Mecânica Quântica... Princípio da Incerteza... FIAT LUX...

QUANTA loucura... Este artigo estava clamando para ser escrito... Demorei muito...

A Mecânica Quântica, ou Física Quântica, é a especialidade da Física dedicada ao estudo dos sistemas em escala atômica e subatômica... Seu objeto de estudo são os átomos, as moléculas, os átomos, os elétrons, prótons, fótons e as partículas subatômicas... A Mecânica Quântica (MQ) também pode ser aplicada a fenômenos macroscópicos... A MQ é a nova fronteira da física, e trata do universo com extrema delicadeza e precisão... Sendo, em última análise aplicada a tudo o que existe no universo; se considerarmos que o comportamento microscópico ou nanoscópico da matéria é quântico... Então o Universo é Quântico...

Mas não se animem, rsrsrs... Esotéricos, metafísicos e amantes do sobrenatural, devem compreender primeiramente que isso não é uma espécie de “magia”, como veremos a seguir... E que o nosso mundo macroscópico, e considerando as velocidades aplicadas, mesmo em deslocamentos espaciais, não depende em absoluto da mecânica quântica... O nosso dia a dia segue inalterado... 

Todo tipo de baboseira tem sido escrito e feito em nome da Mecânica Quântica e é hora de desmistificar tudo isso...

O que determina a caracterização de um assunto como Quântico, é em tese a Constante de Planck (constante de Planck = 6,626068 × 10^-34 m² kg/s), que é dividida pela massa da partícula, para estabelecer a velocidade... Demonstrar esta constante está além do propósito deste artigo, mas vale ressaltar que sua importância é crucial... O físico Max Planck foi responsável por estabelecer esta constante, ou conceito, que serve como divisor de águas para o mundo Quântico; ou seja, para estabelecer “o que realmente queremos considerar como muito pequeno e muito rápido”... Por exemplo, a massa de Elétron é 9,1093897 ×10^-31 kg, ou seja, aproximadamente 9 dividido por 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000... "Passa pra cá", o Elétron está no mundo da MQ... 

Mas a poeira, o pólen, as bactérias, não entram na MQ... Dá pra entender porque a MQ não deve preocupar você??? A velocidade da Luz no vácuo é de 299 792 458 metros por segundo, ou seja, aproximadamente 300.000 km/s... “Trezentos mil quilômetros por SEGUNDO”... Um F1 pode chegar a 360 km/h... Um jato normal chega a 900 km/h... Um caça atinge Mach2 (2.459,08 km/h ou 680,58 m/s), ou seja, o dobro da velocidade do som (Mach1 = 1.225,04 km/h ou 340,29 m/s)... 

A rotação completa da Terra (360^o) dura exatamente 23 horas 56 minutos 4 segundos e 9 centésimos... Isso equivale a uma velocidade de rotação impressionante, medida na linha do equador, de 1.674 km/h... É Terra gira mais rápido do que o som, mas é bem menor do que um super jato... Mas os foguetes, que levam o homem à lua e ao espaço, precisam atingir a velocidade de 28.000 km/h para escapar da gravidade da Terra... Só que a Terra por sua vez, viaja em torno do Sol (translação) para completar sua orbita anual de 365,2564 dias solares médios (ou um ano sideral), a uma velocidade de 107.280 km/h... 

É isso aí, estamos rodopiando como um pião a quase 1.700 km/h, e ou mesmo girando desvairadamente em torno do Sol a uma velocidade de quase 108.000 km/h... 

A velocidade do Sol por sua vez, relativa à Radiação de Fundo do Universo é de 1.332.000 km/h, em direção à constelação Crater... E a Via Láctea, viaja em direção à constelação Hydra a uma velocidade de 1.980.000 km/h... Mas se você acha que estamos indo muito rápido, sinto desapontá-lo, porque também não será por causa da velocidade que seremos enquadrados na Mecânica Quântica... Porque a Luz viaja a 300.000km/s, ou seja, 1.080.000.000 km/h... “Hum bilhão e oitenta milhões de quilômetros por hora”... 

Este é o mundo dito Quântico, quando partículas como o Fóton (Luz) de massa 8,6768 x 10-36kg, ou seja, aproximadamente 9 dividido por 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000, viajam à velocidade de 1.080.000.000 km/h; não podemos entender “apenas” com a Física Clássica... De forma que espero ter sido convincente ao dizer que você não deve se preocupar com a MQ... 

“E o muito-muito pequeno sempre será muito-muito rápido...”

A Mecânica Quântica é chamada de “Quântica”, em função do fenômeno da “Quantização”... Uma grandeza é dita Quantizada, quando não apresenta comportamento contínuo, dando por assim dizer, “certos saltinhos”... Por exemplo, quando aquecemos a água em uma panela, verificamos o termômetro, e notaremos uma subida contínua, percorrendo toda a escala do termômetro até a temperatura final... 

As grandezas físicas ditas Quantizadas, fazendo uma analogia com o exemplo anterior, se comportariam em saltos para valores específicos, como se subissem uma escada ao invés de uma rampa...

Por exemplo, a menor energia que um Elétron pode possuir ao orbitar em torno de um Núcleo de Hidrogênio é -13,6eV... Se este Elétron for "aquecido" ele poderá saltar para o nível seguinte, -3,4eV, mas não assumirá valores intermediários de energia... Ele saltará do degrau -13,6eV, para o degrau -3,4eV... Isso é Quantização... É um comportamento particular, distinto do mundo macroscópico, mas ainda assim continuamos no mundo físico, e científico... Sem motivo para festejos metafísicos...

Quantum por sua vez é termo genérico que significa “quantidade elementar”, ou etimologicamente “quantidade unitária”; de algo de natureza qualquer, abstrata ou concreta...  Quanta é o plural de Quantum...

O Fóton é o quantum da radiação eletromagnética e da LUZ... A LUZ é a radiação eletromagnética que os nossos olhos são capazes de detectar, a luz é a radiação eletromagnética com comprimentos de onda no espectro entre 400nm (Ultravioleta) e 700nm (Infravermelho)... A radiação eletromagnética com comprimentos de onda maiores que 700 nm são as ondas de rádio, e com comprimentos de onda inferiores a 400 nm são, por exemplo, os raios X...

Na dita Dualidade da Natureza da Luz, Onda ou Partícula, ou Onda-Partícula, o Fóton atua como partícula “e” como onda eletromagnética, dependendo apenas de como medimos... Quando registrado por um mecanismo sensível à Luz, por exemplo, como uma câmera, ele se comporta como partícula... Em outras situações o Fóton se comporta como uma onda, quando passa através de uma lente ótica...

O “Princípio da Incerteza” é um enunciado da Física Quântica... Em 1927, Werner Heisenberg, postulou que, no mundo da Mecânica Quântica o observador interage com o experimento... Este aspecto em particular suscita todo tipo de especulação esotérica como se algo “mágico” estivesse em jogo... Mas trata-se tão e somente “da sensibilidade” do mundo da MQ... Partículas muito pequenas e muito sensíveis à nossa tentativa de investigá-las, resultando em incerteza...

Em um experimento hipotético, o físico alemão chegou à conclusão de que, ao tentarmos estabelecer simultaneamente a velocidade e a posição de um Elétron, e pela sensibilidade das partículas estudadas pala MQ, terminaríamos por interferir na “Quantidade de Movimento” da partícula... Utilizando grandes comprimentos de onda, poderíamos determinar com precisão a velocidade do elétron; entretanto, a precisão na sua posição diminuiria... Fazendo o oposto, e usando freqüências elevadas, ou seja, comprimentos de ondas curtas para a luz, a posição da partícula poderia ser determinada com nitidez, mas a imprecisão na velocidade aumentaria... Pela interferência...

Portanto, conclui-se "que os efeitos combinados na incerteza da posição e velocidade não podiam ser nunca menores do que a constante de Planck dividida pela massa da partícula”... Esta é a própria fronteira da Física Quântica...

Finalmente, a questão da interferência do observador sobre o experimento, resulta da sensibilidade, e não porque engendramos um mundo místico e metafísico, onde toda a realidade conhecida pode ser questionada... Na verdade entramos cada vez mais fundo em nosso entendimento sobre o universo, e felizes pela certeza de que infinitas novas fronteiras ainda estão por vir... 

"A saga humana persiste, insiste e penetra... Vejo uma Luz no Fim Do Túnel do Tempo..." - Carlos Sherman