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A Física Quântica pode até ser uma das matérias mais complexas e de difícil assimilação da qual temos notícia. Porém, ela também é um dos campos de estudo mais fascinantes do conhecimento humano. Também chamada de Mecânica Quântica, ela é o estudo dos sistemas físicos cujas dimensões estão sempre abaixo, ou pelo menos próximas, da escala atômica.
Simplificando, a Física Quântica estuda dimensões infinitamente pequenas, como o átomo, elétron, prótons e diversas outras partículas subatômicas. Com esta ciência, é possível relatar diversos eventos macroscópicos. Por mais que ela pareça complicada, ela não é incompreensível. Existem alguns conceitos que todo mundo deveria conhecer minimamente e mostramos aqui quais são eles.
1 – Tudo é feito de ondas
Tudo no universo tem a natureza de partículas e ondas ao mesmo tempo. Isso parece ser completamente louco, mas é um fato experimental, elaborado por um processo surpreendentemente familiar.
Descrever os objetos reais como partículas e ondas é necessariamente impreciso. Se for falado corretamente, os objetos, que são descritos pela física quântica, não são nem partículas e nem ondas. Mas sim uma terceira categoria, que compartilha algumas propriedades das duas coisas.
Às vezes, é possível ouvir diferentes nomes para a mesma coisa como o bóson de Higgs, que às vezes é descrito como uma partícula e outras vezes é chamado de campo de Higgs. É apenas uma linguagem diferente, descrevendo o mesmo objeto matemático.
2 – É discreta
Bem no nome está a palavra quantum, que vem do latim quanto. Isso mostra o fato de os modelos quânticos sempre envolverem algo vindo em quantidades discretas. A energia que um campo quântico possui vem de múltiplos inteiros de alguma energia fundamental. Para a luz, por exemplo, isso é associado à frequência e comprimento de uma onda da luz.
Essa propriedade também é vista nos níveis discretos de energia dos átomos e nas faixas de energia dos sólidos.
3 – É probabilística
Um dos aspectos mais surpreendentes e controversos da física quântica é que é impossível prever com certeza o resultado de um único experimento em um sistema quântico. Quando os físicos chegam a um resultado, ele é na verdade uma probabilidade de encontrar cada um dos resultados possíveis particulares. E a comparação entre teoria e experimento, sempre tem uma interferência de distribuição de probabilidades de vários experimentos repetidos.
Esse aspecto é o que também leva a probabilidades de partículas a estarem em vários estados ao mesmo tempo. O que se pode prever são apenas as probabilidades. E até mesmo o sistema, que está sendo medido, encontra-se em um estado indeterminado, que mapeia matematicamente uma superposição de todas as possibilidades com as várias probabilidades.
4 – Não é local
O resultado da mecânica quântica não é local. Ou seja, os resultados das medições feitas em um determinado local podem depender de várias coisas, como das propriedades dos objetos distantes. Isso de uma forma que não pode ser explicada usando sinais que se movam na velocidade da luz.
5 – É pequena
A reputação que a física quântica recebe de ser estranha é porque as suas previsões são drasticamente diferentes da nossa experiência cotidiana. Também porque a maior parte dos fenômenos quânticos está confinado à escala de átomos e partículas fundamentais, em que as massas e velocidades são pequenas o suficiente para que os comprimentos de onda fiquem grandes o bastante, e logo, impossíveis de serem observados.
6 – Não é magia
Por mais estranha que ela possa parecer, e um tanto quanto inexplicável, a física quântica não é magia. As suas previsões podem ser estranhas se comparadas às da física cotidiana, mas são limitadas por regras e princípios matemáticos que são bem compreendidos.
Se alguma ideia for apresentada como quântica e for muito ‘boa’ para ser verdade, como por exemplo, poderes curativos místicos ou impulsos espaciais impossíveis, provavelmente, será logo provado que são ‘boas demais’ para serem verdades. É possível ter sim coisas incríveis com a física quântica, mas tudo dentro dos limites da termodinâmica.
7 – Cresceu recentemente
As teorias no campo quântico começaram há mais de um século. Mas muitos dos pontos que essa ciência levantou só se tornaram possíveis com a tecnologia contemporânea. A óptica quântica, a computação quântica, a termodinâmica quântica, a criptografia quântica, a informação quântica e a metrologia quântica. Estas são áreas de estudo formadas recentemente mas, surpreendentemente, muito intensas. E com o avanço tecnológico, o investimento nessas fundações de mecânica quântica pode ser retomado.
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