Deus, Einstein e Jogos de Probabilidade

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Créditos: iStockphoto.

Por Marcelo Gleiser
Publicado na National Public Radio

“Deus não joga dados.”

Tenho certeza de que o leitor já ouviu esta famosa citação de Einstein de uma carta de 1926 enviada a seu colega físico Max Born. Talvez não seja tão claro para a maioria das pessoas de que Deus e de que dados Einstein se referia. Seus anseios refletiam uma preocupação profunda sobre o quanto nossas explicações sobre a natureza podem ir. Eles falam honestamente sobre o que é a ciência, um problema que continua controverso até hoje.

Einstein se referia à física quântica, a física que descreve o comportamento das moléculas, átomos e partículas subatômicas — como elétrons e o bóson de Higgs. Os “dados” são relacionados às probabilidades, aquilo que, no mundo quântico, faz com que o determinismo aconchegante da nossa visão de mundo clássica vá ralo abaixo.

No nosso dia a dia, os objetos seguem histórias bem comportadas do ponto A ao ponto B. No reino das coisas muito pequenas, este determinismo falha completamente. No máximo, podemos computar as probabilidades de que uma partícula possa estar neste ou naquele ponto no espaço (dentro da precisão do aparelho de medição). Ainda mais bizarro, antes de detectarmos uma partícula, não podemos dizer que ela existe. Tudo o que temos é probabilidade.

Em uma interpretação extrema, podemos dizer que o ato de detecção “cria” a partícula. Mas se esse for o caso, e quanto a objetos maiores? Eles não são feitos de átomos, que são objetos quânticos? Uma montanha existe apenas se olharmos para ela? Certamente, isso é meio ridículo. O Monte Everest está lá, quer olhemos para ele ou não. Mas como podemos ter certeza? Sabemos que o Monte Everest está lá quando não estamos olhando, ou inferimos isso a partir do bom senso?

Para Einstein, esta perda de determinismo preditivo não poderia ser a última palavra na nossa descrição da natureza. Outra teoria, mais profunda e abrangente, deveria ser capaz de explicar os paradoxos do mundo quântico. Ele estava certo?

Muita coisa aconteceu em oito décadas. Experimentos foram feitos de novo e de novo para encontrar falhas na mecânica quântica tradicional, talvez abrindo uma janela para uma teoria alternativa. Tudo em vão: parece realmente que a mecânica quântica veio para ficar. A natureza é inerentemente incerta e temos que nos conformar com isso.

O princípio da incerteza de Heisenberg, que diz que não podemos saber a posição e a velocidade de uma partícula com precisão arbitrária, é mais do que um obstáculo para o conhecimento; é a forma como a natureza age. Deus parece jogar dados, e os tremendos sucessos da física quântica são uma prova da nossa habilidade de dar sentido a um estado das coisas muito bizarro.

Na verdade, a frase de Einstein em sua carta a Born é diferente do trecho acima:

“A mecânica quântica requer uma atenção séria. Mas uma voz interior me diz que esse não é o verdadeiro Jacob. A teoria conclui muita coisa, mas isso não nos leva para mais perto dos segredos do Antigo. De qualquer forma, estou convencido de que Ele não joga dados.”

O “Antigo” aqui é uma figura metafórica representando não o Deus judaico-cristão, mas sim o espírito interior da natureza, a essência da realidade. Para Einstein, o objetivo da ciência é revelar sua essência, revelar como o mundo funciona.

Por outro lado, ele estava bem consciente de que as nossas teorias científicas foram necessariamente aproximações incompletas daquilo que realmente acontece:

“O que eu vejo na natureza é uma estrutura magnífica que podemos compreender apenas muito imperfeitamente, e que deve preencher uma pessoa pensante com um sentimento de humildade.”

O que incomodava Einstein era como a interpretação da mecânica quântica ia na contramão da forma como ele via o mundo. Para ele, dizer que alguma coisa existe apenas quando interagimos com ela não fazia sentido; ele, Schrödinger, Planck e de Broglie eram realistas científicos. Eles acreditavam em uma realidade subjacente das coisas, independente do observador.

Heisenberg, Bohr, Pauli, Jordan e Dirac foram para o outro lado, tomando a loucura da mecânica quântica como sendo uma aparência superficial. A detecção cria realidade. Ela liga o mundo das coisas muito pequenas ao mundo das coisas muito grandes, onde os detectores existem.

A mecânica ondulatória de Schrödinger, uma equação descrevendo o quanto os elétrons orbitam o núcleo dos átomos, tornou as coisas piores. Inicialmente, isso foi comemorado como o retorno para a sanidade, dado que as ondas são coisas que vemos todos os dias. Você joga uma pedra em um lago e as ondas da água se propagam a partir do ponto de impacto. Uma equação descreve o que acontece. Mas na equação ondulatória de Schrödinger, as ondas não são coisas reais. Após algumas realizações de tentativa e erro de Schrödinger, Born surgiu com a estranha ideia de que a onda era uma onda de probabilidades, onde, uma vez que for propriamente elevada ao quadrado (para os especialistas, obtendo o valor absoluto, já que a função de onda é uma quantidade complexa), produziria a probabilidade de que os elétrons poderiam ser encontrados nesta ou naquela órbita ao redor do núcleo. O mesmo para outras situações onde a equação é aplicada: o resultado é sempre algum tipo de probabilidade.

Em outras palavras, a equação fundamental da matéria não descreve a matéria!

A essência da natureza não seria um reino material concreto, mas sim uma abstração matemática. A teoria funcionou maravilhosamente, produzindo descrições eficientes de experimentos incontáveis. A física quântica revolucionou o mundo. Mas sua interpretação, se assim você escolher pensar, permanece um mistério.

Este era o problema que Einstein teve com o Deus que jogava dados. Até hoje, quando pressionados a pensarem sobre o que a mecânica quântica tenta nos dizer, a maioria dos físicos mostrará ao menos um indício de ansiedade. “É melhor deixar esses problemas para lá” é o comentário usual. Ou, se for um estudante de graduação chato, “Apenas cale a boca e calcule”.

Mas certamente, conforme o sábio francês Bernard de Fontenelle escreveu em 1686, “queremos saber mais do que podemos ver”. E aqui está a dificuldade: há muito mais do que podemos ver.

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