Fundamentos da Física Quântica

INTRODUÇÃO

Acredito que não seja o único dos nascidos, antes do início da segunda metade do século passado, que tenha se esquivado de o esforço, para o entendimento dessa física denominada de quântica.

Somente agora, fui forçado a abandonar a esquiva, devido interesse sobre as convergências entre ciência dos homens e a dos deuses – Ciência Iniciática das Idades e a sua possível conciliação, bem como disposição para entender a teoria de Evolução Criativa de Amit Goswami, Ph.D em física quântica e referência mundial na busca de conciliação entre ciência e espiritualidade,

Além disso, como tenho sempre o propósito de, por um lado compartilhar e por outro exercer uma das mais realizadoras das atividades, tentar transferir conhecimento e experiências, cheguei à conclusão de que o início de um bom roteiro didático, seria: uma visão geral sobre o livro; fundamentos da física quântica e consciência quântica.

A Física Quântica surgiu no início do século passado e seus princípios foram desenvolvidos numa série de experimentos. Então, foi ganhando corpo, conforme esses experimentos aconteciam.

A Física Clássica, newtoniana, existente anteriormente, se dedicara ao macrocosmo e tem um caráter determinístico. Enquanto a Física Quântica estuda o microcosmo que, diferente do macrocosmo, tem natureza probabilística. Por estudar o microcosmo foi conhecida inicialmente como Física Atômica, física das partículas atômicas.

CONCEITO

Na física clássica é pacífico que a energia flui de forma contínua.

Em 1900, para resolver inconsistências da teoria vigente, quando se observava as radiações emitidas por “corpo negro”, Max Plank intuiu a descontinuidade da energia, para resolver problema da irradiância espectral dos corpos aquecidos.

Assim, Plank enunciou sua teoria: “a radiação é absorvida ou emitida por um corpo aquecido não sob a forma (contínua) de ondas, mas por meio (descontínuo) de pequenos “pacotes” de energia”. A esses pequenos “pacotes” de energia Max Planck deu o nome de quantum.

Idealizou que esse quantum seria unidade míni¬ma, indivisível e definida de energia, proporcional à frequência da radiação. Foi a partir daí que surgiu a expressão “teoria quântica”.

Pode-se conceituar Física Quântica como o estudo dos quanta - unidades pequenas e indivisíveis que compõem a energia. Esses quanta são problemáticos porque são imprevisíveis no comportamento e no movimento, pois têm qualidades semelhantes às partículas e às ondas.

Dualidade da Luz

O efeito fotoelétrico é um processo de emissão de elétrons por alguns materiais quando iluminados por frequências específicas, acima da cor amarela, de ondas eletromagnéticas.

É como, ao se jogar luz, azul ou ultravioleta, por exemplo, em uma chapa fina de metal, elétrons fossem arrancados dessa chapa. Einstein, em 1905, utilizou o quantum de Plank e resolveu o problema. Além disso, demonstrou, matematicamente, que, para isso ocorrer, a luz teria que estar partícula.

O quantum de energia de Plank, para resolver o problema do Efeito Fotoelétrico foi chamado, por Einstein, de “pacote de energia”, mais tarde denominado de fóton.

Assim, com o quantum de Plank e com o “pacote de energia” de Einstein estava dada a largada para a corrida ao desenvolvimento dos fundamentos da Física Quântica. Física voltada ao microcosmo, cheia de mistérios, onde suas unidades ora funcionam como ondas, ora como partículas.

FUNDAMENTOS

Objetos Quânticos

São ondas que se espalham com mais de uma faceta ao mesmo tempo. Entretanto, com uma característica especial: “as facetas dos objetos quânticos são facetas possíveis”. São ondas de facetas possíveis.

Em uma observação, uma faceta pode surgir, em outra, uma faceta diferente. Quanto a que faceta irá parecer em dado experimento, só é possível calcular as possibilidades. Daí, o porquê de, na física quântica, os Objetos Quânticos serem representados por possibilidades (Onda de Possibilidades).

Propriedade da Onda

A propriedade mais notável das ondas é poderem estar em mais de um lugar ao mesmo tempo. Duas pessoas em lugares diferentes, mas a mesma distância de uma fonte sonora, ouvem onda sonora ao mesmo tempo.

Um Objeto Quântico pode estar, no mesmo instante, em mais de um sítio. Uma onda não é localizada no espaço. As ondas resultantes de quando se atira pedrinha num lago ocorrem em tudo que é direção.

Como onda, todo objeto quântico é uma onda transcendente de possibilidades; como partícula, é um evento imanente da realidade.

Colapso Quântico e Estado de Superposição

Quando se observa, as ondas de facetas possíveis, ocorre o Colapso Quântico e a faceta possível se torna realidade (por exemplo a onda se torna uma partícula após o colapso).

O colapso quântico de possibilidades em uma realidade é descontínuo

Não se pode dizer que um Objeto Quântico se manifeste na realidade comum espaço-tempo, até que seja observado como partícula. Em Física Quântica os objetos quânticos são ondas de possibilidades, sem uma realidade manifestada no espaço-tempo... Até que se faça uma medida e se passa das possibilidades descritas na função de onda para a realidade que medimos.

A realidade é apenas um caso particular do possível. A única coisa que a Física Quântica afirma: nada está previamente definido. Todas as possibilidades podem virar realidade, com maior ou menor probabilidades.

Ao medirmos um Objeto Quântico, o limitamos a um espaço e então deixa de ser onda e passa a ser observado como partícula. Ao fazer isso, se está colapsando a função de onda do Objeto Quântico. Este colapso o transforma numa realidade.

A realidade que esse objeto tem enquanto é uma onda.

Com base nisso, admite-se que o Objeto Quântico, quando não é observado através de um instrumento, ele não existe em lugar nenhum, e esse lugar nenhum os físicos o chamam de “emaranhamento”, ou “estado de superposição”, sem tempo, sem espaço, incomensurável, imponderável...

Segundo esta tese, quando este Objeto Quântico interage com os campos eletromagnéticos, com os campos gravitacionais da estrutura molecular eletro magnética do aparelho, perde sua condição de emaranhamento e assume um auto estado e se materializa, independentemente da consciência do observador.

Atualmente, estados de superposição já são observados no mundo das partículas em muitos experimentos sofisticados. Entretanto, por não se poder isolar o Objeto Quântico de seu meio, dificuldades com este tipo de medidas são provenientes da interação do objeto com o meio. A interação destrói rapidamente o estado de superposição preparado. Este efeito é conhecido como Decoerência Quãntica.

Outros que validam essa afirmação de estado de superposição são: a concepção de Computador Quântico, que admite a superposição 0 e 1; e o Paradoxo de Schröedinger - decaimento de partícula, com 50% de probabilidades, que ativaria um sistema, que: quebra o recipiente, libera o veneno e mata o gato. Existe então momento na realidade em que o gato está meio vivo e meio morto.

SALTO QUÂNTICO

Um objeto quântico deixa de existir aqui e, simultaneamente, passa a existir ali e se afirma que ele não trasladou, não passou através do espaço intermediário.

Havia um problema no início do século XXI sem explicação. Era a estabilidade do átomo apesar de que um elétron girando em torno do núcleo perde energia e deveria desestabilizar-se e colidir com o núcleo, o que não acontece. Outra vez foi utilizado o quantum de energia de Plank, por Niels Bohr.

Invocou o salto quântico, que seria o que pode ocorrer durante o movimento dos elétrons, nas respectivas órbitas atômicas, em torno do núcleo: o elétron ganha ou perde energia, ele muda, migra para outra órbita vizinha (superior, ou inferior, conforme ganhe ou perca energia).

Essa migração não é um movimento de translação. O elétron, desaparece de uma órbita e surge em outra. Concluíram que o espaço entre essas órbitas não é físico e denominaram “espaço de Hilbert”, em homenagem ao físico.

Segundo Niels Bohr, através do Salto Quântico, uma partícula desaparece de uma órbita e surge em outra.

AÇÃO QUÂNTICA À DISTÂNCIA

Também conhecida como Efeito Não Local, ou Informação Não Local

Einstein, para mostrar a incompletude da Física Quântica, idealizou um experimento, que na ocasião não era possível ser realizado.

Idealizou um átomo sem movimento e que lançava duas partículas de mesma energia, mas com movimentos contrários. Assim garantia o equilíbrio, a possibilidade da ocorrência.

Depois, por meio de dispositivo eletromagnético invertia o sentido de movimento de uma das partículas e aí a configuração se tornava irreal, e de impossível ocorrência. O experimento idealizado demonstraria a incompletude da Física Quântica.

Entretanto, tempo depois, com desenvolvimento tecnológico capaz de realizar o experimento, outro físico o realizou. Então, ficou demonstrado que, simultaneamente, à alteração provocada a uma partícula, também, invertia o sentido de seu movimento da outra partícula, reequilibrando, respeitando as leis tradicionais da física e tornando a ocorrência possível.

É uma relação que duas partículas estabelecem entre si à distância e instantaneamente, o mesmo que falar de um processo telepático. Isto rompe

com a relatividade restrita de Einstein: “nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz”. No entanto, o efeito não local é instantâneo.

REGISTROS COMPLEMENTARES

Estranheza no papel do Observador

Os registros do experimento de passar um único elétron por duas fendas demonstra que ele funciona como onda.

Nesse mesmo experimento, agora com presença da observação do pesquisador, o elétron não mais funciona como onda e sim como partícula.

O papel do observador na Física Quântica é uma de suas maiores estranhezas, que faz uma probabilidade virar uma realidade manifesta.

Tunelamento Quântico

É o processo pelo qual as partículas realizam eventos para os quais não têm energia necessária. Espécie de capacidade de superação da partícula para vencer barreiras energéticas.

Os prótons se repelem entre si por terem a mesma carga elétrica - cargas de sinais iguais se repelem. Para os prótons e nêutrons poderem permanecer no núcleo atômico, mesmo os prótons se repelindo, existe uma força poderosa chamada Força Nuclear Forte. Essa força é que faz o núcleo ter essa configuração (prótons e nêutrons).

Entretanto, na natureza existe um fenômeno denominado radioatividade por meio do qual o núcleo de alguns átomos se desintegra. Não se sabe a causa, mas é assim que a natureza se comporta. São os elementos radioativos. Quando acontece esse fenômeno da radioatividade na natureza, os núcleos desses elementos radioativos se desintegram, prótons e nêutrons conseguem romper a Força Nuclear Forte e são expelidos para fora do átomo em forma de radiações: alfa, beta e gama.

No caso do Polônio 214, para poder romper o seu núcleo, nesse processo da radioatividade, é necessário que a partícula tenha energia de 26 milhões de eletronvolts (medida de energia das partículas). Porém, quando os físicos medem a energia dessas radiações, ela tem apenas 9 milhões, contra os 26 milhões necessários para romper o núcleo atômico. Esse processo é chamado pelos físicos de Tunelamento Quântico.

As partículas têm três movimentos: translação em torno do núcleo atômico; o movimento de spin, rotação em torno de seu próprio eixo; e o movimento de vibração. Todas essas partículas vibram.

Quando a partícula não tem espaço para vibrar ela reage. As partículas confinadas em espaço muito pequeno, respondem com força maior de vibração. Quanto maior restrição imposta pela redução do espaço, maior a reação da partícula. Essa reação vai aumentando até chegar num espaço mínimo chamado Espaço de Plank, o menor espaço possível do universo. Nesse a espaço a partícula é impedida de vibrar, e morre.

Entretanto, morre de forma duvidosa, pois a partícula simplesmente some e imediatamente ela reaparece, cheia de energia, buscada em algum lugar. Volta ao mesmo espaço de Plank, o máximo de restrição à vibração das partículas. O processo se repete e fica nesse vai e vem, somente interrompido quando o espaço ficar maior para que possa vibrar.

Os físicos cogitam que essa partícula, quando desaparece para buscar energia, vai a lugar fantasmagórico chamado Vácuo Quântico, espécie de reservatório imenso de energia, no micro realidade, para além da dimensão de Plank.

Onde existir matéria, então encontra-se um portal para o Vácuo Quântico, portal para imensa quantidade de energia.

OBSERVAÇÃO FINAL

Como nosso propósito é iniciar um roteiro didático para o entendimento da Teoria “Evolução Criativa de Amit Goswami, entendeu-se que os fundamentos da Física Quântica aqui desenvolvidos são mais do que necessários e suficientes para tal.

FONTES

Livro

Evolução Criativa das Espécies- Amit Goswami

Sites

conceitos.com;

pt.wikipedia.org; e

youtube.com.

ENDEREÇO RELACIONADO

DICA DE LEITURA – EVOLUÇÃO CRIATIVA DAS ESPÉCIES – AMIT GOSWAMI

http://www.recantodasletras.com.br/artigos/7531949

EVOLUÇÃO CRIATIVA DAS ESPÉCIES – LIVRO DE AMIT GOSWAMI – VISÃO GERAL

http://www.recantodasletras.com.br/artigos/7585036