A natureza probabilística, Heisenberg e o Eterno Retorno

Um dos resultados mais interessantes da física quântica é o de a natureza ser probabilística por princípio.

Até meados dos anos 1900, a física clássica reinava absoluta. Parecia explicar todos os fenômenos possíveis que ocorriam ao nosso redor.

A física clássica é determinística por natureza. As Leis de Newton, num espaço e tempo absolutos, governam os movimentos de todos os corpos.

Isso levou o matemático Pierre de Laplace a pensar num “computador de Laplace” ou “demônio de Laplace”. Se eu souber a posição e velocidade de todos os átomos do universo e jogar neste computador, poderei utilizar as leis de Newton para calcular a posição futura de tudo, todos os corpos do universo, todas as colisões, explosões e interações entre partículas.

Mais ainda. As Leis de Newton são reversíveis. Não há nenhuma seta do tempo, dizendo o que é passado ou futuro. Se eu filmar uma bola de bilhar batendo em outra, e reproduzir o filme ao contrário, vou ter outra interação possível entre corpos.

Deste modo, o computador de Laplace poderia calcular tudo o futuro, e todo o passado, a partir do tempo presente.

O cálculo tradicional de probabilidades apenas reflete a nossa ignorância. Num jogo de cara ou coroa, por exemplo, se soubéssemos exatamente as interações de cada átomo da moeda, do ar, e as forças aplicadas, poderíamos predizer com certeza o resultado cara ou coroa.

Outra ideia é a do Eterno Retorno, do filósofo Friedrich Nietzsche. Se existe uma quantidade de átomos finita, elas podem se recombinar de maneira finita (embora o número de combinações seja estratosférico, mas finito). Num tempo infinito (e o infinito é muito, muito grande), um dia a configuração de todos os átomos do universo ser exatamente igual à configuração de hoje. Jogando no computador de Laplace, todo o presente vai ser repetir exatamente da mesma maneira, por incontáveis ciclos, pela eternidade…

Um pouco de cultura pop: a série Dark explora o Eterno Retorno, com uma história completamente insana de pessoas viajando para o futuro e para o passado, tendo filhos que serão os seus próprios pais, encontrando os seus “eus” antigos, em ciclos que se repetem infinitamente.

Para furar o ciclo do Eterno Retorno, o Princípio da Incerteza de Heisenberg.

Em meados de 1900, algumas rachaduras na física clássica levaram à física quântica, que é o modelo que melhor descreve o mundo desde então: o problema da radiação do corpo negro, o efeito fotoelétrico, entre outros.

O Princípio da Incerteza é um dos pilares deste novo conhecimento. Este diz que não é possível saber ao mesmo tempo a posição e a velocidade (momento) de uma partícula, com uma precisão menor do que uma constante (a constante de Planck). Se eu sei a posição, perco precisão no momento, e vice-versa.

Para medir uma partícula subatômica, é necessário jogar uma luz, um fóton sobre este. A energia do fóton muda a posição e momento da partícula, de modo que a observação muda o experimento.

Isso de o observador mudar o experimento dá margem à várias interpretações exotéricas exploradas em cursos de autoajuda e afins: a consciência altera a realidade, basta desejar que o universo se molda em conformidade, etc. Menos… Uma coisa é mudar um partícula subatômica, outra, o universo!

Apesar de Werner Heisenberg ser uma pessoa real, talvez ele seja mais conhecido hoje, na cultura pop, como o codinome de Walter White, da série Breaking Bad.

Pensando em elétrons nas camadas de um átomo, é como se fosse abelhas numa colmeia. Temos uma nuvem de probabilidades de encontrar uma determinada abelha ao redor da colmeia, porém não dá para dizer exatamente onde ela vai estar em dado momento.

Portanto, a natureza é probabilística. No menor nível de decisão possível, não vamos saber exatamente onde está o elétron, ou o fóton, ou qualquer outra partícula elementar. Este pode estar numa infinidade de lugares, vez por outra até atravessando barreiras de energia impossíveis de serem transpostas (que é o princípio do microscópio de tunelamento eletrônico).

Nem o computador de Laplace, com capacidade de conhecimento e computação infinita, conseguiria prever todo o futuro, pois há uma quantidade infinita de possibilidades.

Ao assumir a física quântica como pilar da ciência moderna, o Eterno Retorno fica sendo um conceito mais distante.

Veja também:

https://ideiasesquecidas.com/2019/08/23/mundo-bizarro/ https://ideiasesquecidas.com/2020/02/19/jogando-xadrez-com-deus/ https://ideiasesquecidas.com/2020/06/14/efeito-borboleta-a-roda-da-fortuna-e-as-moiras/

Originally published at https://ideiasesquecidas.com on August 16, 2020.

Project Manager on Analytics and Innovation. “Samurai of Analytics”. Passionate about Combinatorial Optimization, Philosophy and Quantum Computing.

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