Algumas das ideias mais importantes da física nasceram sem equipamento algum, só com uma situação imaginada até as últimas consequências. É o experimento mental, ferramenta tão antiga quanto a filosofia.
Em 1638, já velho e proibido de sair de casa, Galileu publicou um argumento que derrubava uma ideia de quase dois mil anos.
Ninguém precisou subir em torre nenhuma. A famosa cena de Pisa talvez nem tenha acontecido, como mostra o texto sobre as contribuições de Galileu para a ciência. O argumento cabia numa página e funcionava dentro da cabeça de quem lia.
Esse tipo de raciocínio tem nome. E aparece em momentos decisivos da física, da filosofia e até do debate sobre inteligência artificial.
O que é um experimento mental?
Um experimento mental é uma situação imaginada com cuidado para testar uma ideia. Em vez de montar o equipamento, quem pensa monta o cenário e segue as regras conhecidas até ver onde elas levam.
O termo alemão Gedankenexperiment ganhou circulação com o físico Ernst Mach, no fim do século XIX. A prática é bem mais antiga.
Os bons experimentos mentais costumam ter três peças:
- um cenário simples, que qualquer pessoa consegue imaginar;
- regras aceitas, que quem lê já considera verdadeiras;
- uma consequência inevitável, que confirma ou implode a ideia testada.
Quando a consequência é absurda, a ideia de partida cai. É aí que mora a força do método.
Como Galileu refutou Aristóteles só pensando?
Aristóteles ensinava que corpos pesados caem mais depressa que os leves. Parecia evidente: uma pedra despenca, uma pena flutua.
Galileu propôs, em Duas Novas Ciências, amarrar uma pedra pesada a uma pedra leve e soltar as duas juntas.
Repare no impasse. Pela regra de Aristóteles, a pedra leve, mais lenta, deveria frear a pesada, e o conjunto cairia mais devagar que a pesada sozinha. Só que o conjunto pesa mais que cada pedra separada. Pela mesma regra, deveria cair mais depressa.
O mesmo objeto não pode ser mais rápido e mais lento ao mesmo tempo. A regra se contradiz, e a saída mais simples é admitir que, sem a resistência do ar, tudo cai na mesma velocidade.
Galileu também fez experimentos com planos inclinados. O argumento das pedras, porém, já desmontava Aristóteles antes de qualquer medida.
Qual era o trem de Einstein?
Einstein pensava por imagens. No livro Relatividade: a teoria especial e geral, de 1917, ele propôs a cena que você encontra no capítulo sobre a relatividade da simultaneidade.
Um trem corre ao lado de uma plataforma. Dois raios atingem os trilhos, um na frente e outro atrás do trem.
Uma pessoa parada na plataforma, exatamente no meio, vê os dois clarões ao mesmo tempo. Uma passageira sentada no meio do trem vai ao encontro da luz que vem da frente e se afasta da que vem de trás. Para ela, o raio da frente chega primeiro.
Quem está certo? Para Einstein, as duas. “Ao mesmo tempo” depende de quem observa. Nenhum laboratório da época conseguiria medir isso, e o raciocínio bastou para abalar a ideia de um tempo único para o universo inteiro.
O gato de Schrödinger está vivo ou morto?
Em 1935, Erwin Schrödinger imaginou um gato fechado numa caixa com um átomo radioativo e um frasco de veneno. Se o átomo decair, o veneno é liberado.
Pela leitura mais comum da física quântica na época, o átomo fica numa sobreposição de “decaiu” e “não decaiu” até alguém medir. Levado ao pé da letra, o gato ficaria vivo e morto ao mesmo tempo.
Schrödinger criou a cena para mostrar o absurdo de aplicar essa leitura a coisas grandes. A ironia é que o gato virou o símbolo popular justamente da ideia que ele queria criticar.
Outros experimentos mentais também marcaram época:
- o demônio de Laplace (1814), uma inteligência capaz de prever o futuro inteiro a partir do presente;
- o demônio de Maxwell (1867), uma criatura que separaria moléculas rápidas das lentas e parecia desafiar a termodinâmica;
- o quarto chinês (1980), de John Searle, sobre a diferença entre manipular símbolos e entender;
- a máquina de experiências (1974), de Robert Nozick, que pergunta se uma vida de prazer simulado bastaria.
Experimento mental prova alguma coisa?
Os filósofos discordam. O verbete sobre experimentos mentais da Stanford Encyclopedia of Philosophy resume o debate em duas posições.
Para James Robert Brown, alguns experimentos mentais revelam algo sobre a natureza sem nenhum dado novo. O caso de Galileu é o exemplo preferido dele.
Para John Norton, todo experimento mental é um argumento disfarçado de cena. As premissas vêm da experiência acumulada, e a imagem só ajuda a enxergar a conclusão.
E aqui vale prestar atenção no que as duas posições têm em comum. Um experimento mental é excelente para expor contradições dentro de uma teoria. Para decidir qual teoria descreve o mundo, a última palavra continua com a observação.
Se fizer sentido para você, comente e compartilhe – e conte qual experimento mental já tirou o seu sono.