A incerteza do mundo quântico

Um corpo pode ocupar apenas um lugar no espaço, certo? Assim ensina a física clássica, de Isaac Newton, aquela cujas leis nos permitem prever e controlar quase todo tipo de evento macroscópico. Mas não é assim que as coisas funcionam no nível subatômico. Elétrons, por exemplo, podem estar em dois lugares ao mesmo tempo. Prótons podem passar através de barreiras fisicamente impermeáveis. Partículas se comunicam com outras situadas a milhões de anos-luz no espaço, a uma velocidade superior à da luz, um marco que Albert Einstein considerava o limite universal da rapidez. Aliás, partículas como o elétron podem até "escolher" ser isso mesmo ou apenas onda, apresentando-se ora como matéria, ora como energia - e simplesmente desaparecendo no intervalo entre um e outro estado até que a observação humana ou um aparelho eletrônico registre a sua presença.

Nesse mundo tudo são probabilidades, a incerteza - a impossibilidade de prever simultaneamente a posição e o movimento de uma partícula - é o princípio que regeria todos os eventos.

Os fenômenos incríveis desse nível infinitesimal da realidade são atestados por equações complicadas e raras provas experimentais obtidas em aceleradores de partículas com quilômetros de extensão. Um enredo que começou em 1900, quando o físico alemão Max Planck anunciou que a luz e outras formas de energia radiante não se apresentavam como ondas contínuas, mas como discretos pacotes de fótons (partícula elementar de massa nula) que ele chamou de quanta.

A descoberta poderia explicar a taxa de radiação dos corpos escuros, um dos problemas insolúveis da física clássica, porém só mais tarde pôde-se entender a plena extensão de suas implicações. Como resultado, foi estabelecido um conjunto de novas teorias, conhecido como mecânica quântica, que revolucionou o conceito de realidade.

Um dos pontos fundamentais para esse novo entendimento foi a constatação, pelo físico britânico Ernest Rutherford, em 1911, de que, tal como a luz, a existência do elétron é governada pela descontinuidade: ele não se submete a uma órbita fixa em torno do núcleo do átomo, mas costuma saltar de um ponto para outro, sem percorrer uma trajetória no espaço, só existindo concretamente em cada posição durante algum tempo. Isso sinalizou a revelação bombástica de que todos os objetos sólidos - inclusive o corpo humano - são constituídos quase que inteiramente de espaço vazio, uma imagem impressionante deduzida dos experimentos de Rutherford. Levando em conta os padrões subatômicos, um átomo seria algo como uma ervilha (o núcleo) no centro de uma área do tamanho de sete campos de futebol, rodeada de alguns grânulos de poeira (os elétrons) espalhados na superfície.

Os postulados da física quântica foram consolidados por físicos como o alemão Werner Heisenberg e o próprio Niels Bohr, que, a princípio, considerou a teoria de Rutherford uma loucura, mas acabou convencido de que a hipótese era suficientemente maluca para ser verdade. A teoria quântica é aplicada na tecnologia a laser e nas telecomunicações e, nos últimos anos, uma rede de cientistas tem trabalhado no projeto de construção de um computador quântico cuja velocidade de processamento poderia transformar em brinquedo as máquinas mais poderosas em funcionamento hoje.

LivrariaInstability Rules - The Ten Most Amazing Ideas of Modern Science, Charles Flowers, John Wiley & Sons, Nova York, 2002