A Mecânica quântica através de exemplos simples


A Mecânica quântica através de exemplos simples, foi o título da palestra realizada no final da tarde do dia 12 de abril, no Auditório Prof. Sergio Mascarenhas (IFSC/USP), um evento inserido no programa Ciência às 19 Horas, tendo-se contado com a presença o Prof. Amir O. Caldeira, docente e pesquisador do Instituto de Física Gleb Wataghin / UNICAMP.

A partir de experimentos que apresentavam resultados surpreendentes no contexto da mecânica de Newton e do eletromagnetismo de Maxwell, os pesquisadores do começo do século passado se viram obrigados a formular hipóteses revolucionárias que culminaram com a elaboração de uma nova física capaz de descrever os estranhos fenômenos que ocorriam na escala atômica; a mecânica quântica.

Esta teoria, com a sua nova conceituação sobre a matéria e os seus intrigantes postulados, gerou debates não só no âmbito das ciências exatas, mas também no das outras áreas do conhecimento, provocando assim uma grande revolução intelectual no século XX.

Nesta apresentação, o palestrante introduziu, através de exemplos simples (na realidade, fictícios), alguns fenômenos quânticos de forma acessível a uma audiência de não especialistas, tendo o convidado sublinhado a estranheza desses fenômenos através de conceitos que são familiares no nosso cotidiano, isolando assim qualquer dificuldade proveniente do conhecimento técnico necessário para o entendimento de experimentos mais realistas.

Mas, de que forma é que se consegue entender a mecânica quântica sem se utilizar conceitos acadêmicos e/ou científicos? Na opinião de Amir Caldeira, em geral, quando um docente ou pesquisador encara um texto de divulgação em qualquer área da física, principalmente em mecânica quântica (que é algo meio fora do nosso dia-a-dia), é muito difícil passar para o público leigo o quão inusitada é a área e é nesse momento que se inicia uma explicação sempre recheada de jargões científicos. Aí, você fala, explica o fenômeno e a pessoa não consegue dar conta de quão estranho ele é. Em minha opinião, é preciso buscar alguma coisa que as pessoas entendam e que faça parte do seu dia-a-dia, explica nosso convidado.

De fato, quando esse diálogo surge, Amir Caldeira explica que, no seu caso, ele cria situações, como se fossem pequenos jogos, simples brincadeiras, até utilizando cores: Eu ilustro com o  seguinte exemplo : consideremos que  um objeto  emita som e seja vermelho. Se for medir o som desse objeto, você constatará que ele é sonoro e, se observar sua cor, ele é vermelho. Isso é simples. Mas, na mecânica quântica isso pode não acontecer. Quando você faz uma medida, você pode perder completamente a informação que tem sobre a outra. Então, se você viu que o objeto é vermelho e depois constatou que ele é sonoro, em  uma próxima medida  de cor este  mesmo objeto pode se revelar azul. Por outro lado, se eu falo do momento magnético de um objeto na direção X ou Z, ninguém entende, porque não faz parte do dia-a-dia das pessoas e quase ninguém sabe o que é um momento magnético. As pessoas não têm conhecimento dos termos físicos. Eu notei isso com um médico amigo meu. Ele estava surpreso, porque havia lido uma reportagem num jornal sobre o problema da dilatação do tempo na teoria da  relatividade. Mas como que o tempo não é uma coisa absoluta? A pessoa pode viajar no espaço, voltar e estar mais novo do que o próprio filho. Isso choca! Daí eu quis passar para esse amigo meu algumas coisas de mecânica quântica e ele não se surpreendia. Ele era médico e tinha feito química no vestibular. Então ele tinha algum conhecimento em química. Eu falava: ‘Lembra o que você aprendeu em química? Aqueles níveis atômicos?’. Daí ele dizia: ‘Lembro, lembro...’.E eu acrescentava : "Pois é! Não é estranho? ". Não o chocou, mas o tempo dilatando o havia chocado. É nessa hora que você tem que buscar exatamente o termo correto e trazer para o cotidiano da pessoa um determinado fenômeno e como esse mesmo fenômeno seria lá no microcosmo. Aí, então, você pode se chocar , sublinha o pesquisador.

Para o palestrante, é extremamente importante que as pessoas consigam compreender a mecânica quântica e os fenômenos nela envolvidos e isso por dois motivos: o primeiro, para que se desmitifique o tema. Já que ele é inusitado e que seus efeitos são estranhos, as pessoas tendem a relacioná-lo com esoterismo e coisas do tipo, o que para Amir Caldeira é perigoso. Em segundo lugar, a ideia de levar ao público esta palestra é mostrar que, apesar de apresentar esses efeitos estranhos, tudo isso é algo que se mede no laboratório: Toda a mecânica quântica é fundamentalmente ligada à teoria de medir. Isso é fundamental na mecânica quântica. Então não é uma coisa esotérica. É uma coisa muito concreta e a sua estranheza só surge devido ao fato de não conseguirmos descrevê-la com termos não conflitantes porque só sabemos, por exemplo, o que é partícula ou onda. Na hora de juntar essas duas coisas, fica meio complicado. Mas essa é uma das razões pelas quais você deve mostrar que a mecânica quântica tem consequências reais. Isso que você está usando depende de dispositivos que envolvem física quântica. Quando você fala de um computador, um LED usado em TV, ou um CD Player, você está falando de objetos que dependem dela. É sempre bom lembrar que o laser, já tão popular em inúmeras aplicações, é algo que não existiria sem a mecânica quântica. Então, a nossa tecnologia high-tech depende fortemente dessa disciplina, enfatiza Amir Caldeira, acrescentando que é fundamental uma pessoa saber que aquilo que ela usa no cotidiano é mecânica quântica. “Agora, como a mecânica quântica tem desdobramentos fora do cotidiano, a minha ideia é passar o que é isso, o quão estranho é  - e que é estranho mesmo -, mas explicar que a natureza funciona desse jeito.

A origem da palestra de Amir Caldeira surgiu há algum tempo, quando o pesquisador deu uma palestra para introduzir o conceito de informação quântica para pessoas que atuam em sociologia, psicologia e em várias outras áreas. Mas, para falar de informação quântica, que é algo muito novo e que está começando a engatinhar, o palestrante tinha que explicar um pouco de mecânica quântica. Então, a ideia foi introduzir esta área que é muito mais complicada para então  conectá-la à teoria de informação e finalmente mostrar como determinados efeitos quânticos bastante inusitados podem ter desdobramentos surpreendentes nesta área.

(Rui Sintra - jornalista)