Alice no País do Quantum

200 Pages·1998·60.34 MB·Portuguese

by  Robert Gilmore

Alice no País do Quantum

Robert Gilmore
Alice no País do Quantum
A física quântica ao alcance de todos
Tradução:
André Penido
Revisão técnica:
lldeu de Castro Moreira
Professor do Instituto de Físico, UFRJ
Jorge Zahar Editor
Rio de Janeiro
Título original:
Alice in Quantumland' An Allegory ofQutlntum Physics
Tradução autorizada da primeira edição norte-americana
publicada em 1995 por Springer-Verlag,
de Nova York, Estados Unidos
Copyright © 1995, Springer-Verlag New York
Copyright © 1998 da edição em língua portuguesa:
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ou em parte, constitui violação do copyright. (Lei 5.988)
Capa: Carol Sá e Sérgio Campanre
Ilustração: Colagem digital ao redor de Menina com arco,
óleo sobre tela de Pierre-Auguste Renoir, 1885.
CIP-Brasil. Catalogação-na-fonre
Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ.
G398a Gilmore, Roberr
Alice no país do quantum: uma alegoria da física quânri
ca/Roberr Gilmore; tradução André Penido; revisão técnica
Ildeu de Castro Moreira. - Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed.,
1998
Tradução de: Alice in quantumland: an allegory of quan
tum physics
ISBN 85-7110-441-7
1. Física quântica. I. Título.
CDD 530.12
98-1497 CDU 530.145
Sumário
Prefácio 7
No País do Quantum 11
O Banco Heisenberg 23
O Instituto de Mecânica 40
A Escola de Copenhague 59
A Academia Fermi-Bose 78
Realidade Virtual 97
Átomos no Vácuo 116
O Castelo Rutherford 133
O Baile de Massacarados das Partículas 150
A Pheira Phantástica da Física Experimental 170
Índice remissivo 189

Prefácio
Na primeira metade do século XX, nossa compreensão do Universo foi virada de
pernas para o ar. As antigas teorias clássicas da física foram substituídas por uma
nova maneira de olhar o mundo - a mecânica quântica. Esta estava em desacordo,
sob vários aspectos, com as idéias da antiga mecânica newtoniana; na verdade, sob
vários aspectos, estava em desacordo com nosso senso comum. Entretanto, a coisa
mais estranha sobre essas teorias é seu extraordinário sucesso em prever o compor
tamento observado dos sistemas físicos. Por mais absurda que a mecânica quântica
possa nos parecer, esse parece ser o caminho que a Natureza escolheu - logo,
temos que nos conformar.
Este livro é uma alegoria da física q uântica, no sentido dicionarizado de "uma
narrativa que descreve um assunto sob o disfarce de outro." O modo pelo qual as
coisas se comportam na mecânica quântica parece muito estranho para nossa
maneira habitual de pensar e torna-se mais aceitável quando fazemos analogias
com situações com as quais estamos mais familiarizados, mesmo quando essas
analogias possam ser inexatas. Tais analogias não podem nunca ser uma repre
sentação verdadeira da realidade, na medida em que os processos quânticos são de
fato bastante diferentes de nossa experiência ordinária.
Uma alegoria é uma analogia expandida, ou uma série de analogias. Como
s
tal, este livro segue mais os passos de PiLgrim Progress ou As viagens de GufLiver
do que ALice no País das Maravilhas. Alice parece o modelo mais conveniente, no
entanto, quando examinamos o mundo que habitamos.
O País do Quantum por onde Alice viaja se parece mais com um parque
temático no qual Alice é às vezes uma observadora, ao passo que algumas vezes se
comporta como lima espécie de partícula cuja carga elétrica pode variar. Esse País
do Quantum mostra os aspectos essenciais do mundo quântico: o mundo que todos
nós habitamos.
Grande parte da história é pura ficção e os personagens são imaginários
embora as notas que descrevem o "mundo real" sejam verdadeiras. Através da
narrativa você encontrará muitas afirmações obviamente absurdas e bastante
divergentes do senso comum. Em sua maior parte, elas são verdadeiras. Niels Bohr,
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8 Alice no Pais do Quantum
o pai da mecânica quântica em seus primórdios, é conhecido por ter observado
que qualquer um que não tenha ficado aturdido ao pensar na teoria quântica não
a compreendeu.
Com seriedade, embora ...
A descrição do mundo proposta pela mecânica quântica é sem dúvida interessante
e notável, mas estaríamos seriamente preparados para acreditar que é verdadeira?
Curiosamente achamos que estamos. Para frisar essa afirmação, ao longo deste
livro você encontrará breves notas que enfatizam a importância da mecânica
quântica no mundo real. As notas são mais ou menos assim:
, - - - - - - - - -i l
E
stas notas resumem a relevância, para o nosso mundo, dos tópicos quânticos
que Alice encontra em cada capítulo. Elas foram colocadas de forma a não
atrapalhar a leitura das aventuras de Alice mas, quando você quiser descobrir
o real significado de suas peripécias, as notas vão estar convenientemente próximas.
Essas notas resumem a imporrância, para o nosso mundo, dos toplCOS
quânticos encontrados por Alice em cada capítulo. Elas pretendem ser suficiente
mente não-intrusivas, de modo que você pode ignorá-las enquanto estiver lendo
a história das aventuras de Alice, mas se quiser descobrir o real significado dessas
aventuras, as tiotas estão convenientemente próximas.
Há também algumas notas longas nos finais de capítulo. Elas esclarecem
alguns dos pontos-chave no texto e são assim caracterizadas:
Ver nota 1 no final do Capítulo
Vários aspectos pelos quais a teoria quântica descreve o mundo podem
parecer absurdos à primeira vista - e possivelmente podem assim parecer da
segunda, terceira e vigésima quinta vez. É, no entanto, o único jogo na cidade. A
antiga mecânica clássica de Newton e seus seguidores é incapaz de dar qualquer
tipo de explicação para os átomos e outros microssistemas. A mecânica quântica
concorda muito bem com a observação. Os cálculos são freqüentemente difíceis
e entediantes, mas, onde foram efetuados, se adequaram perfeitamente ao que fora
real mente observado.