Indeterminismo

O indeterminismo refere-se a uma concepção filosófica segundo a qual alguns acontecimentos não têm causas ou que têm causas não-lineares: limitam-se a acontecer e nada há no estado prévio do mundo que os explique. Corresponde assim, em stricto sensu à uma quebra da causalidade. Segundo algumas interpretações da mecânica quântica, entre elas a mais aceita, a interpretação de Copenhagen, vários dos acontecimentos quânticos teriam esta propriedade.

Na mecânica quântica de Werner Heisenberg, da impossibilidade de medir de forma precisa a trajetória de uma partícula subatômica (por não se poder determinar com a mesma precisão sua velocidade e sua posição), deriva-se o "princípio da incerteza" ou "desigualdade de Heisenberg". Este princípio levou ao questionamento das noções de espaço e movimento na física clássica, introduzindo o conceito de aleatoriedade intrínseca ao comportamento das partículas elementares, e estabelecendo que o comportamento estatístico é intrínseco ao universo. A mecânica quântica se abstém, contudo, de definir se o universo é intrinsecamente indeterminístico ou determinístico, o que leva às diversas interpretações da mesma, muitas das quais transcendendo os limites científicos, algo contudo não observado na teoria em si. Uma noção básica a ser entendida é que a afirmação de que certo efeito não possui causa pode ser logicamente derivada do desconhecimento das verdadeiras causas.

Notas históricas

Leucipo, um filósofo de Mileto, no século V a.C. já tinha a teoria de que os átomos moviam-se de forma aleatória, ao acaso. Esta tese está localizado em um fragmento da coleção de Hermann Diels, publicado pela primeira vez em "Doxographi Graeci" no 1879 (289) e mais tarde (com Walter Kranz) em "Die Fragmente der Vorsokratiker" do 1903 (67 A 24. Ele lê, no original grego e traduzido para o português:

Ό τυίνυν κόσμος συνέστη περικεκλασμένωι σχήματι έσχηματισμένος τόν τρόπον

τοϋτον· τών άτόμων :σωμάτων άπρονόητον καί τυχαίαν εχόντων τήν κίνησιν συνεχώς.

Tradução:

O cosmos foi formado desta forma, gerando assim uma forma esférica

devida ao movimento aleatório e imprevisível dos átomos.

A indeterminação dos átomos também foi retomado mais tarde (século IV a.C.) por Epicuro. Ele teorizou que o movimento dos átomos acontecer a cair acaso, de um desvio em relação à vertical, ou seja, em um ângulo de movimento que ele chamou de "parenklisis”. A palavra foi traduzida por Lucrécio em seu De Rerum Natura com a palavra latina clinâmen.

Indeterminismo em fisica

O indeterminismo em física é associado à estruturas e processos (sequências de fenômenos) que não são determinados por causas lineares, mas não-lineares, que negam todo recurso a mecanismos antecedentes. Uma estrutura com aleatoriedade objetiva, indeterminista, é impossível de descrever completamente, portanto, sobre ela não podemos construir modelos físicos determinados.

Um processo com tal aleatoriedade objetiva tem comportamento impossível de ser previsto e controlado, e se o repetirmos experimentalmente a partir de seus estados iniciais e causas idênticas produzirá efeitos diferentes que são determinados de um modo totalmente ao azar (aqui, podemos usá-lo como um sinônimo de acaso). Hoje, sabemos que a Natureza não é, ao menos antropicamente, totalmente determinada. Nos fenômenos microscópicos do mundo subatômico, a situação é particular e específica, e aí imperam estados de comportamento que aos olhos do senso comum clássico seriam classificados como bizarros e que regem-se pelo acaso. São fenómenos aleatórios objetivos, como o pulo de um eléctron de um nível energético a outro, sem passar por estados definidos intermediários e sem existir nenhuma causa determinando o instante do regresso ao menor nível de energia. A essência do debate faz-se em torno da natureza por trás dos estados coerentes emaranhados.

Exemplos de fenômenos com tal aleatoriedade são o decaimento radioativo de um átomo, a emissão de um fóton por um elétron de um átomo excitado, a geração de um elétron e um pósitron conjuntamente a partir de um fóton de alta energia (partícula gama), no que é chamado de produção de par, a produção de partículas a partir da instabilidade do vácuo e diversos outros fenômenos tratados na mecânica quântica. Não existe modo algum de se prever o momento exato no tempo e até a direção em se dará a ocorrência de tais fenômenos.

Há de se fazer contudo distinção entre imprevisibilidade e indeterminismo. A física quântica extingue a ideia de previsibilidade absoluta com certeza explícita - se é que ela figura na física clássica -, via princípio da incerteza, contudo mantém em aberto o determinismo ou o indeterminismo de tais processos, como os citados. A questão do determinismo figura como uma sentença condicional. Forneça todas as condições iniciais do universo com precisão absoluta, e a evolução do universo encontra-se completamente determinada com precisão absoluta, o que implica o determinismo estrito do universo, portanto. A mecânica quântica, em particular o princípio da incerteza, não implica a negação explícita da conclusão - ela não nega explicitamente o determinismo -, mas sim nega a incapacidade de se satisfazer a premissa, de se conhecer com precisão absoluta as condições iniciais - negando-se assim apenas a pronunciar-se sobre o assunto. Surge assim a possibilidade de a conclusão ainda ser válida mesmo não se podendo executar o teste acima, ou ainda, certamente, dessa também não sê-la, abrindo a possibilidade para as diversas interpretações.

A questão de ausência de causa nos fenômenos quânticos, segundo a interpretação de Copenhaga, é relacionada aos conceitos e consequências do princípio da incerteza de Heisenberg, as implicações da violação das desigualdades do teorema de Bell e as implicações de causalidade no tempo relacionadas ao teorema de Noether.

Algumas tentativas de se compatibilizar a mecânica quântica com o determinismo foram feitas, mas, em 1965, John Bell descobriu um teorema muito geral que praticamente destruiu as possibilidades de compatibilização da teoria com o determinismo estrito. A teoria, para manter-se coerente com os resultados experimentais, simplesmente mostra-se incompatível com a assunção prévia do determinismo do universo entre seus postulados de forma a fazê-la implicar um universo determinista. A partir da análise teórica de um experimento simples com duas partículas distantes, ele mostrou a possibilidade do indeterminismo quântico ser realmente uma propriedade intrínseca do universo (mas não definiu que o é).

A existência de indeterminismo significa que a causalidade é não-linear, ou seja, que as causas não estão conectadas, mas desconectadas. Uma série de causas irregulares ou complicadas nunca produz efeitos completamente definitivos (determinismo), mas indeterminados e imprevisíveis. A desconexão das causas pode ser indicada com a palavra azar.

Frente aos fatos, ocorre contudo algo muito interessante. Não se observam no mundo macroscópicos eventos descritos por estados coerentes emaranhados. Assim, de um lado temos os fenômenos naturais macroscópicos que são, em essência, compatíveis com o determinismo, esses atrelados e diretamente acompanhados de outros microscopicamente indeterminados. Esse é um dos pontos mais intrigantes das interpretações indeterministas. Sabe-se que a teoria quântica é uma teoria completa, sem contradições, podendo, em princípio, embora desnecessário, ser usada tanto para descrever o mundo microscópico como também o macroscópico. Ao estudá-la aprende-se que a teoria quântica deve reduzir-se às leis da mecânica clássica em limites macroscópicos; portanto não contradizendo nem invalidando a mecânica clássica, e nem a relatividade, mas sim encerrando em si a primeira (essas últimas por natureza certamente deterministas). Contudo, ao se tentar de antemão inserir explicitamente na mecânica quântica pressupostos básicos das teorias limítrofes, como o determinismo, ou mesmo a localidade atrelada à relatividade, essa desmorona por completo. Tal comportamento fundamenta o chamado paradoxo EPR. Um dos grandes problemas ainda não solucionados da física atual é a construção de uma teoria quântico relativística, ou seja, uma teoria quântica da gravidade.

Indeterminismo da complexidade

Dois cientistas que receberam o Prêmio Nobel, o químico Ilya Prigogine e o físico Murray Gell-Mann, têm estudado o indeterminismo da matéria molecular complexa.

O futuro, como nas estruturas dissipativas, não está determinado! E a razão, no fundo, desse "indeterminismo", é que esses sistemas nos quais os fenômenos aparecem não se explicam com base nas partículas individuais, mas nos conjuntos.

A flecha do Tempo tem uma grande importância. Poderíamos dizer que as moléculas biológicas são moléculas que incorporaram o Tempo. Em situações de equilíbrio tudo é simples, estável e não há variação de entropia. Ocorre que processos irreversíveis, aos quais se aplica o segundo princípio da termodinâmica (a entropia do universo cresce na direção de um máximo) constituem a imensa maioria no universo. Longe do equilíbrio pode aparecer o instável e o complexo, mas surge também a possibilidade de formação de estruturas complexas e delicadas. As estruturas biológicas, a auto-organização, a vida só é possível longe do equilíbrio. Isso mostra que o "caos" assume um papel construtivo e é nesse sentido que Prigogine fala em generalização desse conceito (de caos).

Ilya Prigogine em A Nova Aliança descreve “À reversibilidade inteiramente ideal da dinâmica clássica opõem-se dois estilos de devir que a irreversibilidade à qual a dinâmica alargada dá sentido, permite pensar. Um, suspenso do passado, corre mais provavelmente para o equilíbrio, outro está aberto a um futuro mais propriamente histórico: é o das estruturas dissipativas que constituem a chance das singularidades aleatórias.”

O ponto de bifurcação – conceito utilizado por Prigogine em suas investigações científicas, denotam o processo de ramificação, de escolhas em um sistema instável, longe do equilíbrio. Reforçando que a bifurcação é o ponto crítico por meio do qual um novo estado se torna possível na natureza

Ver também

• Acaso
• Aleatoriedade
• Teoria do caos
• Causalidade
• Determinismo
• Livre-arbítrio