Física Quântica - I

Por Paulo Henrique Dionísio [1]

A Física Quântica desperta, em muitas pessoas, interesses variados. Nascida com o século XX, bastaram algumas décadas para que influenciasse, decisivamente, a vida de todos nós, pois deu sustentação teórica à estonteante revolução tecnológica, ocorrida, principalmente, a partir dos anos cinqüenta. Concomitantemente, exigiu dos físicos profundas alterações em sua maneira de descrever os fenômenos naturais, em sua forma de compreender e explicar a natureza. Na verdade, não houve consenso. Ficaram famosas as discussões entre Einstein e Niels Bohr, centradas, principalmente, na questão do caráter probabilístico da nova teoria em oposição ao determinismo da Física Clássica e na interpretação de alguns aspectos do formalismo matemático utilizado. E as discussões perduram, apesar da sofistica ção dos novos experimentos que o próprio desenvolvimento tecnológico viabiliza, realizados com o fim específico de tentar elucidar as questões pendentes. Dualidade onda-partícula, princípio da incerteza, o gato de Schrödinger, o colapso da função de onda, a ação da consciência do observador sobre o estado do sistema... Expressões como essas respingam no leigo em Física, que fica entre curioso e perplexo, às vezes, esperançoso, no mais das vezes, indiferente. Mas afinal, o que é mesmo a Física Quântica?

Em uma tentativa de interpretar os novos paradigmas nascidos com a Física Quântica, Niels Bohr formulou o seu "princípio da complementaridade", segundo o qual os sistemas quânticos podem se apresentar sob dois aspectos aparentemente incompatíveis e mutuamente exclusivos. Quando um dos aspectos é aparente, o outro fica oculto e vice-versa, como uma moeda que nos volta apenas uma face de cada vez. Em um (nada aconselhável, advirto!) exercício de generalização, há quem proponha pares de conceitos complementares (conceitos que não podem ser esclarecidos simultaneamente) ou de condições complementares (condições que não podem ser satisfeitas simultaneamente). Certa vez, em uma entrevista, alguém perguntou a Bohr [2]: "O que é complementar à verdade?" Ao que ele respondeu: "A clareza".

Este texto é uma tentativa de desmentir o princípio da complementaridade, ao menos no que diz respeito ao par verdade clareza. O autor pretende ser "verdadeiro" ao responder a questão o que é a Física Quântica, fazendo-o de maneira fidedigna, precisa e clara. Esforça-se, ao mesmo tempo, por ser acessível aos não-físicos e manter-se adequado ao ambiente acadêmico.

Para tanto, será necessário falarmos não apenas "sobre" a Física, mas também "de" Física. Trata-se, sem dúvida, de um propósito ambicioso. Seu eventual sucesso será creditado, principalmente à disposição e ao empenho de quem lê.

1 Professor na Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas da UNISINOS. Doutor em Física, pela UFRGS.
2 Conforme PIZA, A. F. R. de Toledo. Schrödinger, Emaranhado e Decoerência. In:HUSSEIN, Mahir; SALINAS Sílvio (org.). 100 anos de física quântica. São Paulo: Livraria da Física, 2001, p.14.

Física Quântica - II

Por Paulo Henrique Dionísio

Os posicionamentos filosóficos diante do formalismo da Física Quântica não se limitam à controvérsia entre o pragmatismo da Escola de Copenhague e o realismo de Einstein. Há lugar para todas as tendências, do solipsismo ao positivismo, passando por uma esdrúxula sugestão sobre a possibilidade de o universo subdividir-se continuamente em universos paralelos, idênticos em tudo, exceto por alguma característica particular (por exemplo, o gato de Schrödinger estar vivo em um deles e morto no outro...). Não obstante, a Física Quântica é um sucesso como teoria científica, na medida em que descreve adequadamente o mundo microscópico e nossas relações com ele, a ponto de permitir ao homem um domínio fantástico sobre os fenômenos físicos nessa escala diminuta. O imenso impacto tecnológico, sofrido pela civilização nas últimas décadas, é conseqüência direta desse domínio.

Ressaltemos, à guisa de conclusão, alguns aspectos:

1. As teorias da Física só atingem a maturidade, quando expressas em linguagem matemática. Conforme expusemos na seção 14 e nota de rodapé número 8, a fase madura da Física Quântica iniciou quando Schrödinger e Heisenberg desenvolveram suas teorias formais. Mas a Matemática é, para a Física, muito mais do que mera linguagem: é mediante o uso de procedimentos da álgebra e do cálculo avançado que se vão relacionando os conceitos, princípios e leis, de modo a extrair conclusões. Ao desenvolver uma teoria, o físico não argumenta, calcula!

2. A Física Quântica é a teoria que descreve os processos físicos no mundo microscópico (e submicroscópico). A constante de Planck h está presente em todas as equações da Física Quântica, sem exceção; o seu valor extremamente pequeno estabelece que os efeitos quânticos somente são significativos naquele mundo de escala também extremamente pequena (ver seção 7). Se usarmos a Física Quântica na descrição de um fenômeno em escala macroscópica, os aspectos quânticos serão ofuscados pela magnitude dos aspectos não-quânticos, e a descrição obtida será idêntica à dada pela Física Clássica (princípio da correspondência).

3. A busca de efeitos genuinamente quânticos em escala macroscópica constitui-se em tema de pesquisa atual. Como tema de pesquisa, é válido. Nenhum resultado positivo, no entanto, foi até hoje relatado.

4. Vemos, com freqüência, conceitos, princípios e procedimentos da Física Quântica aplicados a processos não-físicos (economia, direito, psicologia, relações interpessoais, saúde...), a sistemas macroscópicos (de escala incompatível com o valor da constante de Planck), sem a precisão de linguagem e sem o rigorismo lógico-formal da Matemática. Podemos admitir que pessoas façam uma extensão livre da Física Quântica, assim como alguém faz uma releitura livre de um texto ou uma interpreta ção livre de uma obra de arte. Mas o que elas estão fazendo já não é mais Física Quântica. Algumas, no entanto, com ou sem formação em Física, insistem, mesmo quando advertidas, em qualificar sua ação como tal. Seria ótimo se tais pessoas estudassem mais Física Quântica, ou revisassem o seu enfoque, ou, até mesmo, reavaliassem suas intenções.