{"id":1820,"date":"2023-01-25T17:24:52","date_gmt":"2023-01-25T20:24:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/ciencianerd\/?p=1820"},"modified":"2023-12-31T16:44:33","modified_gmt":"2023-12-31T19:44:33","slug":"o-que-e-fisica-quantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/ciencianerd\/2023\/01\/25\/o-que-e-fisica-quantica\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 F\u00cdSICA QU\u00c2NTICA?"},"content":{"rendered":"\n<figure class=\"eplus-wrapper wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio wp-block-embed alignright is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe title=\"O que \u00e9 F\u00cdSICA QU\u00c2NTICA? \u269b\ufe0f\" width=\"800\" height=\"450\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/vdxIpjzX_tw?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"eplus-wrapper\">Voc\u00ea certamente j\u00e1 ouviu a palavra &#8220;qu\u00e2ntico&#8221;. Possivelmente, j\u00e1 ouviu essa palavra em explica\u00e7\u00f5es a respeito da capacidadede de utiliza\u00e7\u00e3o da nossa mente para transformar a mat\u00e9ria e afetar nossa sa\u00fade.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"eplus-wrapper\">Essas intera\u00e7\u00f5es entre f\u00edsica qu\u00e2ntica e sa\u00fade, frequentemente denominadas de &#8220;terapia qu\u00e2ntica&#8221;, &#8220;cura qu\u00e2ntica&#8221;, &#8220;medicina qu\u00e2ntica&#8221;, em geral n\u00e3o possuem qualquer embasamento cient\u00edfico, tratando-se portanto de pseudoci\u00eancias.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"eplus-wrapper\">Uma maneira de ficarmos um pouco menos vulner\u00e1veis ao charlatanismo qu\u00e2ntico \u00e9 entendendo melhor o que de fato \u00e9 esta \u00e1rea de conhecimento. Por isso, vamos falar neste texto sobre o que de fato \u00e9 a f\u00edsica qu\u00e2ntica, como ela se diferencia da f\u00edsica cl\u00e1ssica e a partir de que ponto as afirma\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas deixam de ser cient\u00edficas.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"eplus-wrapper\">Este conte\u00fado \u00e9 inspirado em meu texto &#8220;A f\u00edsica do multiverso&#8221; (publicado na <em><a href=\"https:\/\/cienciahoje.org.br\/artigo\/a-fisica-do-multiverso\/\"><strong>edi\u00e7\u00e3o 394 da Revista Ci\u00eancia Hoje<\/strong><\/a><\/em>) e foi produzido em v\u00eddeo para o canal Ci\u00eancia Nerd. Voc\u00ea pode assisti-lo no player acima ou l\u00ea-lo abaixo!<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"eplus-wrapper wp-block-separator has-css-opacity\" \/>\n\n\n\n<h2 class=\"eplus-wrapper wp-block-heading\" style=\"font-size:25px\"><strong>O surgimento de uma nova f\u00edsica<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">No final do s\u00e9culo 19, pairava um sentimento sobre os f\u00edsicos de que <strong>tudo estava resolvido<\/strong>. Muitos realmente acreditavam que todas as grandes descobertas j\u00e1 haviam sido feitas, que n\u00e3o havia mais mist\u00e9rios da natureza para a f\u00edsica investigar. Mas por qu\u00ea? Como estava o cen\u00e1rio da f\u00edsica naquele momento?<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">A teoria eletromagn\u00e9tica, brilhantemente elaborada pelo f\u00edsico e matem\u00e1tico escoc\u00eas James Clerk Maxwell (1831-1879), dava conta de explicar praticamente todos os fen\u00f4menos envolvendo a luz, as radia\u00e7\u00f5es, a eletricidade e o magnetismo. A termodin\u00e2mica, estrela da revolu\u00e7\u00e3o industrial, nos possibilitava conhecer com precis\u00e3o o comportamento dos gases e estava plenamente consolidada. E a mec\u00e2nica cl\u00e1ssica de Isaac Newton era t\u00e3o bem sucedida que descrevia matematicamente o movimento dos objetos na Terra e no espa\u00e7o com primazia. Eram poucos os fen\u00f4menos que ainda n\u00e3o encontravam explica\u00e7\u00f5es nestas tr\u00eas grandes \u00e1reas da f\u00edsica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">No entanto, esses poucos fen\u00f4menos inexplicados de repente viraram problemas t\u00e3o grandes, que alguns f\u00edsicos perceberam que a f\u00edsica que n\u00f3s conheciamos simplesmente seria incapaz de explic\u00e1-los. Uma nova f\u00edsica se fazia necess\u00e1ria.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Para contornar algumas dessas quest\u00f5es que n\u00e3o tinham explica\u00e7\u00e3o cient\u00edfica, o f\u00edsico alem\u00e3o Max Planck (1858-1947) encontrou um artif\u00edcio matem\u00e1tico que n\u00e3o aparentava fazer muito sentido no mundo real, mas resolvia alguns problemas da f\u00edsica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Planck prop\u00f4s que a energia presente na luz n\u00e3o poderia ser emitida (ou absorvida por outros corpos) de maneira cont\u00ednua, mas sim na forma de \u201cpacotes\u201d com quantidade fixa. Como assim?&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Imagine que voc\u00ea quer encher um copo com \u00e1gua. Se a \u00e1gua estiver l\u00edquida voc\u00ea pode encher o copo de forma cont\u00ednua, ou seja, pode colocar qualquer quantidade: 10 mL, 5 mL, 2,5 mL, at\u00e9 mesmo 0,37 mL. Sempre haver\u00e1 um valor intermedi\u00e1rio de \u00e1gua que voc\u00ea pode colocar no copo. Mas e se essa \u00e1gua estivesse na forma de cubos de gelo? Voc\u00ea poderia colocar 1 cubo gelo no copo, ou 2, ou 3, ou 4. Mas n\u00e3o poderia colocar valores intermedi\u00e1rios. Nesse caso, a \u00e1gua existe e \u00e9 transferida na forma de pacotes com quantidades fixas. <\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Assim, a solu\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica de Planck considerava que a energia contida na luz tamb\u00e9m deveria existir na forma de pacotes, com quantidade fixa de energia. E ao absorver energia, um \u00e1tomo s\u00f3 poderia absorver um desses pacotes, ou dois, ou tr\u00eas, mas nunca valores intermedi\u00e1rios.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Esse &#8220;pacote&#8221;, que carrega a menor quantidade de energia poss\u00edvel para uma determinada luz, recebe o nome de quantum de luz, ou de <strong>f\u00f3ton<\/strong>. E, por meio de uma equa\u00e7\u00e3o muito simples, denominada \u2018rela\u00e7\u00e3o de Planck-Einstein\u2019, demonstrou-se que a energia contida em cada um desses f\u00f3tons dependia exclusivamente da frequ\u00eancia da luz (ou seja, da sua cor).<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Essa tese de que a energia \u00e9 quantizada (ou seja, existe em quantidades fixas e espec\u00edficas) foi extremamente revolucion\u00e1ria. Ela violava \u00e1reas da f\u00edsica muito bem consolidadas e, por isso, muitos foram os f\u00edsicos que se opuseram a ela.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Com o passar do tempo, essa nova f\u00edsica &#8211; que j\u00e1 podemos passar a chamar de <strong>f\u00edsica qu\u00e2ntica<\/strong>&#8221; &#8211; mostrou-se bastante s\u00f3lida. A concord\u00e2ncia entre as equa\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas e os resultados experimentais era t\u00e3o grande, que ela se mostrou uma das teorias mais bem-sucedidas da f\u00edsica. Hoje, nenhum f\u00edsico questiona a validade da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica e a sua enorme import\u00e2ncia para a ci\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:19px\" aria-hidden=\"true\" class=\"eplus-wrapper wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"eplus-wrapper wp-block-heading\" style=\"font-size:25px\"><strong><strong>O mundo qu\u00e2ntico<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Neste mundo macrosc\u00f3pico que conhecemos, todos os movimentos podem ser muito bem descritos e previstos por equa\u00e7\u00f5es matem\u00e1ticas da f\u00edsica cl\u00e1ssica, em especial pela 2\u00aa lei de Newton. Se eu sei as condi\u00e7\u00f5es iniciais de um sistema, eu sei como ele vai evoluir no tempo.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Quando vamos para a escala qu\u00e2ntica (ou seja, quando lidamos com objetos do tamanho de \u00e1tomos, el\u00e9trons, pr\u00f3tons), essas equa\u00e7\u00f5es cl\u00e1ssicas n\u00e3o fazem mais sentido, elas simplesmente deixam de funcionar. O movimento de um el\u00e9tron \u00e9 completamente diferente do movimento da queda de um objeto, ou de um planeta em torno do Sol. Por isso, \u00e9 imposs\u00edvel prever o comportamento de um el\u00e9tron usando a &#8220;matem\u00e1tica das coisas grandes&#8221;, ou seja, usando a f\u00edsica cl\u00e1ssica. A matem\u00e1tica que descreve os movimentos nessa escala subat\u00f4mica \u00e9 a famosa equa\u00e7\u00e3o de Schr\u00f6dinger, que foi elaborada pelo f\u00edsico austr\u00edaco Erwin Schr\u00f6dinger.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Na f\u00edsica cl\u00e1ssica, quando resolvemos as equa\u00e7\u00f5es para analisar o movimento de um corpo, n\u00f3s conseguimos prever exatamente qual a posi\u00e7\u00e3o e a velocidade dele em qualquer instante de tempo.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">J\u00e1 na escala qu\u00e2ntica, a solu\u00e7\u00e3o da equa\u00e7\u00e3o de Schroedinger n\u00e3o nos diz exatamente onde estar\u00e1 o el\u00e9tron ao redor de um \u00e1tomo. Ela nos permite conhecer qual a probabilidade desse el\u00e9tron estar em cada uma das posi\u00e7\u00f5es teoricamente poss\u00edveis. Assim, n\u00e3o se trata de um resultado exato, mas de um resultado probabil\u00edstico. E isso deixou muitos f\u00edsicos incomodados, inclusive o Albert Einstein.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">E as estranhezas dessa nova f\u00edsica n\u00e3o paravam de surgir.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:26px\" aria-hidden=\"true\" class=\"eplus-wrapper wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"eplus-wrapper wp-block-heading\" style=\"font-size:25px\"><strong>Sobreposi\u00e7\u00e3o de estados qu\u00e2nticos<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Imagine uma pessoa jogando uma moeda dentro de uma caixa escura. O que vai acontecer? Ou a moeda ir\u00e1 cair com a cara voltada para cima, ou com a coroa voltada para cima. A chance da moeda terminar no &#8220;estado&#8221; de cara \u00e9 de 50%. E a chance dela terminar o movimento no &#8220;estado&#8221; de coroa tamb\u00e9m \u00e9 de 50%. Quando ela de fato cair uma das duas coisas ter\u00e1 acontecido: ou cara ou coroa.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">No mundo qu\u00e2ntico as coisas funcionam de um jeito bem diferente. Existe um princ\u00edpio chamado de <strong>sobreposi\u00e7\u00e3o de estados qu\u00e2nticos <\/strong>(que voc\u00ea tamb\u00e9m pode ir\u00e1 v\u00ea-lo por a\u00ed com o nome de superposi\u00e7\u00e3o). A sobreposi\u00e7\u00e3o significa que um sistema (em escala qu\u00e2ntica) existe em todos os estados teoricamente poss\u00edveis <strong>simultaneamente<\/strong>. Ou seja, \u00e9 como se um mesmo el\u00e9tron estivesse, ao mesmo tempo, em v\u00e1rios lugares diferentes. E todas essas possibilidades coexistem.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Se aplic\u00e1ssemos esse princ\u00edpio no exemplo da moeda \u00e9 como se se ela ficasse l\u00e1 dentro da caixa, depois de cair, no estado de cara, mas tamb\u00e9m de coroa, e at\u00e9 mesmo de metade cara e metade coroa. Tudo isso ao mesmo tempo. Ela est\u00e1 nos 3 estados simultaneamente.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">E para tornar as coisas ainda mais estranhas, sabe o que acontece quando tentamos observar o \u00e1tomo atrav\u00e9s de algum experimento espec\u00edfico (que o fa\u00e7a interagir com outros objetos macrosc\u00f3picos)? Todos esses estados sobrepostos se colapsam em um \u00fanico estado e o el\u00e9tron se torna \u2018localiz\u00e1vel\u2019.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Toda vez que n\u00f3s tentamos observar um fen\u00f4meno qu\u00e2ntico, atrav\u00e9s de experimentos, essa sobreposi\u00e7\u00e3o de estados simplesmente n\u00e3o acontece. Portanto, \u00e9 imposs\u00edvel ver ou detectar essa sobreposi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Por mais estranha que seja essa ideia da sobreposi\u00e7\u00e3o (e por mais que ela seja imposs\u00edvel de ser observada), a sobreposi\u00e7\u00e3o de estados de um sistema qu\u00e2ntico faz todo sentido matem\u00e1tico. Mais do que isso, ela \u00e9 um postulado fundamental para que toda a teoria qu\u00e2ntica funcione.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Se o seu computador, o seu celular, at\u00e9 o seu pendrive funcionam perfeitamente bem, \u00e9 gra\u00e7as \u00e0 mec\u00e2nica qu\u00e2ntica. Sim, at\u00e9 o seu pendrive tem mec\u00e2nica qu\u00e2ntica e voc\u00ea pode ler mais sobre isso <a href=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/ciencianerd\/2022\/07\/24\/atravessar-paredes\/\">em meu texto sobre atravessar paredes, neste mesmo blog<\/a>. <\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">A mec\u00e2nica qu\u00e2ntica \u00e9 uma teoria extremamente bem sucedida, o que significa que o seu formalismo matem\u00e1tico \u00e9 perfeitamente concordante com os resultados experimentais. O grande desafio da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica est\u00e1 no dom\u00ednio da interpreta\u00e7\u00e3o das equa\u00e7\u00f5es. O que elas significam exatamente? O que significa essa sobreposi\u00e7\u00e3o de estados? Como \u00e9 essa sobreposi\u00e7\u00e3o visualmente? Por que isso acontece com o el\u00e9tron? O que exatamente faz esses estados colapsarem?<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Quando entramos no campo da interpreta\u00e7\u00e3o da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, n\u00f3s n\u00e3o temos resposta para quase nada, n\u00e3o temos consenso cient\u00edfico para quase nada. E sempre que uma pessoa (principalmente que n\u00e3o for da f\u00edsica ou que trabalhe com pesquisa na \u00e1rea) apresenta qualquer interpreta\u00e7\u00e3o, qualquer extrapola\u00e7\u00e3o da teoria qu\u00e2ntica que v\u00e1 al\u00e9m da simples aplica\u00e7\u00e3o de suas equa\u00e7\u00f5es; qualquer pessoa que relacione f\u00edsica qu\u00e2ntica com outras \u00e1reas do conhecimento (principalmente com a \u00e1rea da sa\u00fade, da psicologia, da neuroci\u00eancia) essa pessoa provavelmente est\u00e1 tentando te enganar. E ela certamente n\u00e3o sabe nada de f\u00edsica qu\u00e2ntica.<\/p>\n\n\n\n<p class=\" eplus-wrapper\">Em um texto futuro, irei falar sobre <strong>O QUE N\u00c3O \u00c9 <\/strong>f\u00edsica qu\u00e2ntica, quais s\u00e3o os principais argumentos dos charlat\u00f5es qu\u00e2nticos, quais s\u00e3o os pontos da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica essas pessoas se apropriam e deturpam afim de enganar os outros. <\/p>\n\n\n\n<hr class=\"is-style-dots eplus-wrapper wp-block-separator has-css-opacity\" \/>\n\n\n\n<div class=\"eplus-wrapper wp-block-buttons is-layout-flex wp-block-buttons-is-layout-flex\"><div class=\"eplus-wrapper wp-block-button eplus-styles-uid-0881f7\"><a class=\"wp-block-button__link wp-element-button\" href=\"https:\/\/www.youtube.com\/channel\/UC8gDRqZ_olweOhLewFMjrzA\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">\u00c9 novo por aqui? 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