Mecânica quântica

1.b) Mecânica Quântica ou Física Quântica

Antes de expor as propostas da Mecânica Global é conveniente entender o que é a Mecânica Quântica, o seu desenvolvimento e as suas limitações ou fraquezas. Todo isso do ponto de vista não acadêmico e dirigido tanto a expertos neste ramo da Física de Partículas Elementares como ao público em geral.

O fato de eu não ser uma cientista especializada tem uma vantagem: a minha perspectiva coincidirá bastante com as perguntas que se pode fazer um leitor médio sobre o conteúdo e significado da Mecânica Quântica.

As ideias mais relevantes sobre o desenvolvimento e evolução da Física Quântica, depois de um extenso passeio pela Wikipédia, podem agrupar-se nas seguintes:

• Origem histórica.

  A Mecânica Quântica surgiu nos anos 20 do século XX com as primeiras teorias sobre a estrutura do átomo e as suas partículas elementares por causa, precisamente, do efeito fotoelétrico explicado por Einstein, dando um passo em frente na aproximação física do conceito da constante de Planck.

• Contexto cientifico inicial.

  Eu acho que há dois aspectos fundamentais que marcam a Mecânica Quântica do ponto de vista científico. Por um lado, tinha-se descartado totalmente a existência do famoso éter proposto por René Descartes como meio suporte da luz e, por outro, estava a acabar de ser aceite a Teoria da Relatividade de Einstein.

  A rigidez na não existência do éter formulado pela teoria da Mecânica Clássica vai impedir a Física de Partículas de explicar as forças da gravidade de uma maneira lógica e vai condená-la a uma justificação matemática da realidade física.

  Ao mesmo tempo, pois os dois efeitos necessitam um ao outro, a aceitação pela ciência do conceito de relatividade do tempo obriga a mudar a própria filosofia da ciência, que acabará por transformar-se em filosofia da técnica e da utilidade em vez de conhecimento lógico-objetivo.

• Evolução.

  O grande passo da teoria da Mecânica Quântica foi estabelecer uma limitação no conhecimento físico da época com o Princípio de Indeterminação de Heisenberg, de forma que a partir da referida limitação se pudessem criar estruturas lógico-matemáticas da realidade.

  Segundo se foi observando a natureza ou realidade física foram-se designando nomes e criando leis para explicar o seu comportamento. Por isso, duas das coisas que mais chocam da Física Quântica são a quantidade de nomes sem nenhuma estrutura lógica, em oposição aos nomes da química orgânica, e as numerosas leis ou princípios, com os seus respectivos nomes, que definem a realidade.

  Ou seja, as coisas acontecem porque assim o dizem os princípios, princípios ou leis normalmente de caráter descritivo e carentes de lógica física.

  Obviamente, os princípios e as leis cumprem-se até que se observa uma violação dos mesmos e se criam novas leis e princípios para limitar essas violações, com novas teorias e os correspondentes nomes das violações, os novos princípios e as mencionadas teorias.

• Desenvolvimento tecnológico quântico.

  Ao contrário das poucas aplicações práticas da Teoria da Relatividade, este ramo da ciência é o responsável pelo tremendo desenvolvimento tecnológico do século XX em eletrônica e sistemas da comunicação, com todas as implicações sobre a ciência e a economia em geral.

  

• Contexto científico atual.

  A explicação matemática da realidade saltando a lógica mais elementar acaba por pagar-se e criar limites artificiais ao desenvolvimento da ciência e, o que é ainda pior, se estabelece o hábito de aceitar como ciência o que não tem nada que ver e que a mim me soa a bruxaria e me lembra os antigos feiticeiros.

  Na teoria da Mecânica Quântica convivem bastantes teorias “científicas”. Desde o início, com a corrente denominada Interpretação de Copenhague, foram-se incorporando numerosas teorias à medida que se descobriam novas características da estrutura da matéria e as novas possibilidades que se abriam.

  Entre essas teorias podemos citar a Teoria Quântica de Campos (QFT por Quantum Field Theory) e dentro dela a Eletrodinâmica Quântica (QED acrônimo de Quantum Electrodynamics) e posteriormente a Cromodinâmica Quântica (QCD por Quantum Chromodynamics).

  Na Wikipédia, para justificar a bondade do Modelo Standard diz-se que até à data se comprovou a existência de todas as partículas do mesmo. O que não está de todo claro é que o Modelo Standard se tenha desenvolvido para explicar as observações realizadas com escassos avanços no modelo em relação às observações, como é o caso do bóson de Higgs.

  Devido à incompatibilidade entre a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade surgiram várias teorias de unificação.

  A mais famosa é a Teoria das Cordas com as suas ainda mais famosas 10 dimensões adicionais. Mais ou menos as mesmas dimensões que tem a Teoria das Supercordas, em função da variante concreta ou a que tenta aglutiná-las a todas elas, a Teoria M.

  A Gravidade Quântica e a Gravidade Quântica em Loop (LQG por Loop Quantum Gravity) competem com a anterior Teoria de Cordas, mas têm menos seguidores.

  Menos conhecidas, mas mais simpáticas, são as correntes de Interpretação Transacional e a Interpretação dos Muitos Mundos ou Mundos Múltiplos.

  A Interpretação Transacional argumenta que não fotão há uma onda que está adiantada no tempo e outra em sentido contrário viaja atrás no tempo. Consequentemente, desaparece a lógica do efeito-causa e aparece algo novo que se chama lógica quântica, mas que eu chamaria de outra forma...

  A Interpretação de Muitos Mundos opina em relação ao colapso da função probabilística de onda que, ao manifestar-se uma realidade concreta, os objetos das probabilidades não efetivamente realizadas serão as realidades concretas noutros mundos ou universos paralelos.

  Eu tenho uma leve suspeita de que demorará em demonstrar-se empiricamente qualquer uma das últimas teorias citadas ainda que, à vista de outras já supostamente comprovadas, poderia acontecer qualquer coisa.

Como se pode observar, esta revisão do desenvolvimento histórico da Mecânica Quântica é muito breve e orientado à finalidade deste livro; por um lado, explicar e reconhecer tanto os êxitos conseguidos e a sua impressionante complexidade matemática como as suas enormes lacunas ou fraquezas e, por outro lado, propor soluções lógicas sobre a interpretação física da realidade, de forma a que a matemática utilizada obtenha a coerência que merece.

A Física de Partículas é um ramo muito jovem da ciência e em pleno desenvolvimento e, por isso, seguramente carece de uma base sólida e estruturada das suas contribuições para o conhecimento científico.

Seguindo a lógica quântica do ser e do não ser, espero que agora tenha aumentado a probabilidade de entender o espírito positivo da apresentação das seguintes características negativas da Mecânica Quântica.

• Natureza discreta da realidade.

  Esta propriedade das coisas está em consonância com o conceito grego de átomo. Outra questão é que se atribua a mesma natureza discreta a conceitos abstratos como o espaço, o tempo, a força e a velocidade.

• Aceitação da magia.

  Baseia-se na força de campos virtuais com propriedades pontuais sem causa material ou tangível, por muito pequena que seja. Isto é, entre muitas outras coisas mantêm-se as forças à distância que tanto incomodavam Newton.

• Influência da matemática.

  Na verdade, a Física Quântica mais que uma teoria física é uma teoria matemática que tenta descrever a realidade renunciando a entendê-la.

  Se no modelo matemático de partículas elementares não cabem propriedades necessárias de um objeto com massa, então se diz que a partícula não tem massa. O mais curioso é que também não dizem que tenha outra coisa deste mundo e que se lhe continue chamando partícula!

  Se alguma coisa surge do nada, chamam-lhe partículas virtuais, e toda a gente fica satisfeita, como os bósons W e Z, cuja existência foi provada em 1983 no acelerador do CERN de Genebra; depois da sua previsão pelo Modelo Standard como bósons intermédios para explicar, por sua vez, outras partículas.

• Lógica quântica.

  Como a lógica prima pela sua ausência, por diversas vezes se utilizou este novo termo pela própria comunidade científica.
  Um exemplo da nova lógica quântica pode ser o que se diz na Wikipédia ao falar dos Bósons W e Z virtuais “... que pelo meio houve uma assimetria de massa-energia tão breve que é como se a realidade nem se apercebesse dela. ”

  Outros exemplos podem ser o aparecimento de teorias com muitas dimensões, mundos e viagens no tempo.

  Chega-se ao extremo de dizer que o cérebro humano não evoluiu para entender a realidade. Enfim, suponho que será por causa da lógica quântica ou para descrever tipos de cérebros especiais. Como os que só utilizam um por cento da sua capacidade!

• Teoria não provada nem demonstrada.

  Apesar de todos os avanços tecnológicos, a Mecânica Quântica não é uma teoria física provada nem demonstrada mais além do seu caráter descritivo da realidade observada, de fato, não é nem sequer uma teoria física, é um ramo da Física que estuda a estrutura da matéria com uma perspectiva particular na qual convivem diversas teorias alternativas.

  Para além disso, à margem de algumas tentativas recentes de caráter mais filosófico do que científico, todas elas são incompatíveis com a Teoria da Relatividade de Einstein.

  Em suma, a Mecânica Quântica tem grandes contradições internas e parece que, pelas novas propostas, há consenso em que se encontra numa fase de possíveis grandes mudanças ou reestruturação importante em curto prazo.

  Contudo, eu penso que o fenômeno quântico está na moda e se está a expandir em áreas da filosofia do ser e do tempo, aproximando-se por vezes ao conceito de deus quântico.

  Umas vezes as coisas são difíceis de entender, outras de explicar, talvez a história quase real da pequena Molwick, num curso de lógica quântica para crianças especiais seja ilustrativa.

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