O que é física quântica, explicado de forma simples

A física quântica tem fama de ser incompreensível. E, em parte, é mesmo: ela descreve um mundo que funciona de um jeito muito diferente do nosso dia a dia. Mas as ideias principais podem ser entendidas por qualquer pessoa curiosa. Vamos a elas, sem fórmulas.

O que é a física quântica

É a parte da física que estuda o comportamento da matéria e da energia em escalas muito pequenas: átomos, elétrons, fótons (partículas de luz). Nessa escala, as regras que funcionam para bolas, carros e planetas deixam de valer.

1. Quantum: a energia vem em pacotes

Em 1900, o físico alemão Max Planck propôs uma ideia ousada: a energia não é emitida de forma contínua, como água saindo de uma torneira, mas em pacotes mínimos, que ele chamou de quanta (plural de quantum).

Pense numa escada em vez de uma rampa. Você pode estar no degrau 1 ou no degrau 2, mas não no 1,5. Foi esse insight que deu nome à física quântica.

2. Dualidade onda-partícula

A luz se comporta às vezes como onda, às vezes como partícula. Elétrons também. Qual comportamento aparece depende de como o experimento é feito.

O exemplo mais famoso é o experimento da fenda dupla: elétrons disparados um a um contra uma placa com duas fendas formam, com o tempo, um padrão de interferência, típico de ondas. Quando se mede por qual fenda cada um passou, o padrão desaparece.

Leia também: entenda o que “medir” realmente significa nesse experimento, e o que isso tem a ver com suas finanças, em o efeito observador e o dinheiro.

3. Superposição

Antes de ser medido, um sistema quântico pode estar numa combinação de estados possíveis. Não é que a gente não sabe em qual estado ele está: a teoria descreve o sistema como uma mistura de possibilidades, cada uma com uma probabilidade.

O famoso gato de Schrödinger, que estaria “vivo e morto ao mesmo tempo” dentro de uma caixa, foi inventado pelo físico Erwin Schrödinger justamente para mostrar como essa ideia parece absurda quando levada para objetos do nosso tamanho.

4. O princípio da incerteza

Formulado por Werner Heisenberg, ele diz que não é possível conhecer com precisão total, ao mesmo tempo, certas duplas de propriedades de uma partícula, como posição e velocidade. Quanto mais precisamente se conhece uma, menos precisamente se pode conhecer a outra.

Isso não é limitação dos instrumentos. É uma característica da própria natureza nessa escala.

5. Emaranhamento

Duas partículas podem ficar emaranhadas: suas propriedades ficam correlacionadas de um jeito que não tem paralelo no mundo cotidiano, mesmo quando separadas por grandes distâncias. Medir uma revela algo sobre a outra.

Einstein desconfiava disso e chamou a ideia de “ação fantasmagórica à distância”. Experimentos ao longo de décadas confirmaram o fenômeno. Em 2022, Alain Aspect, John Clauser e Anton Zeilinger ganharam o Nobel de Física por esses experimentos.

Um detalhe importante: o emaranhamento não permite enviar mensagens mais rápido que a luz.

6. Tunelamento

Na física clássica, uma bola sem energia suficiente não passa por cima de um muro. Na quântica, uma partícula tem uma chance de atravessar uma barreira que, em tese, não conseguiria ultrapassar. É o tunelamento quântico, que acontece, por exemplo, nas reações que fazem o Sol brilhar.

Você usa física quântica todo dia

A física quântica não é só teoria. Ela está por trás de:

• Transistores e chips, que fazem funcionar celulares e computadores.
• Lasers, usados em leitores de código de barras, cirurgias e internet por fibra óptica.
• Ressonância magnética, nos exames de imagem.
• Relógios atômicos, essenciais para o GPS.
• Painéis solares e LEDs.

O que a física quântica não é

O termo “quântico” virou rótulo de produtos e promessas: cura quântica, terapia quântica, “reprogramação quântica da realidade”. Esses usos não têm base na física quântica. Eles pegam palavras emprestadas sem o conteúdo científico.

A física quântica real não diz que pensamentos mudam a matéria, nem que “tudo é energia” no sentido espiritual. Ela é uma teoria matemática extremamente precisa, testada em laboratório, sobre o comportamento das menores partes do universo.

Conclusão

A física quântica é estranha, contraintuitiva e, ao mesmo tempo, uma das teorias mais bem-sucedidas da ciência. Ela não precisa de exageros para ser fascinante. A realidade, como ela descreve, já é surpreendente o bastante.