A mecânica quântica apresenta um estranho quebra-cabeça: as partículas parecem seguir regras diferentes, dependendo se as estamos observando ou não. Quando o físico Niels Bohr abordou esse "problema de medição", sua resposta foi radical: ele argumentou que as partículas simplesmente não têm propriedades até que as meçamos.
Essa visão reformulou a física, mas não necessariamente por ser a solução mais convincente. Como Adam Becker explica em What Is Real?, uma combinação de eventos históricos e pressão profissional levou os físicos a aceitar a interpretação da mecânica quântica de Niels Bohr, silenciando perspectivas alternativas. Continue lendo para descobrir como a abordagem funcionou e por que ela se tornou a visão dominante da mecânica quântica.
Índice
Niels Bohr sobre mecânica quântica
Em seu livro What Is Real?Adam Becker descreve o "problema da medição" na mecânica quântica - o quebra-cabeça de que as partículas parecem seguir leis físicas diferentes, dependendo de estarem ou não sendo observadas. Isso levanta a questão de quando e como ocorre a transição entre esses conjuntos de regras. Um físico que respondeu a essa pergunta foi Niels Bohr. Ele acreditava que a mecânica quântica exigia que as partículas não tivessem propriedades até serem medidas, tornando sem sentido as perguntas sobre a realidade não medida.
A resposta de Bohr foi abandonar a meta de fazer com que a física descrevesse a realidade objetiva. Como explica Becker, o princípio de complementaridade de Bohr sustentava que certos pares de propriedades não podem ser observados ao mesmo tempo e que os físicos precisavam de descrições de ondas e partículas para explicar completamente o mundo: Diferentes experimentos revelariam que a luz e a matéria têm esses dois aspectos "complementares", mas eles nunca se aplicam ao mesmo tempo. Além disso, Bohr argumentou que as partículas não têm propriedades definidas independentes da medição, portanto, perguntar onde elas estão ou o que estão fazendo quando ninguém as está medindo não tem sentido. Em suma, ele concluiu que os fenômenos quânticos não são independentemente reais.
(Nota breve: a interpretação de Bohr significa que todo objeto no universo tem propriedades de onda e de partícula. Nesse caso, até mesmo um ser humano tem um comprimento de onda mensurável, embora seja minúsculo demais para ser detectado, e as partículas têm comprimentos de onda e criam padrões de interferência como as ondas de luz. Mas o que realmente faz com que esse comportamento de onda apareça nos experimentos dos físicos? A resposta de Bohr é que não há nada que cause fisicamente o comportamento da onda: O que está ondulando é uma probabilidade em vez de uma realidade física. Por exemplo, no experimento de dupla fenda, o elétron existe em uma onda de incerteza que representa todos os lugares em que ele poderia estar, e essa onda de probabilidade interfere consigo mesma até que o elétron "decida" onde pousar).
Becker ressalta que a interpretação de Bohr criou uma divisão na visão antirrealista do mundo: Havia um reino clássico de dispositivos de medição reais e resultados experimentais concretos, e um reino quântico que existia apenas como um formalismo matemático, não como uma realidade independente. Bohr descartou as perguntas sobre o que acontece na ausência de observação, argumentando que a física deveria se concentrar nos resultados experimentais e não especular sobre o que não é observável. Isso permitiu que os físicos usassem a mecânica quântica sem enfrentar seus quebra-cabeças interpretativos. Em vez de perguntar o que a matemática significava sobre a realidade, eles podiam simplesmente usá-la para prever os resultados experimentais e deixar as questões filosóficas de lado.
(Nota breve: A física Katie Mack, autora de The End of Everything (Astrophysically Speaking)explica que a física só criou modelos matemáticos para prever com precisão as observações; ela não revela necessariamente a verdade sobre a realidade. Por exemplo, as equações de Newton preveem o movimento planetário, mas não nos dizem o que a gravidade realmente é - elas apenas possibilitam os cálculos. Concentrar-se no que funciona e não no que significa, como fez Bohr, permitiu que a física avançasse e inspirou avanços na matemática abstrata. Mack argumenta que a abstração é "o ponto principal" da física: criar modelos que expliquem o que observamos, quer eles descrevam ou não o universo como ele realmente é).
Por que o antirrealismo de Bohr prevaleceu
Enquanto Bohr e outros anti-realistas argumentavam que as partículas não têm propriedades até que sejam medidas (tirando qualquer significado de realidade não medida), outros cientistas tinham respostas diferentes para o problema da medição. Werner Heisenberg (também um antirrealista) propôs que as partículas existem como "potencialidades" que se tornam reais por meio da medição. Albert Einstein e os realistas acreditavam que a mecânica quântica era incompleta e que as partículas possuíam propriedades definidas que a teoria não capturava.
Becker argumenta que o problema da medição deveria ter iniciado um debate que não parou até que as respostas surgissem. Em vez disso, os físicos aceitaram o antirrealismo de Bohr - não porque ele oferecesse uma solução convincente para os problemas apresentados pela mecânica quântica, mas porque os eventos mundiais e as forças institucionais tornaram a busca por respostas profissionalmente perigosa. A história contada nos livros didáticos é que os físicos concordaram com uma nova interpretação da mecânica quântica na Conferência de Solvay de 1927. Mas Becker argumenta que essa história é falsa. O debate não revelou nenhuma posição unificada entre os partidários de Bohr, apenas uma aliança de oposição ao realismo de Einstein. Somente décadas mais tarde essa coleção de visões antirrealistas seria rotulada de "interpretação de Copenhague".
Havia dois outros motivos para o antirrealismo prevalecer. Primeiro, a física evoluiu de uma disciplina filosófica para um grande empreendimento militar. Durante a Segunda Guerra Mundial, milhares de físicos trabalharam no Projeto Manhattan, o programa dos EUA para construir bombas atômicas. Após a guerra, os fundos militares continuaram a ser investidos na física para desenvolver armas, sistemas de radar e outras tecnologias. Isso significava que os físicos passavam seu tempo fazendo cálculos práticos em vez de resolver os quebra-cabeças teóricos que a geração de Einstein e Bohr debatia.
Em segundo lugar, os físicos que tentaram desenvolver alternativas realistas à interpretação de Copenhague enfrentaram a destruição de suas carreiras. Becker relata que aqueles que propuseram interpretações viáveis foram demitidos sem um compromisso científico sério e, muitas vezes, perderam a chance de encontrar emprego acadêmico por não "seguirem a linha". Na década de 1960, a comunidade da física havia parado de fazer perguntas difíceis sobre o significado da mecânica quântica, tratando esse abandono da investigação fundamental como maturidade científica e não como fracasso intelectual.
Exercício: Refletir sobre o que aconteceu
Becker argumenta que a interpretação de Bohr venceu por meio de política e pressão institucional, não por superioridade lógica. Isso faz com que você questione como a "verdade" científica é estabelecida ou você acha que as boas ideias acabam vencendo, independentemente de como elas são inicialmente aceitas?
Saiba mais
Para entender melhor as contribuições e perspectivas da mecânica quântica de Niels Bohr em seu contexto mais amplo, dê uma olhada no guia do Shortform sobre o livro What Is Real? de Adam Becker.
