A mecânica quântica de campos – O que é real? – Parte I


Eu desde a minha infância tenho paixão por animais. Lembro-me de preferir livros que falavam sobre os animais em geral e seus comportamentos a livros de contos infantil. Sempre gostei de programas que favam sobre bichos. A aula que mais gostava era biologia, nem passava pela minha cabeça questões sobre a validade da teoria da evolução, eu só tinha olhos para os seres vivos.

Enfim, meu blog é muito dedicado a biologia, meu debate sobre ateísmo, naturalismo, materialismo; gira muito em torno dela, sou um defensor ferrenho da Teoria do Design Inteligente a TDI.

Vou continuar lendo e postando muito sobre biologia mas hoje eu quero publicar sobre algo que também vem me causando paixão, algo que sou leigo, ignorante, mas vem me fascinando, além é claro de desafiar nossa noção de espaço e tempo e envergonhar o materialismo reducionista, o materialismo filosófico e até quem sabe o naturalismo.

Do que eu estou falando?… Da mecânica quântica de campos.

Eu vou publicar uma matéria em partes, pois a matéria é grande e meu tempo para escrever é escasso; que foi publicada na revista Science American Brasil do Ano passado [2013], do mês de setembro, Ano 11, número 136; páginas 35 a 41.

É muito esclarecedora e interessante, espero que você goste, eu fiz alguns brevíssimos comentários que estão em vermelho, enfim é opinião minha e não da revista.

Boa leitura…

Não é que falte aos físicos uma teoria válida do domínio subatômico.Ela existe: é chamada teoria quântica dos campos. Teóricos a desenvolveram entre o fim dos anos 20 e o início da década de 50 misturando a antiga teoria da mecânica quântica com a teoria da relatividade especial de Einstein. A teoria quântica de campos fornece as bases conceituais do Modelo Padrão da física de partículas para descrever os blocos de construção fundamental da matéria e suas interações em um sistema comum. Em termos de precisão empírica é a teoria mais bem sucedida da história da ciência. Ela é rotineiramente usada pelos físicos para calcular o resultado de colisões entre partículas, explicar a síntese da matéria no big bang [eu não acredito no surgimento acidental do universo] e as condições extremas dentro do núcleo atômico entre vários outros fenômenos.

Por isso pode parecer surpreendente que os físicos não estejam muito certos sobre o que a teoria propõe, isto é, qual a sua “ontologia” ou qual o seu quadro físico básico. Essa perplexidade não está incluída entre os mistérios tão discutidos da mecânica quântica, como se um gato numa caixa lacrada possa estar vivo e morto ao mesmo tempo. A falta de uma interpretação bem fundamentada da teoria quântica de campos dificulta os avanços no sentido de provar o que quer que esteja além do Modelo Padrão, como a teoria de cordas [ a qual sou cético]. É perigoso formular uma nova teoria quando ainda não entendemos a de que já dispomos.

A primeira vista, a essência do Modelo Padrão parece óbvia. Ele consiste, fundamentalmente, em grupos de partículas elementares, como quarks e elétrons, e em quatro tipos de campos de força que intermedeiam as interações entre essas partículas. esse quadro encontra-senas paredes das salas de aula e em artigos da Science American Brasil. Mas, por atraente que possa parecer, não é, absolutamente, satisfatório.

Para iniciantes [como eu] as duas categorias se confundem. a teoria quântica de campos atribui um campo a cada tipo de partícula elementar; assim é possível garantir que existe um campo do elétron da mesma forma que existe um campo magnético. Além disso, os campos de força não são contínuos, mas quantizados, o que dá origem a partículas como o fóton. Por isso a distinção entre partículas e campo parece ser artificial e geralmente é tratada como se cada um fosse o ponto mais importante. O debate tem se concentrado em torno da teoria quântica de campo ser a última palavra sobre as partículas ou campos. A discussão se iniciou como uma batalha de titãs, com eminentes físicos e filósofos de cada lado. Ainda hoje os dois conceitos continuam a ser usados para fins ilustrativos, embora muitos físicos admitam que conceitos clássicos não se encaixam na teoria. Se as imagens mentais evocadas pelos termos “partícula” e “campo” não se ajustam ao que a teoria formula, físicos e filósofos devem pensar em que colocar no lugar.

Com as duas opções-padrão clássicas paralisadas, alguns teóricos propuseram alternativas mais radicais. Eles sugerem que os constituintes básicos do mundo material são entidades intangíveis, como relações ou propriedades. Uma ideia particularmente radical é que tudo pode ser reduzido apenas a intangíveis, sem qualquer referencia a objetos individuais. É uma ideia revolucionária e contraintuitiva, mas alguns sugerem que ela esta sendo imposta pela física [ou seja, os dados, rsrsrsrs]

PROBLEMAS COM PARTÍCULAS

Quando a maioria das pessoas, incluindo especialistas, idealiza a realidade subatômica normalmente imagina que as partículas comportam-se como pequenas bolas de bilhar em choque umas com as outras. Mas essa noção de partículas é remanescente de uma visão do mundo que remonta aos antigos atomistas gregos e que atingiu o auge com as teorias de Isaac Newton. Várias linhas de pensamento que se superpõem mostram que as principais unidades centrais da teoria quântica de campos não se comportam de forma alguma como bolas de bilhar.

Primeiro, o conceito clássico de partículas implica algo que existe em certo local. Mas as “partículas” da teoria quântica de campos não tem posição bem definida: uma partícula no interior de seu corpo não está rigorosamente dentro do seu corpo. Um observador que tentar medir sua posição terá uma probabilidade pequena, mas não nula, de detecta-la nos locais mais remotos do Universo.Essa contradição se tornou evidente com as primeiras formulações da mecânica quântica, mas se intensificou quando os teóricos juntaram a mecânica quântica a teoria da relatividade. Partículas quânticas relativísticas são extremamente ardilosas; elas não se localizam absolutamente em nenhuma região do Universo.

Segundo, suponha uma partícula localizada na cozinha de sua casa. Um amigo, passando de carra pela rua ao olhar para a casa vera a partícula se estender pelo universo inteiro. O que para você está localizado, parece não localizado para seu amigo.A localização da partícula depende não só do seu ponto de vista, mas também do fato de que a partícula tem uma localização. Nesse caso, não faz sentido supor partículas localizadas como entidades básicas da matéria.

Terceiro, mesmo que você desista de tentar identificar a partícula e queira simplesmente contá-las, ainda terás problemas. Imagine que queira saber o número de partículas de sua casa. Você percorre a casa e encontra três partículas na sala de jantar, cinco debaixo da cama, oito no armário da cozinha e assim por diante. Agora some, todas elas. Espantosamente, a soma não será igual ao número total de partículas. Na teoria quântica de campos esse número é uma propriedade da casa como um todo; para determina-lo, você precisa realizar a missão impossível de contar as partículas da casa inteira todas de uma vez só, e não cômodo por cômodo.

Um comentário sobre “A mecânica quântica de campos – O que é real? – Parte I

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