O estranho mundo quântico captado em vídeo
Autor: Roberto Belisário | Publicado: 2011-03-25T07:30:00-07:00

É  sabido que as coisas no mundo microscópio se comportam de modo muito  diferente do que no macro - é por isso que foi necessária uma física  nova para o extremamente pequeno, a física quântica. Este vídeo no Youtube, cujo link encontrei ontem no site de um professor da Unicamp, mostra isso de maneira dramática.Ele  apresenta simplesmente uma simulação por computador de duas partículas  subatômicas se chocando e depois quicando nas paredes de uma caixa.  Poderiam ser dois elétrons. Talvez você estranhe que eles apareçam como  manchas coloridas na figura ao lado. É porque essas manchas não indicam  as partículas em si, mas apenas as probabilidades de elas serem  encontradas naquelas regiões coloridas (a mecânica quântica só lida com  probabilidades).Bom, em princípio, isso seria algo inteiramente  análogo a duas bolas de bilhar colidindo e depois batendo vezes seguidas  nas beiradas da mesa. Mas... veja só o que acontece quando as  partículas colidem:Aparecem franjas entre  elas. Como isso é possível? Na verdade, é uma manifestação da  "dualidade onda-partícula" - o que chamamos "partícula", na verdade,  comporta-se como onda. As duas manchas coloridas no início são dois  "pulsos" de onda propagando-se pelo espaço. Sim, as "manchas que indicam  probabilidades" representam também as próprias ondas. Essas "entidades"  podem também se comportar como corpúsculos, dependendo da situação, mas  aqui sobressai o seu aspecto ondulatório (afinal, são ondas ou  corpúsculos? Nem um nem outro; são alguma outra coisa - que não sabemos o  que é - e que se comportam ora como onda, ora como corpúsculo).Acontece  que ondas são capazes de interferir uma com a ontra, somando-se ou  subtraindo-se. Na figura acima, vemos as ondas das duas partículas  interferindo-se mutuamente.Agora, veja o que acontece quando as partículas batem nas paredes da caixa:Aparecem  também as franjas de interferência! Mas agora as partículas não estão  interferindo uma com a outra - elas estão em cantos opostos da caixa.  Suas ondas estão interferindo com elas mesmas - à medida que uma parte reflete na parede e volta, ela interfere com a outra parte, que continua se aproximando.O que se segue no vídeo é uma sucessão de diferentes padrões, como este abaixo:Agora,  não é possível distinguir as duas partículas, pois as suas ondas se  misturaram. As franjas de interferencias ocuparam todo o interior da  caixa. Aí desembocamos em outra característica da mecânica quântica, a indistinguibilidade.  Duas partículas idênticas, como dois elétrons, são indistinguíveis num  sentido completo, ontológico: não é sequer possível "seguir" a  trajetória de um deles, como fazemos com formiguinhas caminhando em fila  para ter certeza de que estamos seguindo sempre a mesma. Isso acaba  tendo efeitos mensuráveis (altera o formato das franjas de  interferência, as energias dos elétrons nos átomos etc.). Elas são indistinguíveis mesmo no início do vídeo, quando aparecem duas manchas bem distintas - lembrando que as manchas só indicam as probabilidades, elas não dizem que partícula se manifestará em cada mancha quando formos observá-las.Mas  isso não é o fim da história. As regiões bem delimitadas ressurgem e se  dissovem novamente, como abaixo, alternando-se com os padrões:Aparecem acima quatro regiões, como se fossem agora quatro  partículas. Em outras partes do vídeo, aparecem 8 regiões e, em outras,  12! Significa isso que as partículas se dividiram? Não: lembremos que o  que essas manchas representam é a probabilidade de  se encontrar uma partícula em cada região do espaço. As partes  vermelhas são os locais mais prováveis. Então continuam sendo duas  partículas, só que agora cada uma pode ser encontrada em alguma das  quatro regiões distintas do espaço. Observe que parecem ser quatro  metades, como se fossem duas divididas entre dois lados opostos da  caixa.Agora, veja que desenho curioso aparece um pouco mais adiante:Aparecem de novo quatro regiões concentradas, mas com listas de interferência!A partir daí, a evolução faz todo o caminho de volta até as duas manchas iniciais aparecerem novamente.É  por essas e outras que a mecância quântica me parece tão fascinante: é  um mundo inteiramente diferente, que funciona com regras diferentes,  totalmente diversas do que diz a intuição. Os físicos têm que construir  novas intuições à medida que avançam nos seus estudos.Obs.: Um resumo deste artigo aparece no blog Ciências e Adjacências, com mais três vídeos semelhantes no final.