1. Amit Goswami com Richard E. Reede Maggie GoswamiO UNIVERSOAUTOCONSCIENTEcomo a conscincia cria o mundo material Traduo de RUY JUNGMANN2 EDIO EDTTORA ROSADOS TmFOS

2. CIP-Brasil. Catalogao-na-fonte Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ.Goswami, AmitG698uO universo autoconsciente: como a conscincia2" ed.cria o mundo material /Amit Goswami & Ricliard E.Reed e Maggie Goswami; traduo de RuyJungmann. - 2" ed. - Rio de Janeiro: Record: Rosados Tempos, 1998.Traduo de: The self-aware universe: howconsciousness creates the material worldInclui bibliografia 1. Cincia - Filosofia. 2. Religio e cincia. I.Reed, Richard E. II. Goswami, Maggie. III. Ttulo.CDD - 50198-0686 CDU - 50:1Ttulo original norte-americanoTHE SELF-AWARE UNIVERSECopyright 1993 by Amit Goswami, Richard E. Reed e MaggieGoswamiPublicado mediante acordo com Jeremy P. Tarcher, Inc., uma divisoda Penguin Putnam Inc.Reviso tcnica;Harbans Lai Arora, Ph.D.Todos os direitos reservados. Proibida a reproduo, no todo ouem parte, atravs de quaisquer meios.Direitos exclusivos de publicao em lngua portuguesa para o Brasiladquiridos pelaEDITORA ROSA DOS TEMPOSUm selo daDISTRIBUIDORA RECORD DE SERVIOS DE IMPRENSA S.A.Rua Argentina 171 - R i o de Janeiro, RJ - 20921-380 - Tel.: 585-2000que se reserva a propriedade literria desta traduoImpresso no Brasil i*"")irISBN 85-01-05184-5 | ^^PEDIDOS PELO REEMBOLSO POSTALCaixa Postal 23,052*^oi>*Rio de Janeiro, RJ - 20922-970 EDITORA AFILIADA 3. Dedicado a meu irmo, ofilsofo Nripendra Chandra Goswami 4. SUMARIOPrefo 9Introduo 13 PARTE i A INTEGRAO ENTRE CINCIA E ESPIRITUALIDADE Introduo Parte 1 191. O Abismo e a Ponte 212. AVelha Fsica e seu Legado Filosfico 333. A Fsica Quntica e o Fim do Realismo Materialista 454. A Filosofia do Idealismo Monista 72 PARTE 2 O IDEALISMO E A SOLUO DOS PARADOXOS QUNTICOS Introduo Parte 2 895. Objetos Simultaneamente em Dois Lugares e Efeitos que Precedem suas Causas 916. As Nove Vidas do Gato de Schrdinger 1067. Escolho, Logo Existo 1358. O Paradoxo Einstein-Podolsky-Rosen 1449. A Conciliao entre Realismo e Idealismo 171 5. PARTES REFERNCIA AO SELF-. COMO O U N O TORNA-SE MUITOSIntroduo Parte 3 18110. Anlise do Problema Corpo-mente 18311. Em Busca da Mente Quntica 19612. Paradoxos e Hierarquias Entrelaadas 21213. O "Eu" da Conscincia 22514. Integrando as Psicologias 236 PARTE 4 O REENCANTAMENTO DO SER HUMANOIntroduo Parte 4 25115. Guerra e Paz 25516. Criatividade Externa e Interna 26317. O Despertar de 5*0^/^/ 27618. Uma Teoria Idealista da tica 29619. Alegria Espiritual 310 ;Glossrio 317Notas 327Bibliografia 335Ilustraes 343ndice Remissivo 345 6. PREFACIOAo tempo em que fazia curso de graduao e estudava mecnica quntica, eu e meus colegas passvamos horas discutindo assuntos esotricos do tipo: poder um eltron estar realmente em dois lugares ao mesmo tem- po? Eu conseguia aceitar que um eltron pudesse estar em dois lugaresao mesmo tempo; a mensagem a matemtica quntica, embora cheiade sutilezas, inequvoca a esse respeito. Mas um objeto comum digamos, uma cadeira ou uma mesa, objetos que denominamos de "reais" comporta-se tambm como um eltron? Ser que se transforma emondas e comea a espalhar-se maneira inexorvel das ondas, em todasas ocasies em que no o estamos observando? Objetos que vemos na experincia do dia-a-dia no nos parecemcomportar-se das maneiras estranhas comuns mecnica quntica.Subconscientemente para ns fcil sermos levados acriticamente apensar que a matria macroscpica difere de partculas microscpicas que seu comportamento convencional regulado pelas leisnewtonianas, que formam a chamada fsica clssica. Na verdade, nume-rosos fsicos deixam de quebrar a cabea com os paradoxos da fsicaquntica e sucumbem soluo newtoniana. Dividem o mundo em ob-jetos qunticos e clssicos o que me acontecia tambm, embora euno me desse conta do que fazia. Se queremos fazer uma carreira bem-sucedida em fsica, no pode-mos nos preocupar demais com questes recalcitrantes ao entendimen-to, como os quebra-cabeas qunticos. A maneira certa de trabalharcom a fsica quntica, segundo me disseram, consiste em aprender acalcular. Em vista disso, aceitei um meio-termo, e as questesinstigantes de minha juventude passaram gradualmente para o segun-do plano. 7. Mas no desapareceram. Mudaram as circunstncias em que eu vi-via e aps um sem-nmero de crises de ressentido estresse, que mecaracterizaram a carreira competitiva na fsicacomecei a lembrar-meda alegria que afsicaoutrora me dera. Compreendi que devia haver umamaneira alegre de abordar o assunto, mas que precisava restabelecer meuesprito de indagao sobre o significado do universo e abandonar as aco-modaes mentais quefizerapor motivo de carreira. Foi muito til nes-te particular um livro dofilsofoThomas Kuhn, que estabelece umadistino entre pesquisa de paradigma e revolues cientficas, quemudam paradigmas. Eu fizera minha parte em pesquisa de paradigmas;era tempo de chegar fronteira da fsica e pensar em uma mudana deparadigma. Mais ou menos na ocasio em que cheguei a essa encruzilhada pes-soal, saiu O tao dafsica, de Fritjof Capra. Embora minha reao inicialtenha sido de cime e rejeio, o livro me tocou profundamente. Apsalgum tempo, observei que o livro menciona um problema que no es-tuda em profundidade. Capra sonda os paralelos entre a viso mstica domundo e a da fsica quntica, mas no investiga a razo desses paralelos:sero eles mais do que mera coincidncia.^ Finalmente, eu encontrara ofoco de minha indagao sobre a natureza da realidade. A forma de Capra abordar as questes sobre a realidade passava pelafsica das partculas elementares. Ocorreu-me a intuio, porm, de queas questes fundamentais seriam enfrentadas de forma mais direta noproblema de como interpretar a fsica quntica. E foi isso o que me pro-pus investigar. Mas no previ inicialmente que esse trabalho seria umprojeto interdisciplinar de grande magnitude. Eu estava na ocasio ministrando um curso sobre a fsica da ficocientfica (eu sempre tive predileo porficocientfica), e um estu-dante comentou: "O senhor fala igualzinho minha professora de psico-logia, Carolin Keutzer!" Seguiu-se uma colaborao com Keutzer que,embora no me levasse a qualquer grande mg/, deu-me conhecimentode uma grande massa de literatura psicolgica relevante para o assuntoque me interessava. Acabei por conhecer bem a obra de Mike Posner ede seu grupo de psicologia cognitiva na Universidade de Oregon, quedeveriam desempenhar um papel decisivo em minha pesquisa.Alm da psicologia, meu tema de pesquisa exigia conhecimentosconsiderveis de neurofsiologiaa cincia do crebro. Conheci meuprofessor de neurofisiologia por intermdio de John Lilly, o famoso es- 10 8. frejctopecialista em golfinhos. Lilly tivera a bondade de me convidar para par-ticipar do seminrio, de uma semana de durao, que estava ministran-do em Esalen. Frank Barr, mdico, participava tambm. Se minha pai-xo era mecnica quntica, a de Frank era a teoria do crebro. Conseguiaprender com ele praticamente tudo de que necessitava para iniciar oaspecto crebro-mente deste livro. Outro ingrediente de importncia crucial para que minhas idiasganhassem consistncia foram as teorias sobre inteligncia artificial.Neste particular, igualmente, tive muita sorte. Um dos expoentes dateoria da inteligncia artificial, Doug Hofstadter, iniciou a carreira comofsico, obtendo o grau de doutor na Escola de Ps-graduao da Univer-sidade de Oregon, a cujo corpo docente ora perteno. Naturalmente, apublicao de seu livro, despertou em mim um interesse todo especiale colhi algumas de minhas idias principais na pesquisa de Doug. Coincidncias significativas continuaram a ocorrer. Fui iniciado naspesquisas em psicologia atravs de numerosas discusses com outrocolega, Ray Hyman, um ctico de mente muito aberta. A ltima, masno a menor, de uma srie de importantes coincidncias tomou a formado encontro que tive com trs msticos, em Lone Pine, Califrnia, novero de 1984: Franklin Merrell-Wolff, Richard Moss e Joel Morwood. Em certo sentido, desde que meu pai era um guru brmane na n-dia, cresci imerso em misticismo. Na escola, contudo, iniciei um longodesvio atravs da educao convencional e da prtica como cientista, quetrabalhava com uma especialidade separada. Essa direo afastou-me dassimpatias da infncia e, como resultado, levou-me a acreditar que a rea-lidade objetiva definida pela fsica convencional era a nica realidade e que o que era subjetivo se devia a uma dana complexa de tomos, espera para ser decifrada por ns. Em contraste, os msticos de Lone Pine falavam sobre conscinciacomo sendo "o original, o completo em si, e constitutivo de todas ascoisas". No incio, essas idias provocaram em mim uma grandedissonncia cognitiva, embora, nofim,eu compreendesse que podemosainda praticar cincia mesmo que aceitemos a primazia da conscincia,e no da matria. Esta maneira de praticar cincia eliminava no s osparadoxos qunticos dos enigmas de minha adolescncia, mas tambmos novos da psicologia, do crebro, e da inteligncia artificial. Este livro o produtofinalde uma jornada pessoal cheia de rodeios.Precisei de 15 anos para superar o preconceito em favor da fsica clssi- 11 9. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEca e para pesquisar e escrever este livro. Tomara que o fruto desse esfor-o valha o tempo que voc, leitor, vai lhe dedicar. Ou, parafraseandoRabindranath Tagore,Euescut. EolhCom olhos bem abertos.Verti minha almaNomundoProcurando o desconhecidoNo conhecido.E canto em altos bradosEm meu assombro!Obviamente, muitas outras pessoas, alm das mencionadas acima,contriburam para este livro: Jean Burns, Paul Ray, David Clark, JohnDavid Garcia, Suprokash Mukherjee, o falecido Fred Attneave, JacoboGrinberg, Ram Dass, lan Stuart, Henry Stapp, Kim McCarthy, RobertTompkins, Eddie Oshins, Shawn Boles, Fred Wolfe Mark Mitchell para mencionar apenas alguns. Foram importantes o estmulo e o apoioemocional de amigos, notadamente de Susanne Parker Barnett, KateWilhelm, Damon Knight, Andrea Pucci, Dean Kisling, FleetwoodBernstein, Sherry Anderson, Manoj e Dipti Pal, Graldine Moreno-Blacke Ed Black, meu falecido colega Mike Moravcsik e, especialmente, nossafalecida e querida amiga Frederica Leigh.Agradecimentos especiais so devidos a Richard Reed, que me con-venceu a submeter o original deste livro a uma editora e que o levou aJeremy Tarcher. Alm disso, Richard deu importante apoio, crticas eajuda no trabalho de reviso. Claro, minha esposa, Maggie, contribuiutanto para o desenvolvimento das idias e para a linguagem em que elasforam vazadas que este livro teria sido literalmente impossvel sem ela.Os editores de textos fornecidos pela J. P. Tarcher, Inc. Aidan Kelly,Daniel Malvin e, especialmente, Bob Shepherd tornaram-se credo-res de agradecimentos profundos, como tambm acontece com o pr-prio Jeremy Tarcher, por ter acreditado neste projeto. Agradeo a todosvocs. 12 10. INTRODUO H no muito tempo ns,fsicos,acreditvamos que havamos chegado finalmente aofimde todas as nossas buscas: tnhamos alcanado o fim da estrada e descoberto que o universo mecnico era perfeito em todo o seu esplendor. As coisas comportam-se da maneira como acontece por-que so o que eram no passado. Elas sero o que viro a ser porque so oque so, e assim por diante. Tudo se encaixava em um pequenino e ele-gante pacote de pensamento newtoniano-maxwelliano. Havia equaesmatemticas que, de fato, explicavam o comportamento da natureza.Observava-se uma correspondncia perfeita entre um smbolo na pgi-na de um trabalho cientfico e o movimento do menor ao maior objetono espao e no tempo. Corria o fim do sculo, o sculo XIX, para sermos exatos, e orenomado A. A. Michelson, falando sobre o futuro da fsica, disse que omesmo consistiria em "adicionar algumas casas decimais aos resultadosj obtidos". Para sermos justos, Michelson acreditava estar, ao fazer essaobservao, citando o famoso Lord Kelvin. Na verdade foi Kelvin quemdisse que, de fato, tudo estava perfeito na paisagem da fsica, com exce-o de duas nuvens escuras que toldavam o horizonte. Essas duas nuvens negras, como se viu depois, no apenas oculta-vam a luz do sol na paisagem turneresca, newtoniana, mas a transforma-vam numa desnorteante viso abstrata, tipo Jackson Pollock, cheia depontos, manchas e ondas. Essas nuvens eram as precursoras da agorafamosa teoria quntica de tudo que existe. E aqui estamos ns, ao fim de um sculo, desta vez o sculo XX,para sermos exatos, e, mais uma vez, mais nuvens se renem para obs-curecer a paisagem, at mesmo do mundo quntico da fsica. Da mesmaforma que antes, a paisagem newtoniana tinha e ainda tem seus admira- 13 11. K^ ^iyiyi:jijj n^ iyj~jrsa^itLl I h,dores. Ela ainda funciona para explicar uma faixa vasta de fenmenosmecnicos, de naves espaciais a automveis, de satlites a abridores delata; mas, ainda assim, da mesma maneira que a pintura abstrata qunticaacabou por demonstrar que essa paisagem newtoniana era composta depontos aparentemente aleatrios (quanta), so muitos aqueles entre nsque acreditam que, em ltima anlise, h algum tipo de ordem mecni-ca objetiva subjacente a tudo, at mesmo aos pontos qunticos.A cincia, entenda-se, desenvolve-se de acordo com uma suposioabsolutamente fundamental sobre a maneira como as coisas so ou tmque ser. Essa suposio exatamente aquilo que Amit Goswami, com acolaborao de Richard E. Reed e Maggie Goswami, questiona no livroque vocs esto prestes a 1er. Isto porque essa suposio, tal como suasnebulosas predecessoras do sculo anterior, parece indicar no s o fimde um sculo, mas ofimda cincia, como a conhecemos. A suposio que existe, "l fora", uma realidade real, objetiva.Essa realidade objetiva seria algo slido, constitudo de coisas quepossuem atributos, tais como massa, carga eltnca,mommfum, momentumangular, j/>/, posio no espao e existncia contnua atravs do tempo,expressa como inrcia, energia e, descendo ainda mais fundo nomicromundo, atributos tais como estranheza, encanto e cor. Mas, aindaassim, nuvens ainda se acumulam. Isto porque, a despeito de tudo quesabemos sobre o mundo objetivo, mesmo com as voltas e dobras de es-pao que se transforma em tempo, que se transforma em matria, e asnuvens negras denominadas buracos negros, com todas as nossas men-tes racionais funcionando a pleno vapor, resta-nos ainda em mos umgrande nmero de mistrios, paradoxos e peas de quebra-cabea quesimplesmente no se encaixam.Ns, fsicos, porm, somos um grupo obstinado e tememos a pro-verbial perda de lanarmos o beb fora juntamente com a gua do ba-nho. Ainda ensaboamos e raspamos o rosto, observando atentos enquan-to usamos a navalha de Occam, para termos certeza de que cortamostodas as "suposies cabeludas" suprfluas. O que so essas nuvens queobscurecem a forma de arte abstrata de fins do sculo XX.? Elas se resu-mem em uma nica sentena: aparentemente, o universo no existe semalgo que lhe perceba a existncia.Ora, em algum nvel, essa frase certamente tem sentido. At mes-mo a palavra "universo" um constructo humano. Faria, portanto, al-gum tipo de sentido que aquilo que denominamos de universo depen-14 12. desse de nossa capacidade, como seres humanos, de cunhar palavras. Masesta observao seria mais profunda em alguma coisa do que uma meraquesto semntica? Antes de haver seres humanos, por exemplo, haviaum universo? Aparentemente, havia. Antes de descobrirmos a naturezaatmica da matria, havia tomos por a? Mais uma vez, a lgica deter-mina que as leis, as foras e causas na natureza etc, mesmo que nadasoubssemos sobre coisas tais como tomos e partculas subatmicas,certamente tinham que existir.Mas so justamente essas suposies sobre a realidade objetiva queforam postas em dvida pelo nosso entendimento corrente da fsica.Vejam, por exemplo, uma partcula simples, o eltron. Ser um ponti-nho de matria? Acontece que supor que seja tal coisa, que se comporteinvariavelmente como tal, evidentemente errado. Isto porque, em certaocasio, ele parece uma nuvem composta de um nvel infinito de poss-veis eltrons, que "parecem" uma nica partcula quando e apenas quandoa observamos. Alm disso, nas ocasies em que no uma partcula ni-ca, ela parece uma nuvem, ondulando como uma onda, que capaz demover-se em velocidades superiores velocidade da luz, desmentindoredondamente o postulado de Einstein, de que nada material poderiaultrapass-la. A preocupao de Einstein, porm, aliviada, porque quan-do ela se move dessa maneira no , efetivamente, uma pea de matria.Vejamos outro exemplo, a interao entre dois eltrons. De acordocom a fsica quntica, mesmo que os dois estejam separados por imen-sas distncias, os resultados de observaes feitas sobre eles indicam quedeve forosamente haver alguma conexo entre eles que permita que acomunicao se mova mais rpido do que a luz. Ainda assim, antes des-sas observaes, antes que um observador consciente chegasse a umaconcluso, at a forma da conexo era inteiramente indeterminada. Ecomo terceiro exemplo: um sistema quntico como um eltron em umestado fsico fechado parece estar em um estado indeterminado, mas,ainda assim, a indeterminao pode ser analisada e decomposta em cer-tezas dos componentes que, de alguma maneira, aumentam a incertezaoriginal. Mas ento chega um observador que, como se fosse um Ale-xandre gigantesco cortando o n grdio, transforma a incerteza em umestado nico, definido, embora imprevisvel, simplesmente ao observaro eltron.No s isso, mas o golpe da espada poderia ocorrer no futuro, deter-minando em que estado o eltron est agora. Isto porque temos agora 15 13. at a possibilidade de que observaes realizadas no presente determi-nem legitimamente o que possamos dizer que era o passado.Chegamos mais uma vez, portanto, ao fim da estrada. H estranhe-za quntica demais por a, um nmero grande demais de experimentosa demonstrar que o mundo objetivoum mundo que corre para a fren-te no tempo como um relgio, um mundo que diz que ao distncia,especialmente ao instantnea distncia, no possvel, que diz queuma coisa no pode estar em dois ou mais locais ao mesmo tempouma iluso de nosso pensamento.Se assim , o que nos resta a fazer. Este livro talvez contenha a res-posta. O autor prope uma hiptese to estranha nossa mente ociden-tal que se pode ignor-la automaticamente, como delrios de um msti-co oriental. Diz o autor que todos os paradoxos acima so explicveis, ecompreensveis, se abrirmos mo daquela suposio preciosa de que huma realidade objetiva "l fora", independente da conscincia. E diz,ainda mais: que o universo "autoconsciente" e que a prpria cons-cincia que cria o mundo fsico.Da maneira como usa a palavra "conscincia", Goswami deixa impl-cito algo talvez mais profundo do que voc ou eu aceitaramos comoimplcito. Nos seus termos, conscincia algo transcendental forado espao-tempo, no local, e que est em tudo. Embora seja a nicarealidade, s podemos vislumbr-la atravs da ao que cria os aspectosmaterial e mental de nossos processos de observao.Por que to difcil para ns aceitar essa tese? Talvez eu esteja pre-sumindo demais ao dizer que difcil que voc, leitor, a aceite. Voc,quem sabe, pode achar axiomtica essa hiptese. s vezes, eu me sinto vontade com ela, mas, em seguida, dou uma canelada numa cadeira emachuco a perna. Essa velha realidade penetra e eu "me vejo" diferenteda cadeira, enquanto espinafro sua posio no espao, to arrogantementeseparada da minha. Goswami aborda admiravelmente essa questo e for-nece vrios e, amide, divertidos exemplos, para ilustrar a tese de queeu e a cadeira surgimos da conscincia.O livro de Goswami uma tentativa de lanar uma ponte sobre oantiqussimo abismo entre cincia e espiritualidade, o que, acredita ele,sua hiptese consegue. Ele tem muito a dizer sobre idealismo monistae como s ele soluciona os paradoxos da fsica quntica. Em seguida,examina a velhssima questo da mente e corpo, ou mente e crebro, emostra como sua ambiciosa hiptese, de que a conscincia tudo, eli-16 14. Arn-t t/cH quase um sculo, uma srie de descobertas na fsica exigiu uma mudana em nossa viso do mundo. Comearam a surgir, nas pa-lavras do filsofo Thomas Kuhn, anomalias que a fsica clssica no con-seguia explicar. Essas anomalias abriram a porta para uma revoluo nopensamento cientfico.Imagine, leitor, que voc um fsico no incio deste sculo. Umadas anomalias que voc e seus colegas querem compreender comocorpos quentes emitem radiao. Como fsico da safra newtoniana, vocacredita que o universo uma mquina clssica, composta de partes quefuncionam de acordo com leis newtonianas, quase todas elas inteiramenteconhecidas. Voc acredita ainda que logo que reunir todas as informa-es sobre as partes e tiver identificado alguns pequenos problemasrestantes nas leis poder prever para sempre o futuro do universo. Ain-da assim, esses probleminhas so irritantes. Voc no est em condiesde responder a perguntas como a seguinte: qual a lei da emisso de radia-o por corpos quentes.-*Imagine, enquanto se intriga com a pergunta, que sua amada estconfortavelmente sentada a seu lado, diante de uma lareira acesa e bri-lhante. VOC{sussurrando): Eu, simplesmente, no consigo compreender isso. AMADA: Passe as castanhas, amor.45 42. VOC{enquanto passa as castanhas) : Eu, simplesmente, no consigo compreender por que no estamos pegando um bom bronzeado agora mesmo.AMADA {rindo) -. Ora, isso seria legal. A gente poderia mesmo ter um motivo para usar a lareira no vero.VOC: Entenda, a teoria diz que a radiao emitida pela lareira de- veria ser to rica em raios ultravioleta de alta freqncia como a luz solar. Mas o que que torna a luz solar, e no a lareira, rica nessas freqncias.? Por que que no estamos, neste momen- to, ficando bronzeados em um banho de ultravioleta?AMADA: Espere a, por favor. Se vou ter mesmo que escutar o que voc est dizendo, voc vai ter que maneirar um pouco e expli- car. O que freqncia.? E o que ultravioleta?VOC: Desculpe. Freqncia o nmero de ciclos por segundo. a medida da rapidez com que uma onda se move. No caso da luz, isso significa cor. A luz branca constituda de luz de vrias fre- qncias, ou cores. O vermelho uma luz de baixa freqncia e a violeta, de alta. Se a freqncia for ainda mais alta, temos luz preta, invisvel, que denominamos de ultravioleta.AMADA: Tudo bem. Ento, a luz de madeira queimando e do sol devem emitir um bocado de ultravioleta. Infelizmente, o sol segue sua teoria, mas no a madeira. Talvez haja alguma coisa especial na madeira que...VOC: Para dizer a verdade, ainda pior do que isso. Todas as fon- tes de luz, e no apenas o sol ou a madeira em chamas, deveriam emitir grandes volumes de ultravioleta.AMADA: Ah, o enredo se complica. A inflao de ultravioleta onipresente. Mas toda inflao no seguida de recesso? No h uma musiquinha que diz que tudo que sobe tem que descer? {Sua amada comea a cantarolar a tal musiquinha. )VOC {em desespero) : Mas como?AMADA {estendendo a tigela de castanhas) : Castanha, queridinho?(Fim da conversa.) 46 43. PLANCK D O PRIMEIROSALTO QUNTICOEmfinsdo sculoXK, numerososfsicosse sentiam frustrados, at queum deles rompeu asfileiras:Max Planck, alemo. Em 1900, Planck deuum ousado salto conceituai e disse que o que a velha teoria precisava erade um salto quntico. (Ele tomou emprestada do latim a palavraquanfum,que significa "quantidade".) O que emitia a luz de um corpo incan-descente madeira em chamas, por exemplo, ou o sol eram mins-culas cargas balouantes, os eltrons. Os eltrons absorvem energia deum ambiente quente, como uma lareira, e em seguida a emitem de vol-ta, sob a forma de radiao. Embora esta parte da velha fsica estivessecorreta, ela prognosticava tambm que a radiao emitida deveria ser ricaem ultravioleta, o que as observaes desmentiam. Planck declarou (comgrande coragem) que se supusssemos que os eltrons emitem ou ab-sorvem energia apenas em certas quantidades especficas, des-continuamente separadaso que ele denominou de "quanta" de ener-gia poderia ser solucionado o problema da emisso de graus variveisde ultravioleta. Para compreendermos melhor o significado do qmnum de energia,vejamos uma analogia. Compare o caso de uma bola em uma escada comoutra bola em uma rampa (fg. 1). A bola na rampa pode assumir qual- -i>> ;f figura 1.0 salto quntico. Na rampa, o movimento clssico da bola contnuo;na escada, o movimento quntico ocorre em etapas descontnuas (salto qun-tico).47 44. quer posio e a posio pode mudar em qualquer valor. Ela , por con-seguinte, um modelo de continuidade e representa a maneira como pen-samos nafsicaclssica. Em contraste, a bola na escada s pode ficar nesteou naquele degrau. Sua posio (e sua energia, que se relaciona com aposio) "quantizada". Voc pode objetar: o que que acontece quando a bola cai de umdegrau para o outro.? Ela no estar, na queda, assumindo uma posio intermediria? Neste ponto que surge a estranheza da teoria quntica:no caso da bola numa escada, a resposta obviamente sim, mas, no deuma bola quntica (um tomo ou um eltron), a teoria de Planck res-ponde que no. A bola quntica jamais ser encontrada em qualquer lu-gar intermedirio entre dois degraus: ela ou est neste ou naquele. Isto o que se denomina de descontinuidade quntica. Em vista disso, por que no conseguimos pegar um bronzeado coma madeira que queima na lareira.-* Imagine um pndulo ao vento. Habi-tualmente, o pndulo balana em uma situao como essa, mesmo queno haja vento forte. Suponhamos, contudo, que se permita que o pn-dulo absorva energia apenas em etapas separadas de altos valores. Emoutras palavras, trata-se de um pndulo quntico. O que acontece, en-to.? Evidentemente, a menos que o vento possa fornecer o necessrioalto aumento de energia em uma nica etapa, o pndulo no se mover.Aceitar a energia em pequenos valores no lhe dar meios de acumul-lao suficiente para cruzar um limiar. O mesmo acontece com os eltronsbalouantes na lareira. A radiao de baixa freqncia surge de peque-nos saltos qunticos, ao passo que a de alta freqncia exige grandessaltos. Um grande salto quntico precisa ser alimentado por um grandevolume de energia no ambiente do eltron. A energia existente em umalareira que queima madeira simplesmente no forte o suficiente paracriar condies at mesmo para a luz azul, quanto mais para a ultravioleta.Esta a razo por que no podemos pegar um bronzeado em frente auma lareira. Pelo que dizem, Planck era um tipo bastante tradicional e s comgrande relutncia que divulgou suas idias sobre osquantac energia.Costumava mesmo fazer em p seus trabalhos matemticos, como era ocostume na Alemanha nesse tempo. E no gostava particularmente dasimplicaes de sua idia inovadora. Que ela indicava uma maneira intei-ramente nova de compreender nossa realidade fsica estava tornando-se 48 45. A Integrao entre Cinra e Espiritualidadeclaro, contudo, para outros cientistas, que levariam ainda mais longe arevoluo. O s FTONs DE E I N S T E I NE o TOMO DE B O H RUm desses revolucionrios, Einstein, trabalhava como escriturrio emum escritrio de patentes em Zurique na ocasio em que publicou seuprimeiro trabalho de pesquisa sobre a teoria quntica (1905). Contes-tando a crena, ento popular, de que a luz um fenmeno ondulatrio,Einstein sugeriu que a luz existe como xxmquantum um pacote sepa-rado de energia , que ora denominamos de fton. Quanto maior a fre-qncia da luz, mais energia em cada pacote.Ainda mais revolucionrio, Niels Bohr, fsico dinamarqus, utilizouem 1913 a idia c quanta de luz para sugerir que, em todo o mundo dotomo, ocorre um sem-nmero de saltos qunticos. Todos ns aprende-mos na escola que o tomo assemelha-se a um minsculo sistema solar,que eltrons giram em torno de um ncleo, de forma muito parecida como que acontece com os planetas em volta do sol. Talvez seja uma surpre-sa para o leitor saber que esse modelo, criado em 1911 pelo fsico inglsErnest Rutherford, contm um defeito fundamental, que o trabalho deBohr solucionou.Pense no enxame de satlites que so postos em rbita com granderegularidade por nossas espaonaves. Esses satlites no duram parasempre. Devido a colises com a atmosfera da Terra, perdem energia evelocidade. As rbitas encolhem e, nofim,eles caem (fig. 2). De acordocom a fsica clssica, os eltrons que enxameiam em volta do ncleoatmico perdem igualmente energia, emitindo luz continuamente e, nofm, caem dentro do ncleo. O tomo tipo sistema solar, portanto, no estvel. Bohr (que ao que se diz viu esse tipo de tomo em um sonho),no entanto, criou um modelo estvel do tomo ao aplicar o conceito dosalto quntico.Suponhamos, disse Bohr, que as rbitas descritas pelos eltrons soseparadas, tal como os quanta de energia sugeridos por Planck. Nestecaso, podemos considerar as rbitas como formando uma escada de49 46. - * J ^ 1 ^ i UFigura 2. As rbitas de satlites que giram em torno da Terra so instveis. Asrbitas dos eltrons no tomo de Rutherford comportam-se da mesma maneira.energia (fig. 3). Elas so estacionrias isto , no mudam em seuvalor de energia. Os eltrons, enquanto esto nessas rbitas estacio-nrias quantizadas, no emitem luz. S quando salta de uma rbita deenergia mais alta para outra de energia mais baixa (de um nvel maisalto na escada de energia para um nvel mais baixo) que o eltronemite luz como umquantum. Desta maneira, se est em sua rbita deenergia mais baixa, no h para o eltron um nvel mais baixo para ondepossa saltar. Esta configurao de eltron ao nvel mais rasteiro est-vel e no h probabilidade de ele chocar-se com o ncleo. Fsicos emtoda parte do mundo receberam com um suspiro de alvio o modelo detomo proposto por Bohr.Bohr cortara a cabea da Hidra da instabilidade, mas outra nasceuem seu lugar. O eltron, segundo Bohr, jamais poder ocupar qualquer 50 47. A integrao entre Litencia e JLsptrttuanaaae (a) (b) 1/ ^^ " ..VA^^ . ^Fi^ra3. h.ohtz de Bohre o salto quntico, a) As rbitas quantizadas de Bohr. tomos emitem luz quando os electrons saltam de rbitas, b) Para dar o salto quntico na escada de energia, no necessrio passar pelo espao entre degraus.posio entre rbitas. Dessa maneira, quando salta, deve, de algumamaneira, transferir-se diretamente para outra rbita. No se trata de umsalto comum atravs do espao, mas algo radicalmente novo. Embora oleitor possa sentir-se tentado a imaginar o salto do eltron como um saltode um para outro degrau de uma escada, o eltron d o salto sem jamaispassar pelo espao entre eles. Em vez disso, parece que desaparece em51 48. U UINIVKHU AU 1 U U O N S C I E N T Eum degrau e reaparece no outrode forma inteiramente descontnua.E h mais: no h como saber quando um dado eltron vai saltar, nempara onde vai saltar, se h mais de um degrau inferior que possa esco-lher. S podemos falar em probabilidades.A DUALIDADE ONDA-PARTCULAo leitor talvez tenha notado algo de estranho na concepo quntica da luz.Dizer que a luz existe comoquanta, como ftons, o mesmo que dizer queela composta de partculaspequenos gros de areia. Esta declarao,no entanto, contradiz numerosas experincias comuns que temos com a luz.Imagine-se, por exemplo, olhando para a luz de um distante postede rua, atravs do tecido de um guarda-chuva. Voc no ver um fluxocontnuo, ininterrupto, de luz passando pelo tecido, o que esperariase a luz fosse constituda de partculas diminutas. (Deixe areia escor-rer por uma peneira e vai entender o que estou dizendo.) Em vez dis-so, o que ver um padro de franjas brilhantes e escuras, tecnicamentedenominadas de padro de difrao. A luz se curva ao entrar e voltados fios do tecido, e cria padres que s ondas podem provocar. Dessemodo, at uma experincia banal mostra que a luz se comporta comouma onda.A teoria quntica, no obstante, insiste em que a luz comporta-setambm como um pacote de partculas, ou ftons. Nossos olhos soinstrumentos to maravilhosos que podemos observar por ns mesmosa natureza quntica, granular, da luz. Na prxima vez em que voc sedespedir da amada ao anoitecer, observe-a enquanto ela se afasta. Se aenergia luminosa refletida do corpo dela e que chega aos receptorespticos de sua retina tivesse continuidade ondulatria, pelo menos al-guma luz emanada de qualquer parte do corpo estaria sempre excitan-do os receptores pticos: voc veria sempre uma imagem completa.(Admito que, em luz fraca, o contraste entre luz e sombra no seriamuito claro, mas este fato no afetaria a nitidez do perfil.) O que vocver, contudo, no ser um perfil ntido, porque os receptores de seusolhos respondem a ftons individuais. A luz fraca tem menos ftonsdo que a luz forte. Dessa maneira, nesse hipottico cenrio crepuscu-52 49. A Integrao entre (Jincia e Espiritualidadelar, s alguns de seus receptores seriam estimulados em qualquer dadotempo, em nmero pequeno demais para definir o perfil ou a forma deum corpo fracamente iluminado. Em conseqncia, voc veria umaimagem fragmentria. Mas outra pergunta talvez o esteja incomodando: por que os recep-tores no podem armazenar indefinidamente seus dados, at que o c-rebro disponha de informaes suficientes para reunir em uma nicatodas as imagens fragmentrias. Por sorte, para o fsico quntico, quenecessita sempre desesperadamente de exemplos na vida diria de fe-nmenos qunticos, os receptores pticos s podem armazenar infor-maes por uma minscula frao de segundo. Em luz mortia, o nme-ro necessrio de receptores para criar uma imagem completa no seracionado em qualquer dado tempo. Na prxima vez em que fizer umaceno de adeus figuranebulosa da bem-amada que se afasta no creps-culo, no se esquea de pensar na natureza quntica da luz. Essa caute-la certamente aliviar a dor da separao. Quando vista como onda, a luz parece capaz de estar em dois (oumais) lugares ao mesmo tempo, como quando passa atravs de buracosno guarda-chuva e produz um padro de difrao. Quando a captamosem um filme fotogrfico, porm, ela se mostra separada, ponto por pon-to, como um feixe de partculas. A luz, portanto, tem que ser simul-taneamente onda e partcula. Paradoxal, no. Em jogo est um dos es-teios da velha fsica: a descrio inequvoca em palavras. Em risco esttambm a idia de objetividade: ser que a natureza da luz o que aluz depende da maneira como a observamos. Como se esses paradoxos sobre a luz no fossem suficientementeprovocantes, inevitavelmente surge outra pergunta: pode um objetomaterial, como um eltron, ser simultaneamente onda e partcula. Po-der ter uma dualidade como a da luz. O primeiro fsico a fazer estapergunta, e a sugerir uma resposta pela afirmativa que abalou a profis-so, foi um prncipe da aristocracia francesa, Luis-Victor de Broglie, ONDAS DE MATRIAAo tempo em que preparava sua tese de Ph.D., por volta de 1924, DeBroglie estabeleceu uma associao entre a separao das rbitas estacio- 53 50. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEnrias do tomo de Bohr e as de ondas sonoras produzidas por um violo.Uma conexo muito frutfera, comoveremos.Imagine uma onda de som viajando atravs de um meio qualquer(fg. 4). O deslocamento vertical das partculas do meio varia de zeroa um mximo (pico), volta a zero, a um mximo negativo (fossa), eretorna a zero, repetidamente, medida que aumenta a distncia. Odeslocamento vertical mximo em uma nica direo (pico, ou fossa,para zero) denominado de amplitude. As partculas individuais domeio movem-se de um lado para o outro em volta de sua posio est-vel. A onda que passa pelo meio, contudo, propaga-se: a onda umaperturbao que se propaga. O nmero de picos que passam por umdado ponto em um segundo denominado de freqncia da onda. Adistncia de um pico a outro chamada de comprimento de onda. fossa Ftgira4. Representao grfica de uma onda.Dedilhar um violo coloca-o em movimento, embora as vibraesresultantes sejam denominadas estacionrias, porque no viajam almda corda. Em qualquer dado lugar na corda, o deslocamento das partcu-las da mesma muda com o tempo: h um padro ondulatrio, mas as ondasno se propagam no espao (fg. 5). As ondas que se propagam e queouvimos so as que foram postas em movimento pelas ondas estacion-rias das cordas que vibram.Uma nota musical emitida por um violo consiste de uma srie in-teira de sonsum espectro de freqncias. O interessante para Brogliefoi que as ondas estacionrias ao longo da corda do violo criam um es-54 51. A Integrao entre Cincia e Esptritiialidade Primeira harmnicafundamental Primeiro som fiarmnico Segunda liarmncaSegundo som harmnicoTerceira harmnicaFtffiraS. As primeiras harmnicas de uma onda Imvel ou estacionria em umacorda de violo.pectro distinto de freqncias, denominado de harmnicas. O som defreqncia mais baixa denominado de primeira harmnica, que deter-mina o timbre que ouvimos. As harmnicas mais altas os sons musi-cais na nota, que lhe conferem uma qualidade caractersticatm fre-qncias que so representadas como mltiplos inteiros daquele daprimeira harmnica.Permanecer estacionrias uma propriedade das ondas em um es-pao fechado. Essas ondas so facilmente criadas em uma xcara de ch.De Broglie fez a si mesmo uma pergunta: os eltrons atmicos seroacaso ondas confinadas. Se assim , produzem elas padres ondulatriosestacionrios separados. Exemplo: talvez a rbita atmica mais baixaseja aquela em que um eltron cria uma onda estacionria da freqn-cia mais baixa a primeira harmnica e as rbitas mais altascorrespondem a ondas de eltrons estacionrios das harmnicas maisaltas (fg. 6).Claro que De Broglie fundamentou sua tese com argumentos muitomais sofisticados do que os acima expostos, mas, mesmo assim, enfren-tou numerosas dificuldades para que seu trabalho fosse aceito. No fim,o trabalho acabou sendo enviado a Einstein, com pedido de opinio.Einstein, o primeiro a perceber a dualidade da luz, no teve dificuldadeem observar que De Broglie poderia muito bem estar certo: a matriapoderia ser to dual como a luz. De Broglie recebeu sua lurea quando55 52. j Kjyivrji.jyj i u n^VjVJlNoUlINi EFtfftra 6. A viso deDe Broglie: poderiamos eltrons ser ondasestacionrias noconfinamento do3 eltrons /tomo? comprimentosEinstein devolveu a tese com um comentrio: *A tese pode parecer umaloucura, mas realmente lgica."Em cincia, a experimentao o rbitrofinal.A idia de De Brogliesobre a natureza ondulatria do eltron foi brilhantemente demonstra-da quando um feixe deles foi disparado atravs de um cristal (um "guar-da-chuva" tridimensional apropriado para difratar eltrons) e fotografa-do. O resultado foi um padro de difrao (fg. 7).Se a matria uma onda, gracejou um fsico para outro aofimde umseminrio realizado em 1926 sobre as ondas de De Broglie, deve haver umaequao ondulatria para descrever uma matria feita de ondas. Os fsicospresentes imediatamente esqueceram o sarcasmo, mas um dos que o ou-viram, Erwin Schrdinger, acabou por descobrir a equao ondulatriarelativa matria, ora conhecida como equao de Schrdinger. Ela apedra fundamental da matemtica que substituiu as leis de Newton nanova fsica. A equao de Schrdinger usada para prognosticar todas asmaravilhosas propriedades de objetos submicroscpicos revelados pornossos experimentos de laboratrio. Werner Heisenberg descobrira amesma equao ainda mais cedo, embora em forma matemtica mais obs-56 53. A iTiiegTu^uu entre i^ierwui e n^pii-uuunuuue Fiffira 7. Os anis concntricos de difrao demonstram a natureza ondulatria dos eltrons (Cortesia: Stan Miklavzina.)cura. O formalismo matemtico nascido do trabalho de Schrdinger eHeisenberg denominado de mecnica quntica.A idia de De Broglie e Schrdinger sobre a onda de matria confi-gura um quadro notvel do tomo. Explica em termos simples as trspropriedades mais importantes do tomo: estabilidade, identidade rec-proca e capacidade de se regenerar. J explicamos como surge a estabi-lidade e esta foi a grande contribuio de Bohr. A identidade dos to-mos de uma dada espcie simplesmente conseqncia da identidadedos padres ondulatrios em espao fechado; a estrutura dos padresestacionrios determinada pela maneira como os eltrons so confina-dos, e no por seu ambiente. A msica do tomo, seu padro ondulatrio, a mesma em qualquer lugar que o encontremos na Terra ou emAndromeda. Alm disso, o padro estacionrio, dependendo to-s dascondies de seu confnamento, no deixa trao de histria passada,nenhuma memria: regenera-se, repetindo o mesmo desempenho sem-pre e sempre. 57 54. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTE^ONDAS DE PROBABILIDADEAs ondas de eltrons diferem das ondas comuns. Mesmo em um expe-rimento de difrao, os eltrons individuais aparecem na placa fotogr-fica como eventos individuais localizados; s quando observamos o pa-dro criado por um pacote inteiro de eltrons que descobrimos provade sua natureza ondulatriaum padro de difrao. Ondas de eltronsso ondas de probabilidade, disse o fsico Max Born. Elas nos falam deprobabilidades: por exemplo, o local onde temos mais probabilidade deencontrar a partcula aquele onde ocorrem maiores perturbaes (ouamplitudes) ondulatrias. Se pequena a probabilidade de encontrar apartcula, ser fraca a amplitude da onda.Imagine que est observando o trfego a bordo de um helicptero,sobre as ruas de Los Angeles. Se usssemos as ondas de Schrdinger paradescrever as posies dos carros, diramos que a onda forte na localiza-o dos engarrafamentos e que, entre eles, fraca.Alm disso, elas so concebidas covo pacotes de ondas. Utilizando aidia de pacotes, podemos tornar grande a amplitude da onda em regiesespecficas do espao e pequenas em todas as demais localizaes (fg.8). Este fato importante, porque a onda tem que representar uma par-tcula localizada. O pacote de ondas um pacote de probabilidade e, comodisse Born a respeito das ondas de eltrons, o quadrado da amplitude daondatecnicamente denominado de funo da ondaem um pontono espao fornece-nos a probabilidade de encontrar o eltron nesse pon-to. Essa probabilidade pode ser representada sob a forma de uma curvacampanular(fg. 9)./^ar A superposio de ondas simples produz um pacote simples localizadode ondas. (Adaptado com permisso de E W Atkins, Quanta: A Handbook ofConcepts. Oxford: Clarendon Press, 1974.)58 55. A Integrao entre Cincia e Espiritualidade posio com a probabilidade mais altaposio no espao Figura 9. Uma distribuio tpica de probabilidade.O PRINCPIO DE INCERTEZA DE HEISENBERGProbabilidade gera incerteza. No caso de um eltron, ou de qualqueroutro objeto quntico, s podemos falar na probabilidade de descobrir oobjeto nesta ou naquela posio, ou no scnmomentum (massa multipli-cada por velocidade), mas essas probabilidades formam uma distribui-o, como a que representada pela curva campanular. A probabilidadeser mxima para algum valor da posio e este ser o local com maiorprobabilidade de encontrarmos o eltron. Mas haver uma regio inteirade locais onde ser grande a probabilidade de localiz-lo. A largura dessaregio representa o grau de incerteza da posio do eltron. O mesmoargumento permite-nos falar sobre a incerteza omomentum.Baseando-se nessas consideraes, Heisenberg provou matematica-mente que o produto das incertezas da posio e omomentum maiordo que ou igual a um certo pequeno nmero denominado constante dePlanck. Esse nmero, descoberto por Planck, estabelece a escala com-parativa na qual os efeitos qunticos tornam-se bastante grandes. Se aconstante de Planck no fosse pequena, os efeitos da incerteza qunticainvadiriam at nossa macrorrealidade comum.Na fsica clssica, todo movimento determinado pelas foras queo governam. Uma vez conheamos as condies iniciais (a posio e avelocidade de um objeto em algum instante inicial do tempo), pode-59 56. > UiMVUKW A U lUl_.(-lNa^jlt;,imi_mos calcular-lhe a trajetria precisa, usando as equaes de movimentode Newton. A fsica clssica, dessa maneira, leva filosofiado deter-minismo, idia de que possvel prognosticar inteiramente o movi-mento de todos os objetos materiais.O princpio da incerteza joga um coquetel Molotov na filosofia dodeterminismo. Segundo esse princpio, no podemos simultaneamentedeterminar, com certeza, a posio e a velocidade {oumomentum) de umeltron; o menor esforo para medir exatamente um deles torna vagonosso conhecimento do outro. As condies iniciais para o clculo datrajetria de uma partcula, portanto, jamais podem ser determinadascom preciso, e insustentvel o conceito de trajetria nitidamentedefinida de uma partcula.Pela mesma razo, as rbitas de Bohr no proporcionam uma descri-o rigorosa do paradeiro de um eltron: a posio da rbita real vaga.No podemos realmente dizer que o eltron est a tal ou qual distnciado ncleo, quando se encontra neste ou naquele nvel de energia.FANTASIAS INCERTASConsideremos alguns cenrios de fantasia, nos quais seus autores des-conheciam ou esqueceram a irhportncia do princpio da incerteza.No Fantastic Voyage, livro e filme de fico cientfica, objetos eramminiaturizados por compresso. Voc, leitor, jamais se perguntou se possvel espremer tomos.^ Afinal de contas eles so principalmente espa-o vazio. Ser possvel tal coisa. Decida por si mesmo, levando em contaa relao de incerteza. O tamanho de um tomo fornece uma estimativaaproximada do grau de incerteza a respeito da posio de seus eltrons.Comprimir o tomo localizar seus eltrons em um volume menor de es-pao, reduzindo dessa maneira a incerteza sobre sua posio, mas, tam-bm, a incerteza sobre omomentum ter que aumentar. O aumento na in-certeza omomenttim do eltron implica aumento de sua velocidade. Dessamaneira, como resultado da compresso, a velocidade dos eltrons aumentae eles tero melhores condies para escapar do tomo.Em outro exemplo deficocientfica, o capito Kirk (da srie cls-sica de x.QeYsz.o Jornada nas Estrelas) diz: "Energizar". Uma alavancaabaixada em um painel de instrumentos Q,voil, pessoas de p em uma60 57. A Integrao entre Cincia e Espiritualidadeplataforma desaparecem e reaparecem em um destino que suposta-mente um planeta inexplorado, mas que se parece um bocado com umcenrio de Hollywood. Em um de seus romances baseados no Jornadanas Estreias, James Blish tentou caracterizar como salto quntico esseprocesso de reaparecer. Da mesma forma que um eltron salta de umarbita atmica para outra, sem jamais passar pelo espao intermedirio,o mesmo faria a tripulao da espaonave Enterprise. Voc, leitor, podeperceber o problema que isso acarretaria. A ocasio em que o eltron do salto, e para onde, acausal e imprevisvel, porque a probabilidade e aincerteza governam o salto quntico. Esse transporte quntico obriga-ria os heris daEnterprise, pelo menos ocasionalmente, a esperar muitotempo para chegar a algum lugar.As fantasias qunticas podem ser divertidas, mas o objetivo finaldesta nova cincia, e deste livro, srio. E o de nos ajudar a lidar deforma mais eficiente com nossa realidade diria.A DUALIDADE ONDA-PARTCULA E A MEDIO QUNTICAA informao bsica precedente contribui para explicar uma ou duasquestes enigmticas. A imagem quntica do eltron movendo-se emondas em redor do ncleo atmico implica por acaso que a carga e a massado eltron cobrem todo o tomo. Ou o fato de que um eltron livre seespalha, como deve fazer uma onda de acordo com a teoria de Schrdinger,significa que o eltron est em toda parte, com sua carga nesse momen-to cobrindo todo o espao.? Em outras palavras, como reconciliar a ima-gem ondulatria do eltron com o fato de que ele tem propriedades se-melhantes s das partculas, localizadas.? As respostas so sutis.Talvez parea que, pelo menos no caso de pacotes de ondas, deve-mos ser capazes de confinar o eltron em um espao pequeno. Infeliz-mente, as coisas no permanecem to simples assim. Um pacote de ondasque satisfaz a equao de Schrdinger em um dado momento no tempoter que se espalhar com a passagem do tempo. Em algum momento inicial no tempo, podemos talvez localizar umeltron como um pontinho minsculo, mas o pacote de eltrons se es-palhar por toda a cidade em questo de segundos. Embora, inicialmen-te, a probabilidade de encontrar o eltron localizado como um minscu-61 58. o UNIVERSO AUTOCONSGIENTElo pontinho seja imensamente alta, bastam apenas segundos para que setorne considervel a probabilidade de que o eltron aparea em qualquerlugar na cidade. E se esperarmos por tempo suficiente, ele poder apa-recer em qualquer lugar do pas, at mesmo de toda a galxia.Esse espalhamento do pacote de ondas que d origem, entre osconhecedores, a um sem-nmero de piadas sobre a estranheza quntica.A maneira mecnica quntica de materializar um peru no Dia de Aode Graas, por exemplo, a seguinte: prepare o forno e espere. H umaprobabilidade no-zero de que o peru de uma pastelaria prxima se ma-terialize no forno.Infelizmente, para o indivduo vidrado em peru, e no caso de objetosto macios como essa ave, o espalhamento lento demais. Voc poderiater que esperar durante toda a vida do universo para materializar, dessamaneira, at mesmo um pedacinho do peru do Dia de Ao de Graas.Mas o que dizer do eltron.* De que modo podemos reconciliar oespalhamento do pacote ondulatrio de eltrons por toda a cidade coma imagem de uma partcula localizada.^ A resposta que temos que in-cluir o ato de observar em nossos clculos.Se queremos medir a carga do eltron, temos que intercept-lo comalguma coisa como uma nuvem de vapor, como acontece em uma cma-ra de condensao. Como resultado dessa medio, temos que supor quea onda de eltrons desmancha-se, de modo que podemos ver a trajetriado eltron atravs da nuvem de vapor (fig. 10). Segundo Heisenberg:"A trajetria do eltron s aparece quando a observamos." Quando omedimos, podemos sempre encontrar o eltron, localizado, como part-cula. Poderamos dizer que nosso ato de medir reduz o eltron ondulatrioao estado de partcula.Ao conceber sua equao da onda, Schrdinger e outros pensaramque talvez houvessem expurgado a fsica dos saltos qunticos dadescontinuidade , uma vez que o movimento da onda contnuo. Anatureza de partcula dos objetos qunticos, contudo, tinha que serreconciliada com sua natureza de onda. Foi, em vista disso, introduzi-do o conceito de pacotes de ondas. Fmalmente, com o reconhecimen-to do espalhamento de pacotes de ondas e com a compreenso de que o fato de observarmos que ter que provocar instantaneamente odesmanche do tamanho do pacote, chegamos concluso de que ocolapso tem que ser descontnuo (uma vez que o colapso contnuorequereria tempo).62 59. A Integrao entre Cincia e Espiritualidade Ftgura 10. A trajetria do eltron atravs de uma nuvem de vapor.Pode parecer que no podemos ter mecnica quntica sem saltosqunticos. Certo dia, Schrdinger visitou Bohr em Copenhague, ondeprotestou durante dias contra os saltos qunticos. Finalmente, ao quese diz, admitiu a derrota com a seguinte exploso emocional: "Se eusoubesse que teria que aceitar esse maldito salto quntico, jamais teriame metido em mecnica quntica."Voltando ao tomo, se medirmos a posio do eltron enquanto elese encontra em um estado atmico estacionrio, ns, mais uma vez,provocaremos o colapso de sua nuvem de probabilidade para encontr-lo em uma posio particular, e no presente em toda parte. Se fizermosum grande nmero de medies procura do eltron, ns o encontrare-mos com mais freqncia nos locais onde a probabilidade de encontr-lo alta, conforme previsto pela equao de Schrdinger. Realmente,63 60. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEaps um grande nmero de medies, se piorarmos a distribuio dasposies medidas, ela se parecer muito com a distribuio imprecisade rbita dada pela soluo da equao de Schrdinger (fig. 11).Figura 11. Resultados de medies repetidas da posio de um eltron dehidrognio na rbita mais baixa. Obviamente, a onda do eltron entra emcolapso nos casos em que a probabilidade de encontr-lo prevista como alta,originando a rbita indistinta.Dessa perspectiva, de que maneira aparece um eltron em vo.Quando fazemos a observao inicial de qualquer projtil submi- 64 61. A Integrao entre Cincia e Espiritualidadecroscpico, ns o descobrimos localizado em um minsculo pacote deondas, como partcula. Aps a observao, contudo, o pacote se espalhae o espalhamento do pacote a nuvem de nossa incerteza sobre o paco-te. Se voltamos a observar, o pacote localiza-se mais uma vez, mas sem-pre se espalha entre as nossas observaes.Observar eltrons, disse ofsico-flsofoHenry Margenau, comoobservar vaga-lumes em uma noite de vero. Podemos ver um lampejoaqui e um piscar de luz ali, mas no temos idia de onde o vaga-lumeest entre as observaes. No podemos, com qualquer confiana, defi-nir uma trajetria para ele. Mesmo no caso de um objeto macroscpico,como a Lua, a mecnica quntica prev basicamente a mesma imagem sendo a nica diferena que o espalhamento do pacote de ondas imperceptivelmente pequeno (mas no-zero) entre observaes.Estamos chegando agora ao ponto fundamental da questo. Em qual-quer ocasio em que o medimos, um objeto quntico aparece em algumnico lugar, como partcula. A distribuio de probabilidades identificasimplesmente esse lugar (ou lugares) onde provvel que seja encon-trado, quando de fato o medirmos e no mais do que isso. Quandono o estamos medindo, o objeto quntico espalha-se e existe em maisde um lugar na mesma ocasio, da mesma maneira que acontece comuma onda ou uma nuvem e no menos do que isso.A fsica quntica oferece uma nova e emocionante viso do mundo econtesta velhos conceitos, tais como trajetrias determinsticas demovimento e continuidade causal. Se as condies iniciais no determi-nam para sempre o movimento de um objeto, se, em vez disso, em cadaocasio em que o observamos, h um novo comeo, ento o mundo criativo no nvel bsico.Era uma vez um cossaco que via um rabi cruzando quase todos osdias a praa da cidade, mais ou menos na mesma hora. Certo dia, eleperguntou, curioso: Para onde o senhor est indo, rabi.? No sei com certezarespondeu o rabi. O senhor passa por aqui todos os dias, a esta hora. Certamente osenhor sabe para onde est indo.Quando o rabi insistiu em que no sabia, o cossaco irritou-se e, emseguida, desconfiado, prendeu-o, levando-o para o xadrez. Exatamenteno momento em que trancava a cela, o rabi virou-se para ele e disse sua-vemente:65 62. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTE Gomoosenhorv, eunosabia.Antes de o cossaco interromp-lo, o rabi sabia para onde estava indo,mas, depois, no mais. A interrupo (podemos cham-la de medio)abriu novas possibilidades. E essa a mensagem da mecnica quntica.O mundo no determinado por condies iniciais, de uma vez parasempre. Todo evento de medio potencialmente criativo e pode des-vendar novas possibilidades.O PRINCPIO DA COMPLEMENTARIDADE -Bohr descreveu uma maneira nova de estudar o paradoxo da dualidadeonda-partcula. As naturezas de onda e partcula do eltron no sodualsticas, nem simplesmente polaridades opostas, disse Bohr. So pro-priedades complementares, que nos so reveladas em experimentoscomplementares. Quando tiramos uma foto de difrao de um eltron,estamos revelando-lhe a natureza de onda; quando lhe seguimos a traje-tria em uma cmara de condensao, observamos-lhe a natureza departcula. Os eltrons no so ondas nem partculas. Poderamos cham-los de "ondculas", porquanto sua verdadeira natureza transcende ambasas descries. Este o princpio da complementaridade.Uma vez que pensar que o mesmo objeto quntico tem atributos apa-rentemente to contraditrios como ondulao efixidezpode ser perigosopara nossa sanidade mental, a natureza nos forneceu um tampo. O princ-pio de complementaridade de Bohr assegura-nos que embora os objetosqunticos possuam os atributos de onda e partcula, s podemos medir umnico aspecto da ondcula com qualquer arranjo experimental, em qualquerdada ocasio. Pela mesma razo, escolhemos o aspecto particular da ondculaque queremos ver ao escolher o apropriado arranjo experimental.O PRINCPIO DA CORRESPONDNCIAUma vez tenhamos compreendido bem as idias revolucionrias da novafsica, cometenamos um grande erro se pensssemos que afsicanewtonianaest inteiramente errada. A velha fsica continua a sobreviver no reino damaior parte (mas no toda) da matria volumosa como um caso especialda nova fsica. Uma caracterstica importante da cincia que, quando 66 63. A Integrao entre Cincia e Espiritualidadeuma nova ordem substitui outra, mais antiga, ela em geral amplia a arena qual a velha ordem se aplica. Na velha arena, as equaes matemticasda velha cincia ainda mantm seu valor (tendo sido confirmadas por da-dos experimentais). Dessa maneira, no domnio da fsica clssica, as de-dues da mecnica quntica relativas ao movimento de objetoscorrespondem claramente s que so feitas usando a matemticanewtoniana, como se fossem clssicos os corpos com que estamos lidan-do. E o chamado princpio da correspondncia, formulado por Bohr.Em alguns sentidos, a relao entre a fsica clssica e a qunticacorresponde iluso de ptica "Minha esposa e minha sogra" (fig. 12). .^yz. Figura 12. Minha esposa e minha sogra. (Segundo W E. Hill.) O que que vemos nesse desenho.? Inicialmente, ou a esposa ou a so-gra. Eu sempre vejo a esposa em primeiro lugar. Talvez lhe custe umtempinho descobrir a outra imagem no desenho. De repente, se conti-67 64. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEnuar a olhar, a outra imagem surge. A linha do queixo da esposa transfor-ma-se no nariz da sogra; seu pescoo, no queixo da velha; e assim pordiante. O que que est acontecendo.?, voc talvez se pergunte. As li-nhas so as mesmas, mas, de repente, torna-se possvel para voc umanova maneira de ver o desenho. Antes de muito tempo, voc descobreque pode alternar de um lado para o outro entre os dois desenhos: a velhae a moa. Voc ainda v apenas uma das duas imagens de cada vez, massua conscincia ampliou-se, de modo que est consciente da dualidade.Nessa percepo ampliada, a estranheza da fsica quntica comea a fa-zer sentido. E torna-se mesmo interessante. Parafraseando o coment-rio de Hamlet a Horcio, h mais coisas entre o cu e a terra do quesonhava a fsica clssica.A mecnica quntica fornece-nos uma perspectiva mais ampla, umnovo contexto, que nos amplia a percepo e leva-a a um novo domnio.Podemos ver a natureza como formas separadas como ondas ou part-culas ou descobrir complementaridade: a idia de que ondas e part-culas so inerentemente a mesma coisa. A INTERPRETAO DE COPENHAGUEDe acordo com a denominada interpretao de Copenhague da mecni-ca quntica, desenvolvida por Born, Heisenberg e Bohr, calculamos ob-jetos qunticos como ondas, e as interpretamos probabilisticamente.Determinamo-lhes os atributos, tais como posio ^momentum, com al-guma incerteza e os compreendemos complementariamente. Alm dis-so, a descontinuidade e os saltos qunticos como, por exemplo, ocolapso de um pacote de ondas que se espalham quando sob observaoso considerados como aspectos fundamentais do comportamento doobjeto quntico. Temos outro aspecto da mecnica quntica na inse-parabilidade. Falar em objeto quntico sem falar sobre a maneira como oobservamos ambguo, porque os dois so inseparveis. Por ltimo, noscasos de macrobjetos, os prognsticos mecnicos qunticos corres-pondem aos da fsica clssica. Esse fato enseja a supresso de efeitosqunticos tais como probabilidade e descontinuidade no macrodomnioda natureza, que percebemos diretamente com nossos sentidos. A cor-respondncia clssica camufla a realidade quntica.68 65. A Integrao entre Cincia e EspiritualidadeCORTANDO DE UM LADO A OUTROo REALISMO MATERIALOs princpios da teoria quntica tornam possvel abandonaras suposi-es injustificadas do realismo material. Suposio 1: o/^/^Af^oj/^/or/if. A suposio bsica feita pelo materia-lista que h l fora um universo material objetivo, um universo inde-pendente de ns. Esta suposio tem alguma validade operacional bviae freqentemente se presume que necessria para praticar com serie-dade a cincia. Mas ser ela realmente vlida? A lio da fsica quntica que escolhemos que aspectoonda ou partculaum objeto qunticorevelar em uma dada situao. Alm disso, a observao faz com queentre em colapso o pacote quntico de ondas e se transforme em umapartcula localizada. Sujeito e objeto esto inextricavelmente mistura-dos. Se sujeito e objeto se entrelaam dessa maneira, de que modo po-demos manter a suposio de objetividade forte? Suposio 2: Determinismo causal. OxitxdiSu^posxqioocQnstzcsico, que empresta credibilidade ao realismo material, diz que o mundo fundamentalmente deterministaque tudo que precisamos conhe-cer so as foras que atuam sobre cada objeto e as condies iniciais (avelocidade e a posio iniciais do objeto). O princpio da incertezaquntica, contudo, afirma que jamais poderemos determinar simultanea-mente, com absoluta certeza, a velocidade e posio de um objeto. Haversempre erro em nosso conhecimento das condies iniciais, e odeterminismo estrito no prevalece. A prpria idia de causalidade tor-na-se mesmo suspeita. Uma vez que o comportamento de objetosqunticos probabilstico, torna-se impossvel uma descrio rigorosade causa e efeito do comportamento de um objeto isolado. Em vez dis-so, temos uma causa estatstica e um efeito estatstico quando falamossobre um grande grupo de partculas.Suposio 3: Localidade. A suposio de localidade que todas asinteraes entre objetos materiais so mediadas atravs de sinais locais fundamental para a idia materialista de que eles existem basica-mente independentes e separados uns dos outros. Se, contudo, ondasse espalham por enormes distncias e, em seguida, instantaneamente 69 66. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEdesmoronam quando fazemos medies, ento a influncia da mediono viaja localmente. A localidade, portanto, excluda. Este constituiuoutro golpe fatal no realismo material.Suposies 4e5: Materialismo eepifenomenalismo. O matcnaVistdtenta que fenmenos mentais subjetivos so apenas epifenmenos damatria. Podem ser reduzidos apenas questo de crebro material. Sequeremos compreender o comportamento de objetos qunticos, contu-do, parece que precisamos introduzir a conscincianossa capacidadede escolherde acordo com o princpio da complementaridade e a idiada mistura sujeito-objeto. Alm do mais, parece absurdo que umepifenmeno da matria possa afet-la: se a conscincia umepifenmeno, de que modo pode ela provocar o colapso de uma ondaespalhada de objeto quntico e transform-la em uma partcula localiza-da quando realizamos uma medio quntica. No obstante o princpio da correspondncia, o novo paradigma dafsicada fsica qunticacontradiz os preceitos do realismo mate-rialista. No h maneira de evitar tal concluso. No podemos dizer, ci-tando a correspondncia, que a fsica clssica se mantm no caso dosmacrobjetos para todas asfinalidadesprticas e que, desde que vivemosem um macromundo, teremos que supor que a estranheza quntica selimita ao domnio submicroscpico da natureza. Ao contrrio, a estra-nheza obceca-nos atravs do caminho todo at o macronvel. Surgiroparadoxos qunticos sem soluo se dividirmos o mundo em domniosda fsica clssica e quntica.Na ndia, engenhosamente, caa-se macaco com um pote de gro-de-bico. O macaco enfia a mo no pote para agarrar um punhado de gros.Infelizmente, com a mo fechada sobre o alimento, ele no pode maistir-la do vaso. A boca do jarro pequena demais para o punho fechado.A armadilha funciona porque a cobia do macaco impede-o de soltar osgros. Os axiomas do realismo materialista materialismo, determi-nismo, localidade, e assim por diante serviram-nos bem no passado,poca em que nossos conhecimentos eram mais limitados do que hoje,mas, agora, transformaram-se em nossa armadilha. Temos que soltar osgros da certeza para poder saborear a liberdade existente fora da arenamaterial.Se o realismo materialista no umafilosofiaadequada para a fsica,70 67. /I imegraao entre utencta e t^ptrttuaitaaaequefilosofiapode acomodar toda a estranheza dafsicaquntica? A filo-sofia do idealismo monstico, que constitui a base de todas as religies,em todo o mundo. Tradicionalmente, s as religies e as disciplinas humansticas de-ram valor vida humana, alm da sobrevivncia fsica valor quetransparece atravs de nosso amor esttica, nossa criatividade na arte,msica e pensamento, e nossa espiritualidade na intuio da unidade.As cincias, prisioneiras da fsica clssica e de sua bagagemfilosficaderealismo materialista, tm sido as sereias tentadoras do ceticismo. Nes-te momento, a nova fsica clama por umafilosofianova e libertadorae que seja apropriada ao nosso nvel atual de conhecimentos. Se o idea-lismo monstico satisfizer a necessidade, a cincia, as humanidades e areligio podero, pela primeira vez desde Descartes, andar de braos dadosem busca da verdade humana total.71 68. Captulo 4A FILOSOFIA DO IDEALISMO MONISTAA anttese do realismo materialista o idealismo monista. Segundoestafilosofia,a conscincia, e no a matria, fundamental. Tanto omundo da matria quanto o dos fenmenos mentais, como, por exemplo,o pensamento, so criados pela conscincia. Alm das esferas material emental (que, juntas, formam a realidade imanente, o mundo da manifesta-o), o idealismo postula um reino transcendente, arquetpico, de idias,como origem dos fenmenos materiais e mentais. Importa reconhecer queo idealismo monista , como o nome implica, umafilosofiaunitria. Quais-quer subdivises, como o imanente e o transcendente, situam-se na cons-cincia. A conscincia, portanto, a realidade nica e final. No Ocidente, afilosofiado idealismo monista teve em Plato seu pro-ponente mais conhecido. Plato, QmA Repblica, deu-nos a famosa alego-ria da caverna. Como aprenderam centenas de geraes de estudantesdefilosofia,essa alegoria ilustra, com meridiana clareza, os conceitos fun-damentais do idealismo. Plato imagina seres humanos sentados imveisnuma caverna, em tal posio que esto sempre voltados para a parede. Ogrande universo no lado de fora um espetculo de sombras projetadas naparede e ns, seres humanos, somos obsen^adores de sombras. Vemos som-bras-iluses que confundimos com a realidade. A realidade autntica ests nossas costas, na luz e formas arquetpicas que lanam sombras na pa-rede. Nessa alegoria, os espetculos de sombra so as manifestaesimanentes irreais, na experincia humana, de realidades arquetpicas quepertencem a um mundo transcendente. Na verdade, a luz a nica reali-dade, porquanto ela tudo que vemos. No idealismo monista, a conscincia como a luz na caverna de Plato.72 69. A integrao entre utnaa e iLsptrttualtaadeAs mesmas idias bsicas reaparecem com grande freqncia na li-teratura idealista de numerosas culturas. Na literatura vedanta da n-dia, a palavra snscrita2wyang. (Ele foi armado cavaleiro em 1947.) Poderia ter acontecido que Bohr entendesse a complementaridade da fsica quntica de uma maneira semelhante do idealismo monista, que apoiasse uma metafsica idealista para os obje- tos qunticos? Lembrem-se do princpio da incerteza. Se o produto da incerteza na posio e da incerteza nomommtum uma constante, ento reduzir a incerteza de uma medida aumenta a incerteza da outra. Extrapolando a partir desse argumento, podemos compreender que, se a posio forconhecida com absoluta certeza, ento omornentum torna-se inteiramenteincerto. E vice-versa. Quando omommtum conhecido com certeza ab-soluta, a posio torna-se, por sua vez, inteiramente incerta. Numerosos iniciados na fsica quntica protestam contra essas im-plicaes do princpio da incerteza. "Mas, decerto", dizem eles, "o el-tron tem que estar em algum lugar. Ns simplesmente no sabemosonde." No, pior. No podemos nem mesmo definir a posio do el-tron no espao e tempo ordinrios. Obviamente, objetos qunticos exis-tem de uma forma muito diferente dos macrobjetos da vida diria. Heisenberg reconheceu tambm que um objeto quntico no podeocupar um dado lugar e ainda mover-se ao mesmo tempo de uma formaprevisvel. Qualquer tentativa de tirar uma foto instantnea de um ob-jeto submicroscpico resulta apenas em dar-nos sua posio, mas per-demos informao sobre seu estado de movimento. E vice-versa. Essa observao provoca outra pergunta. O que faz o objeto entreuma e outra foto instantnea? (Esta situao semelhante questo deeltrons dando saltos qunticos entre as rbitas de Bohr: para onde vaio eltron entre os saltos?) No podemos atribuir uma trajetria a umeltron. Para fazer isso, teramos que conhecer tanto a posio do el-tron quanto sua velocidade em algum momento inicial, e isto violaria oprincpio da incerteza. Podemos atribuir ao eltron qualquer realidademanifesta no espao e tempo, entre observaes? De acordo com a in-terpretao de Copenhague da mecnica quntica, a resposta no. 83 80. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEEntre observaes, o eltron espalha-se de acordo com a equao deSchrdinger, mas probabilisticamente, &mpotentia, disse Heisenberg,que adotou a palavra/)o/(OT/&z usada por Aristteles.^" Onde que existeesspotentia Uma vez que a onda de eltron entra imediatamente emcolapso quando a observamos, potentia no poderia existir no domniomaterial do espao-tempo. Nessa dimenso, todos os objetos tm queobedecer ao limite de velocidade einsteiniano, lembram-se.? Em vistadisso, o domnio zpotentia deve situar-se fora do espao-tempo. Kpotmtiaexiste em um domnio transcendente da realidade. Entre observaes,o eltron existe como uma forma de possibilidade, tal como um arqu-tipo platnico, no domnio transcendente dipotentia. ("Eu existo naPossibilidade", escreveu a poetisa Emily Dickinson. Se o eltron pudessefalar, seria assim que provavelmente descreveria a si mesmo.) Eltrons so remotos demais da realidade pessoal comum. Suponha-mos que perguntamos: a Lua est l em cima quando no a olhamos.-* Namedida em que ela , em ltima anlise, um objeto quntico (sendocomposta inteiramente de objetos qunticos), temos que responder queno ou assim diz o fsico David Mermin.^ Entre observaes, a Luaexiste tambm como uma forma de possibilidade empotentia transcen-dente.Talvez a mais importante, e mais insidiosa, suposio que absorve-mos na infncia que o mundo material de objetos existe l forain-dependente dos sujeitos, que so seus observadores. H prova circuns-tancial em favor dessa suposio. Em todas as ocasies em que olhamospara a Lua, por exemplo, ns a encontramos onde esperamos que esteja,ao longo de sua trajetria classicamente calculada. Naturalmente, pro-jetamos que ela est sempre l no espao-tempo, mesmo quando no aestamos olhando. A fsica quntica diz que no. Quando no estamosolhando, a onda de possibilidade da Lua espalha-se, ainda que em umvolume minsculo. Quando olhamos, a onda entra em colapso imediato.Ela, portanto, no poderia estar no espao-tempo. Faz mais sentido adap-tar uma suposio metafsica idealista: no h objeto no espao-temposem um sujeito consciente observando-o.As ondas qunticas, portanto, so semelhantes a arqutipos platni-cos no domnio transcendente da conscincia, e as partculas que semanifestam quando as observamos so as sombras imanentes na parededa caverna. A conscincia o meio que produz o colapso da onda de umobjeto quntico, que existe em potentia, tornando-a uma partcula84 81. A Integrao entre Cincia e Esptrttuahdadeimanente no mundo da manifestao. Esta a metafsica idealista bsi-ca, que usaremos no tocante a objetos qunticos neste livro. Sob a ilu-minao dessa idia simples, veremos que todos os paradoxos famososda fsica quntica desaparecero como o nevoeiro da manh.Notem que o prprio Heisenberg quase props a metafsica idealis-ta quando introduziu o conceito epotentia. O novo elemento impor-tante que o domnio epotentia existe tambm na conscincia. Nadaexiste fora da conscincia. de importncia crucial essa viso monistado mundo. ;, A CINCIA DESCOBRE A TRANSCENDNCIAAt a atual interpretao da novafsica,a ^divmtranscendncia raramen-te era mencionada no vocabulrio dessa disciplina. O termo era mesmoconsiderado hertico (o que acontece ainda, at certo ponto) para ospraticantes clssicos, obedientes lei de uma cincia determinista, decausa e efeito, em um universo que funcionava como um mecanismo derelgio.Para osfilsofosromanos da Antiguidade, transcendncia signifi-cava "o estado de estender-se ou situar-se alm dos limites de todaexperincia e conhecimento possveis", ou de "estar alm da compreen-so". Para os idealistas monistas, analogamente, transcendncia impli-cava isto no, nada conhecido. Hoje, a cincia moderna est se aventu-rando por reinos que durante mais de quatro milnios foram os feudosda religio e dafilosofia.Ser o universo apenas uma srie de fenme-nos objetivamente previsveis, que a humanidade observa e controla,ou ser muito mais esquivo e at mais maravilhoso. Nos ltimos 300anos, a cincia tornou-se o critrio indisputado da realidade. Temos oprivilgio de fazer parte desse processo evolucionrio e transcenden-te, atravs do qual a cincia muda no s a si mesma como nossa pers-pectiva da realidade.Um progresso instigante um experimento realizado por um gru-po de fsicos em Orsay, Frana^^ no s confirmou a idia datranscendncia na fsica quntica mas est tambm esclarecendo esseconceito. O experimento, realizado por Alain Aspect e seus colabora-dores, mostrou claramente que quando dois objetos qunticos socorrelacionados, se medimos um deles (produzindo, destarte, o colap- 85 82. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTES de sua funo de onda), a outra funo de onda entra tambm ins- Otantaneamente em colapso mesmo a uma distncia macroscpica,mesmo quando nenhum sinal h de espao-tempo para lhes mediar aconexo. Einstein, no entanto, provou que todas as conexes einteraes no mundo material tm que ser mediadas por sinais queviajam atravs do espao (o princpio de localidade) e, portanto, serlimitados pela velocidade da luz. Onde, ento, ocorre a conexo ins-tantnea entre objetos qunticos correlacionados que responsvel porsua ao, sem sinais, distncia.? A resposta sucinta : no domnio trans-cendente da realidade. O nome tcnico da ao instantnea distncia, sem sinal, no-localidade. A correlao de objetos qunticos observada no experimentode Aspect foi de carter no-local. Uma vez aceitemos a no-localidadequntica como um aspecto fsico comprovado do mundo em que vive-mos, torna-se mais fcil conceber na cincia um domnio transcendentesituado fora do domnio fsico manifesto do espao-tempo. De acordocom o fsico Henry Stapp, a mensagem da no-localidade quntica que"o processo fundamental da Natureza reside fora do espao-tempo, masgera eventos que nele podem ser localizados".^^ Advertncia: se "espao externo" leva-o a pensar em outra "caixa"fora da "caixa" espacial em que nos encontramos, esquea isso. Por de-finio, a outra caixa pode ser uma parte to legtima do universo doespao como a nossa. Com a conexo no-local somos forados aconceituar um domnio de realidade fora do espao-tempo porque umaconexo local no pode nele acontecer. Mas h outra maneira paradoxal de pensar na realidade no-localcomo estar em toda parte e em parte alguma, em toda e nenhuma oca-sio. Essa idia ainda paradoxal, mas tambm sugestiva, no.? No con-sigo resistir tentao de fazer um trocadilho com a expresso "em par-te alguma" {nowhere), que, no tempo de criana, li (a primeira vez emque a encontrei) como "agora/aqui" {now here). A no-localidade (e atranscendncia) esto em parte alguma e agora/aqui. Demcrito, h cerca de dois mil e quinhentos anos, props a filoso-fia do materialismo, mas, logo depois, Plato nos deu uma das primeirasdescries claras da filosofia do idealismo monista. Conforme notouWerner Heisenberg, a mecnica quntica indica que entre as duas men-tes, de Plato e Demcrito, que mais influenciaram a civilizao ociden-tal, a do primeiro pode acabar por ser a vencedorafinal.^*O sucesso 86 83. A Integrao entre Cincia e Espiritualidadedesfrutado pelo materialismo de Demcrito na cincia nos ltimos 300anos talvez seja apenas uma aberrao. A teoria quntica, interpretadade acordo com uma metafsica idealista, est pavimentando a estrada parauma cincia idealista, na qual a conscincia vem em primeiro lugar e amatria desce para uma apagada importncia secundria.87 84. PARTE 2O IDEALISMO EA SOLUO DOS PARADOXOS QUNTICOS Hbitos depensamento morrem lutando. Embora a mecnica quntica tenha subs titudo a mecnica clssica como teoria fundamental da fsica, muitos de seus estu diosos, condicionados pela antiga viso do mundo, ainda acham difcil de engolir as implicaes idealistas daprimeira. Eles no queremfazer as embaraosasper- ffintas metafsicas provocadas pela primara. Alimentam a esperana de que, seforem iffiorados, esses problemas desaparecero. Certa vez, no ino de uma dis- cusso dosparadoxos da mecnica quntica, o laureado Nobel Richard Feynmanfez uma caricatura dessa atitude, em seu inimitvelar de ironia: "Psiu,psiu", ele disse. "Fechem asportas. "Nos cinco captulos seguintes vamos abri-las e expor os paradoxos dafsica quntica. Nosso objetivo ser demonstrar que, quando analisados luz do idealis mo monista, descobrimos que osparadoxos no so to chocantes e contraditrio assim. A observncia rigorosa de uma metafsica idealista, baseada em uma cons cincia transcendente, unitiva, que gera o colapso da onda quntica, resolve, dforma no arbitrria, todos osparadoxos em questo. Descobriremos que intei- ramentepossvel fazer cincia dentro do marco do idealismo monista. O resultad uma cincia idealista que integra esprito e matria.A idia de que a conscinciaprovoca o colapso da onda quntica foi oriffnaria 89 85. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEmentepropostapelo matemtico John von Neumann, na dcada de 1930. Por qudemoramos tanto para estudar seriamente essa idia? Talvez ajude uma curtadiscusso de como surgiu meu prprio esclarecimento nesse assunto. Em 1983, fui convidado aparticipar de um seminrio de 10 semanas de du-rao sobre conscincia, no Departamento de Psicloga da Universidade de OrFiqu muito lisonjeado quando essespsiclogos eruditos escutaram, sem arredp, seis horas inteiras depalestra que fiz sobre idias qunticas. A grande recompensa, no entanto, ocorreu quando um dos estudantes de graduao, do grupo dpsiclogo Michael Posner, mencionou alguns dados cognitivos reunidos por uestudioso chamado Tony Marcel Alguns dos dados diziam respeito a "ver semconsnade ver: exatamente o que eu estavaprocurando. Com o corao em disparada, escuta os dados e relaxa apenas quando compreendi que eles estavam em completo acordo com ofato de minha conscinciapvocar o colapso do estado quntico do crebro-mente quando vemos conscientete (ver Captulo 7). Quando vemos sem conscincia de que vemos, no ocorrecolapso, e issofazia realmente um bocado de diferena em experimentos. Antesmuito tempo, compreendi tambm como resolver o paradoxo menor criado peladistino entre percepo consente e inconsciente. O segredo consiste em disguir entre conscincia epercepo.90 86. Captulo 5 OBJETOS SIMULTANEAMENTEEM DOIS LUGARES E EFEITOS QUE PRECEDEM SUAS CAUSASO s dogmas fundamentais do realismo materialista simplesmente nose sustentam. Em lugar de determinismo causal, localidade, obje-tividade forte e epifenomenalismo, a mecnica quntica oferece proba-bilidade e incerteza, complementaridade onda-partcula, no-localida-de e entrelaamento de sujeitos e objetos.Comentando a interpretao da probabilidade da mecnicaquntica, que gera incerteza e complementaridade, Einstein costumavadizer que Deus no joga dados. Para compreender o que ele tinha emmente com estas palavras, imagine que voc est fazendo um experi-mento com uma amostra radioativa que, claro, obedece s leis qunticasprobabilsticas do decaimento (radioativo). Seu trabalho consiste emmedir o tempo necessrio para que ocorram 10 eventos radioativos 10 cliques em seu contador Geiger. Suponha ainda que necessrio,em mdia, meia hora para que ocorram os 10 casos de decaimento. Portrs dessa mdia, esconde-se a probabilidade. Alguns experimentos po-deriam levar 32 minutos; outros, 25, e assim por diante. Complicandoas coisas, voc tem que pegar um nibus para ir ao encontro da noiva,que odeia ficar espera. E sabe o que que acontece. O ltimo expe-rimento demora 40 minutos porque um nico tomo, aleatoriamente,no inicia o proceso de decaimento, como ocorreu com os tomos co- 91 87. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEmuns. Voc, portanto, perde o nibus, a noiva rompe com voc e suavida arruinada. Isto pode ser um exemplo inventado meio tolo doque acontece em um mundo cujo Deus joga dados, mas no transmiteo argumento. Podemos confiar em eventos probabilsticos apenas namdia.A aieatoriedade dos eventos atmicos o jogo de dados do acaso,por assim dizer abominvel para o determinista. Ele pensa em pro-babilidade da maneira como nela pensamos na fsica clssica e na vidadiria: uma caracterstica de grandes conjuntos de objetos conjun-tos to grandes e complicados que no podemos, como assunto prtico,prev-los, embora, em princpio, essa previso seja possvel. Para odeterminista, a probabilidade simplesmente uma convenincia dopensamento. As leis fsicas que regulam os movimentos de objetos in-dividuais so inteiramente determinadas e, portanto, inteiramente pre-visveis. Acreditava Einstein que o universo mecnico quntico compor-tava-se tambm dessa maneira: havia variveis ocultas por trs dasincertezas qunticas. As probabilidades da mecnica quntica eram sim-plesmente questes de convenincia. Se tal fosse o caso, a mecnicaquntica teria que ser uma teoria de conjuntos. Na verdade, se no apli-camos a descrio probabilstica de onda a um nico objeto quntico,tampouco deparamos com os paradoxos que nos intrigam acomplementaridade onda-partcula e a inseparabilidade do objetoquntico de consideraes da maneira como observado.Infelizmente, as coisas no so to simples assim. O estudo de unsdois experimentos de mecnica quntica mostrar como difcil encon-trar logicamente razes para eliminar os paradoxos da nova fsica.O EXPERIMENTO DA FENDA D U P L A ; ;Jamais podemos ver o aspecto de onda de uma ondcula nica. Em to-das as ocasies em que olhamos, tudo o que vemos uma partcula lo-calizada. Deveremos, por conseguinte, supor que a soluo metafsicatranscendente. Ou deveremos esquecer a idia de que h um aspectode onda em uma ondcula nica. Talvez as ondas que aparecem na f-sica quntica sejam apenas caractersticas de grupos ou conjuntos deobjetos.92 88. o Idealismo e a Soluo dos Paradoxos QunticosCom o objetivo de determinar se isso acontece, podemos analisarum experimento comumente usado para estudar fenmenos ondulatrios:o experimento da fenda dupla. Na preparao desse experimento, umfeixe de eltrons passa atravs de uma tela que contm duas estreitasfendas (fig. 14). Uma vez que eltrons so ondas, o feixe fendido emdois conjuntos de ondas pela tela que contm as duas fendas. Essas ondasinterferem em seguida entre si, e o resultado da interferncia apareceem uma tela fluorescente.fontedo eltron fluorescente I)))) Figura 14. O experimento de fenda dupla com eltrons.Simples, no? Mas passemos em revista o fenmeno de interfern-cia. Gomo demonstrao simples, se voc no conhece bem esse fen-meno, ponha-se em p em uma banheira cheia e crie dois conjuntos deondas na gua, marchando ritmicamente, sem sair do lugar. As ondasformaro um padro de interferncia (fg. 15a). Em algum ponto, elasse reforaro mutuamente (fg. 15b); em outros, elas causaro destrui-o mtua (fg. 15c). Da o padro.Analogamente, h locais na telafluorescenteem que as ondas de el-trons, procedentes das duas fendas, chegam em fase, isto , correspondema seus passos na dana. Nesses locais, suas amplitudes se somam e a ondatotal reforada. Entre esses pontos brilhantes, h locais onde as duasondas chegam fora de fase e se cancelam mutuamente. O resultado dessa93 89. (b) reforo construtivode interferncia(c)cancelamento na interferncia destrutivaFigura 15. (a) Quando ondas de gua interferem entre si, elas ocasionam uminteressante padro de reforos e cancelamentos, (b) Quando as ondaschegam em fase, elas se reforam reciprocamente, (c) Ondas fora de fase.Resultado: cancelamento. 94 90. o Idealismo e a Soluo dos Paradoxos Qunticosinterferncia, construtiva e destrutiva, aparece em seguida na tela fluo-rescente como um padro de franjas brilhantes e escuras alternadas: umpadro de interferncia (fg. 16). E importante notar que o espaamentodas franjas permite-nos medir o comprimento das ondas.Fi^ra 16. O padro de interferncia de lampejos na tela. . Lembrem-se, porm, que ondas de eltrons so ondas de probabili-dade. Temos, portanto, que dizer que a probabilidade de um eltronchegar s reas claras que alta e que baixa a probabilidade de quechegue s reas escuras. No devemos, porm,ficarentusiasmados de-mais e concluir do padro de interferncia que as ondas de eltrons soondas clssicas, porque os eltrons de fato chegam tela fluorescentede forma muito parecida com a de partculas: um lampejo localizado poreltron. A totalidade dos pontos formados por um grande nmero deeltrons que se parece com um padro de interferncia de onda. Suponhamos que assumimos agora um risco intelectual e tornamoso feixe de eltrons muito fraco to fraco que, em qualquer dadomomento, apenas um eltron chega s fendas. Obteremos ainda umpadro de interferncia.? A mecnica quntica diz inequivocamente quesim. Mas no so necessrias duas ondas para que interfiram entre si.Pode um nico eltron fendido passar atravs de ambas as fendas e in-terferir consigo mesmo. Sim, pode. A mecnica quntica responde sima todas estas perguntas. Ou, como explica Paul Dirac, um dos pioneirosda nova fsica: "Cada fton (neste caso, eltron) interfere apenas consi-go mesmo." Aprova que a mecnica quntica oferece para essa proposi-o absurda matemtica, mas esta nica proposio responsvel portoda a mgica milagrosa de que so capazes os sistemas qunticos e quefoi confirmada por milhares de experimentos e tecnologias.Tente imaginar que 50 por cento de um eltron passa por uma fendae 50 por cento pela outra. E fcil ficar exasperado e recusar a acreditarnesta estranha conseqncia da matemtica quntica. O eltron passarealmente por ambas as fendas, na mesma ocasio.^ Por que deveramos 95 91. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEaceitar isso como certo? Podemos descobrir, observando. Podemos dirigiio feixe de uma lanterna (metaforicamente falando) para uma fenda, como objetivo de ver atravs de que buraco o eltron est realmente passando.Acendemos a lanterna, e enquanto vemos um eltron passando atra-vs de uma dada fenda, olhamos tambm para ver onde o lampejo aparecena tela fluorescente (fg. 17). O que descobrimos que em toda ocasioque um eltron passa pela fenda seu lampejo aparece exatamente atrs dafenda pela qual passa. O padro de interferncia desapareceu.lanternafonte dos eltronsfendas Figura 11. Quando tentamos identificar a fenda pela qual passa o eltron, ,j focalizando uma lanterna sobre as fendas, o eltron exibe sua natureza de partcula - exatamente o que esperaramos se os eltrons fossem bolas de beisebol em miniatura.O que acontece nesse experimento pode ser compreendido, em pri-meiro lugar, como um caso do princpio de incerteza. Logo que localiza-mos o eltron e determinamos a fenda atravs da qual ele passa, perde-mos a informao sobre seu momentum. Eltrons so coisas muitodelicadas. A coliso com o fton que estamos usando para observ-loafeta-o, de modo que SQumomentum muda em um volume imprevisvel.O momentum e o comprimento de onda do eltron tm relao entre si: eesta foi a grande descoberta de De Broglie, que a matemtica qunticaincorporou. Perder informao sobre omomentum do eltron, portanto, o mesmo que perder informao sobre seu comprimento de onda. Sehouvesse franjas de interferncia, poderamos medir o comprimento de 96 92. o Idealismo e a Soluo dos Paradoxos Qunticos onda pelo espaamento entre elas. O princpio da incerteza diz que logo que determinamos a fenda pela qual est passando o eltron, o processo de olhar destri o padro de interferncia. Temos que compreender que as medies de posio ^momentum do eltron so realmente processos complementares, mutuamente exclu- sivos. Podemos concentrar-nos nomomentum e medir o comprimento deonda e, portanto, o momentum do eltron vista do padro de in-terferncia, mas, neste caso, no podemos saber atravs de qual fendaele passa. Ou podemos concentrar-nos na posio e perder o padro deinterferncia, ou seja, a informao sobre o comprimento de onda e omomentum. H uma segunda maneira, ainda mais sutil, de compreender e re-conciliar tudo isso a via do princpio da complementaridade. De-pendendo da aparelhagem que escolhermos, vemos o aspecto de par-tcula (por exemplo, usando uma lanterna) ou o aspecto de onda (semlanterna). Entender o princpio da complementaridade como dizendo que osobjetos qunticos so simultaneamente onda e partcula, mas que s po-demos ver um dos atributos com um arranjo experimental particular, certamente correto, mas a experincia nos ensina tambm algumas su-tilezas. Temos tambm que dizer, por exemplo, que o eltron no onda(porque o aspecto de onda nunca se manifesta no caso de um eltronnico) nem partcula (porque ele aparece na tela em locais proibidos spartculas). Em seguida, se formos cautelosos em nossa lgica, teremostambm que dizer que o fton no no-onda nem no-partcula, paraque no haja mal-entendido sobre a maneira como usamos as palavrasonda ^partcula. Esta lgica parece-se muito com a de Nagarjuna, o fil-sofo idealista do sculo I d.C, o lgico mais hbil da tradio budistaMahayana} Osfilsofosorientais transmitem a maneira como compreen-dem a realidade ltima dizendo^A neti(isso no, aquilo no). Nagarjunaformulou esse ensinamento em quatro negaes: Ela no existe. Ela no no existe. Ela no existe e no no existe simultaneamente. Nem ela no existe nem no no existe. 97 93. o UNIVERSO AUTOCONSCIENTEPara compreender com mais clareza a complementaridade, suponha-mos que voltamos ao experimento anterior, desta vez usando baterias fra-cas, para tornar um pouco mais tnue a luz da lanterna que projetamossobre os eltrons. Quando repetimos o experimento dafigura17 com fei-xes de luz cada vez mais fracos, descobrimos que alguns dos padres deinterferncia comeam a reaparecer,ficandomais visveis medida quetornamos cada vez mais fraca a luz da lanterna (fig. 18). Quando a lanter-na inteiramente desligada, volta o padro completo de interferncia. ji-^- .^^.MIAUXMJVJ: xv.--j-/ sr-Figura 18. Com uma & ---^ rjPwKwKBKlt < X lanterna mais fraca ** .:iiP-*.-:l9H^^HB9lp%r^^^^^^ ^"^ pouco doA medida que a luz da lanterna se torna mais fraca, diminui o nmerode ftons que se espalham a partir dos eltrons, de modo que alguns doseltrons deixam inteiramente de ser "vistos" pela lanterna. Os eltronsque so vistos aparecem do outro lado da fenda 1 ou da fenda 2, exata-mente onde esperaramos que estivessem. Todos os eltrons que no sovistos dividem-se e interferem consigo mesmos para criar o padro deinterferncia de onda na tela, quando um nmero suficiente deles l chegaNo limite da luz forte vista apenas a natureza de partcula dos eltrons;no limite da ausncia de luz, isso s acontece com a natureza de onda. Nocaso de vrias situaes intermedirias de luz fraca, ambos os