"Revolução inacabada de Einstein", de Lee Smolin
(Imagem: © Penguin Press)
A mecânica quântica é uma ciência estabelecida. Caso encerrado, e muito obrigado - ou muitos argumentariam.
Graças ao trabalho pioneiro na década de 1920, muitas pessoas acreditam que agora sabemos tudo o que precisamos saber sobre movimento em escala atômica ou subatômica. Segundo o físico dinamarquês Niels Bohr e seus seguidores, podemos afirmar a posição exata de uma partícula atômica ou sua trajetória, mas não podemos fazer as duas coisas ao mesmo tempo. Esse tipo de previsão só pode ser probabilístico, nunca absolutamente exato.
O físico teórico Lee Smolin, do Instituto Perimeter de Física Teórica em Waterloo, Canadá, passou toda a sua carreira desafiando essa visão. Smolin acredita que o triunfo de Bohr é um exemplo de carisma que impede a dissidência legítima, mesmo de dissidentes eminentes como Albert Einstein e Erwin Schrödinger.
Hoje, Smolin, seguindo os passos de Albert Einstein e continuando uma longa tradição que inclui outros físicos, incluindo David Bohm, busca uma teoria para "completar" a física quântica, permitindo descrições exatas e probabilidades não nebulosas. Smolin mantém uma perspectiva "realista", em oposição à visão "anti-realista" de Bohr e seus acólitos. Smolin expõe sua perspectiva em "Revolução inacabada de Einstein"(Penguin Press, abril de 2019). A Space.com conversou com Smolin para discutir o livro, como as novas idéias se tornam dominantes na ciência e o que ele está fazendo agora.
Space.com: Qual é a diferença entre abordagens realistas e anti-realistas para mecânica quântica?
Lee Smolin: Para mim, a diferença entre alguém que é realista sobre fenômenos quânticos e alguém que não é realista é que, como realista, você acredita que há uma história completa e uma descrição completa que podemos obter de qualquer processo atômico, de qualquer processo nuclear, de qualquer coisa acontecendo no mundo subatômico. A mecânica quântica não fornece uma descrição completa de cada processo individualmente e, portanto, não pode ser completa. Temos que encontrar uma teoria mais profunda além dela. A mecânica quântica é um passo em direção à compreensão de física subatômica, mas não é a etapa final. Portanto, o trabalho é aprofundar e inventar ou descobrir uma teoria melhor que dê uma descrição completa.
Se você é o que chamamos de anti-realista, acha que a mecânica quântica, como foi escrita na década de 1920, é possivelmente a teoria final, e não há motivação para olhar mais fundo.
Space.com: Você se refere às pessoas que estão buscando a conclusão da teoria quântica como "realistas ingênuos" porque suas visões não precisam de justificativas complicadas. Você pode elaborar esse termo?
Smolin: Ingênuo realmente significa sofisticado. Ingênuo significa que você já ouviu todas as objeções básicas à idéia de que podemos dar uma descrição completa do mundo como ele é e rejeitá-lo e mantê-lo como nosso objetivo de entender completamente a natureza e como se não estivéssemos aqui. A ciência é uma descrição da natureza que deve ser objetiva, não imposta por nossos experimentos, idéias ou crenças.
Space.com: "ingênuo" significa estar completamente aberto a novas idéias e crenças?
Smolin: Completamente aberto? Não. As pessoas esquecem que a física, como qualquer ciência, tem uma história e uma tradição. Tome uma idéia simples como momento, que deve ser entendida no contexto de toda a discussão desde os séculos XVI e XVII sobre o princípio da inércia, o princípio da relatividade e assim por diante. Você não pode explicar um conceito como momento sem estar imerso em toda a história do conceito.
Space.com: seu livro é claro e lúcido, e é compreensível para pessoas com vários níveis de conhecimento prévio. Qual é o seu processo de escrita?
Smolin: Obrigado! Vou tomar isso como um elogio. Tenho muita experiência e muita prática ensinando física moderna a não cientistas. Em diferentes universidades, eu frequentemente ministrava cursos de "física para ciências humanas" ou "física para poetas". Portanto, tenho muita experiência em aperfeiçoar estratégias pedagógicas diferentes para usar no ensino de física quântica ou relatividade para leigos.
Um livro como esse tem vários públicos simultaneamente. Estou abordando especialistas e colegas, mas principalmente abordando leigos. E o primeiro leigo que importa é o editor. Eu sempre insisto em trabalhar com um editor formado em literatura ou ciências humanas ou história - e não em ciências. Eu também tenho vários leitores de teste que não têm formação em ciências. Todos eles me pressionaram a esclarecer, esclarecer, esclarecer e, se necessário, reescrever o livro. Este livro em particular passou por três reescritas completas. Nada foi deixado no chão da sala, por assim dizer. Todo o primeiro rascunho foi completamente abandonado e reconceptualizado, e o resultado foi um livro muito melhor, na minha opinião.
Space.com: Dado que foi completamente reescrito várias vezes, quanto tempo levou para escrever o livro?
Smolin: Escrever não é meu trabalho diário; meu trabalho diário é ser um físico teórico. Mas no meu tempo livre, por assim dizer, cerca de três anos. Haverá um mês ou seis semanas em que estou trabalhando principalmente no livro, e depois seis meses se passarão, refletirei e pensarei sobre isso e depois mergulharei novamente por três semanas ou um mês. Então foi assim durante um período de três anos.
Space.com: Seu livro detalha a história da física quântica no início do século XX. Por que a revolução quântica anti-realista desencadeada por Niels Bohr se tornou a visão dominante - aparentemente em um piscar de olhos?
Smolin: Havia duas coisas que agiram simultaneamente. Um deles, e o mais importante, foi o surpreendente sucesso experimental. Em menos de 30 anos, a humanidade se reconciliou com a idéia de que a matéria é feita de átomos e uma teoria completa da física atômica. E funcionou substancialmente para explicar os espectros [o arco-íris de cores produzido pela separação dos componentes da luz pelo comprimento de onda], as forças, os compostos químicos - tudo! Então, muito rapidamente, física nuclear, física de partículas, como as estrelas funcionam - astrofísica.
Portanto, o sucesso experimental foi surpreendente e rápido. Comparando com isso, até a dissidência de pessoas como Einstein, Schrödinger e de Broglie, que disseram: "Espere um pouco! As fundações estão uma bagunça!" Tudo isso poderia ser varrido para debaixo do tapete.
Essa foi a primeira coisa. A segunda coisa é o prestígio e o carisma de Niels Bohr, com o apoio que ele tinha do governo dinamarquês e da cervejaria Carlsberg, para estabelecer um centro no qual tudo o acontecia. Sua personalidade hipnótica e carismática poderia influenciar os pensamentos de uma geração de pessoas saindo de uma guerra terrível [Primeira Guerra Mundial]. Portanto, são várias coisas diferentes ao mesmo tempo.
Space.com: E outras teorias não conseguiram avançar.
É impressionante que a teoria das ondas-piloto de De Broglie - mesmo que pudesse ser defendida por Einstein, por De Broglie e de certa forma por Schrödinger - não teve impacto, apesar de não serem ninguéns. Eram pessoas mundialmente famosas com prêmios Nobel, que haviam feito grandes ciências, mas sua discordância poderia, no entanto, ser ignorada por várias gerações.
[A teoria das ondas piloto, que Louis de Broglie desenvolveu na década de 1920 e David Bohm expandiu na década de 1950, afirma que os elétrons abrangem partículas e ondas e que as partículas se movem na direção que as ondas os guiam. É determinístico, não probabilístico.]
Penso que, em última análise, os cientistas são seres humanos e somos influenciados por todos os tipos de coisas, desde preconceitos inconscientes até ambição e forças sociais. A história da mecânica quântica se torna uma história que vale a pena contemplar, mas não é uma história incomum.
Space.com: Como seus colegas reagiram ao seu livro?
Smolin: Nada até agora foi surpreendente. Meus pontos de vista são bem conhecidos na comunidade de físicos. Por mais provocador que possa parecer dentro da estrutura do livro, não há discussão que não tenha sido debatida minuciosamente entre os físicos.
A única coisa nova são os últimos capítulos. Eu corri um grande risco de colocar meu trabalho atual em cima da mesa.
Space.com: descreva seu trabalho atual.
Smolin: A coisa mais importante que estou fazendo no meu novo trabalho é levar a sério o papel da não-localidade. [Não localidade refere-se à capacidade dos objetos de influenciar as ações de outros objetos que estão muito distantes no espaço e no tempo.] Se você deseja fornecer uma descrição realista e completa do que está acontecendo quando você tem duas partículas ou mais que interagiram e estão o que chamamos de "emaranhado", então como você escolhe manipular uma das partículas pode influenciar as outras, mesmo que estejam muito distantes. E isso significa que você deve levar a sério que as influências não são limitadas pela idéia de que as coisas afetam apenas o que está próximo a elas.
Portanto, levo isso a sério e tento criar uma teoria na qual esses emaranhados quânticos sejam fundamentais e a noção de espaço seja emergente. O espaço não existe; podemos fazer uma descrição emergente e aproximada do espaço da mesma maneira que usamos pressão e temperatura para descrever um gás.
Não sou, de forma alguma, a única pessoa tentando desenvolver essa teoria. A idéia de que o espaço pode surgir do emaranhado é uma ideia antiga que está recebendo nova atração de pessoas como Roger Penrose. Minha teoria é que o espaço pode ser emergente, mas esse tempo é fundamental e a causalidade é fundamental. Essa é uma visão com a qual muitas pessoas concordariam e muitas pessoas discordariam.
Space.com: Qual é o objetivo final de realizar esse tipo de trabalho teórico?
Smolin: A idéia é desenvolver e inventar uma teoria a partir da qual você possa deduzir previsões que experimentos testam. As pessoas mais sérias não levam a sério uma proposta teórica, a menos que ela tenha uma maneira de testá-la, pelo menos em princípio, se não na prática agora. Sem experimentos, é tão fácil para um teórico falar de matemática bonita, o que está errado e não tem nada a ver com a natureza. Precisamos de experimentalistas para selecionar as idéias e diminuir as possibilidades.
É apenas a última geração ou duas que tem a situação que as teorias são difíceis de testar. Assim, você pode ter uma geração inteira trabalhando em, digamos, modelos de física de partículas que vão além do modelo padrão e que não são testados experimentalmente. Isso é incomum e, infelizmente, caracteriza nosso período.
Muitas pessoas que são sérias no campo da física teórica fundamental trabalham muito duro para provocar e inventar propostas que são testáveis agora. Minha versão da não-localidade prevê que os efeitos quânticos se devem em parte ao fato de os átomos serem muito semelhantes a um vasto número de átomos no universo. Se pudéssemos criar um sistema quântico único - que não tivesse cópias completas em nenhum lugar do universo observável - não obedeceria à mecânica quântica, obedeceria a algumas equações um pouco diferentes das quais derivo. Isso está quase no limiar do que laboratórios experimentais em mecânica quântica são capazes de testar agora.
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