FÍSICA QUÂNTICA

A física quântica surgiu no início do século XX como resultado da tentativa da ciência em explicar a natureza naquilo que ela tem de menor: os constituintes básicos da matéria. É uma parte da física que se costuma considerar como sendo não-intuitiva. Isso significa que muito de seu conteúdo parece não ser absolutamente verdadeiro. Por exemplo, a dualidade onda-partícula diz que tais constituintes básicos se comportam ora como partículas ora como ondas. Portanto, em certo sentido, a realidade pode ser descrita como sendo contínua e descontínua simultaneamente.

A descontinuidade se dá entre uma partícula e outra, sejam elas fótons, elétrons, prótons, etc. Estas são como pequenos "pacotes" digitais (em latim ‘quanta’, plural de ‘quantum’, daí o nome ‘quântica’), discretos e descontínuos entre si. Quanto ao aspecto da continuidade, uma analogia com as ondas do mar pode falicitar a compreensão, mas não é estritamente rigorosa; entretanto não há nada de absurdo em sua aplicabilidade, assim como numa analogia com as ondas de TV ou rádio. A diferença objetiva é que tratam-se de ondas de probabilidade e não há porque complicar demasiadamente uma descrição que por si só já é dificil de ser compreendida. O fato é que tais "pacotes" se comportam ora como partícula, ora como onda, e é esse o cerne da questão.

Esta é uma afirmação no mínimo estranha, bizarra. Mas é o que acontece na natureza em seu aspecto mais fundamental. Analogamente, no nosso dia-a-dia podemos ter a impressão de que vivemos num planeta de superfície plana, como decorrência de uma noção intuitiva, mas tal noção não corresponde à realidade, já que nosso mundo é sabidamente arredondado, esferoidal.

No mundo em que vivemos ondas são muito diferentes de objetos. Porém se tivéssemos o tamanho de átomos tudo se comportaria como uma onda de vez em quando e como partícula em outras vezes. Essa é uma das consequências mais bizarras da física quântica, mais corretamente chamada de mecânica quântica por ser algo como uma contraposição a assim chamada mecânica clássica (a física newtoniana que rege o nosso mundo macroscópico do dia-a-dia), a qual, por sua vez, tem esse nome por uma questão de coerência histórica, uma vez que o estudo dos movimentos da matéria é chamado de mecânica desde os primórdios da física enquanto disciplina dedicada a explicar os fenômenos da natureza. Além do mais, a mecânica quântica não é exatamente uma ‘outra’ física, sendo mais especificamente uma decorrência do estudo continuado de um aspecto dessa mesma disciplina científica.

Note-se que a mecânica clássica, a partir das descobertas da mecânica quântica, não deixou de ter valor de uma hora pra outra. A questão é que os fenômenos quânticos só se tornam perceptíveis em dimensões de tamanho muitíssimo pequenas, sendo os mesmos individualmente insignificantes para nossa experiência diária.

A mecânica clássica passou, assim, a ser considerada como apenas uma aproximação suficientemente adequada para lidar com nossa realidade cotidiana, que ocorre numa escala dita macroscópica porque cercada por objetos que podemos enxergar sem a ajuda de lentes ou microscópios atômicos. Já a mecânica quântica lida com coisas tremendamente pequenas, que se comportam de forma completamente diversa e, por não ser intuitiva, chegou até mesmo a ser considerada como uma falsa teoria. O próprio Einstein (que, ironicamente, foi um dos que mais contribuíram para o seu advento) acreditava que a mesma estava provavelmente equivocada. Mas com o passar do tempo percebeu-se que ela explicava tão bem o resultado das experiências que não havia como fugir de suas conclusões, por mais estranhas que pudessem parecer a primeira vista.

Todo objeto em nosso universo é feito de átomos, até algum tampo atrás considerados como a menor unidade possível de matéria. Entretanto, hoje sabe-se que os átomos são feitos de coisas menores chamadas quarks e elétrons, mas não se tem certeza se os quarks são também feitos de coisas ainda menores. Os átomos, elétrons, quarks e fótons (outra coisa muito pequena sobre a qual ainda pouco se sabe, a não ser que é aquilo de que é composta toda forma de radiação eletromagnética, inclusive a luz) tem um comportamento bizarro: nunca podemos saber exatamente onde estão. Não é por falta de instrumentos mais potentes, mas sim em decorrência de uma lei da física chamada “princípio da incerteza de Heinsenberg”, que diz que nunca saberemos a exata posição dessas partículas.

Nunca saberemos onde os elétrons individuais de um átomo estão exatamente. Isto é algo que se nos afigura, no mínimo, como deveras estranho, mas que deve ser compreendido para que se possa melhor assimilar suas consequências. Há elétrons que inclusive somem de um lugar e reaparecem em outro, algo como uma espécie de teletransporte. Simplesmente não há como saber que caminho seguiram para ir de cá para lá; só sabemos que eles se comportam desta forma.

Este é um dos fenômenos mais bizarros na mecânica quântica, mas há outros tão ou até mesmo mais estranhos do que esse. Há elementos radioativos, como o urânio, por exemplo, cujos átomos explodem sem mais nem menos, como que “do nada”. Nunca podemos saber quais átomos vão explodir ou quando, só que alguns vão e outros não. Aparentemente não existe uma causa direta que explique o fato deles explodirem, mas eles explodem mesmo assim e de forma totalmente aleatória. Isto irritou tanto a Einstein que ele chegou a declarar que "Deus não joga dados com o universo" por não se conformar com a imprevisibilidade inerente à natureza, o que levou Niels Bohr, outro eminente físico, reconhecido como um dos principais formuladores da nova teoria, a responder de forma irônica que “Deus é o próprio jogo”.

A partir de tais considerações, portanto, podemos dizer que a conclusão mais importante decorrente da descrição da realidade que a mecânica quântica fornece é a de que existe um fator de indeterminação na natureza, que se torna mais patente na esfera do extremamente pequeno, mais precisamente no nível atômico, que não é derivado da imprecisão dos instrumentos, mas sim de uma característica inerente à própria realidade.

Exatamente: tal indeterminação não é decorrente da imprecisão dos instrumentos. Tanto que tem o nome de "princípio da incerteza" e não de "teoria da incerteza". E essa é uma conclusão a que chegaram os físicos a partir de experimentos reproduzíveis e não de meras hipóteses, sendo esta indeterminação passível de ser comprovado matemática e empiricamente.

Mas existem alguns problemas. Estamos, sem dúvida, falando sobre o que podemos observar, mas não em termos totalmente objetivos, na medida em que esta observação é feita por inferição indireta, a partir de impressões fotográficas em placas de materiais quimicamente tratados, por exemplo; não é como se você apontasse um microscópio eletrônico para um átomo e o observasse diretamente. Além do mais, há também a questão decorrente do fato de que toda observação necessariamente altera o estado da partícula observada, seja sua posição ou sua velocidade; e a partir da medição de uma pode-se extrapolar a outra com alguma margem de erro, porém nunca ambas ao mesmo tempo e com precisão absoluta.

Segundo o princípio da incerteza é ABSOLUTAMENTE IMPOSSÍVEL determinar ao mesmo tempo a velocidade e a posição de uma partícula. Quanto mais precisa for a medição de um dos fatores invariavelmente mais imprecisa deverá ser a do outro. E isso não depende da qualidade ou da capacidade de qualquer instrumento, é uma característica da natureza da matéria.

Mas e daí? Em que isso interfere na nossa rotina diária?

Essa é uma pergunta muito pertinente. À primeira vista a resposta teria que ser “absolutamente nada”. Afinal de contas as primeiras formulações da mecânica quântica aconteceram no início do século passado e de lá pra cá isso não afetou a vida de quase ninguém, ou pelo menos a de quem não tinha conhecimento de sua existência.

Mas paremos para pensar com mais atenção. Mesmo depois de tanto tempo ainda estão sendo avaliadas as sutis implicações filosóficas, e por que não dizer, também, as consequências psicológicas e culturais decorrentes dessa verdadeira revolução científica, as quais provavelmente só se farão sentir de forma ampla e consistente depois de devidamente digeridas pelo imaginário popular da humanidade, o que demanda um certo período de amadurecimento.

Obviamente, e como sempre, a arte chegou na frente. O movimento literário e nas artes plásticas conhecido como Surrealismo nunca escondeu a influência que sofreu das ideias da mecânica quântica, usando e abusando de suas implicações, entre elas a de que a interpretação da realidade fornecida pela mesma nos leva a conclusão de que, de certa forma, todos nós vivemos imersos numa grande ilusão, algo similar a noção de “maya” professada pelo hinduísmo.

Seria lícito ir tão longe, a ponto de especularmos se tudo em nosso mundo não passaria efetivamente de apenas mais uma construção da mente, gerada a partir da interpretação de dados colhidos pelos órgãos dos sentidos e processados no cérebro, numa elaboração coletiva que decorre, provavelmente, de nossa programação genética comum?

Que cada um medite sobre isso e tire o melhor proveito que puder.