terça-feira, 18 de outubro de 2011

A Mecânica Quântica é mística?


Autor: Leonardo Sioufi Fagundes dos Santos

   Hoje em dia existe uma vasta ideologia circulando na mídia impressa e audiovisual relacionando a Mecânica Quântica, um complicado ramo da Física Moderna, com crenças místicas e espiritualistas. O físico e escritor Frijot Capra relaciona Mecânica Quântica com o misticismo oriental. Já o também físico e escritor Deepak Chopra usa a Mecânica Quântica para explicar processos de cura espiritual. Mais recentemente filmes como Quem somos nós? e O Segredo exploram as implicações místicas da Mecânica Quântica. Mas será que a Mecânica Quântica é realmente mísitca?

   Para responder esta pergunta precisamos saber o que é a Mecânica Quântica. Ela é um ramo da Física que aborda as partículas que estruturam a matéria, como átomos, moléculas, prótons, nêutrons, elétrons, quarks, etc. Na Mecânica Quântica, cada sistema físico é associado a uma entidade matemática abstrata, o estado quântico. As grandezas físicas associadas ao sistema, como por exemplo, a energia, a posição, a velocidade, a rotação, entre outras, são associadas à outra entidade abstrata, o operador autoadjunto. Mas a abstração não para por aí. Há uma equação que relaciona os operadores autoadjuntos com os estados quânticos, a equação de autovalores. Se a equação de autovalores pode ser resolvida, fica determinado o resultado da medição. Caso contrário, o estado quântico deve variar até que a equação tenha solução. O novo estado quântico não pode ser determinado, mas a probabilidade de cada um deles aparecer é determinada. Quais são as implicações concretas destes resultados abstratos? Em primeiro lugar, a medição pode alterar o sistema físico. Em segundo lugar, caso o sistema seja alterado, não há determinação para um novo estado. Enquanto na Física convencional a natureza é regulada por leis, ou seja, dois sistemas idênticos devem apresentar as mesmas transformações, na Física Quântica isso não acontece. Dois sistemas idênticos podem transformar-se de formas diferentes. A única coisa que eles têm em comum é a probabilidade para as mudanças ocorrerem.

   Um exemplo muito comum de aplicação da Mecânica Quântica é a medida do spin de uma partícula, que é um análogo de rotação. Se medimos a rotação sempre na mesma direção, chega-se sempre ao mesmo resultado. Mas se medimos a rotação mudando a direção a cada nova medida, fica impossível saber qual o resultado. A partícula poderá assumir vários valores de spin, com diferentes probabilidades. Simplesmente o novo valor é imprevisível.

   As equações da Mecânica Quântica descrevem o mundo microscópico muito bem. Desde 1927, quando se apresentaram duas formas distintas da mesma equação de autovalores, a de Heisenberg e a de Schrödinger (mais popularizada), nunca se observou nenhum experimento que violasse as previsões da Mecânica Quântica. Mas se os físicos concordam que a Mecânica Quântica descreve bem o mundo das partículas, não há consenso de como interpretar estas equações. O que é o estado quântico? Matematicamente os físicos sabem associar um sistema físico com um estado quântico, mas paradoxalmente eles não sabem o que é este estado. A interpretação mais conhecida e praticamente unânime é devida ao físico Niels Bohr e é chamada de "interpretação de Copenhagem". Nesta interpretação, o estado quântico é algo que "existe" mas não tem posição, velocidade, energia, etc. O sistema só assume estas grandezas físicas quando ele é medido. Outra interpretação é a das "variáveis ocultas". Nesta interpretação existem grandezas ocultas que interferem nas grandezas conhecidas. Esta interferência é a responsável pela imprevisibilidade no comportamento das partículas. O estado quântico não passa de um artifício matemático. A interpretação de "variáveis ocultas" foi defendida por físicos como Albert Einstein e David Bohm. Mas trabalhos mais recentes provaram que esta interpretação não é consistente e ela vem sendo abandonada por quase toda a comunidade científica. Há ainda a interpretação dos "universos paralelos". Nesta interpretação, cada vez que fazemos uma medida, surgem vários universos. Em cada universo o sistema assume uma medida diferente. Só observamos uma única medida porque só temos acesso ao nosso próprio universo. O estado quântico seria uma forma de levar em conta os desdobramentos do universo a cada nova medição. Uma das interpretações menos aceita entre os físicos, mas bastante popularizada, é a interpretação animista. As partículas gozariam de certa vitalidade e consciência, portanto teriam livre arbítrio. Este livre arbítrio é que tornaria o comportamento da partícula imprevisível. Há interpretações desconhecidas e muito mais complicadas e abstratas da Mecânica Quântica. Porém, independente da interpretação adotada, as equações são as mesmas. Assim todas elas descrevem os mesmos acontecimentos para o mundo microscópico. Na prática todos os físicos concordarão na hora de descrever um sistema físico, mesmo que suas explicações sejam diferentes.

   Embora a interpretação da Mecânica Quântica não tenha nenhum interesse prático, ela tem implicações filosóficas profundas. E uma abordagem superficial destas implicações filosóficas pode fazer com que o absurdo pareça factível. Por exemplo, as funções de onda existem de fato ou são apenas artifícios para fazer os cálculos? Se adotarmos a interpretação de Copenhagem, onde estava uma partícula antes de medirmos sua posição? Se as grandezas físicas dependem das medidas, então a realidade à nossa volta é produto de nossa consciência? Como as medidas podem interferir no estado quântico, então minha consciência pode interferir na realidade? Uma análise superficial leva-nos à conclusão de que a realidade que nos cerca é produto de nossa consciência e pode ser alterada pela primeira. Essa é a conclusão transmitida para a população pelos atuais místicos quânticos.

   O grande problema destas conclusões é que elas escondem "quebras" e inconsistências de raciocínio. Na interpretação de Copenhagem não faz sentido falar da localização da partícula e nem de nenhuma grandeza física antes da medida. Mas antes da medida há a função de onda. E esta função não é produto da medida. Apesar das grandezas físicas não assumirem nenhum valor antes da medida, o valor que elas assumem depois não é determinado, escolhido. Assim, podemos dizer que a medida só existe depois da medição, mas não podemos dizer que a primeira determina a segunda. Mas há ainda outro problema mais grave na afirmação de que a realidade é produto de nossa consciência. A Mecânica Quântica fala de medidas e não de consciência. Se consciência é apenas medir as coisas, então a afirmação de que a consciência interfere no mundo externo é correta. Mas a definição de consciência como um conjunto de medições é uma concepção extremamente simplista. As únicas medições de que dispomos são nossas informações dos cinco sentidos. A consciência é muito mais do que isso. A consciência interpreta as medidas. Nenhum psicólogo ou psiquiatra limita a consciência aos cinco sentidos. Assim, a idéia de que o "mundo é um produto de nossa consciência" adota a interpretação de Copenhagem, que não é a única, esconde a diferença entre provocar uma mudança e escolher qual a mudança, e ainda, por mais mística que pode parecer, aniquila qualquer idéia de subjetividade.

   Alguns autores da moda místico-quântica relacionam a interpretação dos universos paralelos com mundos invisíveis e coisas parecidas. Estes mundos invisíveis são esquisitos porque só temos acesso ao nosso próprio universo. Se existem espíritos ou coisas parecidas nestes universos, então não podemos ter acesso a eles. É como se não existissem. E dizer que escolhemos o universo em que viveremos cai no mesmo erro já comentado. As medidas provocam a criação de vários universos paralelos mas não podem determinar qual deles será criado.

   Então será que não existem implicações filosóficas da Mecânica Quântica? Sim, existem. Qualquer interpretação da Mecânica Quântica que adotamos tem implicações profundas no conceito de realidade. Existe um mundo sem medidas físicas que é formado por estados quânticos e são as medições que o tornam palpável? Na verdade o choque entre duas partículas já é uma forma de uma medir a posição da outra. Medida, no sentido quântico, é interação. Então faz sentido falar que uma partícula que não interage existe fisicamente? Os objetos físicos só existem na medida em que se relacionam com os outros? E a consciência? Quando ela altera o mundo (sem escolher a alteração, que fique bem claro) também é alterada por ele? Estas perguntas, como qualquer questão filosófica, não têm respostas simples e nem definitivas. 

  Inúmeros físicos e filósofos se debruçam sobre a interpretação das equações da Mecânica Quântica e suas possíveis conseqüências filosóficas. A única informação segura sobre a Mecânica Quântica é que ela descreve o mundo das partículas que compõem a matéria. Tudo o que se vai além disso é discussão filosófica, o que não diminui sua importância. Infelizmente, as discussões que se popularizam em torno da Mecânica Quântica são as mais superficiais enquanto as pertinentes e mais profundas nunca vem a público. A Mecânica Quântica é uma teoria científica para descrever a estrutura da matéria que tem implicações sobre nossa própria visão de mundo, mas ela não é capaz de responder quem somos nós. A Mecânica Quântica não é mística.

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O texto acima foi publicado originalmente na revista do Núcleo José Reis Espiral em 2007 (http://abradic.com/espiral/). Foi meu primeiro texto de divulgação científica.

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