domingo, 29 de abril de 2012

Teísmo ou ateísmo: para qual apontam os indícios que a ciência nos evidencia?


Parte 1

Introdução

Poderia se atribuir a um “capricho” do acaso se encontrássemos uma formação de pedras que configuram, digamos, 20 montes distintos enfileirados e, ainda, que cada um deles contivesse rochas em quantidades múltiplas de 3 numa sequência crescente? Suponha que um só apostador, marcando no volante só seis números por sorteio, ganhasse por cinco vezes seguidas a mega-sena [1]: esta possibilidade é menor do que uma em 1038 (um seguido de 38 zeros) [2].
Em ambos os casos, se tomados como reais, é improvável que alguém de inteligência mediana (ou, até, abaixo), aceitasse que se contou com um golpe de sorte. Iríamos inferir que alguém arrumou as pedras na sequência correta, no primeiro caso apresentado, e que “se direcionou” o concurso para o apostador “vidente”.
É interessante observar que, em nenhum dos dois casos, as leis naturais, físicas, foram violadas. O que ocorreu foi: direcionamentos deliberados para se atingir um fim (mesmo que com possível violação de leis criminais, no segundo caso).
Pode-se, contudo, buscar como isso ocorreu, ou seja, o mecanismo utilizado para tais resultados verificáveis. Quanto mais engenhoso e robusto contra falhas, maior inteligência atribuiríamos ao autor do mecanismo e do projeto de direcionamento como um todo. Aliás, tem-se, assim, uma amostra da capacidade intelectual (ao menos específica) de uma mente: a maneira pela qual um projeto é desenvolvido e as soluções aos problemas eventuais que são dadas (ou mesmo a incorporação de auto corretores no corpo da execução do projeto, de forma a se atingir um fim especifico).
Essa foi um exercício útil para, após mostrar alguns estudos e constatações, fechar este texto com uma analogia.

1.    Sintonia
O leitor familiarizado com a física, sobretudo com os problemas coligados a origem do nosso universo e das leis físicas que o regem, sabe que é necessário um ajuste muito preciso, uma sintonia fina, de determinadas constantes para que as forças que conformam o universo resultem em condições nas quais se possa haver vida (e inteligente a ponto de chegar a notar tal ajuste) conforme a conhecemos (ler, neste blog, o texto "Sintonia Fina").
O físico Brian Green (em “O Tecido do Cosmo”) cita o problema da densidade crítica (quantidade de massa por volume pós Big-Bang): uma diferença de 0,01% (uma parte em 10 mil) após um segundo do Big-Bang, levaria, hoje, a 0,00000000001 da densidade crítica (supressão de uma parte em 1011). Pelo universo observado hoje, a densidade um segundo após o Big-Bang teria sido extremamente próxima a da densidade crítica.
Mas esse é um ajuste grosseiro, se comparado ao do próximo exemplo. Sir Roger Penrose (O Grande, O Pequeno e a Mente Humana) pergunta (e responde em seguida): “Qual é a probabilidade de que, puramente por acaso, o Universo tivesse uma singularidade inicial que se parecesse mesmo remotamente com o que é? A probabilidade é de menos de uma parte em 10 elevado a 10123 “ (o número um seguido por 10123 zeros [3]).

2.    Vida
John C Lennox (Por que a Ciência Não Consegue Enterrar Deus) mostra que as possíveis combinações dos 100 aminoácidos, da menor proteína com função biológica conhecida, totalizam em 10130 possibilidades, das quais “uma pequena parte delas terá importância biológica”. O neoateu Richard Dawkins, aclamado por muitos ateus, reconhece a improbabilidade do mero acaso favorecer a evolução: “É esmagadora, gritantemente, absolutamente óbvio que, se o darwinismo fosse realmente uma teoria do acaso, ela não poderia funcionar”. Há outras citações do gênero entre pesquisadores.
No entanto, Dawkins (O Relojoeiro Cego) tentou uma saída para a sinuca: postulou a divisão do processo em “pequenas partes controláveis”. Na leitura dessa proposição, verifica-se a necessidade de um controlador e de um objetivo (tais características objetivas e o controlador seriam gerados ao acaso?). Lennox, na obra já citada, demonstra que a probabilidade, mesmo com um “revisor” e “objetivo”, ainda apresenta probabilidade irrisória. Sobre o artífice proposto por Dawkins, Lennox faz uma citação de David Berlinski: “Todo esse exercício é [...] uma façanha de auto-engano. Uma frase-alvo? Iterações que se parecem com o alvo? Um computador ou um macaco chefe que mede a distância entre o fracasso e o sucesso? Se as coisas são cegas, como representar o alvo, e como avaliar a distância entre os alvos e as frases geradas ao acaso? E quem fará isso? O macaco-chefe? Como explica-lo? O mecanismo do design deliberado, expurgado pela teoria darwinista no nível do organismo, reapareceu na descrição da própria seleção natural, um exemplo vívido do que Freud quis dizer quando falou do retorno do que foi recalcado” [4].

3.    Proposições
Note que há proposições básicas na física. Cito:
1)    As leias da física são idênticas para todo referencial (ou seja, em qualquer parte do universo, valem as mesmas leis);
2)    O universo é racional, e tal racionalidade é inteligível pelo homem;
3)    As leis naturais são descritas, modeladas, por uma criação abstrata humana: a matemática.
Explico para quem não está familiarizado com essa ciência exata.
Em um universo em que as leis físicas variassem de acordo com a região escolhida, como fazer considerações da formação do universo e das leis (ou da lei) que o rege? Qual delas valeria? Valeriam nas condições próximas do momento inicial? Não haveria estudo da física (nos moldes atuais), se não fosse o pressuposto 1 (nem, tão pouco, arriscaríamos lançar satélites interplanetários de exploração).
Além disso, por qual motivo a construção básica do universo deve ser racionalmente compreensível por alguma inteligência, particularmente pela humana? Sem apostarmos nessa suposição, não haveria motivo para investigar a natureza e postularmos leis para prevermos resultados: estudamos o cosmos por supormos sermos capaz de o entender.
Por fim, qual a validade de modelar matematicamente as leis naturais se não entendêssemos que isso é perfeitamente possível? Talvez tenha sido mero golpe de sorte usar um modelo desse tipo inicialmente, mas como explicar que funcionam como uma precisão avassaladora [5]?
Albert Einstein, diante desse quadro, expressou: “O que é mais incompreensível é que o universo é compreensível”.

Conclusão
Não vamos tirar o mérito da ciência. Reconheçamos que a mesma vem avançando, iluminando lacunas, apresentando respostas para o que era tido como insolúvel e de funcionamento, para alguns, “miraculoso”.
A ciência é a melhor forma disponível para entendermos como o universo foi gerado e funciona.
Assim sendo, não espanta que venha a conhecimento acadêmico as leis (ou a lei, se forem unificadas as conhecidas hoje) da natureza que elucidem como todas as improbabilidades e precisões foram completamente dominadas e o processo direcionado, mostrando, então, uma objetividade e, em consequência, projeto de inteligência singular.
Ora, se não duvidamos, nas comparações em analogia ao que é citado na introdução deste texto, que há objetividade e inteligência deliberada para se chegar nos resultado que ilustrei (montes de pedras e sorteio da loteria), por qual motivo, além de preferência por uma crença individual a revelia da indicação dos fatos, pode-se negar uma objetividade e planejamento na construção do universo?
Lennox pergunta se o conhecimento e compreensão da mecânica de um automóvel em seus mínimos detalhes implicam na descrença de que o veículo tem um projetista (ou uma fábrica que o monte e essa com um projetista, etc); ou, ao contrário, se é mais provável que se afira a genialidade do projetista do automóvel pela qualidade daquilo que constatamos em seu funcionamento.


[1] O cálculo da probabilidade de acerto das seis dezenas sorteadas é realizado por meio de uma combinação simples dos sessenta números, que compõem o universo de sorteio, tomados seis a seis. Tem-se, então, 50.063.860 (cinquenta milhões sessenta e três mil oitocentos e sessenta) modos diferentes de se escolher os seis números de 1 a 60” (http://www.brasilescola.com/matematica/chances-ganhar-na-mega-sena.htm).

[2] O corpo humano adulto tem cerca de 60 trilhões de células (http://super.abril.com.br/saude/corpo-humano-expansao-439301.shtml), mas arredondemos para 100 trilhões, 1014, a fim de facilitar uma comparação. Para tal, também consideremos a Terra com 10 bilhões de pessoas, 1010. Nessas condições enunciadas, é mais fácil encontrar uma só célula, específica, de uma única pessoa, considerando o universo de escolha como 100 trilhões, 1014, de réplicas do nosso planeta, do que acertar as cinco vezes seguidas na mega-sena.

[3] Esse número é maior do que a quantidade de partículas estimadas existente no universo visível, segundo Penrose (uma estimativa, em http://www.redepsi.com.br/portal/modules/newbb/viewtopic.php?topic_id=423, com cálculo passo a passo, é de 1,2 1079).

[4] A história do macaco-chefe e da frase alvo decorre da comparação da ação probabilística do acaso na biologia com a “atividade” descrita pelo matemático Gian-Carlo Rota (http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_los_infinitos_monos): “Se o macaco conseguisse dar um toque no teclado a cada nanossegundo, o tempo esperado até ele datilografar toda a peça ‘Hamlet’ é tão longo que a idade estimada do universo é comparativamente insignificante [...] não é um método prático de se escrever peças”. A comparação é feita em termos da natureza, num processo cego ao acaso, produzir as façanhas que levam a vida. Daí, Dawkins eleger frases pequenas e intermediárias (frases alvo), sob supervisão, esta com função de alertar quando uma letra da frase alvo fosse corretamente digitada (a fim de não mais ser mudada tal letra), como os “processos controláveis em pequenas partes” para gerar a obra literária de interesse (além de dispor de um macaco para cada letra da frase).

[5] No citado livro de R Penrose, ele declara: “No primeiro capítulo, sustentei que a estrutura do mundo físico é dependente, muito precisamente, da matemática [...]
A mecânica quântica (...) é também uma teoria extraordinariamente precisa (...) existem efeitos cuja acurácia pode ser calculada em cerca de uma parte em 1011.”.

sexta-feira, 27 de abril de 2012

Desigualdade de Bell


 (Explicação baseada na exposição sobre o assunto feita por Brian Greene em “O Tecido do Cosmo – o espaço, o tempo e a textura da realidade”) 
Resumo Geral: o princípio da incerteza (Werner Heisenber, 1927) nos mostra a impossibilidade de medirmos a posição e a quantidade de movimento. Há uma experiência que demonstra se tal impossibilidade é tecnológica ou se, de fato, a natureza íntima da matéria admite grandezas aleatórias, sem causa (a posição de um fóton, por exemplo, só vem a manifestação clássica – “latitude, longitude e altura” – quando sofre uma medição).

1ª Parte: entendendo a base o raciocínio desenvolvido por John Bell em 1964 por meio de um exemplo fictício.


João e Maria, casal de namorados, recebam cubos metálicos de presente, vários deles. Estes cubos têm 30 cm de aresta (menor distância entre dois vértices) e são leves. Uma curiosidade: cada cubo possui três faces que funcionam como portinholas. Os cubos são aparentemente idênticos, exceto pela numeração que exibem em seu exterior.
João liga para Maria para contar que recebeu as caixas metálicas.
- Eu também. – responde ela ao ouvir notícia dada pelo namorado.
Maria, mais curiosa, abre uma das faces enquanto fala ao telefone:
- Tem uma bola azul dentro! É bem brilhante.
João pega um dos cubos e abre também:
- É verdade. A que eu abrir também tem.
Ele repete o processo para mais duas. Na terceira diz:
- Abri uma que tem uma bola vermelha.
O casal continua abrindo uma das faces dos cubos e sempre encontravam esferas azuis ou vermelhas. 
- Cansei. – diz ela. O casal se despede e desliga.
Observação: para uma correlação direta desta analogia com os efeitos que ocorrem na natureza no nível estudado pela mecânica quântica - em relação ao raciocínio de Bell - considere que quando se abre uma das faces de uma caixa qualquer, as 3 portinholas, ou faces móveis, ficam travadas na posição de “uma aberta e duas fechadas”, invariavelmente.
Nota 1: até aqui, o leitor deve ter entendido que João e Maria receberam caixas numeradas. Para cada caixa de número N de posse de João, Maria também tem uma de mesmo número. 

Fixado numa das caixas abertas, Maria percebe que há uma carta. Nossa “colaboradora” pega a mesma e lê. Por fim, resolve ligar para o namorado e informa sua nova descoberta.
- João, achei uma carta junto das caixas. A carta afirma que ao abrirmos uma das três faces de qualquer dos cubos, a esfera passa a ter a cor azul ou vermelha.
- Passa a ter? Como assim?
- É o que está escrito aqui.
Ele olha para as caixas que estão com ele e percebe um envelope preso numa delas.
- Tem um envelope aqui também. 
- Lê!
João apanha, abre e lê o papel dentro do envelope. Por fim, concorda com Maria.
- É, realmente é o que está aqui.
- Leu o final?
- Li.
- Então vamos fazer o que a carta manda.
- Fazer? O que? - pergunta ele.
- Já vi que não leu. Vira o papel, leia o verso.
Seguem alguns segundos de silêncio.
- Está escrito que se abrimos a mesma tampa das caixas com a mesma numeração, devido a uma conexão misteriosa entre a minha caixa numerada e a sua de mesmo número, a cor que aparecerá será a mesma.
– Diz também que é impossível sabermos qual cor teria a esfera se abríssemos outra tampa.
- Vamos verificar. Mas precisamos combinar as tampas que abriremos.
- Ok. Antes de abrir, posicione as caixas de forma que tenhamos as tampas dispostas de forma padronizada: porta 1 na face voltada para quem vê o cubo, tampa 2 na face da parte superior do mesmo e a 3 na face da lateral à nossa esquerda.
- Tá bom. Vamos lá.
Durante alguns minutos eles abrem as mesmas portas das caixas com o mesmo número. O dito da mensagem escrita se confirma em 100% dos casos.
Nota 2: em resumo, as caixas de mesmo número, em posse de Maria e João, possuem uma ligação indissolúvel. Esta é de tal forma que, quando um dos dois abre uma das três tampas, se o outro abrir a tampa equivalente da caixa de sua posse que leva a mesma numeração, verá a mesma cor na esfera dentro do cubo, sempre.

João pega uma caixa fechada e examina, balança, tenta espiar as possíveis frestas e, por fim, encosta no ouvido.
- João! – chama ela após segundos silenciosos no telefone.
- O brincalhão que mandou as caixas e a carta deve ter programado as esferas para exibirem uma cor. Fácil!
- Ou programado a caixa. – ela observa.
- Tanto faz.
- Mas tem alguma forma de saber se é programado ou aleatório?
- Não tem como abrir a esfera ou removê-la da caixa. Se existe um programa, não podemos verificar de fato (seriam variáveis ocultas para eles, ou seja, a causa que, supostamente, determina a cor das esferas não pode ser identificada e/ou analisada por ambos).
- Se existir tal programa. – Maria pondera.
- Você deve estar meio doida. Quer me dizer que acredita que as esferas assumem as cores sem qualquer causa, aleatoriamente?
- Tem algum teste que possamos fazer para saber se existe a programação, a informação previamente definida, uma causa para as cores serem fixadas, ou não?
- Não tem como. Só mandando examinar as caixas. Já pensou nas várias hipóteses?
- Ou ele programou as bolas, ou as caixas, ou é aleatório, sem causa. – ela conclui.
- Tem mais opções.
- Tem?
- O programador pode ter deixado parte do programa nas esferas, parte nas caixas. – explica João.
- Como assim?
- Imagine que metade do programa esteja na esfera e a outra metade na caixa. O sistema montado tem o programa inteiro.
- Entendi. Mas no final só existem duas opções: ou o sistema caixa-esfera está programado - portanto existe uma causa para exibição das cores - ou não tem qualquer programa - as cores aparecem aleatoriamente.
- Verdade. Mas é obvio que está programado.
- Não estou certa disso.
- Doida.
- Você pode afirmar que está programada? - Maria questiona.
- Não posso. Mas não há diferença entre estas duas hipóteses.

O casal segue conversando sobre o assunto, sem encontrar uma maneira de descobrir se há distinção que se possa verificar, entre as duas situações, usando o que dispunham. Por fim, vão dormir.

Nota 3: aqui reside a grande questão que ficou sem resposta de 1934 à 1964 (respondida por Bell naquele ano). É possível diferenciar sistemas aleatórios (sem causa) de sistemas cuja causa é insondável por nós?

De madrugada, João acorda com o celular tocando. Pela identificação da chamada, ele sabe que é Maria.
- Aconteceu alguma coisa? Fala! Você está bem?
- Descobri!
- O que? Descobriu? Do que você está falando? 
- Da maneira de verificar se as caixas-esferas estão programadas ou não.
- Você sabe que horas são?
- Desculpe, mas não posso esperar para testar.
- Amanhã, feriado, fazemos isso. 
- Você já está acordado e amanhã não vai levantar cedo. Vamos descobrir logo.
- Tá bom, tá bom! Como vamos fazer?
- São duas hipóteses: com causa, ou seja, programada, e sem causa, ou seja, sem programa.
- Ok.
- Nós vamos desligar o telefone e abrir uma mesma sequência numérica de caixas. Anotaremos o número da caixa; o número da porta aberta, segundo o que convencionamos como 1, 2 e 3; e a cor que apareceu.
- Mas em que isso vai...
- Calma João. Se não houver qualquer programação, cada tampa aberta equivale a 50% de chance de encontrarmos a cor azul e 50% de encontrar a cor vermelha, certo?
- Sim. Mas na programada também.
- Não senhor! Segue meu raciocínio nos exemplos. No exemplo 1, vamos considerar que as caixas-esferas não estejam programadas. Assim, para caixas com a mesma numeração, as combinações de portas que podemos abrir equivalem aos pares {(1,1) (1,2) (1,3) (2,1) (2,2) (2,3) (3,1) (3,2) (3,3)}, onde o primeiro número indica minha anotação e o segundo a sua anotação da porta aberta, para as nossas caixas que tem o mesmo número. Em cada um dos pares, a chance de 50% de obtermos as mesmas cores, concorda?
João pensa um pouco e analisa.

- É. Para cada par – Maria, João - podemos obter {(vermelho, azul) (vermelho, vermelho) (azul, vermelho) (azul, azul)}. Então, para a caixa de número N qualquer que possuímos, a combinação aponta para 50% de cores iguais e 50% de cores diferentes.
- Você entendeu o exemplo 1. Mas, analise o exemplo 2, no caso de existir um programa, ou um determinismo. Digamos que para a caixa de numero N, a sequência para as tampas 1, 2 e 3 sejam as cores azul, azul e vermelho, respectivamente, para a esfera.
- Poderia ser outra sequência.
- Poderia, mas isso não tira a generalidade do raciocínio!
- Não? – questiona ele.
- Acompanhe a ideia. Neste exemplo, para o mesmo conjunto de pares possíveis de combinações de abertura de tampas {(1,1) (1,2) (1,3) (2,1) (2,2) (2,3) (3,1) (3,2) (3,3)}, igual à combinação do exemplo 1, existem 5 conjuntos que equivalem a mesma cor.
Novamente João analisa a proposta e conclui:
- {(1,1) (2,2) (3,3) (1,2) (2,1)} que equivalem a {(azul, azul) (azul, azul), (vermelho, vermelho) (azul, azul) (azul, azul)}. Mas isto está condicionado a sua escolha de cores.
- As sequências, que você falou agora, estão sim. Mas em qualquer outra sequência, das nove combinações, cinco serão sempre de mesma cor.
- É?
- Sim. Digamos que a caixa N+1 tenha a sequência azul, vermelho, azul para as porta 1, 2 e 3 respectivamente. Os cinco pares iguais serão {(1,1) (2,2) (3,3) (1,3) (3,1)}. Percebeu a generalidade do exemplo?
- Sim, sim. De fato! Genial!– responde João empolgado com a possibilidade de ter a dúvida desfeita.
- A conclusão obvia é que se não existe uma causa, se for aleatória a escolha das cores, então nossas anotações terão 50% de concordância quanto às cores idênticas se compararmos as caixas com o mesmo número. Se a escolha for sujeita a um programa, se houver uma causa, uma informação que não podemos acessar no conjunto, haverá mais de 50% de concordância quanto às cores em nossas anotações para as comparações feitas entre as caixas com a mesma numeração.
- Certo. Então a comparação é feita considerando a tal “conexão misteriosa” entre caixas de mesmo número.
- Isso. Temos de comparar minhas anotações da caixa N com as suas da caixa de número N também.
- Ok, vamos às anotações. – sugere ele.

Nota 4 (RESUMO DA 1ª PARTE): se o leitor não entendeu nada desta alegoria, atenha-se somente ao efeito prático. Dado dois sistemas, A e B, se o primeiro for causal (um exemplo é algo programado), mas seus dados intrínsecos são ocultados do observador, e o segundo for aleatório (sem causa), os resultados de experimentos físicos podem revelar qual é o causal e qual é o aleatório somente pelos efeitos medidos.

2ª Parte: levando o problema das caixas fictícias de João e Maria para as situações práticas verificada na mecânica quântica. 

Definição de Conexão Quântica: dentre as propriedades previstas teoricamente pela mecânica quântica, bastante incomum a nossa percepção da realidade, a conexão quântica, ou partículas entrelaçadas, é proeminente. Para determinadas condições específicas em que partículas gêmeas, ou seja, originadas por um mesmo evento e em conjunto, mantém um nebuloso elo que só é dissolvido após a interação de pelo menos uma delas com outras. Grosso modo, esta propriedade permite afirmar que quando uma partícula entrelaçada tem uma propriedade medida define, completamente, esta mesma propriedade em sua gêmea. Com efeito, se duas partículas entrelaçadas estão diametralmente opostas em relação a nossa galáxia, medir a posição de uma define a posição da outra. O surpreendente é que esta propriedade é comprovada experimentalmente em laboratórios (em distâncias menores, verdade).

Na mecânica quântica, o princípio da incerteza (Werner Heisenber, 1927) nos mostra a impossibilidade de medirmos a posição e a quantidade de movimento (massa multiplicada pela velocidade) simultaneamente de uma partícula. Esta propriedade da natureza tem outras implicações, estendendo tais limitações para a medição de sua energia e de seus momentos angulares, por exemplo.
A medição da propriedade das partículas conhecida entre os físicos por spin – de maneira rudimentar, podemos dizer que é a rotação da partícula sobre si mesma – também é afetada pelo princípio da incerteza. As partículas possuem um spin de velocidade constante e imutável. Estes são horário ou anti-horário, podendo, em dadas circunstâncias, sofrer inversão em sua rotação.

Quando imaginamos o planeta Terra girando em torno do Sol, sabendo que o eixo em torno do qual a Terra gira tem uma inclinação, poderíamos decompor esta rotação em torno de dois eixos perpendiculares entre si: um paralelo à translação do planeta - ou seja, apontado para o sol - e outro perpendicular a este – fazendo um ângulo reto com o “disco” descrito pela Terra no sistema solar.
Paras as partículas elementares, como fótons e elétrons, medir o spin em relação a um eixo impossibilita a medição do spin em qualquer outro eixo arbitrado, devido ao princípio da incerteza. Lembra das caixas de Maria e João? Quando eles abriam uma tampa não poderiam jamais saber o que aconteceria se tivessem aberto outra tampa qualquer. É, grosseiramente, algo parecido com esta descrição que fiz.
John Bell fez sua brilhante constatação usando eixos arbitrados (para facilitar, digamos que usou três eixos), como as 3 tampas das caixas metálicas de Maria e João - e o giro horário e anti-horário - de forma similar às cores das bolas no interior do cubo - em partículas gêmeas ou entrelaçadas - o número das caixas.
Em outras palavras, tenha em mente que para partículas conectadas quanticamente, medir o spin de uma delas em torno de um eixo (o que equivale a abrir uma tampa de uma das caixas numeradas...) define o spin da parceira em torno deste mesmo eixo (... definindo a cor da esfera na sua caixa gêmea – de mesmo número – para a abertura da tampa equivalente).
Assim, arbitrando três eixos quaisquer para medir o spin de partículas entrelaçadas quanticamente como horário e anti-horário, por meio estatístico de um número elevado de amostras, é possível afirmar se existem variáveis ocultas (programação), do sistema medição-partícula, ou se as partículas assume suas propriedades medidas, como o spin, de forma aleatória, ou seja, sem causa.

3ª Parte: a constatação experimental (ou seja, o fato verificado em laboratório). 

Em 1964, quando Bell apresentou sua ideia - que ficou conhecida como Desigualdade de Bell – a tecnologia não permitia a prática experimental proposta. Nos anos 70, uma série de experimentos começou a ser possível. Mas foi somente na década seguinte que um número de medições suficientemente grande pode ser realizado, pela equipe liderada por Alain Aspect, na França, de forma a demonstrar de forma cabal qual das duas realidades propostas – eventos aleatórios ou das variáveis ocultas – correspondia à realidade elementar do mundo subatômico.
Com detectores distando de 13 metros um do outro, em um ambiente controlado, com uma amostra energizada de cálcio que emite dois fótons por átomo, em direções opostas, quando este volta ao seu estado normal de energia. Os spins de tais fótons estão quanticamente relacionados.
Após uma substancial quantidade de experiências, Aspect constatou que os detectores de não mediam o mesmo spin em mais de 50% dos casos observados. Estes resultados são repetidos ainda hoje em vários laboratórios pelo mundo.
Do exposto, não de maneira teórica, mas de forma experimental, a matéria - as partículas fundamentais tratadas na mecânica quântica - mostra sua natureza aleatória, ou seja, sem causa, quanto às medições que realizamos.

quinta-feira, 26 de abril de 2012

Paradoxo EPR e Desigualdade de Bell


Existe uma diferença para “causas desconhecidas” e "não causais". A flutuação do vácuo é um daqueles fenômenos/fatos relacionados ao princípio da incerteza os quais "não tem causa", o que difere de "não ter causas conhecidas".
Tecnicamente falando, na interpretação dominante da mecânica quântica, há efeitos sem causa. Nestes casos, as grandezas físicas mensuráveis são assumidos de forma aleatória, não por desconhecimento das forças/ motivos que arbitrariam tais valores, mas, justamente, por não possuir tais variáveis que possam arbitrar.
 Para determinados tipos de experiências da mecânica quântica, nos quais o princípio da incerteza é indispensável e figura principal, alguns resultados (como spin, velocidade, posição) são aleatórios. Isto incomodava Einstein e outros. Em 1935, Einstein, Boris Podolsy e Nathan Rosen tentaram demonstrar que a mecânica quântica era limitada, não era uma teoria que podia ser dita “completa”, pois não descrevia todos os atributos da realidade e que o princípio da incerteza encobria isto: a limitação era instrumental e teórica, não da natureza. Para elas, havia uma causa, um determinismo, variáveis ocultas à teoria (e à medição) que “determinavam” grandezas como spin, velocidade, posição no “reino” subatômico. Este raciocino é conhecido como Paradoxo EPR.
Mostram - filosoficamente falando - que, em termos práticos, não se podia diferenciar “variáveis ocultas” de “sem variáveis” ou sem causa. Isto é um problema para física, visto que a física só se ocupa das coisas que podemos medir.
Porém John Bell, em 1964, elaborou um experimento no qual as medições se mostrariam diferentes se a mecânica quântica não fosse completa, ou seja, se houvessem as tais variáveis ocultas, em relação aos resultados obtidos no caso de não existirem variáveis (ou seja, dos valores serem assumidos aleatoriamente). Este “desempate” é conhecido como desigualdadede Bell.
Na década de 1980, a tecnologia permitiu a realização do experimento e, para assombro de muitos, a natureza não estava nada preocupada com aquilo que assumimos como “bom senso”: os resultados empíricos estavam de acordo coma ausência de variáveis ocultas, ou seja, a assunção de valores de forma aleatória, não causal.
Nas palavras de Brian Greene:  A mecânica quântica nos mostra que as partículas adquirem esta ou aquela propriedade aleatoriamente quando medidas (...)
Ainda Greene: (...) John Bell descobriu, de maneira notável, algo que escapara a Einstein, a Bohr e a todos os gigantes da física teórica do século XX: ele descobriu que a mera existência de certas coisas, mesmo que elas estejam além de uma determinação ou de uma medição explícita, faz diferença e que essa diferença pode ser testada experimentalmente.

A Mecânica Quântica e o Pensamento de Amit Goswami

Resumo:
Desde 1930 que têm sido feitas especulações, sobre a possível “harmonia preestabelecida” entre a Mecânica Quântica e as filosofias da Índia, embora essas especulações nunca tenham sido levadas muito longe. Assim, este trabalho é uma contribuição para um estudo mais profundo deste tema, particularmente verificando se os escritos de Amit Goswami (pensador educado na tradição Hindu e professor de Física Quântica na Universidade de Oregon (E.U.A.)) ajudam de algum modo a “entender” os célebres paradoxos da Mecânica Quântica quando vistos através da filosofia do idealismo monista.


Prefácio

A Física Clássica (Mecânica, Electromagnetismo) propõe uma descrição determinista do Universo. A Mecânica Quântica tem a este respeito um esquema que parece paradoxal a quem se formou na mentalidade clássica.

Um sistema físico é definido por uma função de estado (“função de onda” ou “vetor de onda”), e tudo o que se pode saber sobre o sistema num dado instante está contido na função de onda (que designaremos por Ψ). Se a função de onda é uma descrição do sistema, com alguma parecença com aquilo que classicamente se chama “imagem” ou “descrição” é uma questão filosófica em aberto, havendo duas atitudes fundamentais: a) Bohr que defende que esta é uma questão ociosa, pois tudo o que adianta é saber que da função de onda se tiram conclusões objetivas;
b) Penrose que é um pouco mais “realista”, atribuindo uma realidade física objetiva na descrição quântica, denominada por estado quântico, isto é, Ψ descreve a “realidade” do mundo. Como quer que seja, o que a Mecânica Quântica tem de mais bizarro vem a seguir: a Equação de Schrödinger dá-nos a evolução da função de onda Ψ ao longo do tempo, sendo esta completamente determinista (que designaremos por Q). Contudo, sempre que “fazemos uma medição” desencadeia-se um processo pouco elaborado de transposição dos fenômenos do mundo linear e simples do nível quântico, para o mundo real da experimentação. Este processo envolve o chamado «colapso da função de onda» ou «Redução do vetor de estado» (que designaremos por R), sendo este procedimento quem introduz a incerteza na Teoria Quântica. Assim, enquanto que o processo determinístico Q é o que tem envolvido a maior parte do trabalho dos físicos, por seu lado, os filósofos têm estado mais intrigados com o processo não determinístico da «Redução do vetor de estado» R, tendo este processo levantado várias questões filosóficas fundamentais,nomeadamente como e quando é que se verifica a «Redução do vetor de estado»? Será que são necessários observadores (ou seres conscientes) para se verificar a «Redução do vetor de estado»? E, qual é o mecanismo do cérebro/mente quando se dá a «Redução do vetor de estado»? A este propósito, Roger Penrose crê que é necessária uma teoria que incorpore aquilo a que se chama a «Redução objetiva da função de onda», na qual a consciência tenha um papel fundamental.

É este exatamente o objetivo principal desta tese. De fato, autores recentes como Amit Goswami, cientista nascido e formado na Índia e, atualmente professor de Física Quântica na Universidade de Oregon (E.U.A.), defende que os célebres paradoxos da Mecânica Quântica poderão ser “entendidos” quando vistos à luz das filosofias da Índia, particularmente através da filosofia do idealismo monista.


Link com a tese http://run.unl.pt/bitstream/10362/1939/1/Martins_2009.pdf

Relação do Cristão com a Ciência

Richard Dawkins, zoólogo, etólogo,evolucionista, e, aparentemente o ateu que mais aparece na vanguarda da militância dos naturalistas/materialista, com várias publicações na área da militância, declara:

Está na moda tornar-se apocalíptico acerca da ameaça para a humanidade apresentada pelo vírus da aids, pelo mal da ‘vaca louca’ e por muitos outras doenças, mas eu acho natural argumentar que a fé constitui um dos grandes males do mundo, comparável ao vírus da varíola, só que mais difícil de erradicar. A fé, sendo uma crença que não se baseia em evidências, é o principal vício de qualquer religião.”





Será? Acho que o Sr Dawkins, ocasionalmente, declara sobre aquilo que acha saber (mas não prova saber). Vejamos.




Um cristão não deve ver a ciência como uma inimiga. Ao contrário, deve perceber a mesma como uma aliada. A ciência estuda a natureza, como as coisas existem, quais os processos que fazem tudo ser como percebemos. A crença (cristã) é (ou deveria ser) uma resposta a evidências. Dentre outras possíveis, cito duas passagens que apoiam essa conclusão: “Mas estes [sinais] foram escritos para que vocês creiam...” – João 20:31; e “Pois desde a criação do mundo os atributos invisíveis de Deus, seu eterno poder e sua própria divindade, têm sido visto claramente, sendo compreendido por meio das coisas criadas, de forma que tais homens são indesculpáveis.” – Romanos 1:20. O que isso nos diz? Que ao estudar a natureza, poderemos observar os atributos invisíveis do seu criador, e, além disso, que o podemos entender por meio destes atributos. Este entendimento será amplo e irrestrito? Improvável, mas O testemunhará.



Note que, em muitos casos, o reducionismo científico é ineficiente: certos estudos não levam ao conhecimento do todo meramente pela análise de partes do mesmo (num paralelismo simples, estudar os tijolos de uma parede não leva ao conhecimento da arquitetura da casa). Assim como pela arquitetura da edificação pode ser especificar a obra, sua técnica de construção e material empregado, a concepção que é aplicada a Deus deve permitir deduzir como o universo é construído. Mas este é assunto para a outra postagem.



Voltando ao ponto: assumindo a premissa de que Deus é onipotente, Ele poderia ter criado o universo de inúmeras formas. Qual Ele usou? Este é o objeto de estudo da ciência.

Por tais motivos, é fundamental que teístas (sobretudo os cristãos) identifiquem idealismos, crenças, contidos em bases de argumentos que, em primeira análise, levam a um suposto confronto entre teísmo e ciência. Isso não é verdadeiro, pois o choque é entre teístas e ateus (materialista ou naturalista), ou melhor, alguns desses (os militantes). A ciência é, muitas vezes, usada para dar crédito (desmerecido) a cosmovisão materialista (militante) em detrimento da cosmovisão teísta. Essa pretendida alegação e relação não encontra fundamento.

Vejamos alguns pontos.

Galilei, Copérnico, Newton: todos são teístas, cristãos (os 2 primeiros até eram amigos de papas). Não raro, são utilizados para embasar um suposto conflito histórico entre ciência e teísmo, em particular, cristianismo.

Copérnico e Galileu fizeram citação contrária quanto ao modelo geocêntrico, o qual era  concebido pela Igreja Católica Apostólica Romana, mas era também o modelo acadêmico científico da época, os quais assumiam de Aristóteles. Na Carta à Senhora Cristina de Lorena, grã-duquesa da Toscana, Galileu alega que “foram os professores acadêmicos que se lhe opuseram de tal forma a ponto de tentarem influenciar as autoridades eclesiásticas para que elas se manifestassem contra ele” (segundo J C Lennox, em Por que a ciência não consegue enterrar Deus).

A Igreja Católica Apostólica Romana agiu de forma a proteger o modelo geocêntrico de Aristóteles (o que não podemos dizer ser uma atitude digna de palmas), assim como os acadêmicos. Então, não desvirtuemos os acontecimentos daquela época tentando os travesti com um imaginário embate entre religião e ciência. O que houve foi um duro e mortal golpe num paradigma acadêmico da época. Assim, temos uma ignorância ou uma desonestidade intelectual por parte de quem insinua tal confronto (ao menos com as bases que criticamos aqui).

Há aqueles que citam Newton e sua teoria da gravitação como um trunfo da ciência sobre a religião.  Contudo, lendo parte do que Newton nos deixou, verificamos que, em Principia Mathematica, ele cita: “... a ciência moderna deve ter se originado da insistência medieval na racionalidade de Deus [...]. Minha explicação é que a fé na possibilidade da ciência, gerada antes do desenvolvimento da teoria científica moderna, foi uma consequência inconsciente da teologia medieval.”.

Peter Atkins (http://pt.wikipedia.org/wiki/Peter_W._Atkins), professor de química da Universidade de Oxford, no texto abaixo, reconhece que a ciência moderna tem um débito histórico com a religião. Como pode ser lido, ele não é um teísta.

A ciência, o sistema de crenças muito bem fundamentado em conhecimentos reproduzíveis publicamente compartilhados, emergiu da religião. À medida que a ciência foi abandonando sua crisálida para transformar-se na borboleta de hoje, ela conquistou todo o terreno. 
Não há motivo para supor que a ciência não possa tratar de todos os aspectos da existência. Somente os religiosos – entre os quais não incluo apenas os preconceituosos, mas também os mal informados – esperam que exista um canto escuro do universo físico, ou do universo experimental, que a ciência não pode nunca esperar esclarecer.

Verifica-se, assim, que as alegações de suposto conflito histórico carecem de fundamento.
No trecho citado de Atkins “Não há motivo para supor que a ciência não possa tratar de todos os aspectos da existência”, cabe uma observação de Thomas Nagel, professor de filosofia e ateu:
Os propósitos e as intenções de Deus, se é que existe um deus, e a natureza de sua vontade não são assuntos possíveis de uma teoria ou explicação científica. Mas isso não implica que não possa haver comprovação científica pró ou contra a intervenção de uma causa semelhante não regida por uma lei na ordem natural.

Richard Dawkins cita:
Na próxima ocasião em que alguém lhe disser que algo é verdadeiro, por que não lhe responder: ‘Que tipo de evidência disso existe?’? E se não houver uma boa resposta, espero que você pense com muito cuidado antes de acreditar numa só palavra do que está ouvindo.

É um excelente conselho.

Posso afirmar que uma corrente alternada gera um campo magnético associado à mesma. Qualquer cientista da área não discordará desta afirmativa, pois os estudos eliminaram justificativas em contrário.

Quando algo é comprovado cientificamente, pode-se afirmar que se eliminaram justificativas contrárias à comprovação. Qualquer cientista que tenha conhecimento de tal campo, não irá contrariar a assertiva declarada.

Vamos a 2 outras citações e a(s) evidência(s) que as “apoiam”.

Citação 1. Peter Atkins: “A humanidade deve aceitar que a ciência eliminou a justificativa da crença num propósito cósmico, e qualquer sobrevivência desse propósito inspira-se apenas no sentimento.”



Pelas palavras de Atkins, se estiverem corretas, decorre que nenhum cientista discordará da mesma. Contudo, não raramente, deparamos com citações como a de Sir Ghillean Prance (http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=s0009-67252007000200007&script=sci_arttext): 
Acredito há muitos anos que Deus é o grande arquiteto por trás de toda a natureza [...]. Todo os meus estudos científicos a partir daquele tempo confirmaram minha fé. Considero a Bíblia como minha principal fonte de autoridade.






Citação 2. Douglas Futuyama (biólogo evolucionista notável): “Ao juntar a variação não dirigida e sem propósito a processos desprovidos de inteligência e cegos da seleção natural, Darwin tornou supérfluas as explicações espirituais ou teológicas dos processos da vida”.





De forma análoga à anterior, se as palavras de Futuyama estiverem corretas, decorre que nenhum cientista discordará da mesma. O professor da Universidade de Vienna Gerd Müller


diz que: 

Apenas alguns dos processos descritos [...] são tratados pela teoria canônica neodarwinista, que se preocupa principalmente com a frequência de genes em populações e com os fatores responsáveis pela variação e fixação delas. Embora, no nível fenotípico, ela trate das modificações de partes concretas, a teoria não é concebida para explicar nem a origem das partes, nem a organização morfológica, nem a inovação. No mundo neodarwinista, o fator que motiva a mudança morfológica é a seleção natural, que pode explicar a modificação e a perda de partes. Mas a seleção não tem capacidade inovadora: ela elimina ou mantém o que existe. Os aspectos geradores ou ordenadores da evolução morfológica estão assim ausentes da teoria evolucionista.



Desta forma, retomando a citação inicial do ateu R Dawkins  “se não houver uma boa resposta, espero que você pense com muito cuidado antes de acreditar numa só palavra do que está ouvindo”,  mostrou-se que não há evidencias em  dadas citações de militantes ateus.Também espero que sigam o conselho de Dawkins (inclusive o mesmo).




Façamos 2 apontamentos de evidência pró teístas. 



Richard Swinburne, filósofo: 

Não estou postulando em ‘Deus das lacunas’, um deus só para explicar as coisas que a ciência não explicou. Estou postulando um Deus para explicar por que a ciência explica; não nego que a ciência explique, mas postulo Deus para explicar por que a ciência explica. O próprio sucesso da ciência demonstrando-nos como o mundo natural é profundamente ordenado nos apresenta fortes razões para acreditar que há uma causa ainda mais profunda para essa ordem.




Com isso, Swinburne pode alegar que responde Albert Einstein quando o mesmo comenta: “A coisa mais incompreensível acerca do Universo é que ele é compreensível”.



Sir Roger Penrose, matemático, comenta sobre a possibilidade de existência do nosso universo:

Tente imaginar a fase espaço... do universo INTEIRO. Cada ponto dessa fase de espaço representa um diferente modo possível do começo do universo. Precisamos imaginar o Criador segurando um “alfinete” – que deve ser colocado nalgum ponto da fase do espaço. [...] Cada posicionamento diferente do alfinete apresenta um universo diferente. Ora, a precisão necessária para o objetivo do Criador depende da entropia do Universo que é assim criado. Seria relativamente “fácil” produzir um universo de alta entropia, pois nesse caso haveria um grande volume de fase de espaço disponível a ser atingido pelo alfinete. Mas para começar o universo em estado de baixa entropia – para que haja de fato uma segunda lei da termodinâmica – o Criador precisa visar a um volume muito menor de fase de espaço. Quão diminuta deveria ser essa região para que daí resultasse um universo muito parecido com aquele no qual nós de fato vivemos?


Seus cálculos levaram a necessidade de precisão de uma parte em 10 elevado a 10 elevado a 123 (o número 10 elevado a um número que é dado pelo 1 seguido de 123 zeros). Atualmente, este número é maior do que o número de partículas estimadas existentes no universo. Em termos percentuais, isso equivale a 0,0...01% de chance de acertar o objetivo, onde os "três pontos" substituem a seguinte quantidade de zeros: 10 elevado a 123  subtraído de 5 unidades.

Encerrando por aqui, lembro que apenas partes dos ateus, e um universo ainda menor de cientistas, são alvos das críticas aqui dirigidas. Espero, neste texto, ter mostrado que fanatismos por crenças pessoais não são exclusividades de religiosos.