A Ordem e a Inteligência do Cosmos - A Perspectiva da Física

O determinismo clássico
Dada como terminada nos finais do séc. XIX (1), a mecânica de Newton parecia descrever com exactidão todos os fenómenos macroscópicos. Nada acontecia por acaso, sem uma causa. Nas mesmas circunstâncias, causas idênticas originariam os mesmos efeitos. O mundo passou a ser encarado como um imenso e preciso mecanismo de relojoaria.

Laplace haveria de escrever em 1814: “Devemos portanto encarar o estado presente do Universo como o efeito do seu estado anterior, e como causa do estado que vai seguir-se. Uma inteligência que em dado instante conhecesse todas as forças que animam a Natureza e a situação dos seres que a compõem, se fosse suficientemente ampla para sujeitar estes dados à análise, juntaria na mesma fórmula os movimentos dos maiores corpos celestes e os do átomo mais pequeno; para ela, nada haveria de incerto; quer o futuro, quer o passado, estariam patentes a seus olhos.” Era o determinismo Laplaciano. É com esta física Newtoniana, determinista, que ainda hoje vamos à Lua, andamos na montanha russa e lançamos sondas para o espaço exterior.

Einstein(2) viria alterar este estado de coisas, fazendo da mecânica de Newton um caso particular (v <<< c) da
teoria da relatividade restrita (1905). Espaço e tempo deixaram de ser absolutos como acontecia na Física Clássica.

Einstein e Niels Bohr
Não defensor do aparente estado caótico dos sistema quânticos, para Einstein “Deus não joga aos dados”. Ele estava convencido da existência de “variáveis ocultas” que poderiam explicar as relações de causa e efeito por detrás do aparente caos e da indeterminação da M.Quântica. O facto de não conseguirmos determinar simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula - Principio de incerteza de Heisemberg - só podia ser atribuído à incapacidade dos aparelhos de medida usados em sondar os níveis mais profundos da substância. Se tal fosse possível, acabaríamos por observar relações causais mascaradas pelo aparente caos quântico. Acreditava na existência de um Universo físico objectivo e numa ordem global, mesmo à escala microscópica.

Contrariamente a Einstein, Niels Bohr3 terá afirmado: “A Física não trata das coisas, trata do nosso conhecimento das coisas” ou seja, o cientista não lida com a realidade das coisas em si mas com “fenómenos” e “objectos”, que estão muito próximos do que Kant considerou como a “matéria de conhecimento” que nos “é enviada” pelas “coisas em si” ou númenos, e por nós recebida e interpretada.

Para Neils Bohr não existe nenhuma imagem objectiva da Natureza. Nada a nível quântico tem realidade objectiva. A realidade surge por um qualquer processo associado aos resultados das medições. Não faz sentido descrever as propriedades de um objecto quântico antes de realizar sobre ele uma medida. É esta faceta da descrição quântica, a incapacidade de dizer onde está um objecto antes de se efectuar uma medição, que levou ao aparecimento de um dos paradoxos mais conhecidos da M.Quântica, o “Paradoxo EPR” (4).

Para Bohr e Kant, o fenómeno resulta da “matéria de conhecimento” recebida em estruturas previamente existentes, sejam elas aparelhos de física(5) (Bohr) ou façam parte da natureza humana (Kant). Para Bohr, um electrão não é uma partícula nem é uma onda. Onda e corpúsculo são, para ele, dois aspectos complementares de uma mesma entidade quântica. Recebido num certo tipo de aparelho, por exemplo uma chapa fotográfica, ele é violentado e obrigado a comportar-se como partícula(6). No entanto, se recebido noutro aparelho, por exemplo uma rede de difracção, é obrigado a comportar-se como uma onda. É o princípio de complementaridade, enunciado por Bohr em 1927.

Alguns físicos acham, no entanto, que para além do aparelho de medida é necessária também uma consciência que seja informada do resultado. Nesta perspectiva, o método de observação, o observador e o observado estão intimamente ligados, não são entidades disjuntas, mas contribuem todos para o fenómeno observado. Por outras palavras, a realidade objectiva não existe por si só, independente do observador e do método de observação, mas é construída pela interacção dos intervenientes no processo de busca. A realidade quântica do mundo subatómico, a existir, está indissociavelmente ligada à organização do mundo macroscópico.
Esta ideia de fazer do observador o elemento principal da realidade física é contrário ao espírito da ciência, cujo objectivo é a compreensão das leis que regem o, aparentemente, objectivo mundo externo. Se essas leis não existem, e o Universo é subjectivo, dependente do observador e dos aparelhos de medida, então toda a ordem que possamos descortinar é mera abstracção e fruto do nosso intelecto. Existe apenas em nós e não no Universo. A procura das leis que a regem seria absurda e a ciência esgotar-se-ia na necessidade que temos de ver ordem nas coisas. As 4 forças fundamentais da natureza(7) descobertas pela Física e o tremendo esforço intelectual das últimas décadas para encontrar uma teoria de Tudo que as unifique e permita explicar o átomo, a formiga, o Sol, as nebulosas, o leitor e eu, não passariam de meros exercícios intelectuais destinados a ocupar as nossas mentes ansiosas de estabelecer ordem onde ela não existe.

A parte que contém o Todo
Einstein, Podolsky e Rosen, como vimos já, conceberam uma experiência que originou o conhecido “paradoxo EPR”. Enunciado inicialmente para analisar a posição e o momento de 2 partículas em interacção à luz dos princípios quânticos, e questionar o P. Incerteza de Heisenberg, esta experiência levou a conclusões teóricas que obrigavam a uma de duas coisas: ou os fundamentos da mecânica quântica estão errados e o estado de uma partícula pode ser conhecido mesmo sem ser medido, ou admitimos a acção à distância, quer dizer, a medição efectuada sobre o primeiro fotão influenciou instantaneamente e determinou o estado do segundo fotão, não importando se ele estava ao lado do primeiro ou nos antípodas do Universo. Como as interacções instantâneas à distância estavam fora de questão, já que a não-localidade do fenómeno implicava interacções ultra-lumínicas, logo superiores à velocidade da luz(8), só restava a Einstein e seus colegas concluir que a M. quântica não descrevia a realidade.

Bohr refutou as ideias de Einstein afirmando que, ainda que nenhum sinal ou influência directa possa viajar entre as partículas, correlacionadas no passado, elas são partes inseparáveis de um sistema quântico e portanto influenciam-se mutuamente.

A experiência de ASPECT, realizada em 1982 por Alain Aspect, veio dar razão a Neils Bohr. A M. Quântica é não local, isto é objectos quânticos podem influenciar-se instantaneamente, ainda que separados por distâncias tão grandes que nenhuma das interacções conhecidas da física o possa explicar.

Com base nos resultados da experiência de ASPECT e admitindo que todas as partículas tiveram origem na mesma fonte, o Big-Bang, e, nesse sentido, estiveram um dia, num passado longínquo, correlacionadas, podemos concluir que cada partícula, cada átomo, cada uma das diferentes espécies dos reinos da Natureza contém em si informação sobre o Todo e que influencia e é influenciada pela totalidade do Cosmos. A parte contém o Todo.

A ordem implícita
Seguidor da ideia das “variáveis ocultas” de Einstein, David Bohm, pelo contrário, teoriza a existência de uma ordem universal implícita, invisível para nós, responsável por uma ordem explícita, concreta e abarcante que age por retroacção sobre a ordem implícita que lhe deu origem. Somente uma pequena parte dessa ordem explícita nos é acessível através dos imperfeitos órgãos sensoriais de que dispomos. A realidade não é apenas aquilo que os nossos sensores naturais - ou os que criamos para extensão destes, como o telescópico, microscópio, detectores de partículas elementares, rádio, TV, etc - nos transmitem. Temos acesso àquela parte da ordem explícita que o nosso estágio intelectual, tecnológico e consciencial nos permite, em cada época, compreender.
Também Rupert Sheldrake, biólogo inglês e autor da teoria dos campos morfogenéticos, partilha de certa forma a ideia da ordem implícita de David Bohm, embora numa perspectiva biológica. Rupert Sheldrake sugere ainda que, tal como os campos morfogenéticos são estabelecidos pelo hábito, assim também as leis da Natureza são elaboradas como hábitos. As leis que regem a Natureza evoluem com ela própria.

A procura da Ordem
Na tentativa de explicar o mundo fenoménico que nos rodeia e encontrar respostas aos enigmas do Universo e da vida, a ciência constrói teorias atrás de teorias que, sujeitas ao crivo do teste e refutação, são depuradas acabando por deixar, às mais capazes, o papel de paradigma científico da época em que entram em cena, para depois declinarem e passarem a um plano secundário, ou serem abandonadas, por incapazes de explicar os novos fenómenos a que o acelerado desenvolvimento tecnológico e intelectual nos dá acesso.

Em seu lugar aparecem outras hipóteses, por vezes em oposição ao estabelecido, explicando o que as anteriores teorias já explicavam e indo mais além ou seja, alargando a nossa capacidade de antecipar fenómenos ainda não conhecidos mas previstos pelas novas ideias.

Nessa azáfama da pesquisa da verdade, o determinismo laplaciano foi substituído pelas relações de incerteza de Heisemberg; a continuidade da Mecânica Clássica pela noção de descontinuidade dos “quanta” de Max Planck; a objectividade e ordem universais pela subjectividade e complementaridade de Bohr; a onda e a partícula são agora aspectos diferentes, complementares, de uma mesma entidade; o espaço e o tempo deixaram de ser absolutos e passaram a espaço-tempo, interligados e interdependentes. A massa, o comprimento e o tempo passaram a depender da velocidade, na relatividade de Einstein; a noção de energia e massa revelaram-se equivalentes; a gravidade passou a encurvar o espaço-tempo; o observador, o observado e o processo de observação (medida) são agora considerados como inseparáveis da realidade que construímos; o ADN por si só não explica o desenvolvimento das formas na Natureza…

Estes e outros aspectos do nosso conhecimento da realidade, elaborados e desenvolvidos por disciplinas tais como a Física teórica e experimental, e a Biologia, mostram as incertezas e limitações em que se movimenta o intelecto humano, na procura das leis que regem o Universo.

O microcosmos emergente - incapaz de ser explicado pela Física Clássica, Newtoniana -, sustentado por teorias cada vez mais gerais, revela-nos um Universo heterogéneo, evidenciado por um suporte tecnológico laboratorial cada vez mais sofisticado9, onde a não-localidade dos fenómenos quânticos, patenteada pelo paradoxo de EPR e confirmada pela experiência de ASPECT, põe em causa os fundamentos da Relatividade e faz-nos admitir a troca instantânea de informação entre todas as partes do Todo.

Talvez a junção das, aparentemente, disjuntas realidades dos mundos micro e macrocósmicos passe pela descoberta de leis que englobem ambas e justifiquem a forma actualmente incompreensível como o caos do mundo quântico pode gerar a aparente ordem do Universo manifesto: o caos, como ordem implícita, gerador da ordem explícita manifestada.

Fernando Nene
Licenciado em Microfísica e em Engenharia

1 Lord Kelvin, um dos mais brilhantes físicos da sua época, terá dito: “a física forma hoje, quanto ao essencial, um conjunto perfeitamente harmonioso, um conjunto praticamente terminado”. Teria ainda acrescentado: “Na verdade, há ainda dois pontos obscuros, a experiência de Michelson e a radiação do corpo negro; mas julgo que em breve estarão esclarecidos.”
O esclarecimento destes dois pontos obscuros haveria de originar que, no caso da radiação do corpo negro (catástrofe do ultravioleta), da “praticamente terminada física”, nascesse a “teoria dos quanta” e a M. quântica, que é hoje a que melhor descreve os fenómenos do mundo subatómico. A experiência de Michelson viria a obrigar à reformulação de alguns conceitos da Física Clássica e ao aparecimento da Teoria da Relatividade restrita.

2 Um dos expoentes máximos da física do séc. XX e autor das Teorias da Relatividade Restrita e Geral.

3 Físico dinamarquês que em 1913 quantificou as órbitas electrónicas.

4 Idealizado por Einstein, Podolsky e Rosen (EPR).

5 Régua, osciloscópio, amperímetro, película fotográfica, contador de partículas, telescópio, etc.

6 - decompondo grânulos de nitrato de prata.

7 Forças nuclear forte, nuclear fraca, electromagnética e gravítica.

8 O que contraria um dos postulados fundamentais da Relatividade restrita, a constância da velocidade da luz. Einstein não gostou.

9 Aceleradores e detectores de partículas, telescópios de luz vísivel e infra-vermelho, rádiotelescópios, espectros-copia de massa, espectrometria óptica, etc, etc.

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