Partícula, partícula: onde andas tu? (Princípio da incerteza)

 

Um princípio indiscutível para uma boa escrita de ciência é ter fundamentos seguros para o que se vai transmitir, coisa que parece não se aplicar, por exemplo, a alguns programas televisivos de conversa fiada no quais qualquer tolice vai para o ar. Apesar disso, devo confessar que  não tenho certeza nenhuma do que vos vou dizer a seguir…

Pois a verdade é que nem eu, nem ninguém, faz a mais pálida ideia das razões de ser do mundo subatómico.

 

Como é provavelmente do conhecimento dos que por aqui andam nestas leituras cósmicas, nunca se conhece com precisão a localização/estado das partículas subatómicas. Estas partículas podem estar em todas as posições e em todas as suas formas concomitantemente. Podem estar, por exemplo, sob a forma de partícula ou de onda. Para sabermos ao certo, temos de efetuar uma observação/medição, processo que afeta o seu comportamento. Num momento podemos recolher dados sobre a localização, mas não sabemos quanto à velocidade e direção, ou podemos recolher informação quanto ao estado, mas não sabemos quanto à posição, e esses dados são apenas válidos para o momento exato da medição, pois num ápice seguinte, já tudo será diferente. Penso que será justo afirmar que estas partículas não são de fiar…

Como estamos a ver, estas meninas subatómicas cambiam de estado sempre que lhes dá na real gana –não olhamos para elas e são ondas, olhamos para elas e afinal são partículas. É como se estivéssemos a jogar às escondidas com o nosso filho, e ele estivesse escondido simultaneamente debaixo da cama, atrás do sofá, atrás das cortinas e dentro do armário, e quando o encontramos debaixo da cama, todas as outras versões do nosso filho desaparecem para restar somente a que a encontramos nessa posição. Até lá o seu esconderijo existia em todos os locais possíveis. O que, para quem tem miúdos, sabe que seria um jogo tramado… Para além da mudança instável de estados, estas partículas também são capazes de alterar o seu passado conforme se anteveja o seu futuro. Como? Vejamos sinteticamente a experiência da dupla fenda modificada. Vamos lá, mas recordemo-nos com calma que isto até o Einstein apoquentou…

 

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Estaria a pensar nisso?

 

Experiência da dupla fenda

Na experiência comum, o eletrão é lançado para uma tela, mas antes de lá chegar deve passar por uma parede com uma fenda dupla. Instintivamente e de acordo com o nosso senso comum, esperava-se que resultasse numa série de pontilhados distribuídos por duas faixas na tela final, como aconteceria com qualquer matéria que conhecemos e que fosse submetida a este teste, todavia não foi o que aconteceu: o padrão final equivalia ao de uma onda. Mas como?? Para tirar a história a limpo, os cientistas decidiram colocar um dispositivo de medição antes das fendas, de modo a descobrir o que se estava a passar. E o que é que o eletrão fez? Atravessou as aberturas como um ponto de matéria que reproduz o padrão que se esparava inicialmente. No primeiro momento, sem observação, o eletrão foi de facto emitido como uma partícula, mas na hora H permuta de estado e atravessa a parede controversa como uma onda de probabilidades, trespassando as duas fendas ao mesmo tempo, originando um padrão correspondente ao percurso ondulatório; no seguinte, por ser observado, fez o contrário. Medir/observar a partícula fez com que alterasse a sua conduta:  ele comporta-se como partícula, exatamente porque estamos a olhar para ele; ou como uma onda quando não estamos a ver.

Como disse acima, várias localizações e vários estados.

 

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Experiência da dupla fenda modificada

Mas eu mencionei foi a experiência da dupla fenda modificada, não foi? Exato. Nesta adia-se o momento da observação, deixando que o eletrão passe pelas fendas sem intervenção (como uma onda), para observar o seu efeito na tela. E a estória é a seguinte: era uma vez um eletrão que foi lançado como partícula e ao deparar-se no seu caminho com uma dupla via, decide – muito senhor do seu nariz – alterar o seu estado e transpõe a barreira passando por ambas as fendas como onda. Isto já demonstrou grande desenvoltura da parte desta partícula, que é capaz de uma coisa ainda mais insana. De súbito algo acontece no último momento, uns cientistas intrometidos decidem aleatoriamente observar o efeito mesmo antes de alcançar a tela…

 

Surpresa subatómica

Sabem o que então fez o eletrão? Face a medição que se desenhava no seu futuro, regressou ao seu estado inicial, anterior ao momento ondulatório com que atravessou as fendas, e embateu na tela como partícula, recriando as faixas de pontilhados.

Surpreendentemente cada vez que o sensor era ligado, o efeito correspondia e estas faixas, coerente com as duas fendas. Quando o sensor não era ligado, as partículas comportavam-se como ondas e o padrão visto na tela era disperso. Como se as partículas no passado soubessem que no futuro o sensor iria ser ligado ou não, se sim, regressavam ao seu estado anterior, ou seja, voltam ao passado. Sublinhemos que a ferramenta de observação era ativada casualmente, nem os cientistas saberiam quando seria ligada ou não.

Adaptando o fenómeno ao nosso mundo real, seria como se o nosso jantar da semana que vem influenciasse a ementa do jantar de ontem, apenas por sabermos o que vamos comer daqui a uns dias. Apesar de tudo isto parecer realmente maluco, a denominação do fenómeno não poderia ser mais sensata: Princípio da incerteza.

 

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Olhem para o gato!

Como vimos até aqui, a observação tem um papel determinante, tanto para conhecer a posição, velocidade ou direção da partícula, mas também porque influencia a maneira como interage com o meio. Contudo ainda podemos ir mais longe, vamos pensar na experiência mental do Gato de Schrödinger, a qual podem ver aqui. Em resumo, trata-se de uma metáfora quântica que evidencia a importância da observação, e tudo se passa assim: Havia um gatinho que foi fechado numa caixa com um género de detonador radioativo. Por a caixa estar fechada, não temos como saber se se dá decaimento radioativo que leva à morte do gato ou não. O gato corresponde analogamente à partícula que se divide em múltiplos estados e o decaimento radioativo é um evento quântico probabilístico. Assim sendo, enquanto não procedermos à observação (abrindo a caixa) que influencie e determine o estado do gato, quebrando infinitas ondas de possibilidades, o Princípio da incerteza decide-o por nós, incluindo desta forma todas as probabilidades. Conclusão quântica: o bichaninho está vivo e morto em simultâneo.

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Mas ainda podemos ir um pouco mais longe.  Sim, ainda mais. No caso acima, para sabermos se o gato está vivo ou não, tivemos de abrir a caixa e observá-lo, até lá ele existia numa multiplicidade de estados quânticos. Ou seja, abrimos a caixa e entendemos que o gato estava, por exemplo, vivo; procedimento esse que permitiu conceder existência à nossa cobaia. E o que nos permite a nós formular todo este raciocínio responsável pelo estabelecimento de uma existência?

 

Consciência

Oh sim. O facto de sermos seres conscientes permitiu a consolidação do estado do gato que estava anteriormente subordinado a incertos efeitos de probabilidades quânticas. O que levou alguns cientistas a questionar: E eu? Como sei que estou vivo ou não? Como sei se não deambulo numa pluralidade de estados semelhante? Como sei se essas regras loucas não se aplicam de igual modo ao mundo macroscópico, aceite vulgarmente como realidade segura?

Continuação neste link: Se observado, logo existe?

 

Coautoria: Luís Filipe Santos

 

 

 

2 comentários Adicione o seu

  1. Hugo diz:

    Gostei muito do artigo, parabéns, a tua capacidade de síntese é fantástica 🙂
    E já agora…estarei eu a comentar este artigo? 😛 beijinhos

    1. Paula C Costa Paula C Costa diz:

      Obrigada, Hugo!! Estás a comentar este e outros artigo em simultâneo, mas só quando leio é que sei qual comentaste 😉 Beijinhos beijinhos

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