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Entenda de uma vez: Mecânica Quântica

Vivemos numa realidade em que uma coisa não é outra, e o que está aqui não está ali. Mas, no mundo das partículas, o óbvio deixa de existir e o impossível é corriqueiro.

Por Salvador Nogueira - Atualizado em 24 jul 2019, 10h51 - Publicado em 18 jul 2019, 10h46

Temos de admitir: a mecânica quântica assusta. Não é questão de se eu entendo, ou se você, depois de ler esse texto, vai entender. Como já dizia o grande físico americano Richard Feynman, “acho seguro dizer que ninguém entende mecânica quântica”. E, no entanto, apesar de ninguém entender, ela é a mais bem-sucedida teoria já desenvolvida pela ciência, testada em experimentos com precisão de dezenas de casas decimais. De onde vem a confusão, então?

Acontece que o que a teoria sugere sobre a natureza da realidade é totalmente diferente das observações cotidianas que fazemos. Enquanto todos aceitamos com facilidade a afirmação de que ninguém pode estar em dois lugares ao mesmo tempo, a mecânica quântica diz, por exemplo, que uma partícula elementar pode estar em todos os lugares possíveis ao mesmo tempo. E isso nem é a coisa mais louca.

Comecemos, pois, do princípio, que ajuda a clarear as ideias. O “quantum” nasceu pelas mãos de Max Planck em 1900, quando o físico alemão percebeu que certos fenômenos podiam ser descritos por uma equação se ela tratasse a energia como um conjunto de pacotes com quantidades limitadas, indivisíveis. Cada pacote desses é um quantum. Mas as coisas começaram a ficar estranhas quando Einstein, em 1905, aplicou a ideia à luz, mostrando que ela não só era uma onda, mas também podia ser uma partícula. E tudo fugiu do controle quando experimentos mostraram que o comportamento da luz, como onda ou como partícula, era definido não pelo que ela era de fato, mas pelo que se fizesse com ela. Falemos do clássico experimento da dupla fenda, feito pela primeira vez por Thomas Young, em 1803.

Se você coloca uma lanterna à frente de um anteparo com duas fendas e observa o padrão que se forma na parede, verá que surgem franjas iluminadas e escuras. Isso acontece porque as duas fendas agem como duas passagens de luz, e as ondas luminosas de cada fenda interferem umas com as outras, por vezes amplificando-as e em outras cancelando-as. Agora, imagine que colocamos em cada fenda um detector para determinar se uma partícula de luz passou por ali. Estamos em essência “obrigando” cada quantum de luz (chamado fóton) a agir como partícula, e não como onda. Aí o padrão de franjas dá lugar a uma mancha consistente de luz.

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Trata-se de uma chocante constatação, válida para tudo no mundo das partículas elementares: a realidade é determinada pelo observador.

Em seguida imagine um experimento em que a luz será enviada “a conta-gotas”, e o detector não está mais nas fendas, mas na parede, identificando onde chegou cada um dos fótons individuais. Veremos as primeiras marcas aparecerem aleatoriamente, mas, com o passar das rodadas vai surgindo o padrão de franjas. O que isso quer dizer? Que cada quantum de luz passou como onda pelas duas fendas ao mesmo tempo e, mais incrivelmente ainda, interferiu consigo mesmo para influenciar onde ele chegaria ao final para ser identificado pelo detector!

O próprio Feynman, falando desse experimento, disse que “é impossível de explicá-lo de qualquer modo clássico, e ele tem em si o coração da mecânica quântica”. Esse coração é que, nas menores escalas, tudo é probabilístico*. A realidade é fluida, composta por muitas alternativas sobrepostas, até que um experimento a sorteia aleatoriamente.

*Probabilístico: Pela teoria, é impossível saber como qualquer partícula vai se comportar; só se pode prever que probabilidade um dado desfecho tem de ocorrer.

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Não por acaso, um dos grandes pioneiros da mecânica quântica, o austríaco Erwin Schrödinger, sugeriu em 1952 que uma das possíveis interpretações desse mistério é imaginar que há incontáveis realidades paralelas – universos paralelos –, manifestando cada uma das possíveis histórias de cada partícula que existe. Era a ideia de multiverso, nascendo das menores escalas do cosmos.

Tudo isso é tão contraintuitivo que seria mais fácil descartar. Mas o fato é que essa descrição maluca da realidade é o que nos permite interpretá-la com absurda precisão. A mecânica quântica, com todas as suas incertezas*, pariu a mais completa descrição do mundo já desenvolvida pelo ser humano.

*Incertezas: O Princípio da Incerteza, de Werner Heisenberg, diz que é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de uma partícula.

 

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