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Mundo Interessante

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Mecânica Quântica Para Leigos

A mecânica quântica é uma das teorias científicas de maior sucesso, mas também uma das mais difíceis de compreender. O universo quântico é radicalmente diferente de tudo aquilo que podemos ver, segue leis próprias extremamente complicadas. Primeiro que tudo, ao nível dos átomos e das partículas subatómicas nada é fixo como no mundo do macrocosmos: as partículas desaparecem de um lado e aparecem noutro, saem do ponto A e chegam ao B antes de terem saído do A, e assim por diante. Os objetos do microcosmos não seguem as leis de Newton tal como os objetos do macrocosmos. As partículas não podem ser detetadas no espaço e ao mesmo tempo ser detetada a direção para a qual se movem, pois saber uma dessas informações torna a outra difícil de descortinar. Isso é o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Essa incerteza não se deve à limitação dos nossos instrumentos, mas sim à própria natureza da matéria e do Universo.


A mecânica quântica é assim a teoria que descreve o comportamento da matéria e da energia ao nível do microcosmos. Esse comportamento é definido como uma onda de probabilidades, dada a incerteza de Heisenberg. Um fotão (partícula de luz) pode estar aqui como pode estar em Marte, pode sair do nosso corpo e acabar em Júpiter... instantaneamente! Isto contradiz a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, o que ainda é um quebra-cabeças para os físicos. Se nada se move mais rápido do que a luz, como é que as partículas subatómicas desaparecem e surgem noutros lados instantaneamente? Ainda não sabemos.


A teoria quântica tem três interpretações para explicar a sua esquizofrenia: interpretação de Copenhaga, universos paralelos e variáveis escondidas. A primeira diz que o observador é o responsável pelo colapso da função de onda, a segunda que todas as probabilidades se efetivam em numerosos universos e a terceira que existem propriedades desconhecidas da matéria que impedem que percebamos o que realmente se passa. Eu defendo a terceira, as variáveis escondidas são a teoria mais lógica (Navalha de Occam). A interpretação oficial, no entanto, segue sendo a de Copenhaga.


Apesar de ser bizarra, a mecânica quântica lançou inúmeras aplicações para o nosso mundo. Uma prova de que a teoria está correta é este simples texto, pois sem mecânica quântica não teríamos os computadores. A medicina também depende muito desta teoria, pois praticamente todas as máquinas que vemos nos hospitais seguem as leis da mecânica quântica.


O complicado é unir o microcosmos ao macrocosmos. A teoria da gravidade diz que o Universo é suave e elegante, mas ao nível dos átomos o Universo é instável e cheio de imperfeições. Falta unir a Teoria da Relatividade Geral à Teoria da Mecânica Quântica. A união destas duas grandes teorias é realmente necessária, pois o Universo não pode ter leis diferentes para as grandes coisas e para as pequenas coisas. Digamos que estas duas teorias são peças de algo maior, de algo que ainda não foi descoberto. Falta uma teoria unificadora.


Para o estudo da mecânica quântica, recomendo o fórum Física2100. Nesse fórum existe um quadro (Física Quântica) que possui dezenas de tópicos sobre o assunto que descreve neste artigo, a teoria quântica. Um pouco de dedicação ao tema é o suficiente para afastar as confusas nuvens quânticas da mente daqueles que querem saber mais sobre esta espetacular teoria da Física.