19 setembro 2012

Mecânica e Teoria Quântica

1. Mecânica é a ciência que estuda os efeitos das forças sobre corpos ou fluidos em repouso ou em movimento. Mecânica quântica é a área da física que estuda a estrutura do átomo e o movimento das partículas atômicas. A mecânica quântica refere-se aos estudos mais amplos da quântica. A teoria quântica, proveniente dos estudos de Niels Bohr, é um termo mais estreito do que a mecânica quântica e demonstra como os átomos irradiam luz. (1)

2. A mecânica quântica pode ser assim compreendida: 1) no interior do átomo, os elétrons – minúsculas partículas de carga elétrica negativa – movem-se descrevendo órbitas em torno de um núcleo de carga positiva; 2) cada órbita quantificada tem um valor particular de energia; 3) esta órbita só pode modificar-se quando o átomo é perturbado. Quando uma força age sobre o átomo, o elétron pode saltar de uma órbita mais alta para uma mais baixa, liberando energia sob a forma de luz; 4) esta luz é liberada sob a forma de um pequeno feixe de energia denominado quantum ou fóton. A energia de um fóton corresponde à diferença de energia das duas órbitas entre as quais ocorreu o salto. (1)

3. Em épocas passadas, os cientistas acreditavam que a luz era uma onda, emitida como um fluxo contínuo. Na mecânica quântica, a luz é um jato de fótons separados, que têm, ao mesmo tempo, características de ondas e partículas.

4. O princípio da incerteza, estabelecido por Heisenberg, tem muita importância para o estudo da mecânica quântica. De acordo com este princípio, a posição e a velocidade de uma partícula não podem ser simultaneamente medidas com precisão.

5. O princípio da sobreposição é outro elemento capital para o entendimento da teoria quântica. Façamo-lo através de um exemplo: pegue um pedaço de giz e quebre-o em dois. Para a física clássica, um pedaço estaria “aqui”; o outro, “lá”. Substituamos o giz por um elétron. No mundo quântico, não há apenas estados de “aqui” e “lá”, mas uma vasta quantidade de outros estados que são misturas dessas possibilidades – um pouco “aqui” e outro tanto “lá”, todos juntos. (2, p. 35)

6. Não nos esqueçamos do experimento da fenda dupla. Este experimento se resume em se ter um bombardeador de elétrons que dispara um feixe contínuo de partículas. Essas partículas colidem com uma tela em que há duas fendas. Depois da tela com fendas, há uma tela de detecção que pode registrar a chegada dos elétrons. Este fenômeno é um exemplo da dualidade onda/partícula do elétron. Os elétrons que chegam um a um têm comportamento corpuscular; o padrão de interferência coletivo resultante é comportamento ondulatório. (2, p. 36)

7. Os estudos da física quântica podem ser aplicados em outros campos de interesse: 1lógica quântica. Na lógica clássica, havia a suposição do terceiro excluído. Se dissermos que João é ruivo e que ele se encontra em casa ou no bar, esperamos encontrá-lo num desses dois lugares. Não há meio termo entre “casa” e “não em casa”. Com a teoria quântica, que admite a sobreposição, podemos falar em lógica dos três valores: “verdadeiro”, “falso” e, ainda, a resposta probabilística do “talvez” (2, p. 51 e 52); 2) a computação quântica. A computação quântica leva em conta o princípio da sobreposição. A computação convencional está assentada na combinação de operações binárias (zero e um). Uma chave está ligada ou desligada. No mundo quântico, a chave poderia estar em um estado que é uma sobreposição dessas duas possibilidades clássicas. (2, p. 91 e 92)

8. Para complementarmos este assunto, valhamo-nos das explicações dadas pelo Espírito Emmanuel, em O Consolador (perguntas 15 a 26), em que afirma que a ciência poderá estabelecer as bases convencionais da matéria, mas não a base legítima, em sua origem divina. Acrescenta: “Sob a diretriz divina, a matéria produz força, a força gera o movimento, o movimento faz surgir o equilíbrio da  atração e a atração se transforma em amor, identificando-se todos os planos da vida na mesma lei de unidade estabelecida no Universo pela sabedoria divina”. (3, pergunta 21)

(1) Enciclopédia Delta Universal
(2) POLKINGHORNE, John. Teoria Quântica. Tradução de Iuri Abreu. Porto Alegre, RS: L&PM, 2011. (Coleção L&PM POCKET Encyclopaedia, v. 985)
3) XAVIER, F. C. O Consolador, pelo Espírito Emmanuel. 7. ed. Rio de Janeiro: FEB, 1977. 

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