As Gotas Quânticas do Tempo 4

Os Mistérios da Mecânica Quântica

Dualidade Onda Partícula

A luz apresenta duas naturezas: ora se manifesta como onda, ora como partícula. Entretanto quando se propaga livremente não é onda nem partícula mas apresenta um caráter intrinsecamente indefinido até o momento da medida. No experimento das duas fendas tanto a natureza de partícula e de onda se manifestam, dependendo da interferência direta do experimentador ao deixar somente uma das fendas abertas ou as duas ao mesmo tempo. Um elétron que caminha livre no espaço é uma onda; só quando alguém olha para ele é que se manifesta como partícula.

Efeitos não Locais ou Entrelaçamento Quântico

Parece haver uma transmissão instantânea de sinal entre duas entidades separadas, isto é, quando se faz uma medida em uma delas, o mesmo efeito se faz sentir imediatamente na outra, o que transgride a teoria da relatividade que diz que nada pode caminhar mais rápido que a luz; em outras palavras não existe ação à distância. Mas os experimentos EPR (Einstein, Podolsky, Rosen) têm mostrado evidências do entrelaçamento quântico. Para justificar isto, o físico quântico norte-americano David Bohm (1917-1992) sugere uma totalidade indivisível que estaria subjacente a todo universo, invalidando o conceito de localidade ou efeitos locais; assim, as partículas do experimento EPR formariam um todo indivisível, e não partes separadas entre si. Este conceito pode ser estendido a todo o Universo no qual qualquer ação provocada em uma parte do Universo seria sentida em outra instantaneamente. A teoria de Bohm sugere uma realidade implícita inacessível e uma realidade explícita que seria o nosso Universo acessível. Este apareceria como a imagem de um holograma subjacente ao qual estaria a ordem implícita como um filme holográfico donde tudo emerge. A essa totalidade em permanente transformação ele denominou de holomovimento.

O Paradoxo do Gato de Schrödinger

A fim de não melindrar as pessoas que gostam de animais, John Bell, o teórico do EPR, propôs uma versão atual da experiência idealizada por Erwin Schrödinger (1887-1961) em 1935. Nesta versão um gato é colocado numa caixa que contém um fragmento de uma substância radioativa que tem uma chance de 50 por cento de emitir uma partícula dentro de um período de uma hora (é a meia-vida). Quando a partícula é emitida ela dispara um contador Geiger, o qual faz que um frasco de leite derrame em uma tigela, alimentando o gato.

O senso comum diz um gato não pode ter o estômago cheio e vazio ao mesmo tempo (veja bem que a partícula pode ou não ser emitida em uma hora, pois o fenômeno radioativo é probabilístico; assim, o gato, dentro daquele período de tempo pode ou não tomar o leite). Mas a mecânica quântica diz que, após uma hora, se ninguém abrir a caixa para ver o que aconteceu, tanto o gato como o material radioativo existem numa superposição de estados indistinguíveis, de modo que o gato pode estar alimentado ou não ao mesmo tempo e igualmente quanto ao decaimento do material radioativo (na versão original , um martelo esmaga um recipiente com gás venenoso que mata o gato).

Já foram propostas várias soluções para esse paradoxo. Uma delas, proposta por Wojciech Zurek, um teórico do Laboratório Nacional de Los Alamos, Estados Unidos, diz que quando um fenômeno quântico se propaga, sua interação com o meio ambiente causa inevitavelmente que seus estados superpostos fiquem indistinguíveis e entrem em colapso num único estado. Os experimentos feitos por Leonard Mandel, da University of Rochester, parece que justificam essa hipótese; deles se infere que basta usar uma caixa transparente para se saber se o gato bebeu o leite o não, sem perturbá-la. Mas apesar de todas as teorias e experimentos ainda não se chegou a um consenso em relação aos mistérios da mecânica quântica.

Efeito Túnel

Este efeito está relacionado´à penetração de uma barreira de potencial por uma partícula que não tem energia suficiente para ultrapassá-la. Na física clássica tal penetração não pode ocorrer: um lançamento de beisebol contra a Grande Muralha da China possui, classicamente, uma probabilidade de 0 por cento de ultrapassá-la. Na mecânica quântica, tal possibilidade não é muito maior do que zero por cento, porém não é identicamente igual a zero´ (Conceitos de Física Moderna, Arthur Beiser, tradução do original Norte-Americano Concepts of Modern Physics, New York University, Editora Poligno S.A., SP, 1969).

Isto quer dizer que a bola pode penetrar a Muralha sem provocar um furo na estrutura da mesma ou contorná-la por cima. Parece mágica, mas o fenômeno é verdadeiro e foi a primeira bem sucedida aplicação da mecânica quântica para explicar a emissão de partículas alfas de núcleos atômicos pesados como o do urânio e do rádio. A energia dessas partículas é menor do que a energia do potencial nuclear do átomo e, no entanto, elas são detectadas fora do núcleo por um contador Geiger. Esse efeito pode ser explicado pelo princípio da incerteza de Heisenberg. Outra aplicação se encontra em eletrônica com o diodo túnel, componente que se vê em nossos aparelhos modernos de rádio, televisão, celulares, etc.