Resumo de A Mecânica Quântica e o Princípio da Incerteza

A partir dessa teoria encontramos o determinismo do cientista francês, marquês de Laplace, no início do século XIX, ao argumentar que o universo era absolutamente determinístico. O determinismo parece bastante óbvio neste caso, mas Laplace foi além, ao assumir que existem leis similares governando tudo mais, inclusive o comportamento humano. A doutrina do determinismo científico foi fortemente rejeitada por quem julgava que ela infringia a liberdade divina de interferência de mundo. Temos também o princípio da incerteza formulada pelo cientista alemão Werner Heisenberg. A fim de prever a posição e a velocidade futuras de uma partícula, devemos ser capazes de medir, com precisão, sua posição e velocidades atuais. O princípio da incerteza de Heisenberg é uma propriedade fundamental e inescapável do mundo. Esse princípio teve profundas implicações na forma de percepção do mundo que, mesmo ultrapassados cinqüenta anos, ainda não foram completamente examinadas pelos filósofos e se mantêm na pauta de muitas controvérsias. Heisenberg, Erwin Schrödinger e Paul Dirac, na década de vinte, reformularam a mecânica através de uma nova teoria, chamada mecânica quântica, baseada no princípio da incerteza. Segundo ela, as partículas não teriam posições e velocidades separadas e bem definidas que não pudessem ser observadas. Em vez disso, apresentam-se em estado quântico, que é a combinação de posição e velocidade. De modo geral, a mecânica quântica não prevê um único resultado definido para uma observação, mas um número de diferentes e possíveis resultados. A mecânica quântica introduz um inevitável elemento de imprevisibilidade ou causalidade na ciência. Einstein contestou fortemente esse aspecto. Sendo assim, ele jamais aceitou que o universo fosse comandado pelo acaso; seus sentimentos sintetizavam-se em sua famosa afirmação: “Deus não joga dados”. Muitos outros cientistas, entretanto, tendiam aceitar a mecânica quântica porque ela se adequava perfeitamente aos experimentos. Na verdade, foi uma teoria extremamente bem-sucedida e sustenta quase toda a ciência e a tecnologia modernas. As únicas áreas da física às quais a mecânica quântica ainda não foi adequadamente incorporada são a gravidade e a macroestrutura do universo. A teoria da mecânica quântica se baseia num tipo de matemática completamente novo que também não descreve o mundo real em termos de partículas e ondas. Existe na mecânica, portanto, uma dualidade entre ondas e partículas: para alguns propósitos é útil pensar nas partículas como ondas, e para outros, é melhor pensar nas ondas como partículas. O grande problema era que as leis da mecânica e da eletricidade, antes da mecânica quântica, previam que os elétrons perdiam energia e, então, se moviam em espiral para dentro, até colidirem com o núcleo. Isto significava que o átomo, e toda matéria, deveria rapidamente colapsar num estado de densidade muito elevada. Uma solução parcial para este problema foi encontrada pelo cientista dinamarquês Niels Bohr em 1913. Este modelo explica bastante bem a estrutura do átomo mais simples, hidrogênio, que apresenta apenas um elétron girando em torno do núcleo. A nova teoria da mecânica Quântica eliminou essa dificuldade; revelou que um elétron, girando em torno do núcleo, pode ser considerado como uma onda, com comprimento que depende de sua velocidade. A teoria da relatividade geral, de Einstein, parece comandar a estrutura macro do universo. É o que se chama uma teoria clássica; isto é, ela não dá conta do princípio da incerteza da mecânica quântica, como deveria fazer, para ter consistência com outras teorias. A razão pela qual ela não é discrepante face à observação é que todos os campos gravitacionais que experimentamos normalmente são fracos. Entretanto, os teoremas da singularidade, indicam que o campo gravitacional deve ser muito forte em, pelo menos, duas situações – Buraco Negro e big Bang. Nestes campos fortes, os efeitos da mecânica quântica são importantes. Assim, num certo sentido, a clássica relatividade geral, através de previsões de pontos de densidade infinita, prevê seu próprio esfacelamento, exatamente como a mecânica clássica previu o seu, ao sugerir que os átomos deveriam colapsar até a densidade infinita. Infelizmente ainda não temos uma teoria completa e consistente que unifique a relatividade geral e a mecânica quântica.

Resumos Relacionados