O mundo quântico que nos cerca

A ciência, principalmente a Física, não é democrática. A percepção da atuação da gravidade ou o funcionamento de aparelhos eletrônicos não dependem da quantidade de pessoas que acreditam nisso”.

É preciso entender que uma área pode ser tratada como ciência se no contexto de sua concepção tiver observação, experiência, matematização e a elaboração de leis. Logo surge a capacidade de traduzir modelos científicos em aplicações no mundo real.

Durante séculos, o mundo adotou conceitos do mundo visível a olho nu.

Muitas observações ocorreram a partir de intuições: a gravidade tende a puxar tudo para “baixo” – para o centro da Terra; ao observar um navio desaparecendo no horizonte, ele desaparece por “partes”, sendo a última parte o mastro, e assim pode-se concluir que a Terra não é plana; a água é indispensável à vida na Terra; e assim por diante.

Mas, a mecânica quântica inverteu a lógica humana. Colocou a intuição humana de lado e passou a observar o micromundo.

A visão quântica mostra que elétrons são, ao mesmo tempo, onda e partícula, e a forma como se comportam muda apenas pela observação; partículas são “entrelaçadas” de tal forma que podem se comunicar quase que instantaneamente a distâncias absurdas; isso só para citar alguns exemplos.

Em virtude do nosso conhecimento da gravidade, movimento e aceleração somos capazes de sair do nosso planeta e voar todos os dias em vôos comerciais de um continente a outro. Graças ao nosso conhecimento sobre energia, somos capazes de coletar eletricidade do sol, do movimento e da fissão de átomos. Tudo isso é apenas a aplicação da Física prática no dia a dia.

Observando que algumas pessoas têm sentimentos confusos em relação a mecânica quântica, que muitas vezes os levam a acreditar em vigarices pseudocientíficas e documentários tolos.

Estas pessoas, é claro, não poderiam ser estar mais enganadas. As aplicações da teoria quântica no dia a dia não são novas, e graças à ela fomos capazes de aperfeiçoar e inovar em diversas tecnologias que usamos hoje.

Vamos citar apenas alguns exemplos que possuem profunda relevância no mundo de hoje:

Transistores dependem de uma propriedade singular dos semicondutores para operar. Graças às descobertas da mecânica quântica foi possível passar dos inseguros tubos de vácuo do ENIAC para computadores mais confiáveis e cada vez menores. Basicamente usamos em tudo que é eletrônico: de computadores a tablets, passando por GPS, satélites, naves espaciais, aviões, radares, entre outros.

Laser

Lasers funcionam quando agitamos os elétrons que orbitam átomos, os quais emitem fótons conforme retornam aos seus níveis mais baixos de energia. Os fótons emitidos fazem outros átomos liberarem fótons com o mesmo nível de energia e direção, criando um feixe de fótons que vemos como o raio laser. Todo esse processo funciona baseado num dos princípios fundamentais da mecânica quântica, que estabelece que a luz se propaga em “pacotes” chamados Quanta – meio que como a transmissão de dados via internet -, e o laser funciona estimulando a emissão de um quanta específico de energia.

Tudo que usa lasers, como o espectroscópio, scanners de código de barras, microscopia, sistemas militares de defesa, CD e Blu-Ray players, entre outros.

Gerador de números aleatórios

Por mais estranho que pareça, jogar um dado gera números aparentemente aleatórios, mas não realmente aleatórios.

Acontece que a única aleatoriedade verdadeira acontece ao nível quântico – com informações suficientes, os cientistas são capazes de predizer resultados de uma jogada de dados.

Você já ouviu falar do Princípio da Incerteza de Heisenberg? Os fãs de Breaking Bad vão ter outra percepção da série agora. Nele, se estabelece que, a nível quântico, não podemos determinar com precisão e simultaneamente a posição e o momento de uma partícula.

Aproveitando-se dessa imprevisibilidade, os cientistas criam o equivalente a um “dado quântico” gerando algo chamado “ruído quântico”, através de flutuações no vácuo. Medindo os níveis aleatórios de ruído produzido, os pesquisadores podem desenvolver números realmente aleatórios.

O gerador de números aleatórios é usado na Estatística, simulações de computador, criptografia, e em qualquer área que necessite produzir resultados totalmente aleatórios.

Relógio Atômico

O ruído quântico, por ser totalmente aleatório, limita a precisão do relógio para medir a vibração dos átomos de césio, que é como estes relógios funcionam.

Mas, com este conhecimento, foi possível para pesquisadores de duas universidades alemãs desenvolverem uma forma de suprimir estes níveis de ruídos manipulando os estados de energia dos átomos de césio nos relógios atômicos.

O relógio quântico é usado em diversas aplicações que necessitam de uma precisão realmente grande, como quando engenheiros precisam calcular trajetórias para espaçonaves, para saber precisamente quão veloz o objeto de destino, seja uma estrela ou asteróide, está se movendo.

Lembre da música de Lulu Santos: “Nada do que foi será de novo de um jeito que já foi um dia”.

Mais quântico, impossível.


Rosalvo Reis

Rosalvo Reis

Editor do Portal Roteiro de Notícias

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