O SONHO DA FÍSICA QUÂNTICA

Maria Paula Teixeira de Castro - Bacharel e Licenciada em Física pela USP - Outubro / 2008

O nome “Quântico” vem de quantidade, em latim “quantum”. O físico alemão Max Planck (1858-1947) é considerado o “pai” da Física Quântica por ter sugerido que a energia só pode assumir determinados valores específicos, os “quantum” de energia. Esta sugestão, tomada no início apenas como um artifício matemático, mostrou-se bem real à medida que novos experimentos foram sendo acrescentados a esta linha de pesquisa.

A energia já havia sido descrita no final do século 19, como uma “informação transportada pelas ondas eletromagnéticas à velocidade da luz”.  Mas Planck sugeriu algo novo. Ao estabelecer a proporcionalidade entre energia e vibração evidenciou a “quantização” da energia, a qual só poderia assumir determinados valores, formando verdadeiros “pacotes” de energia, os “quanta”, que deram o nome à teoria Quântica.

Na fórmula e=hn, temos que a energia e (a letra grega épsilon) é proporcional à frequência de vibração n (a letra grega ni) sendo a constante de proporcionalidade o h, a hoje famosa Constante de Planck. Einstein partindo deste conceito, e sabendo que luz e energia são em última análise a mesma entidade, criou a noção de fóton: um “pacote” de energia que caminha na velocidade da luz. Estabeleceu-se então o primeiro paradoxo da Física Quântica: a luz (ou a energia) é ao mesmo tempo onda e partícula!

Para “resolver” este paradoxo, outro físico, De Broglie, sugeriu que a matéria também teria esta característica dual – a matéria seria um “pacote de onda”. Mesmo para os físicos, essas ideias continuavam inaceitavelmente paradoxais. Então Max Born ponderou que o pacote de ondas é na verdade um pacote de probabilidade. Mas probabilidade significa incerteza e nesta sequência Heisenberg enunciou o “Princípio da Incerteza”, segundo o qual não se pode simultaneamente determinar, “com certeza”, a posição e a velocidade de uma partícula. (Para quem pensou que tal princípio só é válido para coisas bem pequenas como átomos, por exemplo, lembramos que todos nós somos compostos de átomos).

E ainda mais: velocidade e posição só aparecem quando alguém tenta medi-las, antes disso são apenas incertezas, espalhadas pelo espaço-tempo. Muitos viram aí o segundo grande paradoxo da Física Quântica: a realidade só existe quando há alguém para observá-la.

Agora podemos entender porque se diz hoje que a Física Quântica coloca o homem no centro dos acontecimentos: o mundo não existe por si só; somos nós que o fazemos surgir. É a nossa consciência que transforma simples possibilidades em eventos reais. E parece ser exatamente este o mecanismo que permite o sonho tornar-se realidade.

Bibliografia

- Eisberg e Resnick – “Física Quântica”  - Ed. Campus – 1979

(este é o livro clássico usado no curso de Quântica. Tem explicações bem precisas, mas que por vezes exigem uma matemática avançada).

- George Gamow – “Biografia da Física” – Zahar Ed. - Rio de Janeiro – 1963

(este é um livro indicado no curso de Evolução dos Conceitos da Física. Pretende ser um meio termo entre um livro didático e histórico. É bem simpático e tenta atingir um público leigo, porém interessado).

- Victor F. Weisskopf – “Indagação e Conhecimento” – EDART – São Paulo 1975

(este texto pertence a uma série de estudos da ciência dirigida pelo pessoal do MIT na década de 60. O texto é para um público leigo, não tem matemática).

- Emilio Segrè – “Dos Raios-X aos Quarks” – Ed. Univ. de Brasília – 1980

(este livro tem muitas fotos interessantes e relatos históricos detalhados. Muito bem escrito pelo Prêmio Nobel E. Segrè).

- A. Fernando de Toledo Piza – “Schroedinger e Heisenberg” – Ed. Odysseus – 2003

(o professor do IFUSP escreveu este pequeno livro, também interessante, que aborda aspectos históricos tão relevantes ao desenvolvimento da Física. No final faz uma análise do significado da Quântica hoje)

- Amit Gotswami – “O Universo Autoconsciente” – Ed. Rosa dos Ventos – 2001

(Não poderia deixar de citar este grande físico indiano, herdeiro de F. Capra. Ele tem uma visão de um novo paradigma para a ciência, no qual deve se incluir a consciência humana. Para explicar esse novo paradigma ele faz um histórico interessante da Física Quântica).

 - Horácio Macedo – “Dicionário de Física Ilustrado ” Ed. Nova Fronteira - 1976