A pior teoria, exceto todas as outras
Em evento de divulgação científica, as bases da mecânica quântica foram apresentadas ao público com linguagem acessível e descontração.
João Penedones, durante a apresentação
No dia 08 de junho aconteceu mais uma edição do “Papos de Física”, evento de divulgação científica organizado pelo ICTP-SAIFR, instituto internacional de pesquisa em física teórica sediado no Instituto de Física Teórica (IFT), da Unesp. O “Papos”, que acontece mensalmente no bar Laundry Deluxe (Rua da Consolação, 2937), trouxe para a última edição do semestre João Penedones, professor da École Polytechnique Federale de Lausanne, na Suíça, para falar com o público sobre mecânica quântica: “a pior teoria, exceto todas as outras”, segundo o palestrante. Em vinte minutos de apresentação, Penedones trouxe para o público de forma simples, porém contundente, os aspectos fundamentais da mecânica quântica, considerada uma das teorias mais importantes do século XX por sua influência não apenas no campo da física teórica, mas no desenvolvimento de novas tecnologias, como computadores e celulares, e de visão científica do mundo.
A mecânica quântica se desenvolveu no início do século XX, com a contribuição de diversos cientistas, desde Albert Einstein até Richard Feynman e Erwin Schrodinger, entre outros, ao investigarem o comportamento de átomos, moléculas e partículas subatômicas, como prótons e elétrons.
Para ilustrar seus conceitos centrais, Penedones apresentou ao público um exemplo clássico dessa área: a experiência da dupla fenda, ou experiência de Thomas Young. Nela, elétrons isolados no vácuo são emitidos em direção a um obstáculo contendo apenas duas aberturas por onde podem passar para serem detectados do outro lado. Ao realizar esse experimento, porém, algo peculiar aparece. Nas regiões perto das fendas, os elétrons são detectados do outro lado como partículas, mas na região entre as duas fendas um padrão diferente aparece: um padrão de interferência idêntico ao encontrado em ondas que se chocam ao avançarem uma em direção à outra. “Explicar essa diferença mudou a física para sempre”, disse Penedones.
O que se descobriu foi que os elétrons possuem ambas as características de partícula e de onda. O mais correto seria dizer que o elétron — uma partícula — possui a ele associado uma função de onda, que é uma função de sua posição no tempo. Isso acontece, pois, em níveis subatômicos, não é possível se falar de uma trajetória da partícula, como se faria a, por exemplo, uma bola de futebol: acaba sendo impossível associar ao mesmo tempo uma posição e um momento a uma partícula. Assim, a mecânica quântica lida com probabilidades, “ela é essencialmente aleatória”, afirmou Penedones, “esse é um dos pontos centrais da teoria”. Portanto, para descrever o movimento e a posição de uma partícula, é preciso primeiro achar sua função de onda, que dita a probabilidade de encontrá-la.
Outro fenômeno observado são órbitas estáveis dos elétrons. Essas, por exemplo, não poderiam existir segundo a mecânica clássica, que diz que os elétrons perderiam energia ao se movimentarem em direção a cargas positivas, algo que não é observado.
“A mecânica quâtica”, diz, “é contra intuitiva, por trabalhar com possibilidades”, e isso é o que a torna uma teoria aparentemente falha. “À primeira vista parece uma teoria inconsistente que não pode ser fundamental e que, em breve, será substituída por outra teoria mais razoável. No entanto, depois de um século de pesquisa, os físicos ainda não conseguiram encontrar uma descrição mais simples da realidade”. E apesar de sua experimentação se dar no nível subatômico, suas aplicações se estendem a níveis macroscópicos, permitindo explicar fenômenos que a mecânica clássica não consegue, como a supercondutividade, algo que, ao ser compreendido, nos permitiu dar grandes avanços tecnológicos.
Após a palestra seguiu-se uma sessão de perguntas abertas aos ouvintes, que puderam saciar sua curiosidade com aspectos tanto técnicos da mecânica quântica quanto da sua influência em nossas vidas. Mas, como ressaltou Penedones ao ser questionado sobre as pesquisas sendo atualmente desenvolvidas nessa área, “ainda há muitas perguntas a serem respondidas”.
O Papos de Física retorna no dia 03 de agosto em novo local, no Tubaína Bar (Rua Haddock Lobo, 74), no mesmo horário (das 19:30 às 21h), e trará Raul Abramo (IF-USP) com a palestra “Afinal, o que está escrito nas estrelas?”.