07/02/2020

No blog Ciência & Matemática: afinal, o que é quântico?

Foto: Freepik

Reprodução do blog do IMPA Ciência & Matemática, de O Globo, coordenado por Claudio Landim

Debora Menezes – Professora Titular do Departamento de Física da Universidade Federal de Santa Catarina, Diretora da Sociedade Brasileira de Física e coordenadora do Canal no Youtube “Mulheres na Ciência”.

Marcia Barbosa – UFRGS e Diretora da Academia Brasileira de Ciências

Pedro Grande – Professor Titular do Departamento de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Coordenador do Laboratório Multiusuários de Implantação de Íons da UFRGS.

Havia décadas, Florianópolis esperava pela reabertura da Ponte Hercílio Luz, seu principal ponto de referência. Em 30 de dezembro de 2019, a ponte foi reinaugurada com intensa programação cultural. Infelizmente, espetáculo de tamanha magnitude para a querida Ilha foi maculado por uma aula de “yoga quântica”. A yoga é uma prática de atividade física clássica. Por que chamar de quântica?

Na contramão do desenvolvimento científico, as pseudociências têm encontrado terreno fértil para sua disseminação nos tempos atuais. A apropriação do termo quântico aparece junto a diversas propostas de “curas, “terapias” (thetahealing, mantras e barras de access, apometria, etc) e até treinamento (coaching). Os eventos naturais do cotidiano ocorrem no limite da física clássica. Esta teoria formulada e testada desde os tempos de Galileu e de Newton explica uma grande gama de fenômenos do mundo macroscópico. Quando uma pessoa se move na rua, dirige um carro, joga futebol, anda de avião, de bicicleta ou de skate, observa o movimento das marés dos oceanos, está vivenciando um fenômeno descrito pela física clássica.

Se tudo isso é clássico, o que é quântico? No início do século passado, alguns experimentos que envolviam o comportamento de elétrons não puderam ser explicados pela física clássica, e vários cientistas – entre os quais Planck, Bohr, Heisenberg, Schroedinger, Pauli, de Broglie, Dirac e também Einstein –, elaboraram uma nova teoria: a física quântica.

Ela tem o seu limite de validade restrito ao mundo microscópico, que se dá a partir de uma escala que é no mínimo dez bilhões de vezes menor que o metro. Nesse mundo, os estados de energia aparecem quantizados, isto é, são múltiplos de números inteiros e, para passar de um para outro, são necessários saltos quânticos. Estes saltos ocorrem quando um elétron pula de um nível de energia para outro.

Estes degraus, apesar de muito sutis, são bem conhecidos pelos cientistas e descritos pela constante de Planck (h), muito pequena, que é proporcional a 1 na trigésima quarta casa decimal (h= 6,62 x 0,0000000000000000000000000000000001 J.s). A física clássica é como subir ou descer uma rampa, a quântica é como subir ou descer uma escada.

Apesar de nascer no mundo microscópico, a física quântica traz, em alguns casos, algumas consequências no dia a dia. Um exemplo é usar o chinelo como isolante para fazer trabalhos elétricos. Condutores são materiais com elétrons livres e, por isso, fazem a eletricidade fluir. A borracha, usada nos chinelos, não tem elétrons livres, e a energia elétrica em geral não é suficiente para fazer os elétrons presos nos níveis quânticos se soltarem. Este fenômeno quântico ocorre microscopicamente, mas, como ocorre com todos os átomos do material, resulta em um efeito macroscópico. Nos dias atuais, cientistas projetam e controlam sistemas que usam a física quântica. A dependência tecnológica dessa física que ocorre na microescala é enorme e é utilizada nos componentes eletrônicos dos nossos celulares, nos exames radiológicos e diagnósticos que fazemos, nos satélites que trazem informações de outras partes do universo, na leitura dos códigos de barra e QR-codes e até na comunicação criptografada que será utilizada nos computadores do futuro, os computadores quânticos.

E a yoga, o “coaching” e terapias “alternativas” podem ser quânticos? Estes exemplos são em geral usos indevidos do termo. Um exemplo de uma terapia que verdadeiramente usa mecânica quântica é a hadronterapia, usualmente feita com prótons.

Hádrons são partículas que sentem a força nuclear, e os prótons, um tipo de hádrons, são componentes do núcleo do átomo. Após serem acelerados a energias muito altas, são jogados contra as células de pacientes com câncer. Normalmente as terapias usuais contra câncer destroem não somente as células malignas, mas igualmente as células boas localizadas antes e depois do câncer. Os prótons têm a característica de interagir pouco com a matéria antes do câncer, muito com as células na região cancerígena e de simplesmente não ultrapassar o limite da região onde o câncer está localizado.

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