A teoria da física quântica — também conhecida como mecânica quântica — revolucionou o cotidiano desde sua proposição, há 100 anos. Apesar de entenderem alguns de seus aspectos, no entanto, os físicos estão divididos sobre o que a teoria representa para o mundo, e, em uma pesquisa recente pela revista científica Nature, admitiram não saber exatamente o que está acontecendo.
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Como exemplificado pela citação de David Mermin, “calem a boca e calculem!”, muito que sabemos sobre a física quântica está na matemática. Equações baseadas na teoria descrevem, com consistência e precisão, o que acontece com objetos extremamente pequenos. Quando se trata da realidade física, nas coisas grandes além da matemática, a questão é outra.
Física quântica e os cientistas
O campo de estudo surgiu na virada do século XX, quando cientistas notaram que os princípios clássicos da física não se aplicavam no nível atômico. Fótons e elétrons, de forma intrigante, parecem se comportar tanto como partículas quanto como ondas. Eles também estão em posições diferentes simultaneamente, e possuem diferentes velocidades e níveis de energia ao mesmo tempo.
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Em 1925, o físico austríaco Erwin Schroedinger, junto ao alemão Werner Heisenberg, desenvolveram uma série de ferramentas matemáticas complexas que descrevem a mecânica quântica usando probabilidade. Nasceu a “função de onda”, capaz de prever os resultados das medições de partículas. Com isso, foi possível criar tecnologias modernas importantíssimas, de lasers a luzes LED e ressonância magnética, bem como os transistores dos computadores e celulares. Fora de matemática, no entanto, o que sabemos?
Uma tentativa de responder essa pergunta ocorreu na ilha de Heligoland, na Alemanha, neste ano, que marca o 100º ano da física quântica. Muitos dos físicos mais importantes do mundo se reuniram no local, onde Heisenberg escreveu sua equação, e 1.100 deles responderam à pesquisa da Nature. O que ficou evidente foi a falta de consenso entre os cientistas acerca do que a física quântica diz, de verdade, sobre a realidade.
Mais de ⅓ dos físicos — 36% — favoreceu a teoria mais aceita, conhecida como Interpretação de Copenhague. No mundo da física clássica, tudo possui propriedades definidas, como posição e velocidade, estejamos observando o objeto em questão ou não. No reino quântico, no entanto, a história é outra, segundo Heisenberg e o físico dinamarquês Niels Bohr, que trouxeram a interpretação de Copenhague nos anos 1920.
Um objeto quântico só tem um estado específico (dentre várias opções) quando é medido, e, caso contrário, mostra sinais de possuir todos ao mesmo tempo. Isso é descrito como a função de onda colapsando em uma única possibilidade. É o caso do famoso exemplo do Gato de Schroedinger, que está vivo e morto dentro de uma caixa simultaneamente — até que alguém a abra.
Segundo contou o filósofo da física brasileiro Décio Krause à Nature após responder a pesquisa, “a interpretação de Copenhague é a mais simples que temos”. De acordo com ele, embora a teoria tenha problemas, como não explicar porque as medições têm esse efeito, as alternativas trazem problemas que ele considera piores. Nem todo mundo no campo da física, no entanto, concorda.
Uma das interpretações, escolhida por 15% dos físicos, é a dos muitos mundos, que propõe a teoria de que vivemos em um multiverso. Ela diz que funções de onda não colapsam, na verdade, mas se ramificam em tantos universos quanto há possibilidades de resultado. Medir uma partícula, em outras palavras, revelaria sua posição em nosso mundo, mas que é apenas uma entre outras opções possíveis em universos paralelos.
Outras questões também geraram discussão: há uma fronteira entre os mundos quântico e clássico da física, onde as leis mudam de repente? Segundo 45% dos físicos, sim, mas outros 45% crêem que não. Apenas 24% revelaram ter confiança de que a interpretação quântica que escolheram está correta. De todos, ¾ acreditam que, um dia, uma teoria mais abrangente irá substituir a atual.
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