Um experimento mental é um raciocínio lógico partindo de alguma hipótese, teoria ou princípio e que é feito sem requerer um meio físico para prova-lo.

São utilizados quando não é possível concretizar um experimento ou quando nenhum meio físico é realmente necessário para chegar às suas conclusões. Eles surgiram na filosofia praticada pelos gregos, e são usados até hoje em dia em diversas avaliações científicas para demonstrarem uma verdade ou para provar se as premissas iniciais são falsas, caso em que se chega a um paradoxo que leva a uma situação impossível ou altamente improvável. Além da filosofia, existem experimentos mentais em matemática, biologia, ciência da computação e na física, entre outros campos do conhecimento.

Na série de seis posts sobre a existência de Deus existem alguns experimentos mentais sendo que o mais relevante, na minha opinião, é a demonstração de que o ser humano, se for formado exclusivamente por matéria e, na verdade um robô (….!!!). A diferença entre um ser humano e um robô, é muito clara para nós, que não somos robôs, mas assumindo uma premissa inicial materialista fica evidente o paradoxo e percebe-se que ela não é totalmente verdadeira.

Para que fique explicado com simplicidade o que é um experimento mental, convido o leitor que não conhece física a provar que dois corpos caem com a mesma aceleração e tem sempre velocidades iguais se cairem juntos. Isso é um assunto interessante, porque uma boa parte das pessoas para quem você fizer esta pergunta irá dizer, baseada em sua intuição, que os corpos mais pesados chegam primeiro ao chão e os corpos mais leves chegam depois. Aliás, não tirei 10 em uma prova de ciências aos 11 anos porque a professora ensinou isso em sala de aula e foi contradita por mim, então ela colocou essa questão na prova para reafirmar o que ensinou errado …

Vamos então ao famoso experimento mental realizado por Galileu Galilei em seu “Discorsi e Dimostrazioni Matematiche” no ano de de 1628, enunciado porém com nossas próprias palavras.

Intuição: jogamos uma bola de papel pela janela e uma bola de chumbo e vemos que a bola de papel cai por último. Nossa intuição está correta ?

Hipótese: por causa dessa intuição vamos colocar então a hipótese de que corpos mais pesados são mais velozes do que corpos mais leves e portanto, ao serem jogados da janela de um prédio chegam primeiro ao solo.

Teste proposto: Vamos supor que um corpo pesado, uma bolinha de chumbo, seja empurrado do parapeito da janela localizada no décimo andar, para baixo de modo que não tenha uma velocidade inicial, isto é, sua velocidade ao ser jogada seja zero e vá crescendo até chegar ao chão. No quinto andar, em outra janela, vamos medir a velocidade da bolinha, por exemplo ao cruzar dois sensores separados ou medir com um radar.
A mesma coisa vamos fazer para o corpo mais leve, uma bolinha de plástico do mesmo diâmetro, e então comparar as velocidades. Para evitar o efeito do vento isso vai ser feito dentro de um tubo de acrílico muito grande, que vá da janela até o chão. Para eliminar o efeito do atrito com o ar vamos usar bolinhas iguais, porém feitas com material diferente e ambas recobertas com uma fina camada de tinta.

Antes porém de comprar os materiais e chamar os amigos, decidimos então fazer uma simulação, ou “experimento mental”, conforme abaixo.

Se colássemos as bolinhas uma na outra e jogássemos, ao medir a velocidade de ambas na passagem pelo quinto andar só poderá haverá uma velocidade, porque as bolinhas estão ligadas (se as velocidades fossem diferentes a cola teria se rompido porque surgiria uma força de separação entre as bolinhas). Que velocidade iremos medir então ?

Simples: A mais pesada irá arrastar a mais leve e a mais leve irá atrapalhar o movimento da mais pesada de modo que a velocidade do conjunto será intermediária entre a mais leve e a mais pesada. Para tirar qualquer dúvida basta amarrar numa corda duas pessoas, uma que anda e outra que corre e observar que ao final nem a primeira correrá tanto nem a segunda andará tão devagar, a menos que a primeira pessoa aumente a força aplicada, de modo a manter a mesma velocidade que tinha antes. Para as duas bolinhas separadas ou ligadas não faz sentido imaginar que a força que age sobre elas e as faz cair seja mudada por causa disto, então a velocidade do conjunto deverá ser menor.

Uma vez que partimos da premissa que os corpos mais pesados caem mais rápido do que os corpos mais leves somos forçados a concluir que a velocidade das bolinhas ligadas tem que ser maior porque a massa do conjunto aumenta. Temos assim um paradoxo, ou uma impossibilidade. A mesma premissa faz com que a bolinha de chumbo sozinha seja mais rápida do que a bolinha de chumbo ligada a um material mais leve e ao mesmo tempo o conjunto deveria ser mais rápido porque sua massa é maior do que a bolinha sozinha. Assim, cancelamos o experimento antes de que ele começe, não precisamos dele porque fica claro que as velocidades não podem ser diferentes.

Através deste experimento mental Galileu chegou a um absurdo lógico e concluiu que todos os corpos, independentemente de sua massa, caem com velocidades iguais porque a aceleração provocada pela força da gravidade é igual, mesmo assim teve que demonstrar isso aos céticos no célebre experimento realizado no alto da torre de Pisa (na verdade, diz-se que isto é uma lenda, não ocorreu de fato..).

E quanto à nossa intuição inicial ? Bem, como não temos qualquer intuição de coisas que ocorrem no vácuo, quando jogamos a bola de papel e a de chumbo iremos ver que a de chumbo irá cair primeiro, mas isso ocorre por causa do efeito do ar, da resistência e do empuxo (força para cima que mantém um enorme e pesado balão voando) mas se o experimento fosse realizado no vácuo veríamos que as duas cairiam ao mesmo tempo, ou poderíamos utilizar o experimento que imaginamos, com uma precisão um pouco menor.

Para simplificar, se você ainda não está satisfeito, basta colocar um pratinho embaixo das duas bolinhas (o que cancela o efeito do atrito) e joga-las do alto de uma pequena escada e observar que o pratinho vai cair com as duas bolas juntas e a mais pesada não tentará virar o pratinho para baixo.