Valdir Aguilera
Físico e pesquisador

Física Quântica - Origem

Valdir Aguilera

Em fins do século XIX, Lorde Kelvin, um dos mais destacados e respeitados físicos da época, fazendo uma avaliação da situação da Física afirmou que todos os problemas já haviam sido resolvidos, restando apenas duas nuvenzinhas no horizonte. Essencialmente ele se referia ao problema da emissão e absorção de calor pelo corpo negro, e ao resultado negativo das tentativas para se detetar o éter. Nem imaginava que aquelas nuvenzinhas estavam carregadas e prontas para desabar uma tempestade que abalaria os alicerces da Física, tão carinhosamente embalados no aconchego dos centros de pesquisa.

A primeira nuvenzinha desabou trazendo a Física Quântica, e a segunda, a Teoria da Relatividade. Os físicos tiveram de repensar tudo aquilo que era verdadeiro e sagrado para eles. A agitação foi geral, durou mais de um quarto de século. É da primeira nuvenzinha que vamos tratar.

Tentando explicar a radiação do corpo negro, em 1900 Max Planck lançou uma ousada hipótese afirmando que a energia não era uma coisa contínua, mas formada de pequenos pacotinhos. A cada pacotinho ele chamou de quantum de energia. Para ele, essa hipótese era apenas um truque matemático que lhe permitiu resolver o problema ainda em aberto. Mal sabia que esses pacotinhos matemáticos passariam a ter existência física no âmbito da nova Física que nascia: a Física Quântica.

Podemos imaginar as emoções que envolveram os físicos da época. Foram necessários cerca de 25 anos para que uma teoria dos quanta pudesse ser finalmente estruturada em forma lógica. Essa teoria recebeu o nome de Mecânica Quântica.

Notemos que a Mecânica Quântica é uma teoria e, como tal, pode ser verdadeira ou não. A História das Ciências nos apresenta vários exemplos de teorias que foram defendidas com unhas e dentes e, mais tarde, tiveram de ser descartadas. Não estamos afirmando que a Mecânica Quântica é um teoria falsa. Mas, não há dúvidas de que é uma teoria ainda inacabada. Einstein era um dos que assim pensavam.

A Mecânica Quântica, alicerce da Física Quântica, é uma teoria axiomática. Isto quer dizer que se baseia em postulados que são aceitos sem discussão, por não ser possível demonstrá-los. Há pelo menos três formas de se enunciar os fundamentos axiomáticos. Uma delas, analítica, se expressa por uma equação: a equação de Schroedinger. Erwin Schroedinger foi um físico austríaco que a propôs, como tirada da cartola de um mágico, no final de 1925. Podemos imaginá-lo dizendo: "A equação é esta e fim de papo". Mas, a bem da verdade, ele não era arrogante a este ponto. Sem entrar em detalhes, apenas como curiosidade, eis a equação de Schroedinger

Equação de Schroedinger
Então, por que a equação de Schroedinger teve boa acolhida pelos físicos? Podemos dizer que é atendendo à "política de resultados". Com essa equação é possível descrever com bastante precisão praticamente todos os fenômenos que ocorrem no mundo microscópico. Podemos querer mais?

A equação de Schroedinger é uma equação de onda. Muita especulação foi feita para explicar que onda seria essa, em que meio se propagaria. Ao usar a equação para explicar algumas propriedades do elétron no interior do átomo, chegou-se a pensar que era o elétron que comandava a onda, como se estivesse na crista dela. Hoje já não se pensa assim.

Atualmente, a grande maioria dos físicos aceita uma interpretação da equação de Schroedinger baseada na chamada escola de Copenhagen. Em poucas palavras, essa escola abre mão de qualquer explicação causal para os fenômenos quânticos. Não há uma tal explicação. Eles ocorrem em obediência a leis probabilísticas. Por exemplo, se um elétron se encontra em determinada órbita no interior do átomo é porque essa órbita é a mais provável. E assim sucede com a "explicação" de outros fenômenos observados no universo microscópico. São regidos por leis probabilísticas, ou seja, mais ou menos pelo acaso.

De acordo com a escola de Copenhagen a onda que a equação de Schroedinger descreve é uma onda de probabilidades, ela nos dá a probabilidade de algo ocorrer. Einstein nunca aceitou esta interpretação. É famosa sua frase "Deus não joga com dados".

Assim como Einstein, muitos físicos não se conformam com essa interpretação. Afirmam, com aquele gênio dando-lhes apoio, que a Mecânica Quântica é uma teoria ainda incompleta. Está faltando introduzir algum ingrediente, alguma variável desconhecida, para que se possa chegar a uma teoria causal, isto é, uma teoria que tenha em seu bojo a lei de causa e efeito.

Os estudiosos da doutrina racionalista cristã sabem que não há efeito sem causa. Se algo nos parece resultado do acaso é porque há, ainda, alguma lei natural que desconhecemos. Talvez aquele ingrediente oculto.

A interpretação probabilística da Mecânica Quântica é responsável por muitas fantasias criadas em nome dela. É provável que veremos alguns exemplos em próximos artigos.

(Este artigo foi publicado originalmente no jornal A Razão, de abril de 2012.)

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