Os campos.

Uma hipótese plausível da física moderna é que o Universo surgiu espontaneamente por processos quânticos descritos como flutuações nos campos correspondentes às partículas fundamentais. É este o tema central do livro de Lawrence Krauss, A Universe from Nothing. Há umas semanas o Alfredo Dinis transcreveu o que chamou «a devastadora crítica de David Albert a Krauss», na qual Albert afirma que os campos da mecânica quântica são “coisas físicas”, «não menos que girafas ou frigoríficos ou sistemas solares» e que «O verdadeiro equivalente ao nada nos campos da mecânica quântica relativista não é esta ou aquela combinação particular dos campos [mas sim] a simples ausência de campos»(1). Isto não faz sentido, e penso que o Alfredo só considerou esta critica como sendo “devastadora” porque não percebeu bem o que “campo” quer dizer neste contexto.

Matematicamente, um campo é uma função que relaciona pontos e valores. É uma abstracção e não um objecto material. Mesmo quando é aplicado na física, onde os valores são grandezas mensuráveis relevantes como a gravidade ou o electromagnetismo, continua a ser um conceito abstracto e podemos definir os campos que quisermos. Por exemplo, podemos definir o campo do chocolate como sendo a função que faz corresponder a cada ponto a massa do chocolate que estiver a menos de 10cm desse ponto.

É fácil ver que este campo não é uma “coisa física” como «girafas ou frigorificos ou sistemas solares», ao contrário do que Albert defende. O campo descreve, pelo seu valor numérico, algo de físico – a massa de chocolate nessa região do espaço – mas, por si só, é apenas um conceito. Não surge nada de novo no universo só por definirmos este campo*. Também é fácil perceber a confusão de perguntar se este campo existe, ou se existe na Terra ou em Marte. Este campo apenas “existe” como conceito mas, como podemos fazer corresponder qualquer ponto a um valor de massa de chocolate, “existe” tanto em Marte como na Terra. O que acontece é que, tanto quanto sei, em Marte todos os valores deste campo serão zero. Mas o campo “existe” em Marte da mesma forma meramente conceptual como “existe” na tablete de chocolate que tenho na cozinha. E como “existia” antes do universo existir.

Este é o primeiro ponto importante que queria que o Alfredo percebesse. Quando nós modelamos o universo, conceptualmente, como coisas a causar outras coisas, é inevitável perguntar “o que causou a primeira coisa?” porque qualquer ideia que formulemos nos compromete à existência dessas coisas pelas quais descrevemos o universo. Sejam deuses ou electrões. É assim que Albert está a pensar, e é assim que os teólogos, filósofos e cientistas pensaram neste problema durante muito tempo. Mas esta noção de campo dá-nos um ponto de partida diferente porque não presume nada acerca da existência de coisas. Pensar nos valores do campo do chocolate em Marte não presume haver chocolate em Marte, ou em lado algum. Nem faz sentido exigir “a ausência de campos”. No vazio do nada o campo do chocolate será nulo, mas “existe” lá da mesma forma como “existe” aqui e em Marte. Conceptualmente, mais nada.

Esta mudança de paradigma revela outro ponto importante. Quando pensamos em coisas (forças, ondas, matéria, etc) o estado mais elementar, a partir do qual teremos de explicar outros, será aquele em que nenhuma coisa existe. Daí a pergunta “porque existe algo em vez de nada?” Mas se pensarmos em campos em vez de em coisas, além de não se pôr a questão dos campos existirem ou deixarem de existir, também não é evidente que o valor que exige menos explicação seja sempre o valor nulo. Para o campo de chocolate é, porque qualquer valor não nulo implica uma mistura complexa de moléculas orgânicas muito específicas. Mas do campo electromagnético, por exemplo, o que sabemos é que não se pode manter exactamente nulo porque está sempre sujeito a uma indeterminação significativa e oscila espontaneamente. Neste caso, se definirmos um “nada” onde este campo é exactamente nulo já não estamos a definir um estado fundamental de onde explicamos o resto mas sim um estado que não se consegue explicar e que, tanto quanto sabemos, é impossível de atingir.

A crítica de que no nada não podiam existiam campos é tão disparatada como exigir que alguém inventasse o número um antes de poder aparecer a primeira coisa. O campo do chocolate sempre “existiu” porque é apenas um conceito, tal como o número um. E se queremos explicar a origem deste universo temos de o fazer a partir de um estado, mesmo que hipotético, que exija menos explicação. Isto força-nos também a rejeitar a ideia de que todos os campos seriam nulos porque, em geral, isso é impossível de justificar. Para perceber a resposta da física moderna à pergunta “porque há algo em vez de nada?” é preciso perceber estes dois aspectos. Primeiro, que os elementos fundamentais da descrição moderna da realidade não são as coisas em si mas sim conceitos matemáticos nos quais a existência ou inexistência de cada coisa é representada por combinações de valores. E, em segundo lugar, que o estado mais fundamental, menos carente de justificação, a partir do qual explicamos o resto não corresponde a ter exactamente, e permanentemente, zero em todos esses valores.

*Infelizmente. Mais chocolate é sempre bom.

1- Comentário em A fé, adenda.