O que é essa tal Física Quântica?

fisicaquantica

A Física Quântica surgiu como a tentativa de explicar a natureza naquilo que ela tem de menor: os constituintes básicos da matéria e tudo que possa ter um tamanho igual ou menor. Em outras palavras, pense o seguinte: tudo o que é maior do que um átomo está sujeito a leis da física que chamamos de “física clássica”. Por exemplo, elas sofrem a atração da gravidade, as leis da inércia, ação e reação, e por aí vai. Mas quando analisamos tamanhos menores que um átomo, tudo muda e as regras da física clássica já não valem mais. Foi preciso então admitir que era necessário outras leis para lidar com essa realidade, e também uma física totalmente nova, que ficou conhecida como Física Quântica.

fisicaquantica4Tudo começou em 1900, quando o físico alemão Max Planck introduziu a ideia de que a energia era enviada em “pacotes” chamados quanta (meio que parecido com a transmissão de dados pela internet), com o fim de derivar uma fórmula para a dependência da frequência observada com a energia emitida por um corpo negro. Em 1905, Einstein explicou o efeito fotoelétrico por um postulado sobre que a luz, ou mais especificamente toda a radiação electromagnética, pode ser dividida num número finito de “quanta de energia”, que são localizados como pontos no espaço.

Estes quanta de energia seriam chamados mais tarde de fótons, termo introduzido por Gilbert N. Lewis em 1926. A ideia que cada fóton teria de consistir de energia em termos de quantas foi um notável feito, já que efetivamente eliminou a possibilidade de que a radiação de um corpo negro alcançasse energia infinita, o que se explicou em termos de formas de onda somente. Em 1913, Niels Bohr explicou as linhas espectrais do átomo de hidrogênio, novamente utilizando a ideia dos quanta, em seu artigo On the Constitution of Atoms and Molecules (Sobre a Constituição de Átomos e Moléculas), publicado em julho de 1913.

A expressão “física quântica” foi usada pela primeira vez em Universe in Light of Modern Physics (O Universo à Luz da Física Moderna), de Max Planck, em 1931.

fisicaquantica3Em 1924, o físico francês Louis-Victor de Broglie apresentou a sua teoria de ondas de matéria, dizendo que as partículas podem exibir características de onda e vice-versa. Esta teoria era para uma partícula simples e derivada da teoria especial da relatividade. Baseando-se na aproximação de de Broglie, nasceu a mecânica quântica moderna em 1925, quando os físicos alemães Werner Heisenberg e Max Born desenvolveram a mecânica matricial e o físico austríaco Erwin Schrödinger inventou a mecânica de ondas e a equação de Schrödinger não relativista como uma aproximação ao caso generalizado da teoria de de Broglie. Schrödinger posteriormente demonstrou que ambas as aproximações eram equivalentes e ficou conhecido pelo clássico experimento mental* chamado “o gato de Schrödinger”, que ilustrava o relativismo quântico com a ideia de que um gato fechado dentro de uma caixa está tanto vivo quanto morto, enquanto não abrirmos a caixa e termos certeza de qual é o verdadeiro estado do gato.

fisicaquantica5

A física quântica não é intuitiva, ou seja, isso significa dizer que muitas partes dela parecem não ser verdade. Por exemplo, a dualidade onda-partícula diz que partículas se comportam ora como partículas ora como ondas. É uma afirmação no mínimo estranha, bizarra, por que seria mais ou menos como dizer que a água pode ser, ao mesmo tempo, seca e molhada dependendo da ocasião. Mas é o que acontece no mundo real das partículas quânticas. No nosso dia-a-dia, parece que vivemos num planeta plano, o que você sabe que não é verdade; nosso mundo é uma esfera, e no espaço não existe direita e esquerda, cima ou baixo.

Por ser não intuitiva, ela foi considerada uma falsa teoria. O próprio Einstein (que foi um dos fundadores da física quântica) acreditava que a física quântica devia estar errada. Mas com o passar do tempo percebeu-se que ela explicava tão bem o resultado das experiências, que tinha de ser verdade.

Nosso dia ocorre numa escala dita macroscópica (tudo aquilo que podemos ver a olho nu, por assim dizer). São os objetos que podemos enxergar sem a ajuda de lentes ou microscópios atômicos. A física quântica lida com coisas muito, tremendamente pequenas. Muitíssimo menores que um milímetro. Existem várias particulas do átomo, como os nêutrons (que contém uma carga neutra e são formados por três quarks) e prótons (carga positiva, também formados por três quarks); juntos eles formam o núcleo atômico.

fisicaquantica6O mundo em que vivemos é feito de átomos. Os átomos são feitos de coisas ainda menores chamadas quarks e elétrons. Ainda não sabemos se os quarks são feitos de coisas ainda menores. Os átomos, elétrons, quarks e outra coisa tão pequena que ainda não sabemos muito sobre ela, chamada fóton, têm comportamentos bizarros de vez em quando: nunca podemos saber exatamente onde estão. Não é por falta de instrumentos potentes, é uma lei da física, chamada Princípio da Incerteza de Heinsenberg, que diz que nunca saberemos a exata posição das coisas. Nunca saberemos onde os elétrons de um átomo estão exatamente. Nunca. É algo estranhíssimo, mas é a verdade. Há elétrons que, inclusive, somem de um lugar e reaparecem em outro, algo como um teletransporte. Não dá para ver que caminho seguiram para ir de um lugar a outro, só sabemos que eles fazem isso.

No mundo macroscópico, o “nosso” mundo, ondas são muito diferentes de objetos. Porém, se tivéssemos o tamanho de átomos, tudo se comportaria como uma onda de vez em quando e como uma partícula outras vezes. Essa foi uma das consequências mais bizarras da física quântica.

Há átomos, como o de Urânio que, do nada, explodem. Nunca sabemos que átomos vão explodir, ou quando, só sabemos que alguns vão e outros não. Aparentemente, nada faz eles explodirem, mas eles explodem. Dizem que irritou tanto a Einstein que foi aí que ele pronunciou sua famosa frase “Deus não joga dados com o universo”.

Muito embora a Física quântica seja esquisitíssima, e ainda por cima seja, como gostam de apontar alguns (sempre aqueles que não conhecem nada de ciência), “apenas uma teoria”, sem ela não teríamos os avanços da nossa tecnologia atual. Até o computador, smartphone ou tablet no qual você está lendo esse texto deve muito à mecânica quântica em algum nível.

 

Fontes:
________. O que é Fisica Quântica. Wikibooks.
________. História da Mecânica Quântica. Wikipédia, a Enciclopédia Livre.
Zarate, Oscar; McEvoy, J.P. Entendendo a Teoria Quântica. Editora Leya, 2012.

 

* O que significa que isso não foi feito com um gato de verdade, apenas para constar.

312 comentários

4 pings

Passar directamente para o formulário dos comentários,

    • Wanderval Rodrigues de Araújo on 25/03/2019 at 12:59
    • Responder

    Achei as explicações coerentes, resumindo: física quântica é a física sub-atômica, explica os componentes e os comportamentos dessas partículas que compõem o velho tijolinho “indivisível” dos sábios gregos. O muito pequeno e o muito grande foge da nossa compreensão intuitiva, pois os nossos sentidos e a nossa lógica precisam ser preparados, educados para “ver” e compreender esses fenômenos naturais.

    • Márcio Eduardo Skaetta on 15/11/2018 at 18:14
    • Responder

    Obrigado pela valiosa introdução à física quântica.

    • Neusa Helena da Silva on 12/11/2018 at 03:22
    • Responder

    Adorei, mas é difícil de entender, principalmente como é aplicado na medicina quântica.

  1. Olá gostei muito do artigo! Como posso trabalhar profissionalmente nesta área?

    1. Tem que primeiro se formar em Física 😉

  2. Antecipadamente assumo a minha grande dose de ignorância a respeito do assunto, mas, quando li neste neste grande debate de ( mega – entendidos no assunto) que( sentimentos não vibram), achei que devia parar com leitura e rever tudo aquilo que eu achava que tinha entendido!!!. Atenção senhores tais como: Amit Goswami (…comentário editado…)

    1. Peço desculpa, mas este é um local de ciência, feito com ciência (a net é feita de ciência) e escrito por cientistas.

      Não podemos deixar passar comentários a falar de um documentário vigarista e com pessoas com entendimentos errados de física quântica. Física quântica é física, como o próprio nome diz. Não é espiritismo.

      Quanto a esse documentário vigarista e à sua sequela, já falamos deles aqui no blog. Basta ler os nossos artigos.

      Curiosamente, também já falamos em vários comentários sobre os nomes que debitou aqui.

      Por isso, como já tudo foi explicado, não faz sentido perdermos tempo a fazer copy-paste. Os leitores podem ler ou não ler, mas não me façam perder tempo a repetir as coisas 😉

      abraços

  3. Olá Carlos,
    nessa parte do artigo, ” a luz, ou mais especificamente toda a radiação electromagnética, pode ser dividida num número finito de “quanta de energia”, que são localizados como pontos no espaço.”.
    Se eu entendi, ao dizer que a luz pode ser dividida em pontos finitos de energia no espaço, significa que a luz não se propaga de maneira continua, que é como se ela desaparece em um lugar e aparece em outro, numa medida de tempo, correto? Podemos dizer que esta menor unidade de tempo é um quanta?

    Se isto está correto, isso é só sobre a luz ou podemos dizer que qualquer objeto/matéria que se mova no espaço, também, na menor medida de tempo, desaparece, se teletransporta para outro ponto no espaço?

    Não sei se eu fui claro, pois sou um ignorante no assunto, obrigado.

    1. Mayke,

      Não entendi bem as suas perguntas…

      Quanta não é uma unidade de tempo, mas sim de energia.
      Tem aqui a definição:
      https://www.priberam.pt/dlpo/quanta

      Não entendi a parte da teleportação…

      Note que a matéria-energia sofre da dualidade onda-partícula:
      https://pt.wikipedia.org/wiki/Dualidade_onda-corp%C3%BAsculo

      abraço!

        • Mayke on 25/05/2018 at 21:55

        O que eu estava querendo saber, na verdade, era se o movimento ou deslocamento de algo pelo espaço, sendo energia ou não, sendo matéria por exemplo, é algo contínuo ou como na definição, “fragmentado”…

        ” Quantidade mínima de energia que pode ser emitida, propagada ou absorvida. [A teoria dos quanta, criada por Max Planck em 1900, afirma que a energia radiante tem, como a matéria, uma estrutura descontínua; não pode existir senão sob a forma de fragmentos, ou quanta, de valor hv, onde h é uma constante universal de valor 6,626 x 10-34 J/s, e v a .frequência da radiação. Esta teoria está na base de toda a física moderna.]”

        No caso é uma quantidade de energia, mas na definição do dicionário, diz que a energia tem uma estrutura descontínua assim como a matéria. Isso pode não ter nada a ver com deslocamento e tempo de algo se movendo…Sei agora, como você disse, que o” quanta” não é uma medida de tempo.

        Posso estar confundindo tudo sobre “quanta” e unidade de tempo.

        Mas o que de fato eu gostaria de saber é se, hipoteticamente, pudéssemos filmar um objeto qualquer se deslocando e reproduzir em uma super câmera lenta em unidades de tempo muito pequenas, veríamos o deslocamento desse objeto, se movendo continuamente, fazendo uma transição de um ponto ao outro no espaço, ou, esse objeto, em dado momento do tempo, desapareceria e apareceria no outro ponto do espaço? E gostaria de saber se o quanta tem algo a ver com isso..Obrigado

      1. Se bem percebi, você pode “ver” como “fragmentado” ou “contínuo”. Tudo depende da velocidade quanto você “vê”.
        Os filmes que você vê na televisão, você vê de forma contínua, mas na verdade são frame by frame, ou seja, de forma fragmentada, e o seu cérebro até completa algumas partes que estão em frames a negro ou em partes em que a continuidade tem problemas.
        Mas aí o problema é do observador. Ou seja, dessa câmera super-lenta que você imaginar.

        Quanto a desaparecer e aparecer noutro lugar, você poderá estar a falar de quantum tunneling. Talvez.
        https://pt.wikipedia.org/wiki/Tunelamento_qu%C3%A2ntico
        Ou então, talvez teleportação…

        abraços

  4. Não me crucifiquem por esta pergunta, mas, eu lih alguns comentários e me pergunto, quando se trata da ciência por que e tao difícil de acreditar em Deus?

    1. Eu até poderia perguntar: em qual Deus? Já existiu muita gente a acreditar no Deus Thor, no Deus Rá, etc… é nesses? Ou é ateu em relação a esses? Se fôr, é por motivos puramente culturais, como é óbvio. Logo, não é uma questão objetiva.

      De qualquer maneira, o que conta para aqui é: a sua pergunta dá a resposta: “acreditar em Deus”.
      A ciência NÃO se faz de acreditar. Muito menos se faz de crenças pessoais.
      Isto já foi explicado em dezenas de artigos neste blog.

      Crenças pessoais nunca foram, não são, nem nunca serão ciência.
      Logo, cada qual pode ter a crença pessoal que quiser, que isso não é objeto da ciência (pode ser objeto da psicologia, não das ciências naturais).

      Assim, comentários sobre crenças pessoais nada têm a ver com o assunto do artigo: física.

      abraços

    2. Cara HEBER!!Sou apenas um curioso a respeito do assunto, mas quando Deus entra na conversa, nós vamos nos deparar com um deus que foi criado de acordo com as conveniências e interesses do SISTEMA pois este , sabedor da importância do mesmo tratou de pintá-lo rapidinho com a cores que mais lhe interessava e com a ajuda de ” brinquedinhos” muito persuasivos na época ( fogueiras, esquartejamento, torturas de todos os tipos etc.) passou a vendê-lo para a humanidade, isso chegou aos nosso dias, mas agora com brinquedinhos muitos mais sofisticados e de alta tecnologia( quântica). Heber, o glorioso George Bergóglio esta as voltas com as consequências do que prega o deus que perambula pelos corredores do Vaticano…..

  5. Boa tarde a todos!

    Gostei do artigo, e parabenizo aos seus autores pela partilha de informação e conhecimento, que acredito ser essencial para o processo evolutivo da humanidade.

    Tenho uma mente curiosa, e, ainda que leiga nestas matérias, permitam-me emitir a minha opinião sobre este tema da ciência. Muitas das experiências, inicialmente e aparentemente “inexplicáveis”, que vivenciei nos últimos 5 anos de minha vida, levaram-me a procurar explicações que me trouxessem entendimento e compreensão sobre as mesmas. Sem me alongar muito, quero apenas dizer que acredito que o ser humano está ainda há “anos-luz” de conseguir provar tudo o que existe no Universo (ou Universos, se é que existem os chamados “Universos paralelos”, como alguns defendem), e que ciência e espiritualidade (que não é o mesmo que religião!), vão de mãos dadas, ainda que isto seja um “osso duro de roer” para muitos que se apoiam apenas no raciocínio lógico para explicar o “quase insondável” Universo. A força, o poder, a consciência cósmica ou como lhe queiram chamar (eu chamo-lhe Deus) que está por trás de tudo o que existe, é simplesmente inexplicável pela mente humana. Existiram (e existem) muitos cientistas, estudiosos, pesquisadores, que acreditaram na existência de Deus como estando na origem do cosmos, e passo a citar apenas alguns de entre muitos:

    Isaac Newton (1642-1727), fundador da física clássica e descobridor da lei da gravidade:
    “A maravilhosa disposição e harmonia do universo só pode ter tido origem segundo o plano de um Ser que tudo sabe e tudo pode. Isto fica sendo a minha última e mais elevada descoberta”.

    Prof. Allan Sandage, durante toda a sua vida se aplicou à pesquisa dos astros: “Foi a minha ciência que me levou à conclusão de que, o universo é demais complexo para poder ser explicado pela ciência. É somente por meio do sobrenatural que posso compreender o mistério da existência”.

    Max Plank (1858-1947), físico, alemão, criador da teoria dos quanta, Prêmio Nobel 1928:
    “Para onde quer que se dilate o nosso olhar, em parte alguma vemos contradição entre Ciências Naturais e Religião; antes, encontramos plena convergência nos pontos decisivos. Ciências Naturais e Religião não se excluem mutuamente, como hoje em dia muitos pensam e receiam, mas completam-se e apelam uma para a outra. Para o crente, Deus está no começo; para o físico, Deus está no ponto de chegada de toda a sua reflexão. (Gott steht für den Gläubigen em Anfang, fur den Phystker am Ende alles Denkens)”.

    Em contínuo e inextinguível fascínio pelo Cosmos, saúdo a todos com elevada estima, respeito e consideração.
    Marisol Coelho

    1. Marisol,

      Este é um local de ciência, ou seja, de conhecimento objetivo.

      Este não é o local para crenças pessoais.

      Newton (e os outros) até podiam acreditar (crença pessoal) em unicórnios invisíveis voadores. Era irrelevante o que Newton ou os outros acreditam.
      Newton foi (e é) Newton, por toda a ciência que fez, provada no dia-a-dia por experiências objetivas e demonstrada na matemática que ele fundamentou. Se ele acreditava (crença pessoal) em fantasmas ou no monstro de esparguete voador é complemente irrelevante para aquilo que conseguiu.

      abraços

    • José Bonifácio on 16/02/2018 at 14:53
    • Responder

    Eu JOSÉ BONIFÁCIO SANTOS, nascido numa conceituada família de doutores e mestres do conhecimento, único MÚLTIPLO CIENTISTA AVANÇADO E ENERGÉTICO desse planeta, doutor pioneiro em:

    ALQUIMIA-ELEMENTAR-AVANÇADA, GEOFÍSICA-AVANÇADA, ASTROFÍSICA-AVANÇADA, FÍSICA-QUÂNTICA-AVANÇADA, FILOSOFIA-AVANÇADA e VERDADEIRO-CRIACIONISMO-ENERGÉTICO-INFINITO:

    Após efetuar GRANDES DESCOBERTAS CIENTÍFICAS AVANÇADAS E ENERGÉTICAS, sem apoio algum, de órgãos governamentais ou privados, do BRASIL e do mundo:

    Compartilho-as gratuitamente com o governo e todo corpo científico: de seu país.

    Apenas peço em troca SERIEDADE E RESPEITO, dado a enorme importância que minhas DESCOBERTAS CIENTÍFICAS AVANÇADAS E ENERGÉTICAS, terão:

    Para toda humanidade.

    PRIMEIRA DESCOBERTA CIENTÍFICA FEITA POR MIM:

    Que a humanidade já vivia há muito tempo atrás sem saber a 3° ERA PREDOMINANTE DO ELEMENTO ÁGUA, e que se encontra atualmente sem preparo algum já TRANSITANDO: para a 4° ERA PREDOMINANTE DO ELEMENTO AR.

    (…comentário editado…)

    1. Aconselho um chazinho de camomila para ver se isso passa…

      Se não passar, lembro que o Programa de 12 passos, começa pelo José Bonifácio admitir que tem um problema…

      abraço

  6. Sinceramente era tão cego a respeito, mas isso me vale a toda por ter esse conhecimento e agora estou mais lúcido!

  7. Gostei gostaria de reverberação novas notícias
    Sobre ciências

  8. Gostei muito de física quântica vou agora para o secundario e já sei exatamente o q vou seguir obg por estas informações

  9. Conhecer …
    Buscar
    Aprender..
    Não entender

    • Jose Lagreca Neto on 29/10/2017 at 17:40
    • Responder

    É necessario por definitivo, entender que o ser humano evolui a cada dia descobrindo no tempo e no espaço os segredos da natureza. Nao podemos nos iludir que tudo saberemos, porque seria o fim da humanidade. Imagina como seria futil uma existencia sem pespequitiva de evolução.

  10. Parabéns, pelo artigo! Me deu uma noção, numa linguagem simples, desse tema tão complexo,que para mim já é tão difícil entender a Física clássica, imagina a quântica! Grata.

  11. Eu gostaria de saber mais sobre átomos?e muito bom ter sabedoria se poder me pasar mais informações agradeço!?

    • IRINEU SANTOS on 20/08/2017 at 06:35
    • Responder

    Muito interessante e proveitosa para mim as informações que obtive lendo sobre Física Quântica.

  12. Gostei. Vou fazer uma consideração sobre o artigo. Comentarei novamente…

  13. Olá !
    texto interessante, comecei agora a ler sobre a física quântica e estou encantada.
    Realmente existe muita coisa que pra nós ainda é um mistério. Se tiver mais artigos pra recomedar, aceito.
    abraços

  14. Legal

Responder a Maria Araújo Cancelar resposta

O seu endereço de email não será publicado.

Este site utiliza o Akismet para reduzir spam. Fica a saber como são processados os dados dos comentários.