficiente para vermos apenas alguns átomos, nenhum pedacinho terá, normalmente, um número igual de cargas positivas e negativas e, portanto, existirá uma enorme força elétrica residual. Mesmo quando há um número igual de ambas as cargas em dois pequenos pedaços vizinhos, poderá existir uma grande força elétrica resultante, porque as forças entre cargas individuais variam inversamente com o quadrado da distância. Uma força resultante pode surgir se uma carga negativa de um dos pedaços estiver mais próxima das cargas positivas do outro pedaço, que das negativas do outro pedaço. Neste caso, as forças atrativas seriam maiores que as repulsivas, o que acarretaria uma força atrativa entre dois pequenos pedaços que não possuem excesso de qualquer dos tipos de cargas. A força que mantém os átomos unidos, e as forças químicas que mantém juntas as moléculas, são realmente forças elétricas atuando em regiões onde o balanço das cargas não é perfeito, ou onde a distância é muito pequena.
Como você deve saber, os átomos são formados por um núcleo de prótons positivos com elétrons ao seu redor. Então, você poderia perguntar: “se esta força elétrica é tão extraordinária, por que os prótons e os elétrons não caem uns em cima dos outros? Se eles querem estar numa mistura compacta, por que não fi cam ainda mais compactos?” A resposta está relacionada com os efeitos quânticos. Se tentarmos confinar nossos elétrons numa região muito próxima dos prótons, de acordo com o princípio da incerteza, estes elétrons adquiririam um momento quadrático médio que aumentaria conforme tentássemos confiná-los em uma região menor. É este movimento, exigido pelas leis da mecânica quântica, que impede a atração elétrica de juntar ainda mais as cargas.
RICHARD P. FEYNMAN
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