A REALIDADE QUÂNTICA

[Fayman]

Assim como no tópico do Big Bang, mantive as divisões inalteradas, tal qual como foi originalmente postada.

Esta é uma oportunidade para os que ainda não conheciam este tópico, ver algumas coisas mais detalhadas sobre Mecânica Quântica, dentro de um modelo contemporâneo, bem como, para aqueles que já o conheciam, rever as explicações de como emerge o "nosso mundo cotidiano", o nosso Domínio Quase Clássico Familiar de uma Realidade Quântica, bem como o tão afamado papel da consciência e dos chamados Sistemas Adaptativos Complexos (SCUI), além de ficar claro a resolução do famoso Gato de Schrödinger e da existência de Efeitos Quânticos Macros.

Uma boa leitura a todos!


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]INTRODUÇÃO[/center]

[CENTER[A HIERARQUIA DAS CIÊNCIAS – Primeira parte.[/CENTER]


Quantas realidades podemos ter dentro do nosso mundo, seja mundo somente a Terra ou todo o universo observável?

É possível, e tem sentido, dizer que temos mais de uma realidade que comportam e são descritas por Leis Fundamentais diferentes?

Existem, é verdade, disciplinas ou ciências diferentes que são aplicadas em campos específicos altamente distintos, como Medicina e Engenharia, por exemplo, mas qual a representatividade do termo fundamental nessas disciplinas?

Engenharia nada mais é do que Física aplicada e quanto à Medicina, podemos dizer o mesmo, guardada as proporções, em relação à Biologia.

Isso significa que Física e Biologia tratam de assuntos, por assim dizer, mais fundamentais do que Engenharia e Medicina, mas isso está longe de afirmar que Física e Biologia são mais importantes do que Engenharia e Medicina.

Claro que nessa história toda de hierarquia das ciências há, de fato, relações reais entre os diferentes assuntos e meras convenções.

Nas palavras de Murray Gell-Mann, Nobel de Física em 1969:

“Se compararmos um simples Quark com um animal, por exemplo, um cachorro, veremos que eles se encontram quase nos extremos opostos da escala do que é fundamental. A Física de Partículas Elementares e a Cosmologia são as disciplinas científicas mais básicas, enquanto o estudo das coisas vivas, que são muito mais complexas, é muito menos básico, embora, obviamente, da maior importância.

Uma vez disseram-me que a Faculdade de Ciências de uma universidade francesa costumava discutir um tópico relacionando vários assuntos em uma ordem fixa: primeiro Matemática, depois Física, seguido de Química, Fisiologia e assim por diante. Ao meu ver, seja essa história verdadeira, esta maneira de agir com certeza, muitas vezes, negligenciou as preocupações dos biólogos franceses”.

Essa hierarquização das ciências se faz presente, também, entre os laureados com o prêmio Nobel, sendo listados os de Física em primeiro lugar, Química em segundo e a Fisiologia e Medicina em terceiro, mas há de fato algum fundamento nessa hierarquização ou somente estamos falando de meras convenções?
Vale lembrar que, até hoje, não são claras as razões do porque a Matemática ter sido omitida do testamento de Nobel e, conseqüentemente, da premiação.

Novamente, nas palavras de Gell-Mann:

“Essa hierarquia de assuntos pode, em parte, ser traçada até o filósofo francês do século XIX Auguste Comte, que afirmava ser a Astronomia o assunto científico mais fundamental, a Física o segundo e assim por diante, sendo que ele considerava a Matemática mais como uma ferramenta lógica do que ciência.
Mas a pergunta que se faz é: estaria ele correto? E se assim for, em que sentido? Ao se falar sobre esse assunto é mais que necessário colocar de lado questões de prestígio e tentar entender o que tal hierarquia realmente significa em termos científicos”


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]INTRODUÇÃO[/center]

[center]A HIERARQUIA DAS CIÊNCIAS – Segunda parte. [/center]


O critério sugerido por Gell-Mann, para a avaliação do quanto mais fundamental uma ciência A é em relação à outra B, segue dois ponto:

Ponto 1: As leis da Ciência A abrangem em princípio os fenômenos e as leis da Ciência B.

Ponto 2: As leis da Ciência A são mais gerais do que aquelas da Ciência B, isto é, as leis da Ciência B são válidas sob condições mais especiais, ou restritas, do que são as da Ciência A.

Se levarmos em conta esse critério de Gell-Mann, e considerarmos a Matemática como uma ciência, então ela é a mais fundamental do que qualquer outra.

Conforme conclui Gell-Mann:

“Todas as estruturas matemáticas concebíveis estão ao seu alcance (da Matemática), enquanto que, aquelas que são úteis para descrever os fenômenos naturais, constituem apenas um pequeno subconjunto das que são ou podem ser estudadas pelos matemáticos”.

Mas temos que ter em conta o que realmente pode-se falar a respeito das demais ciências e sobre suas verdadeiras relações.

Tomemos alguns exemplos e vamos ver como essas relações se apresentam:

A FÍSICA E A QUÍMICA DO ELÉTRON

Em 1928, Paul Adrien Maurice Dirac (prêmio Nobel de Física de 1933, dividido juntamente com Erwin Schrodinger) apresentou uma Equação Quântica Relativista** para o elétron.

** cabe aqui um comentário. Dirac foi o primeiro físico a conseguir a unificação da Mecânica Quântica com a Relatividade Restrita, sendo essa equação conhecida como Equação de Dirac.

A Mecânica Quântica mais tradicional, a mais conhecida quanto a referências à teoria na mídia ou em livros de divulgação, é a primeira versão, não relativista, desenvolvida por Heisenberg, Niels Bohr, Schrödinger e outros. Essa versão só é válida para partículas movendo-se a baixas velocidades, sendo a versão relativista mais abrangente do que a versão anterior.

Outro ponto que vale ressaltar é que até hoje ainda não foi possível unificar a Mecânica Quântica com a Relatividade Geral, ou seja, das quatro forças fundamentais da Natureza, apenas a Gravidade ainda não possui uma representação quântica, fato plenamente estabelecido para as demais forças da Natureza.

Nesse sentido, a Relatividade Geral é uma Teoria da Física Clássica, assim como a Mecânica Newtoniana. Historicamente falando, a Relatividade Geral foi a última das teorias clássicas e Albert Einstein o último dos grandes físicos clássicos.

O termo clássico foi adotado ainda na primeira metade do século XX para diferenciar a Física até então existente (Determinista) da nova Física Quântica (Não-Determinista).

Essa equação, que descreve o elétron em interação com o Campo Eletromagnético, deu origem, poucos anos depois, a uma Teoria Quântica Relativista detalhada do elétron e do eletromagnetismo, que ficou conhecida como QED ou Eletrodinâmica Quântica.

Desde então, a QED tem sido verificada experimentalmente com um enorme número de casas decimais, mostrando uma concordância impressionante entre a teoria e os resultados experimentais, de uma maneira nunca antes encontrado em qualquer outra proposta teórica.

Ao olharmos mais detalhadamente a Química, por exemplo, vemos que ela está principalmente preocupada com o comportamento de objetos como os átomos e moléculas, eles mesmos compostos por núcleos pesados e elétrons leves movendo-se ao redor desses núcleos.

Muitos fenômenos da Química são governados principalmente pelo comportamento dos elétrons em face aos efeitos eletromagnéticos.

Sob esse ângulo, a QED realmente explica uma grande parte da Química, sendo rigorosamente aplicável àqueles fenômenos em que os núcleos pesados podem ser considerados em uma aproximação como partículas pontuais fixas, portadoras de carga elétrica.

Extensões simples da QED permitem o tratamento dos movimentos nucleares, bem como dos tamanhos finitos dos núcleos.

Salvo as dificuldades inerentes, um físico teórico pode calcular, através da QED, o comportamento de qualquer sistema químico para o que a estrutura interna detalhada dos núcleos atômicos não é importante.***

*** Isso pelo motivo de que a QED não trata das forças envolvidas na coesão do Núcleo Atômico, na realidade, um sub-produto de uma força ainda mais fundamental, aquela que mantém os Quarks em permanente confinamento, também conhecida como Força Guônica.

A teoria que trata dessa força, suportada pelas cargas coloridas dos Quarks, é a Cromodinâmica Quântica e foi desenvolvida em anos posteriores, a partir da década de 70.

Voltando à QED, o que se nota é que, onde quer que cálculos de tais processos químicos possam ser feitos na prática, utilizando-se aproximações justificadas à QED, estes são bem-sucedidos na predição dos resultados das observações.

De fato, uma aproximação particular à QED se mostra mais que suficiente, aproximação conhecida como Equação de Schrodinger com Forças Coulombianas.****

**** Força Coulombianas são forças de origem eletrostática, estudadas por Charles de Coulomb. Erwin Schrodinger foi um dos criadores da versão ondulatória da Mecânica Quântica e laureado com o Nobel de Física em 1933.

Essa aproximação é aplicável quando o sistema químico é não-relativista, ou seja, os elétrons e os núcleos se movem muito lentamente quando comparados com a velocidade da luz, ou seja, quase que a totalidade dos sistemas químicos.xxx

Vale ressaltar que essa aproximação foi descoberta nos primórdios da Mecânica Quântica , três anos antes do aparecimento da Equação Relativista de Dirac.

[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]INTRODUÇÃO[/center]

[center]A HIERARQUIA DAS CIÊNCIAS – Terceira parte.[/center]



A FÍSICA E A QUÍMICA DO ELÉTRON - Continuação

Como vimos anteriormente, já nos primórdios da Mecânica Quântica, em 1925, havia sido deduzida uma fórmula específica para se fazer predições quanto a resultados da quase maioria dos sistemas químicos (não relativistas).

Afirmar que a Mecânica Quântica é hoje uma teoria isolada, cuja aplicação é somente válida para uma gama específica de fenômenos, apenas revela o total despreparo e desconhecimento de quem faz tal afirmação, até mesmo porque, trata-se de algo muito longe de um avanço recente, mas sim, uma ferramenta que foi desenvolvida há 79 anos e amplamente utilizada no mundo ao longo desses anos todos, seja por químicos profissionais, pesquisadores, estudantes e físicos, além de engenheiros e técnicos, quando de áreas correlatas.

Mas voltemos à conexão entre a Mecânica Quântica e a Química.

Por mais fundamental que seja a teoria física, deduzir as propriedades químicas a partir dela não é algo que se faça em um passe de mágica. Não adianta ter a ferramenta se não soubermos o que perguntar à teoria. Em outras palavras, é necessário se fazer “perguntas químicas” à teoria.

Devemos inserir nos cálculos não apenas as equações básicas, mas também as condições que caracterizam o sistema ou processo químico em questão.

Vamos a um exemplo:

Considerando-se dois átomos de Hidrogênio (H), o estado de mais baixa energia é a molécula de Hidrogênio (H2).

Uma questão importante em Química se refere ao valor da energia de ligação nessa molécula, ou seja, o quanto a energia da molécula é menor que a soma da energia dos dois átomos que a constituem.

Essa resposta pode ser obtida através da QED, mas primeiro é necessário se “perguntar à equação” a respeito das propriedades do estado mais baixo de energia daquela molécula em particular, uma vez que, as condições de baixa energia, sob as quais tais questões químicas surgem, não são universais. Dentro do Sol, a uma temperatura de milhões de graus, os átomos de hidrogênio são decompostos em seus constituintes, elétrons e prótons. Lá, nem átomos, nem moléculas, têm probabilidade significativa de estar presentes. Podemos afirmar que não há química dentro do Sol.

Se voltarmos ao início, e lembrarmos os dois pontos que Gell-Mann estabeleceu para classificar quão mais fundamental é uma ciência em relação a outras, podemos afirmar que a QED é mais fundamental do que a Química, uma vez que ela satisfaz os dois critérios.

As leis da Química podem, em princípio, ser deduzidas da QED, desde que as informações adicionais, que descrevem as condições químicas, sejam fornecidas às equações, uma vez que essas condições são especiais, ou seja, não valem para todo o universo.

A VISÃO DOS QUÍMICOS

Em geral, os cientistas de qualquer ramo estão acostumados a desenvolver teorias, que descrevem os resultados observacionais de um determinado campo de atividade, e não deduzi-los a partir de teorias de outros campos mais fundamentais.

No caso dos químicos, eles estão preocupados com os diferentes tipos de ligação entre os átomos, incluindo aí, o nosso exemplo da molécula de hidrogênio e sua ligação entre os dois átomos de hidrogênio.

No decurso de suas vivências, os químicos desenvolveram numerosas idéias práticas sobre as ligações químicas que lhes permitiram predizer o comportamento das mais diversas reações químicas.

Todavia, em um trabalho concomitante, químicos teóricos (sim, ele existem!!) se esforçam para deduzir e embasar essa idéias a partir de aproximações da QED. Apesar das grandes dificuldades advindas dos problemas de se encontrar soluções, mesmo que aproximadas, para as equações, nenhum deles duvidam de que, com ferramentas de cálculo suficientemente poderosas, poder de processamento à disposição e tempo, possam obter resultados bastante precisos.

Mas isso significa que iremos substituir a Química pela Física Quântica algum dia?

Vale relembrarmos as palavras de Linus Paulling, Nobel de Química de 1954 por vários trabalhos relacionados às ligações químicas e autor dos livros "Introduction to Quantum Mechanics" (1935) e "The Nature of the Chemical Bond" (1939).

“Apesar de não haver uma única parte da Química que não dependa, em sua teoria fundamental, dos princípios da Mecânica Quântica, os químicos podem ficar descansados, seus empregos não correm perigo”, diz, de uma maneira divertida.

“A Química e outras disciplinas sempre serão necessárias em seus respectivos campos, pois são estruturadas a possibilitar uma maneira mais prática e fácil de trabalhar, definindo, inclusive, conceitos próprios. Dizer que tais disciplinas serão substituídas pela Mecânica Quântica e seus derivados carece de qualquer fundamento, embora ache fundamentar firmar nossas estruturas, sempre possível, em teorias mais fundamentais.

O único problema que a Física de Partículas causa à Química é quando competimos pelos mesmos recursos de financiamento, mas não é uma situação diferente do que ocorre com a Física do Estado Sólido, por exemplo, e mesmo assim, quando concorremos por somas vultuosas de dinheiro. De uma maneira geral, a pesquisa em Química não só é voltada muito mais para o ser humano e o nosso dia a dia em geral, como obtém resultados mais cedo”.

REDUÇÃO

Como pudemos ver até aqui, embora a Química não nuclear ocupa um lugar “mais acima” do que a QED, tal qual degraus em uma escada, na maioria dos casos são desenvolvidas leis específicas para explicar e predizer resultados ao nível da própria Química, enquanto tentativas são feitas para se deduzir tais leis a partir do nível inferior da QED, ou seja, a Ciência é praticada em ambos os níveis e são empreendidos esforços para se construir ou obter escadas ou pontes de ligação entre eles.

O que vemos hoje é que, desde que a QED foi desenvolvida, em 1930, a Física das Partículas Elementares cresceu muito, atualmente descrevendo não só o elétron e o eletromagnetismo, como todas as partículas elementares e seus respectivos campos. Portanto, a relação entre a QED e a parte da Química que trata com elétrons pode ser considerado apenas um caso especial da relação entre a Física de Partículas Elementares, como um todo, no nível mais fundamental, e a Química como um todo, incluindo, inclusive, a Química Nuclear, em um nível menos fundamental.

A esse processo de explicar um nível mais alto em termos de um nível mais baixo é chamado de Redução.

Nas palavras de Gell-Mann:

“Não conheço qualquer cientista sério que acredite na existência de forças químicas especiais que não se devem às forças físicas subjacentes”.

Todavia, uma lição deve ser aprendida. Embora asa diversas ciências realmente ocupem níveis diferentes, elas formam parte de uma única estrutura conexa, cuja unidade é cimentada pela relação entre as partes.

Embora uma ciência em um dado nível abranja as leis de outra menos fundamental, em um nível acima, esta por sua vez, sendo mais especial, exige informações adicionais além das leis da primeira. Sem esse detalhe, a noção de redução é incompleta”.

[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]INTRODUÇÃO[/center]

[center]A HIERARQUIA DAS CIÊNCIAS – Quarta parte. [/center]



REDUÇÃO – Continuação

REDUÇÃO DA BIOLOGIA – A INFORMAÇÃO EXIGIDA

Levando-se em conta as considerações que fizemos em relação à Química, podemos fazer o mesmo em relação à Biologia, por exemplo, que se apresenta em um outro nível de hierarquia tanto em relação à Física, quanto à própria Química?

Nos séculos passados , cientistas acreditavam que havia “forças vitais” particulares na Biologia que não eram de origem físico-química. Atualmente, se há pesquisadores e estudiosos sérios que pensam assim, devem ser em número bastante reduzido.

Praticamente, toda a Comunidade Científica está convencida de que a vida depende em princípio das leis da física e da Química, exatamente como no caso anterior, em que as leis da Química surgiam das leis da Física.

Nesse sentido, novamente vemos uma espécie de redução, com as ligações sendo cimentadas e desenvolvidas, mas exatamente como no caso da Química, a Biologia deve ser estudada com seus próprios termos e no seu próprio nível.

Deve-se levar em conta, todavia, que no caso da Biologia, que se refere aos sistemas vivos, a complexidade aumenta assustadoramente, portanto uma quantidade enorme de informação específica adicional deve ser fornecida, além das leis da Física e da Química, para se caracterizar os fenômenos biológicos terrestres.

Notem que, se um dia nos depararmos com sistemas vivos extraterrestres, a quantidade de informação específica cresce mais ainda. A medida em que deixamos o fundamental e nos dirigimos para o complexo, a quantidade de informação tende a crescer de uma maneira extremamente significativa.

De fato, muitas características comuns à todas as formas de vida sobre o planeta podem ser resultados de acidentes que ocorreram na história primitiva da vida sobre a Terra e que poderiam ter acontecido de forma distinta.

Nas palavras de Gell-Mann:

“Mesmo a regra de que os genes devem ser constituídos por quatro nucleotídeos A, C, G e T, que parece ser verdade para todas as formas de vida atual do nosso planeta, pode não ser universal em uma escala cósmica. Pode haver muitas outras regras possíveis que são obedecidas em outros planetas , ou mesmo seres que seres que obedeciam a outras regras e poderiam ter vivido sobre a Terra a uns poucos bilhões de anos, até que foram suplantados pela vida baseada em nossos nucleotídeos familiares”.

Seja como for, a questão sobre a unicidade da Bioquímica ainda está em aberto, até mesmo por não termos encontrado, ainda, um sistema vivo extraterrestre para ser comparado com os de nosso planeta.
Talvez a maior dúvida seja se a Bioquímica depende principalmente de se formular as perguntas corretas à Física, ou se depende também, de uma maneira significativa, de acidentes históricos.

Mesmo que a Bioquímica dependa pouco de acidentes históricos, ainda assim há uma enorme quantidade de complexidade efetiva na Biologia, muito mais do que em áreas como a Química ou a Física da Matéria Condensada.

Se considerarmos o número imenso de mudanças evolutivas que ocorreram durante os mais ou menos quatro bilhões de anos, desde a origem da vida na Terra; se considerarmos que mesmo uma pequena fração de acidentes históricos tiveram papéis preponderante no desenvolvimento subseqüente da vida no planeta e nas características das diversas formas de vida, veremos que, embora as leis da Biologia realmente dependam das leis da Física e Química, dependem, também, de uma vasta quantidade de informações adicionais sobre como esses acidentes aconteceram.

Podemos ver aqui, muito mais do que no caso da Física Nuclear, da Física da Matéria Condensada ou Estado Sólido, ou a Química, a grande diferença entre o tipo de redução às leis fundamentais da Física Quântica que é possível e o tipo trivial que a palavra “redução” pode despertar na mente de um leigo ou estudioso ingênuo.

A ciência da Biologia é muito mais complexa do que a Física fundamental, porque muitas das regularidades da Biologia terrestre surgem a partir de eventos ao caso (acidentes) e não apenas das leis fundamentais.

O caminho traçado até aqui não para. Os sistemas vivos dão origem a diversos outros níveis que estão acima da Biologia, como por exemplo, a Psicologia dos animais, e especialmente, do animal com a psicologia mais complexa de todos, o ser humano.

Aqui, novamente, deve ser raro o cientista contemporâneo que acredita que existam “forças mentais” particulares que não são biológicas e, em última análise, de natureza bioquímica.

Mas exatamente como antes, embora consigamos através da redução, deduzir a psicologia humana partir dos princípios da neurofisiologia, da endocrinologia, dos neurotransmissores e assim por diante, a quantidade de informação adicional às leis fundamentais da Física é extremamente elevada e complexa.

Aventar a possibilidade sequer de se substituir uma ciência com esse nível de complexidade pelas leis fundamentais da Mecânica Quântica carece de qualquer sentido, independente se no nível último, a realidade seja quântica.

Ainda conforme Gell-Mann, um dos grandes desafios da ciência contemporânea é identificar a mistura de simplicidade e complexidade, regularidade e randomicidade, ordem e desordem, desde o primeiro degrau da escada hierárquica, a Física das Partículas Elementares e a Cosmologia, até o reino dos sistemas adaptativos complexos como os organismos vivos.

Neste ponto, encerro esta breve introdução voltada a mostrar a total falta de sentido e conhecimento em se acreditar e afirmar que:
1- A Mecânica Quântica é uma teoria isolada que só serve para responder perguntas muito específicas dentro da sua área de atuação.

2- Sendo a natureza quântica, a Física Quântica deveria substituir todas as outras ciências, como a Química, Biologia, Medicina, etc.

Tal afirmação, não só revela um total desconhecimento dos conceitos básicos da Física Quântica, como também da inteiração da Mecânica Quântica com as demais Ciências. Também mostra, na minha opinião, um desrespeito para centenas de milhares de profissionais, pesquisadores e estudantes que atuam em todas essa disciplinas.

A partir deste ponto, na próxima parte, começarei a expor a Visão Contemporânea da Mecânica Quântica e como a nossa realidade, uma aproximação clássica, advém de uma Realidade Quântica mais fundamental.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 1[/center]

INTRODUÇÃO

Existe algum sentido em se afirmar que há duas Físicas para a nossa realidade?

Vejamos um exemplo ilustrativo, relativo à posição da Física no início do século XX.

Toda a concepção mecânica era dominada pela Física Newtoniana, onde conceitos como espaço e tempo absolutos, velocidades infinitas e instantâneas eram aceitos normalmente.

Todavia, com o advento da Relatividade Restrita, muitos desses conceitos foram abalados, se não todos.

Porém, essa nova maneira de se ver o mundo só se tornava aparente, quando confrontada com a realidade de nosso dia a dia, quando corpos se deslocavam próximos à velocidade da luz.

Mesmo assim, contrariando o senso comum, tais efeitos foram plenamente comprovados ao longo dos anos, cada vez com maior precisão.

Mas o fato desses efeitos só se tornarem significativos para corpos que se deslocassem à velocidades extremas, não implicava que havia dois mundos, duas realidades, uma relativista e outra newtoniana. A Realidade é uma só, e essa realidade, no caso, é Relativista.

Vale lembrar que, neste exemplo, estamos falando exclusivamente de Física Clássica, uma vez que a Relatividade Restrita, assim como a Geral, são ambas teorias clássicas, por sinal, as últimas delas.

Pelo que sei, nunca ninguém defendeu tal hipóteses, mas imaginemos que alguém o tivesse feito.

Um argumento que esse alguém poderia ter utilizado seria:

“Se a Realidade é relativista, deveríamos, então, utilizar a Relatividade em substituição de outras Ciências ou Ciências Técnicas”

Tal afirmação é um absurdo, seria o mesmo que pegarmos o exemplo de Pauling, quando ele se referia à afirmação de que a Química seria substituída pela Mecânica Quântica e substituir a Engenharia pela Relatividade.

A título de exemplo, vejamos uma fórmula básica da Mecânica de Newton:

F = m . a (1)

Ou seja, Força é igual à massa vezes a aceleração, lembrando que aqui estaremos omitindo os símbolos flechas que mostram que tanto F, assim como a são grandezas vetoriais

Para sermos mais exatos, essa fórmula é escrita de uma maneira mais genérica da seguinte maneira:
dF = m . dv/dt (2), sempre lembrando que estamos omitindo o símbolo de vetor.

Na Mecânica de Newton, a massa é uma constante, um dos conceitos que caiu por terra na Relatividade, onde Einstein mostrou que a massa de um corpo cresce com a velocidade com a qual esse corpo se desloca.

A maneira com a qual a massa se relaciona com a velocidade na Relatividade é dada pela fórmula:

m = m0 / {1-(v*2/c*2)}*1/2 (3)

Ou seja, a massa de um corpo a uma dada velocidade v é igual à massa desse corpo em repouso, dividido pela raiz quadrada de 1 menos a razão entre o quadrado da velocidade v e o quadrado da velocidade da luz c.

Caso substituamos essa relação (3) em (2), teremos:

dF = m0 / {1-(v*2/c*2)}*1/2 . dv/dt

Como podemos ver, quando v é muito menor que c (a velocidade da luz), o termo v*2/c*2 se reduz a zero e a fórmula retorna à tradicional da Mecânica Newtoniana.

Em outras palavras, a Mecânica de Newton é uma caso especial da Mecânica Relativista, ou seja, uma aproximação conveniente para as condições do nosso dia a dia.

O fato dos efeitos relativistas serem pequenos, desprezíveis, na maioria das situações do nosso cotidiano, não significa que eles não existem na nossa vida diária a baixas velocidades.

Em outras palavras, neste nosso exemplo, a Realidade é Relativista a todos os níveis; o mundo ao nosso redor, que vivemos no nosso dia a dia, é simplesmente uma aproximação quase newtoniana, mas não existem duas Físicas, não existe uma fronteira que delimita o Mundo Newtoniano do Mundo Einsteniano, existe apenas o Mundo Einsteniano, sendo a aproximação Newtoniana uma ferramenta útil para aplicações aproximadas.

Com o advento da Física Quântica, também chamada de Física Nova, adotou-se o termo “Clássica” para se referir à Física Velha, ou anterior à Mecânica Quântica.

Novamente aqui, não há sentido em se referir a um domínio quântico, onde impera as leis da Mecânica Quântica, e a um domínio clássico, onde imperam as leis da Mecânica Clássica.

Assim como não há duas Físicas diferentes, não há duas realidades diferentes; há apenas a Realidade Quântica a todos os níveis.

O que nossos sentidos vêem em nosso dia a dia é uma aproximação quase clássica do comportamento de objetos macros e é isso que começaremos a mostrar a partir da próxima parte.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 2[/center]


Toda exposição a seguir está baseada no trabalho pioneiro de Murray Gell-Mann e James Hartle.

Após a apresentação desse trabalho em 1986, uma centena de outros foram publicados e ainda o são. O somatória desses trabalhos representa hoje a visão mais contemporânea e geral da Mecânica Quântica.

A MECÂNICA QUÂNTICA E A APROXIMAÇÃO CLÁSSICA

Quando a Mecânica Quântica foi descoberta, as pessoas ficaram impressionadas pelo contraste entre seu caráter probabilístico e as certezas da Física Clássica, na qual a informação exata e completa sobre uma situação inicial permitiria em princípio calcular a especificação exata e completa da situação final.

Um determinismo desse tipo nunca é perfeitamente aplicável à Mecânica quântica, mas ele muitas vezes se aplica de maneira aproximada às condições que freqüentemente são encontradas na maioria das experiências do nosso dia a dia, ou ao mundo que observamos normalmente, o chamado Domínio Quase Clássico, onde a Física Clássica é aproximadamente correta.

Esse domínio pode ser grosseiramente caracterizado como aquele que envolve o comportamento de objetos que possuem massa muito grande, quando comparados à massa dos objetos atômicos.

Por exemplo, o movimento dos planetas em torno do Sol pode ser calculado , na prática, sem quaisquer correções quânticas, que são completamente desprezíveis em tal tipo de problema.

Devemos ter em mente que, se o Domínio Quase Clássico não fosse relevante, os físicos nunca teriam desenvolvido e utilizado a Física Clássica , e teorias como as de Maxwell e Einstein não teriam obtido seus sucessos maravilhosos ao predizer resultados de observações.

Este é um caso típico onde o velho paradigma, como Kunh o teria chamado, não é descartado quando um novo é adotado, mas permanece como uma aproximação válida em um limite conveniente, como a Teoria da Gravitação de Newton, que ainda é imensamente útil como uma aproximação à de Einstein, quando as velocidades são pequenas quando comparadas à da luz, ou quando trabalhamos com fracos Campos Gravitacionais.

Ainda assim, a Física Clássica , em realidade, é apenas uma aproximação, enquanto que a Mecânica Quântica, até onde sabemos, é absolutamente correta. A Mecânica Quântica passou incólume a todos os testes aos quais ela foi submetida, ao longo de quase oitenta anos. Em nenhuma única vez houve desacordo entre o que previa a teoria e os resultados obtidos, sendo que em alguns casos, a concordância passava da décima casa decimal, feito jamais repetido por qualquer outra obra da intelectualidade humana.

Todavia, apesar de tamanho sucesso, e de já ter passado muitas décadas desde a descoberta da Mecânica Quântica em 1924, somente agora os físicos estão chegando a uma interpretação satisfatória, que permite uma compreensão profunda de como o Domínio Quase Clássico de nossa experiência cotidiana surge do caráter quântico subjacente da natureza.

A MECÂNICA QUÂNTICA APROXIMADA DE SISTEMAS MENSURÁVEIS

Quando a Mecânica Quântica foi formulada pela primeira vez por seus descobridores, ela era apresentada de um modo curiosamente restritivo e antropocêntrico, e até hoje, freqüentemente, ainda é assim.

Uma situação experimental, por exemplo, o decaimento radioativo de um tipo específico de núcleo, é reproduzida de modo idêntico repetidas vezes. O resultado da experiência é registrado à cada vez, preferencialmente por um físico utilizando um mesmo equipamento.

Um fato importante é que se pressupõe que tanto o físico, quanto o equipamento, sejam externos ao sistema que está sendo estudado.

Como procedimento, são registradas as freqüências com que os possíveis e diferentes resultados ocorrem, por exemplo, os tempos de decaimento.

À medida que o número de tentativas cresce sem limite, essas freqüências tendem a se aproximar das probabilidades previstas pela teoria quântica de se obter os vários resultados possíveis.

A probabilidade do decaimento radioativo em função do tempo é intimamente relacionada à fração de núcleos que permanecem sem decair depois de decorridos vários intervalos de tempo.

É nítido o fato de que esta interpretação original da Mecânica Quântica, restrita a experiências repetíveis realizadas por observadores externos, é demasiada particular para ser aceita hoje em dia como sua caracterização fundamental, especialmente porque tem ficado cada vez mais claro que a Mecânica Quântica é válida para todo o Universo.

Vale destacar que a interpretação original não está errada, mas é válida apenas para as situações para as quais ela foi desenvolvida.

Ale disso, num contexto mais amplo, esta interpretação deve ser considerada não apenas como particular, mas também como aproximada, podendo ser referida como a “Mecânica Quântica Aproximada dos Sistemas que podem ser medidos”.

A ABORDAGEM MODERNA

Para descrever o Universo, uma interpretação mais geral da Mecânica Quântica é evidentemente necessária, já que, para observar as muitas cópias do Universo, não existe qualquer observador ou equipamento externo ao mesmo, além do fato de que não há a menor chance de se repetir o experimento ou a medida.

De qualquer modo, se presume que o Universo não se importe se seres humanos evoluírem ou não em algum planeta obscuro para estudar a sua história; ele, o Universo, segue obedecendo às leis da Física Quântica sem levar em consideração as observações feitas pelos físicos.

Esta é uma das razões pelas quais a chamada Interpretação Moderna da Mecânica Quântica vem sendo desenvolvida nas últimas duas décadas. A outra é a necessidade de se compreender mais claramente a relação entre a Mecânica Quântica e a descrição clássica aproximada do mundo que nos cerca.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 3[/center]


A ABORDAGEM MODERNA – segunda parte

Nas primeiras discussões sobre a Mecânica Quântica muitas vezes estava implícito, e algumas vezes explicitamente afirmado, que havia um Domínio Clássico separado de um Domínio Quântico, de tal modo que a teoria física básica de alguma forma exigiria Leis Clássicas além das Leis Quânticas.

Pata toda uma geração educada com as noções da Física Clássica, este arranjo deve ter parecido satisfatório, mas hoje, para a maioria de nós, parece tão bizarro quanto desnecessário.

Na interpretação moderna da Mecânica Quântica, propõe-se que o Domínio Quase Clássico surge a partir das Leis da Mecânica Quântica, incluindo-se aí a condição inicial no começo da expansão do Universo. O grande desafio para essa nova abordagem foi compreender como se dá esse surgimento.

O trabalho pioneiro que levou à nova abordagem foi proposto pelo falecido Hugh Everett III, um dos estudantes de pós-graduação de John A. Wheeler em Princenton e mais tarde membro do Grupo de Avaliação de Sistemas de Armamento do Pentágono.

Muitos físicos teóricos têm trabalhado nesse modelo desde então, incluindo-se, como comentado no início:

Murray Gell-Mann, professor emérito de Física Teórica do Instituto de tecnologia da Califónia – CALTECH, Prêmio Nobel de Física em 1969 e um dos fundadores do Instituto Santa Fé, onde trabalha atualmente. Os profissionais desse instituto se dedicam a trabalhos teóricos que abrangem desde mecânica Quântica, até tópicos sobre a Sistema Imunológico de Mamíferos, a Evolução das Línguas Humanas e a Economia Global como Sistemas Complexos em Evolução.
Gell-Mann, por seu trabalho em prol do meio ambiente mundial foi nomeado um dos quinhentos Globais pelo Programa para o Meio Ambiente das Nações Unidas, tendo recebido o Prêmio Lindberg em 1993, por seus esforços em promover o equilíbrio entre o avanço tecnológico e a preservação do meio ambiente.

E James Hartle, da universidade da Califórnia em Santa bárbara e do Instituto Santa Fé. Notável cosmólogo teórico e especialista na Teoria Geral da Gravitação de Einstein.
Foi orientando de Gell-Mann em seu doutoramento, no início dos anos 60 e sua tese foi sobre a Teoria das Partículas Elementares. Mais tarde, juntamente com Stephen Hawking, publicou um artigo considerado seminal, intitulado A FUNÇÃO DE ONDA DO UNIVERSO.
Trabalhando conjuntamente com Gell-Mann, desde 1986, para clarificar como a Mecânica Quântica deveria ser concebida, particularmente em relação ao Domínio Quase Clássico, elaborou, novamente em parceria com Stephan Hawking a Conjectura de Inexistência de Fronteiras para o Universo.

O ponto de partida de Gell-Mann e Hartle, como dito, foi o trabalho de Everett, porém muito ainda havia para ser feito, a começar pela escolha de terminologia de Everett, como também, a dos comentaristas de seu trabalho, que contribuiu significativamente para a confusão que se seguiu.

Por exemplo, a interpretação de Everett é muitas vezes descrita em termos de “muitos mundos”, enquanto Gell-Mann e Hartle acreditam que o melhor deva ser “as muitas histórias alternativas do universo”. O mesmo se dá quanto à descrição dos “muitos mundos”, referidos como ‘todos igualmente reais”, enquanto Gell-Mann e Hartle preferem falar de, por acreditar que seja menos confuso, “muitas histórias, todas tratadas da mesma forma pela teoria, exceto por suas probabilidades diferentes”.

Nas palavras de Gell-Mann:

“Usar a linguagem que recomendamos é referir-se à noção familiar de que um determinado sistema pode ter diferentes histórias possíveis, cada uma delas com a sua devida probabilidade. Com isso, evitamos a necessidade de se conceber os muitos ‘Universos Paralelos” como sendo todos igualmente reais”.

“Um físico notável, bem versado em Mecânica Quântica, inferiu a partir de certos comentários sobre a interpretação de Everett que qualquer um que aceitasse deveria jogar Roleta-Russa para valer, porque em alguns desses mundos “igualmente reais”, o jogador sobreviveria e ficaria rico!” – completa jocosamente.

Outro problema lingüístico, levantado por Gell-Mann e Hartle, é que Everett evitou a palavra PROBABILIDADE na maioria das seqüências lógicas, utilizando em seu lugar a noção menos familiar, mas matematicamente equivalente, de MEDIDA, o que em momento algum ´proporcionava qualquer vantagem na abordagem.

Problemas lingüísticos, porém, não eram as principais preocupações de Gell-Mann e Hartle, conforme ele expõe com suas próprias palavras:

“Palavras e lingüística à parte, o fato é que Everett deixou muitas questões importantes sem respostas, e o principal desafio, não é uma questão de linguagem, mas sim preencher espaços vazios na nossa compreensão da Mecânica Quântica”.

Juntamente comigo e Jim Hartle, há todo um grupo internacional de teóricos, que tentam de diversas formas, construir uma interpretação moderna da Mecânica Quântica.

Entre os que têm feito contribuições notáveis, estão Robert Griffiths e Roland Omnès, particularmente no conceito de Histórias; bem como Erich Joos, Dieter Zeh e Wojciech Zurek, com alguns pontos de vista um pouco diferentes.

A Mecânica Quântica em termos de Histórias foi desenvolvido por Richard Feynmann, apoiado em um trabalho anterior de Paul Dirac.

Essa formulação não ajuda apenas a classificar a interpretação moderna; ela é também particularmente útil para descrever a Mecânica Quântica sempre que a Gravitação Einsteniana for levada em consideração, como na Cosmologia.

Nessas situações, quando a Geometria do Espaço-tempo fica submetida à indeterminação quântica, o método baseado em Histórias dá conta do recado perfeitamente bem“.

O ESTADO QUÂNTICO DO UNIVERSO

Um ponto fundamental para qualquer tratamento da Mecânica Quântica é a noção de Estado Quântico.

Vamos considerar uma visão simplificada do Universo, onde cada partícula não tem outro atributo a não ser sua posição e seu momento, sendo que a indistinguibilidade de todas as partículas de um mesmo tipo, da qual a permutabilidade de todos os elétrons é um exemplo, será deixada de lado.

Para entendermos o significado de um Estado Quântico para todo o Universo, devemos, a fim de facilitar, começar a discutir o Estado Quântico de uma única partícula, depois o de duas partículas e assim por diante.

O ESTADO QUÂNTICO DE UMA PARTÍCULA

Na Física Clássica, teria sido válido especificar exatamente, e ao mesmo tempo, ambos os atributos, ou seja, tanto a posição, quanto o momento de uma determinada partícula.

As coisas não se passam bem assim quando tratamos com a Mecânica Quântica. Graças à famosa indeterminação da Natureza, expressa através do Princípio da Incerteza de Heisenberg, se especificarmos exatamente a posição de uma partícula, seu momento será completamente indeterminado.

Esta situação caracteriza um tipo particular de Estado Quântico de uma única partícula, um estado de posição definida.

Em outro tipo de Estado Quântico, acontece o inverso, quando o momento é exatamente especificado e a posição é completamente indeterminada.

Vale lembrar que há, também, uma variedade infinita de outros Estados Quânticos possíveis, para uma única partícula, nos quais nem a posição, nem o momento são exatamente especificados, tendo apenas uma distribuição espalhada de probabilidades para cada um.

Como exemplo, podemos falar do átomo de Hidrogênio, que consiste em um único elétron, carregado negativamente, no campo elétrico de um próton, carregado positivamente.

Nesse caso, o elétron pode se encontrar no Estado Quântico energia mais baixa, no qual a sua posição se espalha sobre uma região cujo tamanho é da ordem do tamanho do átomo, sendo que a mesma situação distribuída acontece para seu momento.

Aqui vale destacar que a incerteza na posição do elétron, assim como em seu momento, abrange um espaço da mesma ordem de grandeza do átomo de Hidrogênio, o que mostra quão significativa é a indeterminação quântica a esse nível.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 4[/center]


O ESTADO QUÂNTICO DE DUAS PARTÍCULAS

Vamos considerar, agora, um universo com dois elétrons. Embora seja possível que o estado quântico desse universo seja tal que cada um dos elétrons se encontre em um Estado Quântico definido, isso não ocorre com freqüência, uma vez que os dois elétrons interagem, principalmente por meio da repulsão elétrica mútua.

Por exemplo, no átomo de Hélio, o qual consiste de dois elétrons em um campo de um núcleo central com carga positiva dupla. Para o estado de energia mais baixo do átomo de Hélio, não é verdade que cada um dos elétrons esteja em um Estado Quântico definido próprio, embora essa situação seja às vezes considerada uma aproximação.

Em vez disso, como conseqüência da interação entre os elétrons, seu Estado Quântico conjunto é aquele no qual os estados dos dois elétrons estão correlacionados um com o outro.

Caso estejamos interessados em apenas um dos elétrons, devemos proceder a uma “soma” de todas as posições, ou os momentos, ou os valores de qualquer outro atributo, do segundo elétron. Isso se traduz no Estado Quântico do primeiro elétron, ou seja, ele não apresenta um estado definido (puro); ao contrário, apresenta um conjunto de probabilidades para os vários Estados Quânticos Puros de um único elétron.

Em Mecânica Quântica, se diz que o nosso elétron em questão está num Estado Quântico Misto.

CONSIDERAÇÕES SOBRE O ESTADO QUÂNTICO DO UNIVERSO

Pelo que vimos até agora, se o Universo está em um Estado Quântico Puro, esse é um estado tal que os estados individuais das partículas que ele contém estão entrelaçados uns com os outros.

O Universo como um todo pode estar em um Estado Quântico Puro. Foi exatamente essa hipótese que James Hartle e Stephem Hawking lançaram, propondo uma forma particular de estado puro que teria existido próximo ao início da expansão do Universo.

Tal hipótese, convenientemente generalizada para uma Teoria Unificada de Partículas elementares, não só especifica esse estado Quântico Inicial do Universo, bem como determina como esse estado varia no tempo.

Todavia, mesmo uma especificação completa do Estado Quântico de todo o Universo, não apenas inicialmente, mas para todos os instantes de tempo, não fornece uma interpretação para a Mecânica Quântica.

Para entendermos, devemos ver o Estado Quântico do Universo como um livro que contém as respostas de uma variedade infinita de questões. É fácil perceber que, um livro desse tipo é inútil sem uma lista de perguntas que devem ser feitas.

A interpretação moderna da Mecânica Quântica está sendo construída através de uma discussão sobre as perguntas relevantes que devem ser feitas sobre o Estado Quântico do Universo.

[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 5[/center]


PERGUNTAS SOBRE O ESTADO QUÂNTICO DO UNIVERSO

O primeiro ponto que devemos considerar é que, uma vez que a Realidade Quântica é probabilística, e não determinística, as perguntas são inevitavelmente sobre probabilidades.

Gel-Mann e Hartle, assim como Griffiths e Omnès partem do princípio que, em última instância, as perguntas sempre se relacionam com as Histórias alternativas do Universo.

Deve ficar claro que aqui, o termo História não se refere a enfatizar o Passado às custas do Futuro, muito menos se refere aos registros da História Humana.

Neste caso, História significa apenas uma narrativa de uma seqüência temporal de eventos, passados, presentes e futuros.

As perguntas sobre as Histórias Alternativas do Universo podem ser do tipo:

“Qual a probabilidade de ocorrência desta História em particular do Universo e não de outras?”

Ou mesmo:

“Dadas estas asserções sobre uma determinada História possível do Universo, qual a probabilidade de determinadas outras afirmações adicionais serem verdadeira?

Em muitos casos, este último tipo de pergunta assume uma forma um pouco diferente, sendo inquisitiva mais especificamente a respeito do estado futuro do Universo, como vemos abaixo:

“Dadas estas asserções sobre o passado ou o presente , qual a probabilidade destas afirmações sobre o futuro se tornarem verdadeiras?”

Analisemos, então, um exemplo prático.

HISTÓRIAS ALTERNATIVAS EM CORRIDAS DE CAVALOS

Na pista de corridas de cavalos é um lugar onde encontramos probabilidades que estão relacionadas com o que podemos chamar de chances reais.

Se as chances reais de que um cavalo não vença uma corrida são de 3 para 1, então a probabilidade de que este cavalo vença é de ¼.

Caso as chances reais contrárias são de 2 para 1, então a probabilidade de vencer é 1/3.

Vamos supor uma corrida em que há 10 cavalos disputando. De fato, cada um deles possui uma probabilidade positiva de vencer ou nula, no caso de um cavalo desesperadamente ruim, e a soma das probabilidades de vitória dos participantes é igual a 1, uma vez que, no caso de corridas de cavalos deve haver exatamente um vencedor entre os 10 cavalos.

Os 10 resultados alternativos são então mutuamente exclusivos – apenas um pode ocorrer (não se está levando em conta, para simplificação, a possibilidade de empate) – e exaustivos – um deles vai ocorrer.

Uma propriedade óbvia das 10 probabilidades é que elas são aditivas. Por exemplo, a probabilidade de que o terceiro ou o quarto cavalo vença é simplesmente a soma das duas probabilidades individuais de vitória de cada um.
Um paralelo mais próximo entre o exemplo das corridas de cavalo e as Histórias do universo pode ser obtido considerando-se uma seqüência de corridas, por exemplo oito corridas com dez cavalos em cada uma.

Novamente por simplicidade, vamos considerar apenas a possibilidade de vitória, desconsiderando possíveis, embora raros, empates, e que sempre haverá um vencedor, ou seja, não há cancelamento de corridas.

Temos então que cada possível lista de oito vencedores é um tipo de História para cada corrida e essas Histórias são mutuamente exclusivas e exaustivas, exatamente como no caso anterior de uma única corrida.

Para este “Universo de Corridas de Cavalos” o número de Histórias alternativas é o produto de oito fatores de dez, um para cada corrida, ou seja, um total de uma centena de milhões.

A probabilidade para as diferentes seqüências de vitória tem a mesma propriedade aditiva que os cavalos individuais têm de vencer uma única corrida: a probabilidade de que uma ou outra seqüência particular de vitória ocorra é a soma das probabilidades individuais para as duas seqüências.

Uma situação em que uma ou outra seqüência ocorre é chamada de Histórias Combinadas.

Sendo A e B duas Histórias Alternativas individuais, a propriedade aditiva exige que a probabilidade das Histórias Combinadas, A ou B, seja a probabilidade de A mais a probabilidade de B.

Em outras palavras, a probabilidade de que, no próximo dia 23/10, eu vá ao Segundo Encontro do RV SP ou fique em casa é a soma da probabilidade de que eu compareça ao encontro com a probabilidade de que eu fique em casa.

Vale lembra que uma quantidade que não obedeça à essa regra não é uma probabilidade.

HISTÓRIAS ALTERNATIVAS NA MECÂNICA QUÂNTICA

Suponha que um conjunto de Histórias Alternativas do Universo seja especificado, e que essas Histórias sejam mutuamente exclusivas e exaustivas. Podemos afirmar que a Mecânica Quântica pode atribuir sempre uma probabilidade a cada uma delas?

A resposta é não; nem sempre, surpreendentemente, poderemos atribuir tais probabilidades.
Em vez disso, a Mecânica Quântica atribuirá a cada par dessas Histórias uma quantidade que chamaremos de D, e fornecerá a regra para o seu cálculo em termos do Estado Quântico do Universo.

As duas Histórias que formam um determinado par podem ser diferentes, como as alternativas A e B, do exemplo anterior, ou podem ser iguais, digamos A e A. O valor D, então, será indicado por uma expressão do tipo D(A,B), que se lê D de A e B.

Se as duas Histórias que formam o par são ambas A, temos, então, D(A,A); caso ambas sejam a História Combinada de A ou B, então o valor de D é dado por
D(A ou B,A ou B).

Quando duas Histórias que formam o par são as mesmas, D é um número entre zero (0) é um (1), tal qual uma probabilidade.

Realmente, sob certas condições, D pode ser interpretado como a probabilidade de ocorrência da História. Vejamos quais condições são essas.

Vamos examinar a relação entre as seguintes quantidades:

1- D(A ou B,A ou B)
2- D(A,A)
3- D(B,B)
4- D(A,B) mais D(B,A)

Pelo exposto acima, quando as Histórias do par são as mesmas, temos que as três primeiras quantidades apresentam valores entre zero e um, portanto, lembram probabilidades.

Já a última quantidade pode ser positiva, negativa ou zero e, conseqüentemente, não é uma probabilidade.

Todavia, a regra definida pela Mecânica Quântica para o cálculo de D é de tal forma que o valor da primeira quantidade é a soma das outras três, ou seja:

D(A ou B,A ou B) = D(A,A) + D(b,B) + D(A,B) mais D(B,A).

Temos também que, se A e B são Histórias diferentes, então a última quantidade, D(A,B) mais D(B,A) é sempre zero, o que implica, então, que D(A ou B, A ou B) é simplesmente a soma de D(A,A) com D(B,B).

Em outras palavras, se D é sempre zero quando duas Histórias são diferentes, então D (de uma História e dessa mesma História) possuía a propriedade aditiva e pode, portanto, ser interpretado como a probabilidade para essa História.

Vale destacar que a quarta quantidade da lista acima é chamada de Termo de Interferência entre as Histórias A e B. Caso esse termo não seja diferente de zero para cada par de Histórias, a Mecânica Quântica não pode atribuir probabilidades a essas Histórias, uma vez que elas interferem uma com a outra.

Como em qualquer situação a Mecânica Quântica só pode atribuir probabilidades, ela não pode fazer nada no caso em que Histórias interfiram uma com a outra. Tais Histórias são úteis apenas para construir Histórias Combinadas que não interferem.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 6[/center]


HISTÓRIAS DO UNIVERSO FINAMENTE GRANULADAS

Por definição, Histórias Completas do Universo Finamente Granuladas são Histórias que dão uma discrição tão completa quanto possível de todo o Universo, em todos os instantes de tempo.

Para podermos perceber o que a Mecânica Quântica pode dizer a respeito delas, continuaremos a utilizar o modelo de Universo no qual as partículas possuem apenas os atributos de posição e momento, descartando todos as demais, inclusive a indistinguibilidade entre partículas de mesmo tipo.

Convém lembrar que, se a Física Clássica determinista fosse exatamente correta, poderíamos especificar, em todos os instantes de tempo, exatamente a posição e o momento de cada partícula.

A Dinâmica Clássica poderia, por conseqüência, predizer com certeza as posições e os momentos de todas as partículas em instantes de tempo futuros.

Mesmo em se levando em conta o fenômeno do Caos, que produz situações em que a menor imprecisão na posição e momento inicial leva a incertezas arbitrariamente grandes nas predições futuras, na teoria Clássica, o determinismo perfeito ainda seria correto e obteríamos uma informação perfeita.

Todavia, na Mecânica Quântica, para a qual a Física Clássica é apenas uma aproximação, de imediato temos que já não faz mais sentido especificar tanto a posição como o momento, de maneira exata, para o mesmo instante de tempo, conforme mostrado pelo Princípio da Incerteza de Heisenberg.

Na Mecânica Quântica, portanto, a condição do nosso Universo simplificado poderia ser caracterizada apenas especificando-se as posições de todas as partículas, ou especificando-se todos os seus momentos, ou por infinitas combinações diferentes de se especificar a posição de algumas e o momento de outras.

Um exemplo de História Completa de Granulação Fina do nosso Universo simplificado, na Mecânica Quântica, poderia consistir nas posições das partículas desse Universo em todos os instantes de tempo.

Seria de se esperar, uma vez que a Mecânica Quântica é probabilística e não determinística, como a Mecânica Clássica aproximada, que ela nos fornecesse uma probabilidade para cada História Finamente Granulada, mas não é este o caso, uma vez que os Termos de Interferência entre Histórias Finamente Granuladas normalmente não desaparecem e, portanto, como vimos anteriormente, não é possível atribuir probabilidades a tais Histórias.

Todavia, nas pistas de corridas, os apostadores não têm que se preocupar com Termos de Interferência entre uma seqüência de vencedores e outra.

A pergunta que cabe é: por que não?

Como é possível que os apostadores tratem com probabilidades reais que se somam de modo apropriado, enquanto que a Mecânica Quântica fornece, no nível de Histórias Finamente Granuladas, apenas quantidades para as quais a adição é atrapalhada pelos Termos de Interferência?

A resposta é que, para termos probabilidades reais, é necessário considerar Histórias que possuem uma Granulação Suficientemente Grosseira.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 7[/center]


HISTÓRIAS COM GRANULAÇÃO GROSSEIRA


A seqüência de oito corridas de cavalo serve, além de uma metáfora, como um exemplo real de uma História do Universo com uma granulação muito grosseira.

Como apenas a lista de vencedores é considerada, a Granulação Grosseira consiste em:

1- Ignorar todos os instantes de tempo da História do Universo, exceto aqueles nos quais as corridas são vencidas.

2- Nos instantes de tempo considerados, acompanhar apenas os cavalos que participam das corridas e ignorar todos os outros objetos do universo.

3- Destes cavalos, acompanhar apenas aquele que vence a corrida e ignorar todas as partes do cavalo, exceto a ponta de seu focinho.

Para Histórias do Universo na Mecânica Quântica, a Granulação Grosseira tipicamente significa acompanhar certas coisas, em certos instantes de tempo, e somente até um certo nível de detalhe.

Uma História com Granulação Grosseira pode ser considerada uma classe de Histórias Alternativas Finamente Granulada., todas concordando sobre um relato particular do que está sendo acompanhado, mas diferindo sobre todos os comportamentos possíveis do que não está sendo acompanhado, e que devem ser somados.

No exemplo das corridas de cavalo, cada História com Granulação Grosseira é a classe de todas as Histórias Finamente Granulada que têm a mesma seqüência de oito vencedores, naquele dia em particular e naquela pista específica, embora as Histórias Finamente Granuladas na classe variem sobre todas as possíveis alternativas para o que acontece com quaisquer outras características da História do Universo.

Dessa forma, todas as Histórias Finamente Granuladas do Universo são agrupadas em classes de tal maneira que cada uma delas pertencem a uma e somente uma classe.

Essas classes, exaustivas e mutuamente exclusivas, são as Histórias com uma Granulação Grosseira, exatamente como as diferentes seqüências possíveis de vencedores dos oito páreos quando não há empate.

Suponhamos que uma determinada classe contenha apenas duas Histórias Finamente Granuladas, J e K.

A História com Granulação Grosseira será, então, apenas (J ou K), o que implica que acontece ou J, ou K.

Da mesma forma, se uma classe contém muitas Histórias Finamente Granuladas, a História com Granulação Grosseira será a História combinada na qual qualquer uma dessas Histórias Finamente Granulada acontece.
Em Matemática, essas Histórias com Granulação Grosseiras são chamadas de Classes Equivalentes de Histórias Finamente Granuladas. Cada História Finamente Granulada pertence a uma e apenas uma Classe de Equivalência, sendo os membros de uma classe tratados como equivalentes.

Para exemplificar o exposto acima, vamos imaginar que as únicas coisas no Universo sejam os cavalos nas oito corridas e um certo número de moscas que os acompanham, e que tudo o que um cavalo pode fazer é vencer ou não.

Dessa forma, nesse mundo fantasticamente simplificado, cada História Finamente Granulada consiste de uma seqüência de cavalos vencedores e de alguma História particular sobre as moscas.

Se as Histórias com granulação Grosseira acompanham apenas os cavalos e suas vitórias, e ignoram as moscas, então cada uma dessas Histórias de Granulação grosseira será o conjunto das Histórias Finamente Granuladas, na qual existe uma seqüência particular de cavalos vencedores e um destino qualquer para as moscas.

De um modo geral, cada História com Granulação Grosseira é uma Classe Equivalente de Histórias Finamente Granuladas caracterizadas por uma narrativa particular que descreve os fenômenos acompanhados e por qualquer das possíveis narrativas alternativas que descrevem tudo aquilo que é ignorado.

A GRANULAÇÃO GROSSEIRA PODE DESCARTAR OS TERMOS DE INTERFERÊNCIA

Neste ponto, a pergunta em questão é:

Como pode, para as Histórias Quânticas do Universo, o agrupamento de Histórias Finamente Granuladas em Classes Equivalentes conduzir a Histórias com Granulação Grosseira com probabilidades verdadeiras?

Ou seja, como é possível que Histórias com Granulação Grosseira convenientes não tenham Termos de Interferência entre elas?

A resposta é que o Termo de Interferência entre duas Histórias com granulação grosseira é a soma de todos os Termos de Interferência entre pares de Histórias Finamente Granuladas que pertencem a essas duas Histórias.

A soma de todos esses Termos, com seus sinais algébricos positivos e negativos, pode produzir uma grande quantidade de cancelamentos e dar um resultado pequeno, com qualquer um dos sinais ou zero.

Vale lembrar, como visto na parte 5, que a Mecânica Quântica atribui uma quantidade D a cada par de Histórias e que D de uma História e da própria História {D(A,A), por exemplo} está sempre entre zero (0) e um (1), tal qual uma probabilidade real e, portanto, quando somadas, não podem se cancelar.

Qualquer comportamento de qualquer coisa no Universo que seja ignorado nas Histórias de Granulação Grosseira pode ser considerado como “somado” no processo de adição.

Todos os detalhes deixados de lado nas Histórias Grosseiramente Granuladas, todos os tempos, lugares e objetos que não são acompanhados, são somados.

Por exemplo, as Classes Equivalentes poderiam agrupar todas as Histórias Finamente Granuladas em que certas partículas têm posição especificada em todos os instantes, enquanto todas as outras partículas no Universo Simplificado podem estar em qualquer parte ou lugar.

Diríamos, então, que as posições do primeiro conjunto são acompanhadas em cada instante, enquanto aquelas do segundo, são ignoradas ou somadas.

Uma Granulação Grosseira maior poderia consistir em acompanhar as posições do primeiro conjunto de partículas apenas em certos instantes de tempo, de modo que tudo o que acontece nos outros instantes, seria somado.

[Fayman]

[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 8[/center]


DECOERÊNCIA DAS HISTÓRIAS COM GRANULAÇÃO GROSSEIRA – PROBABILIDADES VERDADEIRAS.


Como vimos na parte anterior, se o Termo de Interferência entre cada par de Histórias com Granulação Grosseira é exatamente zero, ou com uma aproximação extraordinária então temos que todas as Histórias com granulação grosseira são referidas como DECOERENTES.

Lembremos, então, que a quantidade D de cada História com Granulação Grosseira, e dessa mesma História {D(A,A)} é, portanto, uma verdadeira probabilidade, ou seja, possui a propriedade Aditiva, conseqüentemente, podem ser somadas.

Na prática, a Mecânica Quântica é sempre aplicada a conjuntos de Histórias com Granulação Grosseira que perdem a Coerência, ou seja, que se tornam Decoerentes. É por esta razão que ela é capaz de predizer probabilidades.

Em termos de terminologia, a quantidade D é chamada Funcional de Decoerência, sendo que a palavra “Funcional” indica que D depende das Histórias.

No exemplo das Corridas de Cavalo, a Granulação Grosseira empregada pode ser resumida da seguinte maneira:

O destino de tudo no Universo é somado, exceto os vencedores das corridas em uma determinada pista em particular. Também são somados todos os eventos em todos os instantes de tempo, exceto os instantes desse dia em particular, nos quais as vitórias nas oito corridas acontecem.

As Histórias com Granulação Grosseira resultantes perdem a Coerência, se tornam Decoerentes, e, portanto, possuem probabilidades verdadeiras.

Em função de nossa experiência cotidiana, o fato acima – Corridas de Cavalo são probabilísticas e o resto do Universo parece não interferir em seus resultados – não chega a ser uma surpresa, mas devemos procurar saber como isso, de fato, acontece.

ENTRELAÇAMENTO E MECANISMOS DE DECOERÊNCIA

O ponto em questão é saber qual é a explicação subjacente para a Decoerência, o mecanismo que faz com que os Termos de Interferência dêem soma nula e, portanto, permite que probabilidades sejam atribuídas.

Esse mecanismo é, exatamente, o Entrelaçamento entre o que acompanhado nas Histórias com Granulação Grosseira, com o que é ignorado ou somado.

No nosso exemplo, os cavalos e os jóqueis nas corridas estão em contato com as moléculas de ar, partículas de areia e de excrementos dos cavalos na pista, fótons provenientes do Sol, moscas, etc, tudo somado nas Histórias com Granulação Grosseira das corridas.

Por conseqüência, os diferentes resultados possíveis das corridas estão correlacionados com os diferentes destinos de tudo o que é ignorado nas Histórias com Granulação Grosseira.

Devemos lembra, mais uma vez, que esses destinos (de tudo o que é ignorado) são somados.

Como a Mecânica Quântica afirma que em tais adições, os Termos de Interferência entre Histórias, que envolvem destinos diferentes do que é ignorado, desaparecem, temos que os Termos de Interferência entre os diferentes resultados das corridas, em função do Entrelaçamento (entre o que é acompanhado e todo o resto ignorado), também dão zero.

Diz-se, então, que as Histórias perdem a Coerência, ou se tornam Decoerentes. Em outras palavras, ficam livres de Termos de Interferência e, portanto, podem ter probabilidades verdadeiras atribuídas.

Devemos ter em mente que, se em vez de Histórias de Granulação Grosseira, que perdem sua coerência, poderíamos considerar um caso extremo de Histórias Finamente Granuladas e com Termos de Interferência diferente de zero, as quais, lembramos, não nos dão probabilidades verdadeiras.

Tais Histórias podem acompanhar, durante o tempo total de duração de uma corrida, cada partícula elementar contida em cada cavalo e tudo o que entra em contato com eles.

Todavia, não necessitamos chegar a tais extremos para encontrar Histórias suficientemente livres de Entrelaçamento para poder interferir umas com as outras.

Se pensarmos no famoso experimento, no qual uma partícula é emitida por uma fonte diminuta, e que esta partícula pode passar livremente através de duas fendas sobre um anteparo em seu caminho, em direção a um determinado ponto sobre um detector, veremos que essas duas Histórias (a partícula passou pela fenda A ou a partícula passou pela fenda B) interferem e, portanto, não podemos atribuir probabilidades a elas, o que significa, então, que não tem sentido dizer por qual fenda a partícula passou.

Caso queiramos saber por qual fenda exatamente a partícula passou, devemos colocar detectores em cada fenda.

Todavia nesse caso, haverá o entrelaçamento entre a partícula e todo o resto ignorado ou somado (detector), ou seja, as Histórias se tornam Decoerentes, os termos de Interferência desaparecem e podemos determinar, com 100% de certeza, por qual fenda a partícula passou.

Quando deixamos o detector além do anteparo, como na primeira opção, obtemos como resultado as famosas Franjas de Interferência, como se o comportamento da partícula fosse semelhante a uma onda, o que mostra, claramente, a interferência entre as Histórias.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 9[/center]


PROBABILIDADES DE CHANCES COTADAS


Lembremos que, como foi apresentado, para Histórias com Granulação Grosseira suficiente, as probabilidades fornecidas pela Mecânica Quântica são as melhores probabilidades que podemos calcular a respeito de determinada seqüência.

No exemplo das corridas de cavalos, para uma determinada seqüência de corridas, as probabilidades quânticas correspondem ao que temos chamado de Chances Verdadeiras.

Vale ressaltar que as chances que são cotadas nas pistas de corrida são, em realidade, muito diferentes, refletindo, apenas, a opinião dos apostadores sobre os resultados das corridas futuras.

A DECOERÊNCIA DE UM OBJETO EM ÓRBITA

Para se ilustrar a generalidade e abrangência da Decoerência, vamos olhar um exemplo diferente e considerar a descrição aproximada da órbita de um objeto no Sistema Solar, cujo tamanho pode variar desde uma macromolécula até um planeta.

De forma similar ao que vínhamos fazendo até aqui, vamos considerar as Histórias com Granulação Grosseira nas quais o destino de todas as outras coisas no Universo é somado, bem como todas as propriedades internas do objeto, sobrando apenas sua posição (considerando-se seu centro de massa) em todos os instantes de tempo.

Vamos supor, também, que a própria posição é tratada de forma aproximada, sendo consideradas apenas pequenas regiões do Espaço, nas quais todas as possibilidades para a posição, dentro de cada região definida, serão somadas.

Também vamos supor que a História com Granulação Grosseira faça a soma do que acontece na maior parte do tempo, acompanhando a posição aproximada do objeto apenas durante seqüências discretas de intervalo de tempo, com pequenos intervalos entre estes.

Vamos definir que o objeto possua massa M, que as dimensões lineares das pequenas regiões do Espaço são da ordem de X, e os intervalos de tempo da ordem de T.

As diferentes Histórias com Granulação Grosseira possíveis do objeto no Sistema Solar perderão a Coerência, com alto grau de precisão, sobre um amplo domínio de valores das quantidades M, X e T.

O Mecanismo responsável pela Decoerência é, novamente, a interação freqüente do objeto em questão, com demais objetos cujos destinos são somados.

Um exemplo famoso de alguns desses objetos ignorados, cujo destino deve ser somado, seriam os fótons que constituem o Fundo de Radiação Residual de Micro-ondas, deixada para trás pela expansão inicial do Universo, o assim chamado Big Bang.
O objeto orbital do nosso exemplo encontrará repetidas vezes tais fótons e os espalhará. A cada vez que tais colisões acontecer, tanto o nosso objeto, assim como os fótons, terão seus movimentos alterados

Como todas as diferentes direções e energias de todos os fótons são somadas, isso apaga os Termos de Interferência entre tais direções e energias, e conseqüentemente os Termos de Interferência entre as diferentes Histórias com Granulação Grosseira do nosso objeto celeste.

Em função de repetidas inteirações entre o objeto e coisas que são somadas, como os fótons em questão, é que as Histórias, que especificam as posições aproximadas sucessivas do centro de massa do objeto no Sistema Solar em instantes particulares de tempo, perdem a Coerência.

Nas palavras de Gell-Mann:

“Esse processo responde a uma questão que Enrico Fermi me fez no começo dos anos 50, quando éramos colegas na Universidade de Chicago:

Já que a Mecânica Quântica é correta, por que Marte não está todo distribuído ao longo de sua órbita?

A antiga resposta:

Por que Marte está em um lugar definido a cada vez que as pessoas olham para ele.

Era familiar a nós ambos, mas parecia tola tanto para ele, quanto para mim. A explicação real somente chegou muito depois de sua morte, com os trabalhos de Dieter Zeh, Erich Joos e Wojtek Zurek sobre Mecanismos de Perda de Coerência”.

Em um outro exemplo de Mecanismo de Decoerência, utilizando-se o caso de Marte, citado acima por Gell-Mann, podemos considerar os fótons provenientes do Sol e que são espalhados por Marte em seu movimento. Esses fótons também são somados e contribuem para a perda de Coerência das diferentes posições do planeta.

São esses mesmos fótons que nos permitem ver Marte, porém, enquanto a observação humana de Marte é uma pista falsa, o processo físico que torna essa observação possível não o é, em absoluto, e pode ser considerado parcialmente responsável pela perda de Coerência das diferentes Histórias com Granulação Grosseira do movimento do planeta em torno do Sol.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 10[/center]



HISTÓRIAS DECOERENTES FORMAM UMA ÁRVORE RAMIFICADA

Esses Mecanismos de Decoerência tornam possível a existência do Domínio Quase Clássico que inclui nossa experiência cotidiana.

Esse domínio consiste de Histórias com Granulação Grosseira que perderam a Coerência, as quais podem ser visualizadas como uma estrutura em forma de árvore, ou seja, um conjunto de caminhos ramificados, sendo cada ramificação uma alternativa mutuamente exclusiva, sendo que cada par de alternativas pode ser comparado com uma bifurcação em uma estrada.

No começo da expansão do Universo, ou imediatamente após, a estrutura se ramifica em possibilidades alternativas, com cada ramo novamente se dividindo, então, em novas alternativas adicionais, continuando desta forma para sempre.

Em cada ramificação existem probabilidades bem definidas para as alternativas e não há interferência quântica entre elas.

Ilustrando isso através de nosso exemplo de Corridas de Cavalo, temos que cada corrida envolve uma ramificação de 10 alternativas pára os diferentes vencedores, e para cada vencedor há uma ramificação adicional em 10 alternativas para o vencedor da corrida seguinte.

Nas pistas de corridas não é comum haver algum tipo de influência exercida pelo resultado de uma determinada corrida sobre as probabilidades da próxima, salvo, talvez, casos em que um determinado jockey, que perdeu uma corrida, e que irá correr a próxima. O fato de ter perdido a anterior poderá afetar, tanto para melhor, quanto para pior, a sua performance.

Todavia, na Árvore Ramificada das Histórias Alternativas do Universo, o resultado em uma ramificação pode afetar significativamente as probabilidades nas ramificações subseqüentes.

Por exemplo, a condensação de matéria necessária, para formar o planeta Marte, pode ter dependido de um Acidente Quântico ocorrido a bilhões de anos. Desse fato decorre que, nas ramificações em que esse planeta não aparece, as ramificações seguintes, explicitamente relacionadas com os destinos alternativos de Marte, não devem existir.

A estrutura em árvore das Histórias Alternativas do Universo com Granulação Grosseira e com Perda de Coerência é diferente das estruturas em árvore evolutivas, como a das Línguas Humanas ou das Espécies Biológicas. No caso das árvores evolutivas, todos os ramos estão presentes no mesmo Registro Histórico.

Por exemplo, as línguas Românticas se originaram todas de uma versão tardia do Latim, mas elas não são alternativas. O Português, o Italiano, Francês ou Espanhol, além de outras, são todas faladas hoje. Mesmo línguas Românticas extintas, como o Dálmata, foram faladas algum dia.

Em contrapartida, os ramos da Árvore das Histórias Alternativas que perdem a Coerência são mutuamente exclusivos, e apenas um ramo é acessível ao observador.

Mesmo aqueles Físicos (não mistificadores) que atuam como intérpretes do trabalho original de Hugh Everett, o qual fala de “Muitos Mundos”, igualmente reais, não pretendem que seja possível se observar mais do que um desses mundos que se ramifica.

Os Muitos Mundos igualmente reais são exatamente as Possíveis Histórias igualmente reais, mas assim como cada ramo das Histórias Decoerentes, também são mutuamente exclusivos, e um, e somente um, apenas, se tornará acessível ao observador.

A infinidade de idiotices e misticismo, que se criou e escreveu a partir deste conceito, daria para preencher todo um tópico específico a esse respeito.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 11[/center]



GRANDE INÉRCIA E O COMPORTAMENTO QUASE CLÁSSICO

O chamado Domínio Quase Clássico, que envolve o nosso cotidiano, e o chamado “Mundo Macro”,de uma maneira geral, obviamente, apresenta um comportamento predominantemente Clássico, o que implica que a Decoerência, que dá origem à ramificações de Histórias em alternativas distintas e com probabilidades bem definidas, não é, por si só, a única propriedade importante desse domínio.

Vejamos, não são apenas as sucessivas posições do planeta Marte, em uma seqüência de instantes de tempo bastante próximos um do outro, que têm realmente probabilidades verdadeiras.

Para esses instantes de tempo, essas posições são também altamente correlacionadas umas com as outras, ou seja, possuem probabilidades extremamente próximas de 1, e correspondem, em excelente aproximação, a uma órbita clássica bem definida em torno do Sol.

Essa órbita obedece às Equações Clássicas de Newton, para o movimento de um corpo material no Campo Gravitacional do Sol e dos demais planetas, com pequenas correções advindas da teoria clássica da Relatividade Geral de Einstein, e uma pequena Força de Atrito que surge das colisões com objetos mais leves, como fótons de fundo e outras partículas que permeiam o universo.

Vale lembrar, como exposto anteriormente, que todos esses objetos são ignorados e, portanto, somados nas Histórias com Granulação Grosseira que acompanham o movimento de Marte, e que esta é, exatamente, a razão pela qual as Histórias com Granulação Grosseira perdem a Coerência.

A grande questão é como é possível que o planeta siga uma órbita clássica determinística quando está sendo continuamente atingido por golpes ao acaso, dado pelos fótons e outras partículas que ele encontra?

A resposta está na massa do objeto em órbita. Quanto mais pesado ele for, menos exibirá um comportamento errático e mais precisamente prosseguirá em sua órbita.

É exatamente a massa M do objeto planetário, sua inércia, que resiste aos golpes e permite que ele se comporte classicamente com uma ótima aproximação.

Um átomo ou uma pequena molécula é muito leve para seguir uma órbita, com qualquer grau de consistência, na presença de todos os objetos do Sistema Solar, contra os quais acabaria por colidir.

Para um termo de comparação, um grão de poeira grande já é suficientemente pesado para seguir uma órbita razoavelmente bem definida. Um satélite, ou uma pequena nave, similar as recentes missões a Marte, o fazem ainda melhor.

Todavia, mesmo essas sondas espaciais são um pouco sacudidas pelo Vento Solar, composto de elétrons emitidos pelo Sol. As colisões das naves com esses elétrons seriam suficiente para perturbar certas experiências muito delicadas, utilizadas para testar, por exemplo, a Gravitação Eisnteiniana. De fato, é muito mais desejável se realizar tais experimentos na superfície de um planeta, utilizando-se de radares ou outros artefatos, do que a bordo de sondas.

Aqui vale uma ressalva importante e uma correção conceitual. Embora tivéssemos atribuído um comportamento Quase Clássico ao fato de objetos serem pesados, o mais adequado seria atribuir esse comportamento aos movimentos com inércia suficientemente grande.

Essa ressalva é necessária em se tratando de Física Quântica, pois, embora na maioria das vezes, objetos com grande massa possuirão grande inércia, isso nem sempre será verdadeiro em todas as ocasiões ou situações.

Um exemplo marcante é um banho de Hélio Líquido, que é extremamente frio, e pode ser grande e pesado, dependendo da quantidade de Hélio resfriado. Porém, mesmo sendo um objeto ou corpo macroscópico, e neste ponto vale lembrar que não existe um limitante de tamanho, ou seja, vencidas possíveis dificuldades técnicas, poderíamos ter uma massa de Hélio Líquido do tamanho de um ônibus, um avião ou maior, ainda assim, pelo fato de alguns de seus movimentos internos possuírem uma inércia muito pequena, ele exibirá bizarros efeitos quânticos, tal como, contrariando a gravidade, subir pelas paredes de um recipiente aberto que o contenha e transbordar.

Este exemplo, por si só, é extremamente significativo, destruindo de vez o mito de que não existem efeitos quânticos observados no “Mundo Macroscópico” ou no nosso dia a dia.

Como venho enfatizando desde o início deste Tópico, não existe duas Físicas, uma Clássica e outra Quântica; não existe dois mundos, um Macro e outro Micro; não existe duas realidades diferentes.

Só existe uma Física, um Mundo, uma Realidade, e a Realidade... é Quântica.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 12[/center]



FLUTUAÇÕES

Os físicos, algumas vezes, tentam fazer uma distinção entre as Flutuações Quântica e Clássica, onde estas últimas poderiam ser, por exemplo, Flutuações Térmicas associadas com os movimentos das moléculas num gás aquecido.

A Granulação Grosseira exigida para obter perda de Coerência na Mecânica Quântica implica que muitas variáveis devem ser somadas, e estas variáveis podem facilmente incluir algumas daquelas que descrevem esses movimentos moleculares.Desse modo, Flutuações Térmicas Clássicas tendem a se misturar com Flutuações Quânticas.

Um objeto pesado que segue uma órbita clássica, razoavelmente bem, está resistindo a ambos os tipos de Flutuação, ao mesmo tempo. Da mesma forma, um objeto mais leve pode ser significativamente afetado por ambas.

Movimentos erráticos provocados por colisões repetidas contra coisas minúsculas foram observados no começo do século XIX pelo botânico Robert Brown, cujo fenômeno passou a se chamar Movimento Browniano em sua homenagem.

Tais movimentos podem ser facilmente observados vertendo-se uma gota de tinta em água e observando-se as gotículas com um microscópio.

Os movimentos bruscos das gotículas foram explicados quantitativamente por Einstein como provocados pelas flutuações nas colisões contra as moléculas de água, tornando assim, pela primeira vez, as moléculas efetivamente sujeitas à observação.

O GATO MAIS FAMOSO DA FÍSICA

No Domínio Quase Clássico, os objetos obedecem aproximadamente às leis da Física Clássica. Eles estão sujeitos a Flutuações, mas estas são eventos individualizados sobrepostos a um padrão de comportamento razoavelmente clássico.

Contudo, uma vez ocorrida na História de um objeto, uma Flutuação pode ser amplificada em níveis arbitrários. Utilizando-se o exemplo do tópico anterior, um microscópio pode ampliar a imagem de uma partícula de tinta atingida por uma molécula e uma fotografia pode preservar a imagem ampliada indefinidamente.

Isso faz lembrar a famosa experiência hipotética, proposta por Schrodinger, na qual um evento quântico é amplificado para que se possa controlar se um gato é envenenado ou não.

Uma amplificação desse tipo é perfeitamente possível, mesmo que não seja muito agradável para o gato.

Um dispositivo pode ser instalado de maneira a fazer com que a vida ou a morte do gato dependa, por exemplo, da direção do movimento de um fragmento nuclear, emitido em um decaimento radioativo.

A partir daí, a discussão habitual sobre o gato de Schrodinger prossegue, então, com a discrição de supostos fenômenos de Interferência Quântica entre cenários em que o gato está vivo, e outros em que está morto.

Entretanto, existem poréns que devem ser considerados.

O gato vivo tem uma inteiração considerável com o resto do mundo, por exemplo, através de sua respiração. O gato morto interage, em alguma medida, com o ar.

Colocar o gato em uma caixa, não ajuda muito, uma vez que a caixa irá interagir com o mundo externo, e também com o gato no seu interior.

Seja como for, há inúmeras oportunidades de Perda de Coerência entre as Histórias com Granulação Grosseira, nas quais o gato vive; e Histórias com Granulação Grosseira, nas quais ele morre.

Em outras palavras, os cenários possíveis para o gato vivo e para o gato morto perdem a Coerência e, portanto, não há Interferência entre eles..

Vamos supor que o Evento Quântico que determina o destino do gato já tenha ocorrido, mas que não sabemos o que aconteceu até abrirmos a caixa que contém o gato.

Como os dois resultados perdem a Coerência, essa situação não é diferente da situação Clássica em que abrimos uma caixa, dentro da qual está um gato que, chegando de uma longa viagem de avião, pode estar vivo ou morto, com alguma probabilidade para cada resultado.

Apesar dessa conclusão ser bastante óbvia, nas palavras de Gell-Mann:

“Resmas e resmas de papel tem sido desperdiçadas com um suposto Estado Quântico fantástico de um gato, vivo e morto ao mesmo tempo. Nenhum, objeto Quase Clássico real pode exibir tal comportamento porque a interação com o resto do Universo conduzirá à perda de Coerência das alternativas”.

Este é somente mais um mito que cai por terra frente à interpretação moderna, mais abrangente que as anteriores, da Mecânica Quântica.

GRANULAÇÃO GROSSEIRA ADICIONAL PARA A INÉRCIA E A QUASE CLASSICALIDADE.

Como vimos, um Domínio Quase Clássico requer Histórias que tenham Granulação Grosseira suficiente para que possam perdera Coerência com uma excelente aproximação.

Do mesmo modo, requer que as Histórias sejam ainda mais Grosseiramente Granuladas para que o que é acompanhado nessas Histórias tenham Inércia suficiente para resistir, em um grau considerável, às Flutuações inevitáveis associadas com o que é somado.

Afora isso, restam apenas pequenos desvios contínuos do Comportamento Clássico e alguns, ocasionalmente, grandes.

A razão pela qual a Granulação Grosseira Adicional é exigida quando se trata de uma inércia grande, é que porções apreciáveis de matéria podem ser acompanhadas, e essas porções podem ter grandes massas.

MEDIÇÕES E SITUAÇÕES NAS QUAIS AS MEDIÇÕES PODEM SER FEITAS

Um Evento Quântico pode se tornar completamente correlacionado com alguma coisa no Domínio Quase Clássico.

É exatamente isso que acontece na parte sensória da História do famoso gato, onde tal evento se torna correlacionado com o destino do animal.

Podemos falar de um exemplo mais simples e menos fantasioso, com a vantagem de ser, além de tudo, real.

Imaginemos um núcleo radiativo, que se encontra alojado como impureza, em um cristal de Mica, e que decai, por exemplo, em apenas dois fragmentos eletricamente carregados, os quais se movem em direções opostas.

A direção de movimento de um fragmento é completamente indeterminada até que o decaimento aconteça. Porém, depois do decaimento, a direção se correlaciona perfeitamente com o rastro deixado na Mica.

Histórias Quase Clássicas, que efetuam a soma de coisas como a radiação branda emitida quando o rastro foi formado, fazem com que as diferentes direções, cada qual definindo um rastro de pequena largura, percam a Coerência.

Para temperaturas ordinárias, rastros duram dezenas de milhares de anos ou até mais, e é claro que a simples persistência desses rastros é um exemplo, mesmo que trivial, de uma História Clássica, ou seja, o decaimento radioativo entrou em contato com o Domínio Quase Clássico.

A acumulação em minerais de rastros deixados pelos produtos espontâneos da Fissão Nuclear é utilizado algumas vezes para datar tais minerais, método conhecido como Datação por meio de Rastros produzidos por Fissão, o qual pode ser aplicado a rochas de até centenas de milhares de anos.

Vamos supor agora, um físico trabalhando em uma pesquisa desse tipo e que observe um rastro em particular. Enquanto realiza seu trabalho de datação, o físico também pode afirmar que realizou uma medição da direção de decaimento do núcleo radioativo. Contudo, o rastro estivera ali desde a sua formação, há milhares de anos no passado.

Como explica Gell-Mann:

“O rastro não passa a existir a partir do momento em que o físico o observa, como algumas descrições ou interpretações mais toscas da Mecânica Quântica poderiam sugerir. Uma situação passível de medição existirá desde o momento em que o núcleo decaiu e o rastro se formou, ou seja, desde o instante em que foi estabelecida uma Correlação forte com o Domínio Quase Clássico.

A medição real poderia ter sido efetuada por uma barata ou qualquer outro Sistema Adaptativo Complexo**”.

** Sistemas que aprendem ou evoluem utilizando informação adquirida.

Gell-Mann continua:

“Tal medição consiste em ”notar“ que uma alternativa particular foi escolhida a partir de um conjunto de alternativas que perderam a Coerência e que todas possuíam probabilidades de acontecer.

É exatamente a mesma coisa que acontece no Hipódromo quando se “observa” um determinado cavalo vencer uma das corridas.

Um registro da vitória, já presente em algum lugar do Domínio Quase Clássico, é reproduzido na memória do Observador – Sistema Adaptativo Complexo, seja este Observador altamente inteligente ou não”.

Em seguida, Gell-Mann termina com outro comentário, desta vez envolvendo mais um campo que, com o passar dos anos, se tornou um prato cheio para os místicos, divulgadores de falsa ciência e todos os tipos de vigaristas culturais.

“Apesar disso, muitos divulgadores e pesquisadores sensatos, e mesmo brilhantes, escreveram e ainda têm escrito sobre a suposta importância da Consciência Humana no processo de Medição.

Será ela, realmente, tão importante assim? O que, de fato, o ato de perceber e observar realmente significa?”


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 13[/center]



UM SCUI – UM SISTEMA ADAPTATIVO COMPLEXO COMO OBSERVADOR

No contexto que vem sendo apresentado, de histórias e seus ramos, uma observação significa uma espécie de podagem da Árvore das Histórias Ramificadas

Numa ramificação particular, apenas um dos ramos é preservado, ou mais precisamente, em cada ramo, apenas um determinado ramo (ou seqüência) é preservado. Os ramos podados são jogados fora juntamente com todas as partes da árvore que crescem a partir destes.

Em outras palavras, assim que uma determinada seqüência, que como as demais, possui uma probabilidade específica de vir a ser real, torna-se real, todas as demais possibilidades, assim como as seqüências advindas dessas outras possibilidades, são descartadas.

Isso significa que não existem Histórias Reais coexistindo ao mesmo tempo, uma vez estando estipulada uma determinada seqüência ou ramificação.

Este é outro mito que cai por terra, também muito explorado pelas falsas ciências, misticismos e engodos em geral e, principalmente, profetas e místicos da nova era, que afirmam que todas as possibilidades são reais e se dão em universos paralelos, concomitantemente.

No exemplo anterior, a mica, com os seus rastros produzidos pela fissão, já realizou a podagem por meio do registro da direção real do movimento do fragmento, tendo assim descartado todas as demais direções.

Porém, um Sistema Adaptativo Complexo que observa os rastros faz a podagem de um modo mais explícito, ao incluir a observação no fluxo de informações que dá origem à evolução de seus esquemas.

O comportamento subseqüente do sistema pode refletir, então, sua observação da direção particular do rastro.

Nas palavras de Gell-Mann:

“Um Sistema adaptativo Complexo que atua como observador provavelmente merece um nome especial. Jim Hartle e eu o chamamos de SCUI, Sistema de Coleta e Utilização de Informação.

Se o SCUI possui consciência ou autopercepção em um grau significativo, de modo que possa se dar conta de que está percebendo a direção do rastro provocado pela fissão, tanto melhor.

Mas porque isso é necessário? Uma medição feita por um ser humano qualquer, mesmo com uma inteligência muito abaixa do normal, terá realmente significado maior do que uma feita por um gorila ou um chipanzé?

E, se não o caso, porque não substituir o macaco por uma chinchila ou uma barata”?

Quando se dá a poda da Árvore Ramificada das Histórias, talvez uma distinção deva ser feita entre um observador humano, que sabe alguma coisa sobre Mecânica Quântica, e portanto, está a par da origem da árvore, de outro que a desconhece.
Em certo sentido, a diferença entre eles é maior do que aquela entre um ser humano que ignora Mecânica Quântica e um inseto.

Em outras palavras, qualquer ser humano que desconheça Mecânica Quântica, assim como um inseto, realiza a poda dos ramos sem saber o que está fazendo, bem como a origem do ramo, muito menos, da árvore.

Esta, possivelmente, é a maior distinção que pode haver, muito embora, deva ficar claro que, no dia a dia da vida cotidiana, as decisões tomadas pelos que conhecem Mecânica Quântica não são feitas de uma maneira equivalente a uma medição realizada em laboratório, na qual há a intenção consciente e determinada de realizar tal medição.

No dia a dia, ela é feita da mesma forma imperceptível como a de qualquer um. A diferença reside no fato de que tal conhecimento permite a análise e reconhecimento da possibilidade tornada real em função das probabilidades que existiam para as diversas alternativas possíveis antes da escolha.

Pode-se dizer que tais pessoas têm uma conscientização maior, em função desse conhecimento, do porque certos fatos de sua vida estão da maneira que estão, mas isso não implica em que tais pessoas possam influenciar em seus futuros mais do que é realmente possível por qualquer pessoa nos seus, muito menos que possam alterá-lo, fora as mesmas condições normais e limitantes, iguais a qualquer um, depois que a escolha está feita.

Um SCUI pode fazer algo mais além de eliminar ramos alternativos quando um resultado particular é conhecido. Ele pode apostar nesse resultado de antemão, utilizando uma versão aproximada das probabilidades fornecidas pela Mecânica Quântica.

Apenas um Sistema Adaptativo Complexo pode fazer isso. Ao contrário de um pedaço de mica, um SCUI pode incorporar suas estimativas prováveis de eventos futuros em um esquema e nele basear seu comportamento futuro.

Nesta abordagem, a podagem dos ramos substitui o que nas interpretações tradicionais da Mecânica Quântica é usualmente chamado de Colapso da Função de Ondas ou Redução do Vetor Estado.

Tais descrições, a contemporânea e as tradicionais, são relacionadas matematicamente, mas o Colapso da Função de Ondas, por exemplo, é muitas vezes apresentado como um fenômeno misterioso, peculiar à Mecânica Quântica.

Entretanto, como a podagem é apenas o reconhecimento de que uma ou outra alternativa, de um conjunto delas, que perdem a Coerência, ocorreu, ela é bastante familiar.

Isto é mostrado observando-se, por exemplo, no exemplo de viajar ou ficar em casa que, apesar de tudo, acabei por ficar em casa, ou seja, todos os ramos possíveis da História que dependiam da viagem foram descartados, embora possuíssem probabilidades antes da tomada da decisão.

Em outras palavras, suas probabilidades agora são nulas, pouco importando qual valor tiveram anteriormente.

O ponto que muitas vezes fica obscuro nas discussões do assim chamado colapso da Função de Ondas é que, mesmo que a podagem envolva a medição de um Evento Quântico, ela é ainda uma descrição comum entre as alternativas que perdem a Coerência.

Os Eventos quânticos podem ser detectados apenas no nível do Domínio Quase Clássico, onde a situação é apenas a que envolve probabilidades clássicas, como no jogo de dados ou arremesso de uma moeda, com probabilidades passando para 1 e 0 (zero) quando o resultado é conhecido.

O Domínio Quase Clássico admite a possibilidade de registros razoavelmente persistentes dos resultados, os quais podem ser amplificados ou copiados e recopiados em uma cadeia quase clássica de cada registro com o anterior.

Uma vez que um Evento Quântico é correlacionado com o Domínio Quase Clássico, criando uma situação passível de medição, o resultado particular em um determinado Ramo de História, se torna um fato.

[Fayman]

[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 14[/center]



AUTOPERCEPÇÃO E LIVRE-ARBÍTRIO

Em um artigo resumo, Gell-Mann fez as seguintes colocações, logo após ter levantado a questão da consciência e dos SCUI’s, tal como vimos na seqüência anterior.

É bastante curioso o enfoque que ele dá à questão da subjetividade do Livre-Arbítrio e da influência das indeterminações, quânticas ou não, no funcionamento do cérebro humano.

“O cérebro humano tem os lóbulos frontais bastante grandes quando comparado com os de nossos parentes próximos, os grandes macacos. Os neurobiólogos identificam áreas nos lóbulos frontais que parecem estar associadas com a autopercepção e a intenção, as quais se pensa serem especialmente bem desenvolvidas nos seres humanos.

Em conjunto com muitos elementos paralelos de processamento no pensamento humano, a consciência ou a atenção parece se referir a um processo seqüencial, uma espécie de holofote que pode ser dirigido de uma idéia ou estímulo sensorial para outro, em uma sucessão rápida.

Quando acreditamos estar prestando atenção a muitas coisas diferentes ao mesmo tempo, podemos estar na verdade utilizando o holofote no modo TIME-SHARING, movendo-o ao redor entre vários objetos, os quais despertam nossa atenção.

Os elementos paralelos de processamento diferem entre si em sua acessibilidade à consciência, e algumas fontes do comportamento humano estão enterradas sob camadas de pensamento difíceis de trazer à percepção consciente.

Mesmo assim, dizemos que a elocução e outras ações estão, em um grau considerável, submetidas a um controle consciente, e esta afirmação não reflete somente o reconhecimento do holofote da percepção, mas também a uma forte crença de que temos um grau de livre-arbítrio, ou seja, de que podemos escolher entre alternativas.

Quais os fenômenos objetivos que dão origem à impressão subjetiva do livre-arbítrio?

Dizer que uma decisão é tomada livremente significa que ela não é estritamente determinada por acontecimentos anteriores.

Qual a fonte dessa indeterminação aparente?

Uma explicação tentadora é aquela relacionada com as indeterminações fundamentais, presumidamente as da Mecânica Quântica, reforçadas por fenômenos ditos clássicos como o Caos.

Uma decisão humana deveria ter, então, características imprevisíveis, as quais retrospectivamente seriam rotuladas como livre escolha.

Entretanto, poderíamos nos perguntar que características do córtex cerebral humano torna as contribuições das Flutuações Quântica e do Caos particularmente proeminente aqui.

Em vez de invocar apenas esses efeitos físicos diretos, poderíamos também considerar processos associados com o cérebro e a mente de forma mais direta.

Lembremo-nos que, para uma determinada Granulação Grosseira, todos os fenômenos que são somados (e não acompanhados) podem contribuir com indeterminações aparentes (por exemplo, flutuações térmicas), que se acumulam com as Flutuações Quânticas.

Como há sempre muitos elementos do pensamento que não são iluminados pelo farol da consciência, esses elementos são somados nas Histórias com Granulação Extremamente Grosseira, as quais são conscientemente relembradas.

Com isso, parece que as indeterminações resultantes contribuem, provavelmente, mais para a impressão subjetiva de livre-arbítrio, do que as indeterminações estritamente associadas à Física.

Em outras palavras, os seres humanos, provavelmente, agem por motivos ocultos com maior freqüência do que utilizam os resultados do Gerador de Números Randômicos, ou Pseudo-Randômico interno.

O assunto, porém, ainda é pouco conhecido e podemos apenas especular, embora tais especulações não sejam novidade e, de um modo geral, sejam bastante vagas.

Contudo, não vejo razão para que o tema não seja estudado em termos de uma investigação científica no que diz respeito ao possível papel das várias indeterminações no funcionamento do córtex cerebral humano e os correspondentes processos mentais”.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 15[/center]



O QUE CARACTERIZA O DOMÍNIO QUASE CLÁSSICO FAMILIAR?

Nas Histórias com Granulação Grosseira do Domínio Quase Clássico que incorporam a experiência familiar, certos tipos de variáveis são acompanhadas enquanto as restantes são somadas, o que significa que elas são ignoradas.

De imediato, tal fato sucinta uma questão importante: quis tipos de variáveis que são acompanhados?

Grosseiramente falando, o Domínio Quase Clássico usual acompanha os campos Gravitacional e Eletromagnético e as quantidades exatamente conservadas como a energia, o momento e a carga elétrica, assim como as quantidades que são aproximadamente conservadas, como o número de deslocamentos em um cristal produzidos pela passagem de uma partícula carregada.

Uma quantidade é dita conservada quando o seu montante total existente em um sistema fechado permanece invariável com o tempo.

É aproximadamente conservada quando o montante total em um sistema fechado varia um pouco à medida que o tempo passa.

Uma quantidade conservada como a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada ***. Já os deslocamentos em um cristal, obviamente, podem ser criados, por exemplo, pela passagem de uma partícula carregada, embora eles possam durar dezenas ou centenas de milhares de anos e, portanto, neste sentido são aproximadamente conservados.

*** Vale recordar que este contexto se refere ao Domínio Quase Clássico.

O Domínio Quase Clássico familiar envolve a soma de tudo, exceto os possíveis valores desses campos e das quantidades conservadas e aproximadamente conservadas em pequenos volumes de espaço, mas volumes suficientemente grandes para que tenham a inércia necessária para resistir à flutuações associadas com os efeitos de todas as variáveis que são somadas.

Em outras palavras, isso significa que as flutuações são suficientemente rechaçadas para que as quantidades acompanhadas exibam um comportamento quase clássico.

Essas quantidades devem ser acompanhadas em intervalos de tempo não muito próximos um do outro, assim as Histórias com Granulação Grosseira podem perder a Coerência.

Em geral, se a Granulação se tornar muito fina (seja porque os intervalos de tempo são muito curtos, ou pouco espaçados; os volumes de espaço muito pequenos; ou o intervalo dos valores das quantidades acompanhadas muito estreito), o perigo de interferência entre Histórias aparece.

Vamos considerar um conjunto de Histórias com granulação Grosseira alternativas que são refinadas ao máximo, de modo que qualquer granulação fina adicional arruinaria ou a Perda de Coerência ou o Caráter Aproximadamente Clássico das Histórias ou mesmo, ambos.

Os pequenos volumes nos quais as quantidades conservadas ou aproximadamente conservadas são acompanhadas em intervalos de tempo convenientes podem, então, cobrir todo o universo, somente com uma Granulação Grosseira no espaço e no tempo, bem como nos intervalos dos valores das quantidades, que é precisamente suficiente para conduzir à perda de Coerência e a Histórias Alternativas aproximadamente Clássicas.

A experiência dos seres humanos e dos sistemas, com os quais estamos em contato, é em um Domínio que tem muito mais Granulação Grosseira do que o Domínio Quase Clássico máximo exemplificado acima.

Uma vasta quantidade de Granulação Grosseira adicional é necessária para passar daquele Domínio Quase Clássico máximo para o Domínio acessível à observação efetiva.

O nosso Domínio Acessível acompanha apenas regiões muito limitadas do Espaço-Tempo, e a cobertura das variáveis nessas regiões é muito irregular.

Por exemplo, os interiores das estrelas e de outros planetas são quase inteiramente inacessíveis, e o que acontece em suas superfícies pode ser detectado apenas de uma maneira com muita Granulação Grosseira.

Em contraste, as Histórias com Granulação Grosseira do Domínio Quase Clássico Máximo não precisam ser somadas sobre todas as variáveis inacessíveis à observação humana. Em vez disso, essas Histórias podem incluir descrições de resultados alternativos de processos arbitrariamente remotos no espaço e no tempo. Elas podem cobrir mesmo eventos próximos ap início da Expansão do Universo, quando muito possivelmente, não existiam sistemas adaptativos complexos em nenhum lugar para atuar como observadores.

Resumindo, um Domínio Quase Clássico Máximo é um conjunto exaustivo de Histórias com Granulação Grosseira mutuamente exclusivas do Universo, que cobrem todo o Espaço-Tempo, que são Decoerentes uma em relação à outra e aproximadamente clássicas na maior parte do tempo, e que são refinadas ao máximo em harmonia com outras condições.

Nesse tipo particular de Domínio Quase Clássico Máximo que estamos discutindo, as quantidades acompanhadas são os intervalos de valores das quantidades conservadas e aproximadamente conservadas, em pequenos volumes de espaço.

O Domínio da Experiência Humana Familiar é obtido a partir desse Domínio Máximo pela utilização de uma quantidade extrema de Granulação Grosseira adicional, que corresponde às capacidades de nossos sentidos e sensibilidade de nossos instrumentos.

A DEPENDÊNCIA NO RAMO DAS QUANTIDADES ACOMPANHADAS

É importante enfatizar novamente que as quantidades específicas acompanhadas, em um determinado instante de tempo, podem depender do resultado de uma ramificação prévia de Histórias.

Por exemplo, a distribuição de massa na Terra, representada pela quantidade de energia contida em cada um do vasto número de pequenos volumes dentro do planeta, será presumivelmente acompanhada por Histórias com Granulação Grosseira enquanto a Terra existir.

Porém, o que acontecerá se um dia a Terra explodir em minúsculos pedaços em função de alguma catástrofe que no momento não podemos prever?

Provavelmente, nas Histórias onde isso acontece, as quantidades que são subseqüentemente acompanhadas por Histórias com Granulação Grosseira serão diferentes das que existiam antes da catástrofe.

Em outras palavras, no caso de uma determinada Granulação Grosseira de Histórias, o que é acompanhado pode depender do ramo.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 16[/center]



OBJETOS INDIVIDUAIS

Até aqui, discutimos o Domínio Quase Clássico, que inclui a nossa experiência familiar, em termos de intervalos de valores dos campos e de quantidades exata ou aproximadamente conservadas em pequenos volumes de espaço.

A questão, agora, é vermos como objetos individuais, como um planeta, entram na história.

Logo no início da história do universo, massas materiais começaram a se condensar sob a influência gravitacional.

As narrativas das diversas Histórias com Granulação Grosseira Alternativas, depois desse período, são muito mais concisas se descritas em termos desses objetos assim formados.

É muito mais simples registrar o movimento de uma galáxia do que listar separadamente todas as mudanças de coordenadas nas densidades de matéria em trilhões de pequenos volumes de espaço à medida que a galáxia se move.

Na maioria dos casos, a descrição de objetos individuais é mais simples quando a definição permite que a adição ou a perda de quantidades comparativamente pequenas de matéria, ou seja, quando um planeta absorve um meteorito, ou quando um gato respira, por exemplo, as identidades do planeta e do gato não se alteram.

Pergunta que se faz, então, é como a individualidade deve ser medida.

Podemos partir de um conjunto de objetos comparáveis.

O primeiro passo seria contar os objetos desse conjunto, o que vai demandar uma certa quantidade de bits.

Isso feito, para uma determinada granulação Grosseira, descreve-se, o mais brevemente possível, as propriedades que distinguem os objetos que compõem o conjunto.

Para sabermos se os itens do conjunto possuem individualidade ou não, deve-se confrontar o número de bits gasto para contá-los e comparar essa quantidade com a quantidade de bits utilizados na breve descrição de um dos objetos típico.

Se para a Granulação Grosseira particular envolvida, a descrição contiver mais bits que a enumeração dos objetos, dizemos que esses objetos mostram uma individualidade.

Vamos tomar como exemplo um conjunto com 10 pessoas, cuja contagem, associar um número para cada uma deles, demanda um certo número de bits.

Facilmente percebe-se que uma olhada casual em cada uma delas, acompanhada de uma breve entrevista, facilmente revela características que gastarão mais bits do que simplesmente lhes atribuir um número, portanto, mesmo uma simples análise superficial de suas características revela individualidade.

Caso estudas mais em pormenor, exibirão ainda mais individualidade e podemos imaginar o quanto de informação adicional ficaria disponível se lêssemos seus genomas individuais.

Em contrapartida, quando comparamos o gasto de bits para se atribuir um número de série para cada uma das 100 bilhões de estrelas em nossa galáxia, com o gasto para descrever suas características, é aproximadamente igual, sendo um pouco superior este último.

Isso se deve ao fato de que a Granulação é muito mais grosseira para as demais estrelas se comparadas com o Sol, que apresenta muito mais informação disponível para os astrônomos.

Se levarmos em conta que a posição no céu, brilho, o espectro de luz emitido e o respectivo movimento, todos podem ser medidos em algum grau mais ou menos preciso, dependendo da distância, nesse sentido, como são vistas hoje pelos astrônomos, as outras estrelas além do Sol exibem alguma individualidade, mas não muita.

Nesse caso, a Granulação Grosseira particular, característica das observações atuais, pode ser evitada mudando-se para um Domínio Quase Clássico Máximo, que consiste em Histórias Alternativas, cobrindo o espaço-tempo todo, e que não são apenas Decoerentes e aproximadamente Clássicas, mas também, em algum sentido, máxima e Finamente Granulada a sua Decoerência e Quase Classicalidade.

Quando for conveniente, essas Histórias podem ser expressas em termos de objetos individuais, os quais são acompanhados com detalhes extraordinários e exibem correspondentemente um alto grau de individualidade.

No Domínio Quase Clássico Máximo usual, a informação sobre qualquer estrela é enormemente maior do que sabemos sobre o Sol.

Da mesma forma, a informação sobre qualquer ser humano é muito mais rica do que a que nos é disponível atualmente.

De fato, nenhum Sistema Adaptativo Complexo que observe uma estrela ou um ser humano poderia possivelmente utilizar tal quantidade gigantesca de informação, descontando-se, ainda, o fato de que boa parte dessa informação se refere a Flutuações Randômicas ou Pseudo-Randômicas de Densidade de Matéria em interiores estelares ou mesmo, no de ossos e músculos.

É difícil imaginar que uso um Sistema Adaptativo Complexo poderia fazer do grosso de tal informação, embora seja importante destacar as regularidades nessas informações, que são utilizadas, por exemplo, por médicos quando da formação de imagens por Ressonância Magnética ou Tomografia Computadorizada.

Como sempre, um Esquema Descritivo formulado por um Sistema Adaptativo Complexo que observa é uma lista concisa de regularidades, sendo que o tamanho da listagem é uma medida da Complexidade Efetiva do objeto observado.

O CARÁTER PROTÉICO DA MECÂNICA QUÂNTICA

Como vimos anteriormente, tal qual as situações probabilísticas clássicas, como uma série de corridas de cavalo, as Histórias com Granulação Grosseira Alternativas do Universo, que constituem o Domínio Quase Clássico Máximo, formam uma estrutura semelhante a uma árvore ramificada, com probabilidades bem definidas para as diferentes possibilidades em cada ramificação.

Como, então, a Mecânica Quântica difere da Mecânica Clássica?

Nas palavras de Gell-Mann:

“Uma diferença óbvia é que, na Mecânica Quântica, a Granulação Grosseira é necessária para que a teoria forneça qualquer coisa útil, enquanto que, na Mecânica Clássica, ela é introduzida apenas em razão da imprecisão das medidas ou de alguma outra limitação prática.

Porém, uma outra diferença pode explicar, mais do que qualquer outra coisa, a Natureza Não Indutiva da Mecânica Quântica: ela é Protéica.

Lembre-se que, na mitologia clássica, Proteu era um profeta relutante que podia se transformar em qualquer tipo de criatura, uma após a outra e para levá-lo a fazer predições, era necessário segurá-lo firmemente à medida que ele passava por inúmeras mudanças de forma.

Retornemos, então, às nossas Histórias Finamente Granuladas do Universo, as quais especificam, por exemplo, a posição de cada partícula no Universo, em cada instante de tempo.

Embora o Princípio da Incerteza de Heisenberg mostre que é impossível especificar a Posição e o Momento de uma determinada partícula ao mesmo tempo com precisão arbitrária, ele não impede que o Momento, em vez da Posição, seja especificado em alguns desses instantes.

Conseqüentemente, Histórias Finamente Granuladas podem ser escolhidas de muitas maneiras diferentes, com cada partícula sendo caracterizada, em certos instantes de tempo, pelo seu momento, e nos restantes, por sua posição.

Além disso, existe uma variedade infinita de outros modos mais sutis de construir Histórias Finamente Granuladas do Universo”.


[center]A REALIDADE QUÂNTICA[/center]

[center]UMA VISÃO CONTEMPORÂNEA DA MECÂNICA QUÂNTICA – Parte 17[/center]



EXISTIRÃO MUITOS DOMÍNIOS QUASE CLÁSSICOS EQUIVALENTES?

Para cada um daqueles conjuntos de Histórias Finamente Granuladas é possível considerar muitas Granulações Grosseiras. Podemos tentar descobrir quais, se é que existe alguma, conduzem a um Domínio Quase Clássico máximo, caracterizado por Histórias Grosseiramente Granuladas Decoerentes, as quais exibem um comportamento aproximadamente Clássico, com pequenos desvios contínuos e ocasionalmente, alguns grandes.

Além disso, podemos inferir se há distinções significativas, de fato, entre os Domínios ou se ele são aproximadamente os mesmos.

Gell-Mann e James Hartle intuem, a menos que o contrário venha a ser demonstrado, que haja um grande conjunto de Domínios Quase Clássicos máximos não equivalentes, ou seja, o nosso Domínio familiar é apenas um entre vários deles.

Caso isso seja verdadeiro, a pergunta que se faz é: o que diferencia o nosso Domínio Quase Clássico Familiar de todos os demais?

Aqueles que adotam a visão ou interpretação tradicional da Mecânica Quântica podem afirmar que os seres humanos escolheram medir certas quantidades e que nossa escolha ajuda a determinar o Domínio Quase Clássico com que tratamos.

De uma maneira mais geral, essas pessoas podem dizer que os seres humanos são capazes de medir apenas determinados tipos de quantidades e que o Domínio Quase Clássico deve-se basear, pelo menos em parte, em tais quantidades, ficando assim, diferenciado o nosso Domínio Familiar.

UM LAR PARA OS SISTEMAS ADAPTATIVOS COMPLEXOS

É VERDADE QUE A Quase Classicalidade garante a todos os seres humanos, e a todos os sistemas em contato conosco, a possibilidade de comparar registros, assim estamos todos tratando com o mesmo Domínio.

Mas será que somos nós que selecionamos este Domínio em que vivemos nossa realidade?

Tal idéia ou ponto de vista pode expressar um antropocentrismo desnecessário, assim como outros aspectos da interpretação ultrapassada da Mecânica quântica.

Uma outra abordagem, menos subjetiva, é iniciar-se com um Domínio Quase Clássico Máximo e observar que ao longo de certos ramos, durante certos períodos de tempo e em certas regiões do espaço, ele pode exibir, justamente, o tipo de mistura de regularidade e randomicidade que favorece a evolução destes temas adaptativos complexos.

O comportamento aproximadamente Clássico prevê a regularidade, enquanto os desvios do determinismo, as Flutuações, favorecem o elemento de acaso.
Como vimos, Mecanismos de Amplificação, incluindo aqueles que envolvem o Caos, permitem que algumas dessas Flutuações ao acaso entrem em correlação com o Domínio Quase Clássico e dêem origem a ramificações.

Portanto, quando Sistemas Adaptativos Complexos evoluem, eles o fazem em ralação a um Domínio Quase Clássico Máximo particular, que não precisa ser considerado como escolhido de alguma forma por esses Sistemas de acordo com suas capacidades.

Ao contrário, a locação e as capacidades dos Sistemas Adaptativos Complexos determinam o grau de Granulação Grosseira adicional, que no caso do nosso Domínio Familiar é deveras grosseira, que é aplicada a um Domínio Quase Clássico Máximo particular para chegar ao Domínio percebido pelos Sistemas.

Vamos supor que a Mecânica Quântica do Universo permita matematicamente vários Domínios Quase Clássicos Máximos verdadeiramente não equivalentes.

Vamos supor, também, que os Sistemas Adaptativos Complexos evoluíram para explorar alguma Granulação Grosseira de cada um desses Domínios Quase Clássicos Máximos.

Cada Domínio provê, então, um conjunto de Histórias com Granulação Grosseira alternativas do Universo, e Sistemas de Coleta e Utilização de Informação (SCUI) registram em cada caso o resultado das várias Ramificações Probabilísticas na Árvore das Histórias Possíveis, uma Árvore que seria bem diferente nos dois casos.

Se há algum grau de concordância nos fenômenos acompanhados pelos dois Domínios Quase Clássicos, que de outra forma são distintos, os dois SCUI podem se tornar conscientes um do outro e mesmo comunicar-se em alguma medida.

Mas a grande parte do que é acompanhado por um SCUI poderia não ser aprendida diretamente pelo outro. Apenas por meio de um Cálculo Quântico, ou uma Medição, poderia um SCUI obter qualquer apreciação da extensão completa dos fenômenos percebidos pelo outro.

Em uma conferência em 1995, Gell-Mann brinca neste ponto, afirmando que a colocação acima pode lembrar, para algumas pessoas, as relações entre homens e mulheres

Finalmente, após tudo o que vimos e acompanhamos até aqui, podemos questionar se, de fato, um Observador, em um determinado Domínio, pode se tornar consciente de que outros Domínios, com seus próprios conjuntos de Histórias Ramificadas e seus próprios Observadores, eram disponíveis como Descrições Alternativas das possíveis Histórias do Universo?

Bom, de acordo com Gell-Mann, essa questão foi levantada há muito tempo pelos escritores de Ficção-Científica e somente agora está recebendo a devida atenção dos teóricos da Mecânica Quântica para ser apropriadamente estudada.

Para finalizar este breve resumo sobre a Interpretação Contemporânea da Mecânica Quântica, mais uma vez, me faço valer das palavras de Gell-Mann:

“Aqueles de nós que trabalham para construir a interpretação moderna da Mecânica Quântica, têm por objetivo dar um fim à era para a qual a observação de Niels Bohr era válida: Se alguém diz que pode pensar sobre Física Quântica sem ficar atordoado, isso apenas mostra que essa pessoa não entendeu qualquer coisa que seja sobre ela!”

Bibliografia:

Strong Decoherence

What Connects Different Interpretations of Quantum Mechanics?

Equivalent Sets of Histories and Multiple Quasiclassical Realms

Quantum Pasts and the Utility of History

Quasiclassical Domains in a Quantum Universe

Decoherence in Quantum Systems

Decoherence of a Measure of Entanglement

Decoherence properties of arbitrarily long histories

A model of quantum reduction with decoherence

Entanglement, Bell Inequalities and Decoherence in Particle Physics

Initial states and decoherence of histories

Initial states and decoherence of histories

Quantum-Classical Correspondence: Proceedings of the 4th Drexel Conference on Quantum Non-Integrability

M. Gell-Mann and J. B. Hartle, Phys. Rev. – diversos volumes.

The Quark and The Jaguar

[Fayman]

Só para jogar para o alto para o Pensador dar uma lida!

[Leonardo]

Só para jogar para o alto para o Pensador dar uma lida!

Isso que é esperança...
Abç
Leo

[Fayman]

Inaugurando:

RELOAD!!

[Leonardo]

Olá Fayman e demais interessados em física!
Ia te mandar em pvt, mas já q o tópico tá de volta...
Dando uma elocubranda sobre o mecanismo da decoerência, cheguei a uma conclusão, provavelmente incorreta, absurda.
A decoerência, basicamente, é causada pela incessante interação com o meio: as moléculas de ar, poeira, os fótons estão constantemente bombardeando as partículas, causando colapso da função de onda, tornando clássica a física moderna.
Mas, quando raciocinei com um átomo de hidrogênio isolado e associando ao fato de que há uma constante interação do elétron com o núcleo atômico (através da partícula transmissora da força eletromagnética, o fóton), este intenso e constante bombardeio passa a ser caracterizado já em nível atômico.
Uma aterradora conclusão eu cheguei: o átomo deveria ter um comportamento clássico. Porém, segundo o que li, não é isso que ocorre.
Alguém ai poderia desfazer este nó que me meti?
Abç
Leo

[Najma]

Olá Fayman e demais interessados em física!
Ia te mandar em pvt, mas já q o tópico tá de volta...
Dando uma elocubranda sobre o mecanismo da decoerência, cheguei a uma conclusão, provavelmente incorreta, absurda.
A decoerência, basicamente, é causada pela incessante interação com o meio: as moléculas de ar, poeira, os fótons estão constantemente bombardeando as partículas, causando colapso da função de onda, tornando clássica a física moderna.
Mas, quando raciocinei com um átomo de hidrogênio isolado e associando ao fato de que há uma constante interação do elétron com o núcleo atômico (através da partícula transmissora da força eletromagnética, o fóton), este intenso e constante bombardeio passa a ser caracterizado já em nível atômico.
Uma aterradora conclusão eu cheguei: o átomo deveria ter um comportamento clássico. Porém, segundo o que li, não é isso que ocorre.
Alguém ai poderia desfazer este nó que me meti?
Abç
Leo

E por comportamento clássico, você quer dizer "partículas" dentro de um modelo Rutherfordiano?

Já faz tempo que não é assim. Os orbitais e o núcleo são "modelos" para compreender que há partículas negativas e positivas mas a forma como elas estão interagindo dentro de um átomo, dão a entender que são como emissões que se comportam como partículas enquanto existir tal interação...

[Leonardo]

E por comportamento clássico, você quer dizer "partículas" dentro de um modelo Rutherfordiano?

Já faz tempo que não é assim. Os orbitais e o núcleo são "modelos" para compreender que há partículas negativas e positivas mas a forma como elas estão interagindo dentro de um átomo, dão a entender que são como emissões que se comportam como partículas enquanto existir tal interação...

Olá Najma!
Não, não como um mini-sistema estelar. A nuvem atômica fica valendo, com a possibilidade de “encontrar” o elétron, próton, nêutron, etc, de acordo com a distribuição dada pela função de onda. Mas, o que me parece, é que cada vez que há a interação, uma vez que esta seria discreta, dentro da distribuição estatística da física moderna, a partícula assume um comportamento clássico instantâneo (caso contínuo), ou ela saltaria em tempo e espaço no caso discreto do espaço-tempo permancendo definida pelo tempo de Planck (tudo dentro da distribuição prevista pela eq de Schrodinger).
Abç
Leo

[Márcio]

Eu também pensava que estados quânticos só eram possíveis em partículas isoladas, não em átomos.

Talvez devessemos pensar em ''conjuntos'' isolados.

Sei lá!

[Leonardo]

Eu também pensava que estados quânticos só eram possíveis em partículas isoladas, não em átomos.

Talvez devessemos pensar em ''conjuntos'' isolados.

Sei lá!

Átomos interagem, moléculas tmb. Ainda parece confuso.
Abç
Leo

[Márcio]

Eu também pensava que estados quânticos só eram possíveis em partículas isoladas, não em átomos.

Talvez devessemos pensar em ''conjuntos'' isolados.

Sei lá!

Átomos interagem, moléculas tmb. Ainda parece confuso.
Abç
Leo

Digo da possibilidade de um conjunto que não se correlaciona com nada em volta, ser considerado como tendo propriedades ou parâmetros incertos, ao se medir ele perde essa coerência, (não sei se é assim que se diz) pois, medidas e interações são antes de tudo comparações, onde se estabelecem as ''certezas''.
...

[Leonardo]

E a força forte: porque não grupa elétrons ("liga" quarks, prótons e nêutrons)?
Abç
Leo

[Márcio]

Leo...
Na verdade eu estava a pensar no princípio da incerteza, juntamente com indeterminismo, mesmo para conjuntos maiores, mais complexos desde que vistos isolados.

Pense que um objeto qualquer isolado que tenha uma propriedade de giro, por exemplo, o sentido desse giro só pode ser determinado ao ser comparado com um outro referencial, ve-se que assim, de uma certa forma cada referencial teria uma forma de ''ver'' tal objeto, pensando na hipótese de não haver nenhum referencial, podemos dizer que todas as possibilidades se apresentam em tal objeto.

Aplique esse raciocínio à uma partícula, um átomo, etc.

Será que quando não há correlação o objeto seria entendido como uma onda de possibilidades?

Abraços.

[Leonardo]

Oi Márcio!
Temos de ter cuidado com algumas coisas. Referência e interação andam muito próximos, mas não se confundem.
O spin de um elétron é aleatório para qualquer referencial, segundo os experimentos. Idem para a velocidade posição dele. Mas a interação, a medição, torna esta propriedade (ao menos uma) definida, independendo do referencial.
Mas minhas dúvidas continuam.
Abç
Leo

[Márcio]

Leo...
A interação entre elétrons e o núcleo deveria tornar o átomo uma entidade clássica, só que ele se comporta como um objeto quântico quando isolado.
Por isso pensei que a interação interna das partículas do átomo não é levada em consideração pelos outros referenciais externos, à menos que haja uma medição-observação destruindo o confinamento e por consequência a coerência, por isso pensei que tal ''propriedade'' quântica seria possível em conjuntos diminutos de partículas, assim como são os átomos isolados.

Abraços!

[Apocaliptica]

O que são "gravitons"?

[Márcio]

O que são "gravitons"?

Seriam as partículas mediadoras da força gravitacional, assim como os fótons são os mediadores da força eletromagnética.
Só que ninguém, se não me engano, ainda detectou os tais gravitons.

[Márcio]

Aliás, o graviton seria o quantum gravitacional.

Abraços!

[Leonardo]

Leo...
A interação entre elétrons e o núcleo deveria tornar o átomo uma entidade clássica, só que ele se comporta como um objeto quântico quando isolado.
Por isso pensei que a interação interna das partículas do átomo não é levada em consideração pelos outros referenciais externos, à menos que haja uma medição-observação destruindo o confinamento e por consequência a coerência, por isso pensei que tal ''propriedade'' quântica seria possível em conjuntos diminutos de partículas, assim como são os átomos isolados.

Abraços!

Ficou confuso: por partes um “comportamento clássico” mas para o todo um "comportamento quântico" (isso independe de referência, creio)?
Sem querer desprestigiar seu raciocínio, mas me parece sem consistência física. A prática experimental vem demonstrando o oposto (clássico macro e quântico micro). Não acho q a resposta viria por ai. Mas...
Abç
Leo

[Márcio]

Leo...
A interação entre elétrons e o núcleo deveria tornar o átomo uma entidade clássica, só que ele se comporta como um objeto quântico quando isolado.
Por isso pensei que a interação interna das partículas do átomo não é levada em consideração pelos outros referenciais externos, à menos que haja uma medição-observação destruindo o confinamento e por consequência a coerência, por isso pensei que tal ''propriedade'' quântica seria possível em conjuntos diminutos de partículas, assim como são os átomos isolados.

Abraços!

Ficou confuso: por partes um “comportamento clássico” mas para o todo um "comportamento quântico" (isso independe de referência, creio)?
Sem querer desprestigiar seu raciocínio, mas me parece sem consistência física. A prática experimental vem demonstrando o oposto (clássico macro e quântico micro). Não acho q a resposta viria por ai. Mas...
Abç
Leo

Talvez eu não tenha explicado direito meu raciocínio.

Seria assim: (uma viajada legal) para as unidades do conjunto, o comportamento dos seus pares seria sempre clássico, ainda que para o meio externo constituídos de conjuntos imensos o comportamento fosse quântico.
Ou seja, do ponto de vista das partículas é clássico o seu ''mundo'', assim como o nosso é para nós, entretanto aquilo que constitui as partículas é quântico para elas assim como as partículas e átomos podem ser para nós.
Digamos que haja um ''mega-universo'' construído de universos tais como o nosso, do ponto de vista dele, teríamos comportamento quântico ainda que para nós seja clássico.
Por isso falei em conjuntos.

Para nós, só as partes constituídas de partículas, tais como átomos, poderiam ainda ter um comportamento quântico, ainda que do ponto de vista apenas do INTERIOR do sistema atômico poderíamos ter um comportamento dito clássico, que só poderia ser percebido por uma partícula interna.

Simplificando, partículas isoladas e pequenos conjuntos delas ainda poderiam ter comportamento quântico, depois disso seria só possível uma visão classica para nós.

Seria interessante saber se átomos muito pesados podem ainda
exibir comportamento quânticos.

Confesso que ainda ficou confuso, mas na verdade é simples, tudo depende do ''ponto de vista''.

Abraços!

[Fayman]

Olá Fayman e demais interessados em física!
Ia te mandar em pvt, mas já q o tópico tá de volta...
Dando uma elocubranda sobre o mecanismo da decoerência, cheguei a uma conclusão, provavelmente incorreta, absurda.
A decoerência, basicamente, é causada pela incessante interação com o meio: as moléculas de ar, poeira, os fótons estão constantemente bombardeando as partículas, causando colapso da função de onda, tornando clássica a física moderna.
Mas, quando raciocinei com um átomo de hidrogênio isolado e associando ao fato de que há uma constante interação do elétron com o núcleo atômico (através da partícula transmissora da força eletromagnética, o fóton), este intenso e constante bombardeio passa a ser caracterizado já em nível atômico.
Uma aterradora conclusão eu cheguei: o átomo deveria ter um comportamento clássico. Porém, segundo o que li, não é isso que ocorre.
Alguém ai poderia desfazer este nó que me meti?
Abç
Leo

Olá, Leonardo!

A questão é interessante. Mas vamos raciocinar um pouco:

Primeiramente, em um exemplo de inteiração, quando dois elétrons se aproximam, eles imitem um fóton (quantum do Campo Eletromagnético) e, por conseguinte, se repelem. Note que, mesmo havendo tal interação, os elétrons não perderam suas características quânticas. A questão é por que?

Vamos em frente. O mesmo se passa no exemplo do átomo isolado, que vc deu. Perceba que, independente da inteiração com o núcleo, o próprio elétron, de maneira aleatória, pode absorver um fóton e “saltar” para um estado excitado, permanecendo assim por um determinado período de tempo (também aleatório). Depois disso, ele emite um novo fóton, e decai para o estado fundamental.

Essas inteirações, bem como as interações entre os quarks do núcleo através dos glúons, e dos glúons entre si, acontecem a todo instante, e são parte da natureza quântica da matéria. Teria sentido a natureza da própria realidade quântica destruí-la, tornando-a clássica? Obviamente que não, mas então, o que se passa?

Perceba que os Mecanismos de Decoerência, como os fótons da Radiação do Fundo de Microondas, etc, causam a perda de coerência dos estados quânticos sobrepostos ou entrelaçados exatamente por serem em tal número que, ao se chocarem com o átomo (ou qualquer outro quantum não isolado), causam tamanha desordem (perturbação) que os estados sobrepostos não podem mais manter a coerência.

Mas note que há um detalhe bem peculiar nesta visão. Se tudo se passasse assim e fim (para os sistemas micro não isolados), e isso fosse absolutamente definitivo, o Universo já teria entrado em decoerência a bilhões de anos e seria totalmente clássico, o que não é verdade.

O que quero dizer é que, nas escalas atômicas e sub-atômicas, mesmo que os Mecanismos de Decoerência ajam o tempo todo, os estado que perderam a coerência acabarão por entrar em novos estados sobrepostos coerentes, seja por interagirem com partículas espontâneas do vácuo (mesmo em sistemas isolados), seja por decaimento e/ou excitação, etc. As possibilidades de inteiração entre as partículas são praticamente infinitas.

Voltando a questão de seu exemplo, não é qualquer inteiração que destrói a coerência. Isso somente acontece quando a perturbação é de monta.

Vou procurar dar um exemplo didático:

Você está à beira de um lado e lança duas pedras grandes e pesadas o mais longe possível, cada uma para um lado (à direita e à esquerda). Assim que atingirem as águas, os impactos criarão ondas concêntricas que se espalharão a partir de cada ponto e, assim que se encontrarem, criarão regiões de picos e de vales, interferindo entre si.

Deixadas sozinhas, essa interferência se manterá por um bom tempo, absolutamente coerente.

Agora, o que acontece se você, nesse instante, jogasse uma pedrinha no lago? Essa pedrinha iria causar uma perturbação no estado sobreposto ou de interferência, mas não chegaria a destruí-lo. Como o impacto da pedrinha é fraco, a perturbação cessaria após um tempo e a interferência logo recuperaria, em sua totalidade, a coerente. Ou seja, passada a perturbação, a interferência se manteria.

Agora, e se em vez de uma pedrinha, começasse a chover fortemente, uma verdadeira tempestade? Bem, nesse caso, os milhares de impactos da chuva causaria uma perturbação de tal magnitude que destruiria totalmente o estado de interferência coerente entre as duas ondas formadas inicialmente, e o padrão não poderia mais ser mantido ou mesmo, recuperado.

Percebeu a diferença?

Imagine agora que, em vez de ondas em um lago, estamos falando das Ondas de Probabilidade que descrevem os estados quânticos sobrepostos. Toda interação com partículas causa perturbação nos estados, porém, não a ponto de perder a coerência dos estados sobrepostos. Contudo, se essa interação se der, por exemplo, com o Fundo de Microondas, a perturbação é tal que o padrão coerente não pode mais se manter.

Então voltamos à pergunta anterior: porque então o Universo não é clássico?

Porque exatamente da mesma maneira que, após a tempestade ter destruído completamente a interferência entre as ondas, você sempre pode jogar novas pedras, gerando novos padrões sobrepostos, o mesmo se dá em escala quântica, quando novas interações/dacaimentos (novas pedras), etc, gerarão novos estados sobrepostos.

E mais bonito de tudo? Tudo se dá exatamente conforme as regras básicas da Mecânica Quântica!

Ajudei ou compliquei?

Abraços!

[Leonardo]

Fala Fay.

A questão é interessante. Mas vamos raciocinar um pouco:

Isso vai doer?

Primeiramente, em um exemplo de inteiração, quando dois elétrons se aproximam, eles imitem um fóton (quantum do Campo Eletromagnético) e, por conseguinte, se repelem. Note que, mesmo havendo tal interação, os elétrons não perderam suas características quânticas. A questão é por que?

Vamos em frente. O mesmo se passa no exemplo do átomo isolado, que vc deu. Perceba que, independente da inteiração com o núcleo, o próprio elétron, de maneira aleatória, pode absorver um fóton e “saltar” para um estado excitado, permanecendo assim por um determinado período de tempo (também aleatório). Depois disso, ele emite um novo fóton, e decai para o estado fundamental.

Bom, vamos quantificar algumas coisas para agudar na argumentação. Digamos que entre os fótons trocados do campo eletromagnético, por serem discretos, há um intervalo Te. Apesar da formulação da força eletromagnética indicar que não há força nula entre dois elétrons por mais distantes que estejam, vamos assumir apenas um estreito intervalo – espaço - em que isso ocorre e analisar o tempo que os elétrons que se repelem mutuamente percorrem nosso limitado espaço. Chamemos este tempo de Tg, com Tg>>>Te.
Neste intervalo de tempo Tg, haverá um elevado número de fótons sendo trocados com os elétrons, uma verdadeira metralhadora.
Para cada “impacto” há uma precipitação da função de onda?

Essas inteirações, bem como as interações entre os quarks do núcleo através dos glúons, e dos glúons entre si, acontecem a todo instante, e são parte da natureza quântica da matéria. Teria sentido a natureza da própria realidade quântica destruí-la, tornando-a clássica? Obviamente que não, mas então, o que se passa?

Expressei-me erradamente. O que eu deveria ter escrito é que a cada interação, a sobreposição decai para voltar a ocorrer logo em seguida. Entende? Não haveria destruição da natureza quântica, mas uma permanente destruição e reconstrução, num infindável ciclo.

Então voltamos à pergunta anterior: porque então o Universo não é clássico?

Nesta minha análise, o universo não seria clássico porque a cada intervalo entre interações (Te), haveria sobreposições.
E então?
(sim, vc ajudou, mas fiquei ainda na dúvida).
Abç
Leo

[Leonardo]

Talvez eu não tenha explicado direito meu raciocínio.
(...)
Confesso que ainda ficou confuso, mas na verdade é simples, tudo depende do ''ponto de vista''.

Abraços!

Oi Márcio.
Na postagem acima, acho q exemplifico melhor minha discordância com sua idéia. Vejo como uma alternância, em toda a estrutura, clássico-quântico.
Abç
Leo

[betossantana]

Eu gostaria muito de compreender a Mecânica Quântica. Mas sei que preciso estudar MUITO a Física Clássica para depois tentar me aventurar no maravilhoso mundo da Física Moderna.

Magiiiiiiiiinaaaaaaaaa! Basta assistir a DE-LI-CI-O-SA película Quem Somos Nós?! RAMTA vai te explicar tin-tin por tin-tin, direto dos compêndios da sapiência atlante! Huhuhoho!