Realidade e Ilusão

Estamos Preparados Para Entender a Física Moderna? (III)

O índice (III) no título deste artigo é antes de tudo um convite para ler o artigo anterior, caso já não o tenha feito. Isso se deve ao fato de ser esta uma série, com um pretenso crescente, mas sinta-se livre para ignorar estas palavras.
Sinuca ou surf? Qual você prefere? Estamos acostumados com um mundo onde as coisas batem em nós como bolas de bilhar. Não é para menos, vivemos num mundo de bilhões, onde tudo o que tocamos é composto por uma infinidade de elementos constituintes muito, muito menores do que nós. Mas este mundo escondido, oculto por um comportamento "de grupo" de seus constituintes, será mesmo ele tão estranho e diferente, tão contrário à nossa intuição? Minha resposta é não, a mecânica quântica não é contra intuitiva. Apenas temos que mudar nossa maneira de aceitar as coisas.
Toda vez que vejo um documentário com algum físico sendo entrevistado e este diz algo como - a física quântica é misteriosa e contrária à intuição, fico pensando que talvez aquele senhor ou senhora não tenha compreendido toda a beleza e simplicidade desta teoria. É claro, posso estar errado e ser eu o desentendido, mas sou arrogante mesmo. Assim, de forma insolente e desdenhosa afirmo: é só uma questão de abandonar preconceitos sobre o mundo. Podem fazer comentários de insulto, nessas alturas já não me importo.
Precisamos abandonar a noção de corpuscularidade da matéria. Todas as coisas são ondas. Perguntar onde está um elétron é o mesmo que perguntar - dado um tanque de água, onde está esta onda? O conceito de "posição" de uma onda, no sentido exato, não tem o menor significado. Porém, devemos lembrar que a ondulatória pode nos pregar peças. Por exemplo, é muito diferente termos uma onda livre, caminhando por aí e uma onda "confinada" a um violão. A segunda só pode vibrar em freqüências bem definidas. Assim devemos tratar a matéria, como ondas e suas peculiaridades.
Mas elétrons (e fótons) também comportam-se como corpúsculos! diria um jovem ingênuo. Sim, é verdade, mas só quando comparado (interagido) com um sistema grande o suficiente para exibir comportamento "clássico", no caso você, seu medidor ou orientado (aluno serve para isso).
Temos que lembrar que a óptica geométrica é uma aproximação à óptica física da mesma forma que a física clássica é à quântica. Isso fica claro na analogia optico-mecânica desenvolvida por Hamilton, principalmente. As trajetórias "clássicas" de objetos podem ser encontradas como limite de uma propagação ondulatória. Bonito. E simples. E não realista. E não local.
É nítido que os físicos sempre tentam imaginar o inimaginável, uma "partícula" elementar. Isso simplesmente não existe, neste domínio não podemos imaginar as coisas como partículas e é isso, em minha singela e prepotente opinião, a causa de tanta confusão com "fenômenos não intuitivos".
De fato, pense em uma onda que só possa transferir uma determinada característica de forma completa, tal como sua detecção em um anteparo. Ela precisa mostrar que existe em algum ponto, mas tem de transferir toda a sua energia de uma vez, num "pacote" bem definido. Então ela o faz com mais probabilidade em seus máximos do que em seus mínimos, é claro. Sua existência é governada por uma equação de ondas, mas ela tem que se mostrar de forma integral. Isso dá uma ilusão de "comportamento corpuscular". Mas por que ela necessita transferir essas características de forma integral? Bem isso já é uma outra história. Pense que vivemos num mundo "clássico", interagimos com estas ondas de forma "clássica" e podemos não estar prestando atenção a "confinamentos ocultos" (booooohhh!). Confinadas, as ondas não podem se propagar de qualquer forma, mas apenas em valores de freqüência (e portanto energia) bem definidos. Isso não é exatamente uma resposta, mas não pretendia responder a isto mesmo.
Todos os fenômenos "estranhos" da quântica, desde a desigualdade de Bell até o efeito Casimir, sempre me foram intuitivos, contanto que minha intuição se baseasse no fato de que todas as coisas (matéria, campos, o que for) são ondas. Ondas não tem que ser locais, não tem que obedecer ao realismo determinista antes de se apresentarem ao medidor, interferem em trajetórias indistinguíveis, não possuem um valor booleano como base (não necessariamente ou estão ou não estão presentes) e principalmente, estão presas em determinadas relações.
Os entendidos em comunicações sabem que quanto maior um canal de rádio, menos tempo se leva para extrair informação dele ou "sintonizá-lo". Isso se deve à propriedade das ondas que vincula sua resolução temporal ao seu espectro de freqüências. Não se pode simultaneamente "sintonizar" uma freqüência e resolvê-la num instante. Assim como as posições de propagação de uma onda estão sujeitas ao seu número de onda. As relações que levam séries temporais em freqüências e séries espaciais em números de onda são chamadas de transformadas de Fourier. Elas estabelecem que tornar uma medida mais precisa necessariamente envolve em perder precisão na sua medida conjugada. Se pensarmos que o número de onda é proporcional à quantidade de movimento de um corpo e que a freqüência é proporcional à energia do mesmo, então o simples fato de ser onda leva às relações de incerteza de Heisenberg. Temos agora um requisito para saber quântica.
Saber quântica, ou ter uma boa intuição de seus fenômenos é simplesmente uma questão de dominar ondulatória e aplicá-la devidamente à matéria. Se sabe ondulatória, os fenômenos quânticos saem quase que imediatamente. Ondulatória é simples, logo quântica é simples. É claro que ondulatória relativística é um pouco salgada (ou seria amarga, não eu a acho doce - embora às vezes enjoativa).
Entender física quântica envolve apenas saber óptica e mudar toda a nossa concepção de mundo para que vivamos num mundo de ondas e não de bolas de bilhar.

posted by Luiz Henrique @ 19:58