Física Quântica 58 - Quântons, Sedíveis e Dragões: Leituras Realistas da Complementaridade
Quântons, Sedíveis e Dragões:
Leituras Realistas da Complementaridade
por Osvaldo Pessoa Jr.
A interpretação da complementaridade, de Niels Bohr, afirma que um objeto quântico, como um feixe de elétrons, pode se manifestar ou como uma onda ou como uma partícula, nunca ambos ao mesmo tempo (ver o texto, “O yin-yang da complementaridade”).
Ao enunciar este princípio de complementaridade, Bohr não estava preocupado em dizer o que um elétron é na realidade: o que ele designava por “fenômeno ondulatório” ou “fenômeno corpuscular” descrevia apenas o padrão de observações em um experimento.
Um fenômeno ondulatório apresentaria franjas de interferência (ou regiões em que não são detectados quanta), ao passo que um fenômeno corpuscular permitiria a inferência (“retrodição”) da trajetória de cada quantum detectado.
Ambos os comportamentos não ocorreriam para um mesmo quantum observado.
Mas o que é afinal um elétron (ou qualquer outra entidade quântica), independentemente de como ele é observado?
Bohr não achava que esta pergunta tivesse resposta, mas muita gente procurou fornecer uma interpretação realista da teoria quântica, consistente com o princípio de complementaridade.
Dentre essas, há uma leitura minimamente realista da interpretação fornecida por Bohr, que adiciona apenas a tese de que um elétron, na realidade, é mais do que onda e mais do que partícula, que os atributos do elétron real é uma espécie de síntese dessas duas propriedades contraditórias.
Uma formulação bastante explícita desta posição é fornecida pelos físicos franceses Jean-Marc Lévy-Leblond & Françoise Balibar, em seu livro didático Quantique: Rudiments (1984), traduzido para o inglês como Quantics: Rudiments of quantum physics (1990).
O que eles chamam de quânton (em Portugal, “quantão”; em francês e inglês, “quanton”) seria um objeto diferente de onda e diferente de partícula, mas que em diferentes experimentos se manifesta de tal forma que utilizamos esses termos clássicos.
O filósofo argentino Mario Bunge também introduziu o termo “quânton”, de maneira independente, em seu livro "Treatise on basic philosophy" (1985).
A figura abaixo, retirada do livro de Lévy-Leblond & Balibar, representa metaforicamente a relação entre quânton, onda e partícula.
De uma certa perspectiva, o quânton (análogo a um cilindro tridimensional) aparece como onda (círculo bidimensional); de uma perspectiva ortogonal, aparece como partícula (retângulo bidimensional).
O “quânton” não deve ser confundido com o “quantum”.
Este último é um termo observacional, aceito por todas as interpretações da teoria quântica, e corresponde à detecção da entidade quântica, que geralmente ocorre com energia discreta e de maneira pontual.
Já “quânton” é um termo teórico, e seu uso pressupõe alguma tese teórica relativa à natureza real da entidade quântica em questão (mas não adentraremos na difícil questão de quais seriam as propriedades que caracterizam cada quânton).
Em suma, “quânton” seria a pretensa entidade quântica, “quantum” é o objeto observado.
Essa distinção não é nova: podemos mencionar semelhante distinção feita por John Stuart Bell (1975), que queria um termo mais realista para se referir ao um “observável” da mecânica quântica (posição, momento, energia, componente de spin, etc.).
E assim cunhou jocosamente o termo beable (em inglês), cuja tradução seria algo como “sedível” (ser + ível), e seria um sinônimo de variável oculta.
A analogia da figura anterior é muito próxima a uma metáfora apresentada por David Bohm, no livro Totalidade e a Ordem Implicada (orig. 1980), já mencionado no texto 37, “A ordem implicada de David Bohm”.
Trata-se de um aquário de peixe, que é gravado com duas câmeras de TV a partir de perspectivas ortogonais. Se a câmera A vê um determinado peixe por trás, a câmera B o pega pelo lado.
Nas telas de TV, quem assiste não suspeitaria, inicialmente, de que se trata do mesmo objeto, pois as imagens são bastante diferentes.
Mas quando o peixe se sacode, a sacudidela aparece simultaneamente nas duas telas de TV, e aos poucos o espectador vai percebendo as correlações entre as duas “partículas ictíicas”.
Esta figura faz uma analogia com a situação de duas partículas correlacionadas, como no paradoxo de EPR ou no teorema de Bell, e o que Bohm está sugerindo é que as duas partículas sejam perspectivas diferentes (cada uma em 3 dimensões) de uma entidade única, mais complexa, nas 6 dimensões do chamado “espaço de configurações”.
Neste espaço de dimensão mais elevada não ocorreriam os efeitos de não-localidade que aparentemente ocorrem no laboratório (tal situação já era conhecida em 1927, como transparece em fala de Paul Dirac no Congresso de Solvay).
Tenho a impressão que Lévy-Leblond & Balibar não estenderiam seu conceito de quânton para essa entidade multidimensional proposta por Bohm, e falariam de “dois quântons” em experimentos de partículas correlacionadas.
Um dos primeiros a fazer uma leitura mais realista da interpretação da complementaridade foi o próprio David Bohm, em seu primeiro livro didático, Quantum Theory (1951), escrito antes da formulação de sua interpretação causal da mecânica quântica, a teoria da onda piloto (veja aqui).
O seguinte trecho (p. 161) exemplifica sua abordagem mais realista do que a de Niels Bohr:
“Vemos, então, que um dado sistema é potencialmente capaz de uma variedade infindável de transformações em que as velhas categorias figurativamente se dissolvem, e são substituídas por novas categorias que cortam através das velhas.
Assim, somos levados a uma concepção excepcionalmente fluida e dinâmica da natureza da matéria, uma concepção na qual um dado objeto pode sempre escapar de qualquer sistema bem-definido de categorias que possa ser apropriado sob um dado conjunto de condições, e que, de acordo com linhas clássicas de raciocínio, limitaria permanentemente seu comportamento de uma maneira definida.”
Outro físico próximo a Bohr, que interpretou sua visão de maneira mais realista, foi John Wheeler, cuja concepção a respeito do experimento de escolha demorada foi apresentada no texto 13 (veja aqui), em que concluiu que temos o poder de atualizar, ou mesmo alterar, o passado.
Sem querer retornar a esta conclusão controvertida, vale a pena apresentar a versão de Wheeler para o quânton, que imaginou como sendo “o grande dragão esfumado” (the great smoky dragon):
Esta figura, desenhada por Field Gilbert, aparece no livro Niels Bohr: A centenary volume, organizado por A.P. French & P.J. Kennedy (1985), p. 151.
O dragão esfumado está desenhado dentro de um interferômetro de Mach-Zehnder: seu rabo e boca estão bem localizados, mas o corpo está espalhado no espaço.
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