Cientistas revelam que o som não se propaga no vácuo, mas a luz pode criar pressão vibracional nesse ambiente.

Esse paradoxo volta sempre que um laser de laboratório faz tremer um espelho microscópico numa câmara de vácuo selada, enquanto o grito mais alto se extingue no nada. Sem ar. Sem som. E, ainda assim, um empurrão suave da luz.

A sala limpa tinha um leve cheiro a toalhetes de álcool e óleo de máquina. Um espelho tão fino como uma folha pendia por um fio de vidro, isolado dentro de um frasco em forma de sino do tamanho de uma melancia, com as bombas a marcar o tempo como um metrónomo distante. Um laser verde, firme como um fôlego contido, atingia o espelho, e no ecrã do outro lado da sala uma linha trémula começou a oscilar, como se algo invisível a tivesse empurrado. Os engenheiros murmuravam naquela voz neutra de quem faz algo delicado; uma mão pairava sobre o botão de potência, a outra sobre o livro de registos. Esperava barulho e não ouvi nenhum. O silêncio parecia pesado ao ponto de se poder tocar. Era o silêncio que empurrava.

Silêncio, explicado. Pressão, revelada.

O som é um desporto de equipa. Precisa de ar, água ou aço para transportar as suas ondas, molécula após molécula como uma onda num estádio. No vácuo, os companheiros não aparecem. Sem ar, sem ondas, sem som — apenas uma quietude tão completa que se ouve o próprio coração na cabeça.

Se já viu uma demonstração com um frasco em forma de sino, conhece a sensação. Um telemóvel a tocar vai ficando ténue até desaparecer à medida que o ar é retirado, mesmo que ainda se veja a luz do visor. Na órbita sucede o mesmo: os astronautas não ouvem uma chave de fendas a cair fora da estação. Tanto dramatismo e sem banda sonora.

A luz é diferente. Não necessita de meio para se propagar e transporta momento — minúsculo, sim, mas real. Quando os fotões atingem uma superfície, dão-lhe um toque. Milhões e biliões destes toques por segundo resultam numa pressão constante. Num espelho minúsculo, esse empurrão pode excitar modos mecânicos e fazê-lo vibrar. Numa vela fina, pode alterar uma órbita. A ausência de ar apaga o som, mas também remove o atrito, permitindo que as forças mais subtis se façam ouvir.

Das demonstrações de sala de aula às velas cósmicas

Experimente o contraste com duas experiências simples: uma para o silêncio, outra para o empurrão. Primeiro, o silêncio. Coloque um avisador sonoro debaixo de um frasco de sino e ligue a bomba. Veja o som desaparecer à medida que a pressão baixa. Depois, o empurrão. Suspende uma tira de folha de alumínio como pala leve num fio fino. Apague as luzes. Aponte um laser contínuo à folha desde alguns metros e projete o ponto refletido numa parede distante. Com o feixe estável, pequenas deflexões surgem como um ponto errante. Não é o ar. É a luz a empurrar a matéria.

Evite truques térmicos mantendo o feixe com baixa potência e constante. Correntes térmicas no ar residual podem criar efeitos antes do vácuo completo e superfícies quentes distorcem-se. Aqui, a paciência vale mais que a potência. Todos tivemos aquele momento em que nada parece mexer, por isso respire fundo e deixe o sistema estabilizar. Falando a verdade: ninguém faz isto todos os dias. Mas quando o ponto se move, torna-se viciante. Esse inclinar da luz é hipnotizante.

Os engenheiros usam o mesmo princípio para grandes ideias e pequenos milagres. Observatórios de ondas gravitacionais detetam a pressão da radiação em espelhos de 40 quilos. “Tambores” nanofabricados da largura de um cabelo são arrefecidos com luz e afinados numa nota escolhida. Naves com velas solares, como a IKAROS e a LightSail 2, transformam a luz do Sol em propulsão, elevando a órbita com os toques dos fotões.

“O silêncio é o preço do vácuo, mas também é o palco onde a luz pode empurrar sem competição”, disse-me um físico de laboratório, olhos fixos no traço trémulo.

• O som precisa de um meio. Sem partículas, não há onda.
• A luz transporta momento. Os fotões empurram ao refletir ou serem absorvidos.
• O vácuo não é vazio. É um quase-vazio onde pequenas forças finalmente se destacam.

A matemática silenciosa por trás de uma ideia sonora

Qual é a força desse empurrão? Pense na luz solar na Terra: cerca de um kilowatt por metro quadrado num dia limpo. A pressão da radiação ronda alguns micro-Newtons por metro quadrado numa superfície absorvente, o dobro numa boa superfície refletora. Não é muito para a sua mão, mas é suficiente para uma vela do tamanho de um campo de ténis, e um deslumbre para um espelho tão leve quanto um floco de neve.

O truque não é vencer o braço-de-ferro num segundo. É jogar para o longo prazo. No vácuo quase não há fricção, por isso um pequeno empurrão constante acumula efeito. Uma vela bem inclinada rouba um pouco do momento da luz e transforma isso numa alteração da velocidade. Dê-lhe dias ou semanas, e essa alteração cresce até formar um novo trajeto. Foi assim que a LightSail 2 subiu em órbita, milímetro a milímetro, dia após dia, só com o Sol.

De volta ao laboratório. A luz aqui faz algo mais subtil: conversa com vibrações. Quando um laser reflete num compartimento ótico minúsculo — dois espelhos frente a frente — a pressão sobre os espelhos muda conforme a distância entre eles. Esse feedback pode arrefecer um oscilador mecânico até à quietude ou amplificá-lo até uma ressonância mensurável. A mesma conversa dupla permite a instrumentos como o LIGO ouvir o espaço-tempo esticar-se menos do que a largura de um protão. É um poder silencioso. Juro que senti o silêncio ficar ainda mais pesado.

Como perceber o toque da luz

Comece por imaginar um fotão como um pacote minúsculo de energia com um empurrão embutido. Se for absorvido, entrega o seu momento. Se for refletido, entrega o dobro, pois muda de direção. Por isso é que espelhos polidos sentem mais pressão do que tinta escura. Numa superfície flexível, o empurrão encontra uma ressonância — uma frequência a que o objeto gosta de vibrar — e excita-o nessa frequência. A resposta não é aleatória, é musical.

Há armadilhas comuns à espreita. Suportes instáveis transformam física real em mobiliário a tremer. Um feixe que deriva pode parecer movimento. O calor infiltra-se e dilata a amostra. Se procura a genuína pressão de radiação, mantenha o laser estável, a potência baixa e deixe a bomba de vácuo fazer o seu trabalho, com calma. Se ajudar, deixe um recado a si mesmo: não corra. Os seus dados vão agradecer-lhe depois.

Há poesia nisto, mas não há magia. Momento entra, movimento sai. O resto é paciência e ótica limpa.

Como disse o técnico de laboratório quando desligámos as lâmpadas e vimos o ponto “respirar” na parede:

“Nunca se ouve, mas sente-se sempre.”

• Use um frasco de sino para mostrar o silêncio e uma pala leve para revelar o empurrão da luz.
• Mantenha a potência baixa para evitar aquecimento; dê tempo ao sistema para estabilizar.
• Projete o ponto refletido distante para ampliar pequenos movimentos.

O que fica depois das bombas pararem

Sai-se de um laboratório de vácuo a pensar na vida dupla do nada. Nesse espaço quase vazio, os sons desaparecem. Sem ondas acústicas. Sem prova sonora imediata. E ainda assim, o mesmo vazio dá ao empurrão de um fotão o espaço de que precisa para se tornar num movimento visível no ecrã, uma oscilação que se pode seguir, uma vela que se inclina ao Sol. É um bom lembrete de que a ausência pode ser útil.

Depois de ver, começa-se a reconhecer o padrão em todo o lado. O silêncio amplifica o que é pequeno. Voos espaciais movidos à luz solar em vez de combustível. Sensores que escutam o nanoescala ao empurrar com luz e ler a resposta. Até instalações artísticas fazem um feixe vergar uma fita fina, o movimento tão delicado que só no escuro se acredita. Se isto lhe despertar algo, partilhe a ideia com alguém num passeio noturno: não há som no vazio, mas a luz continua a falar.

Perguntas Frequentes:

• O som pode propagar-se no vácuo? Não. O som precisa de um meio como o ar, água ou sólidos. No vácuo não há partículas suficientes para transportar as ondas de pressão.
• A luz pode criar som no vácuo? A luz pode fazer objetos vibrar no vácuo via pressão de radiação, mas isso não é “som” até que exista um meio para transportá-lo. No ar ou líquidos, a luz pode gerar ondas acústicas (efeito fotoacústico). Num vácuo puro, não.
• Quão forte é a pressão da radiação solar? À distância da Terra, está na ordem de alguns micro-Newtons por metro quadrado na absorção e cerca do dobro na reflexão. Minúscula por metro quadrado, mas potente em velas grandes e ao longo do tempo.
• A luz pode mover objetos grandes? Não rapidamente. Pode alterar o movimento de estruturas grandes e muito leves como velas solares, e empurra notoriamente espelhos massivos e super estabilizados em laboratórios de precisão. O efeito acumulado é crucial.
• O vácuo é realmente vazio? O espaço é um quase-vácuo, não um vazio perfeito. Há algumas partículas, campos e até flutuações do vácuo, mas para o som é suficientemente vazio para ser silencioso, e para a luz, permite que pequenas forças se evidenciem.