Mecânica Quântica

Outra grande revolução que aconteceu na física da primeira metade do século XX foi o desenvolvimento da mecânica quântica (MQ). Este ramo da física estuda o domínio subatômico, o que compõe os átomos e os componentes básicos de nosso universo (o domínio deste estudo tem se ampliado muito desde suas primeiras concepções e experimentos de sucesso).

A separação com a física que vigorava quando do desenvolvimento da MQ se deveu, sobretudo, ao tratamento dado a luz como constituída de pequenos pacotes de energia, denominado por fótons. Em 1900, Max Planck teorizou esta hipótese como explicação a radiação emitida por um corpo incandescente.

Em 1921 Einstein ganhou o prêmio Nobel de física por um artigo que escreveu em 1905. Curiosamente não foi um devido a teoria da relatividade, mas sobre o efeito fotoelétrico.

Estava quebrada a ideia na qual se concebia que a energia poderia ser dividida indefinidamente em partes cada vez menores: a luz (onda eletromagnética) não é continua, mas sim discreta - pequenos pacotes. Logo, Werner Heisenberg (Copenhague), Paul Dirac (Cambridge) e Erwin Schrödinger (Zurique) desenvolveram uma série de trabalhos sobre a mecânica quântica.

Mas é muito imprecisa a analogia de comparar as ondas do mar, constituída de partículas água, com ondas de luz, composta por fótons. A diferença cabal e que cada fóton tem comportamento tanto de partícula quanto de onda (ao menos na interpretação dominante entre os físicos).

As leis da física que vigoram no domínio da mecânica quântica é significativamente diferente da intuição da leis da física que estamos  acostumados. O domínio macro, descrito pela física clássica, passou a ser visto pelos físicos como uma particularidade, ou uma aproximação, da física moderna.

Sobre este ramo da física, Brian Geene, um dos grandes físicos da atualidade, nos alerta:

“(...) temos de alterar significativamente tanto a nossa linguagem quanto o nosso raciocínio para tentarmos compreender e explicar o universo nas escalas atômicas e subatômicas.”

Segundo a MQ, não se pode afirmar que uma partícula tenha uma dada posição até que se faça uma medição. Enquanto a observação não ocorre, o que existe são possibilidades de posições. A física quântica pode ser encarada como física das possibilidades. O termo "probabilidade" aqui não deve ser entendido como nos jogos de azar ou na previsão de vendas de ações de uma determinada empresa. Nestas faltam informações para uma conclusão final exata. Na MC, por melhores que sejam nossos sensores de coleta de medição, de levantamento de informações, e processamento destas, ainda assim só poderemos ter probabilidades no universo subatômico Costuma-se dizer que as partículas, na MQ, tem comportamento também de onda. Do que é esta onda? Falamos aqui de uma onda de probabilidade, ou seja, a possibilidade de um elemento (elétron, fóton, etc) estar em dado momento em algum lugar. Onde a maior probabilidade de achar a partícula, há alta densidade de probabilidade.

Um objeto quântico tem sua onda espalhada por todo o universo. Isso significa que quando é feita uma medição de um elétron, por exemplo, ele pode estar do outro lado da cidade, do planeta ou da galáxia. A equação usada para escrever a “dinâmica” destas partículas subatômicas dá aos cientistas a probabilidade da partícula ser encontrada em determinado local. Mas a possibilidade desse elemento estar em qualquer parte do universo é diferente de zero.

Outro aspecto curioso e fora das experiências diárias é o fato da medição de uma experiência estar intimamente indissolúvel com a mesma. Quando se mede uma determinada experiência na MQ, o ato de medir é determinante na realidade que se configura nesta medição. O fato é tão estranho a nossa realidade diária que levando o mesmo para a vida cotidiana e assumindo que nossa observação é uma forma de medir, um famoso físico questionou:

“Você acha mesmo que a Lua não está no céu a menos que a gente olhe pra ela?”

Albert Einstein