O PRINCIPIO DA INCERTEZA, SUPERPOSIÇÃO E O GATO DE SCHODINGER

By: AAS

É possível que um gato esteja morto e vivo ao mesmo tempo? O gato de Schrodinger foi criado para ilustrar um paradoxo, o princípio da incerteza. O princípio da incerteza foi criado por Werner Heinseberg para explicar que não podemos saber a posição de uma partícula, como um elétron ou um fóton, com perfeita precisão. Em outras palavras, a posição exata de um elétron dentro do núcleo atômico em um determinado momento não poderia ser determinada com certeza ou precisão, mas só poderia ser calculada estatisticamente dentro de uma certa probabilidade. Mas vamos à pergunta principal, como o gato pode estar morto e vivo? Vamos descobrir.

O princípio da incerteza é um dos pilares conceituais mais importantes da física quântica. De acordo com o princípio da incerteza, não é possível medir com precisão a posição e a quantidade de movimento. Como os elétrons são muito instáveis fora do átomo, se você conhece a posição, você não sabe mais a quantidade de movimento e vice-versa. Entretanto, dentro do átomo, os elétrons se movimentam ao redor do núcleo em órbitas circulares chamadas de camada elétrica. Além do movimento e da posição, o princípio da incerteza também serve para o tempo e a energia. Logo abaixo, temos a imagem da equação:

Como você pode ver, ao lado dos triângulos, conhecidos como delta, há uma letra e esta letra tem um significado. Delta representa a mudança da variável dada.

△x é a incerteza da posição

△Q é a incerteza da quantidade de movimento

△E é a incerteza da energia

△t é a incerteza da época

Ao ver a equação, você pode saber ao primeiro sinal que △Q multiplicado por △x é sempre maior ou igual à constante de Planck. A constante de Planck mostra a relação entre massa e energia/freqüência. Portanto, quanto maior for a massa, maior será a freqüência.

O paradoxo do gato é um experimento mental sugerido pelo físico Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger. Antes que possamos entender o experimento, precisamos entender um conceito muito importante, o conceito de superposição. Este conceito é um dos mais estranhos da física quântica. Mas se você não entender o primeiro exemplo que vou explicar, não se preocupe, o gato de Schrodinger vai facilitar a informação.

Digamos que existe um átomo, que tem apenas uma quantidade física importante, a energia. Vamos supor que o átomo recebe sua energia da fonte A e da fonte B. Isto é chamado de sistema de dois estados. Mas agora vamos calcular quais são os possíveis estados do átomo. A partir disto, saberemos que um dos estados disponíveis é A ou B. O resultado do cálculo não é nem A nem B. Nesta solução, o átomo não tem nem mesmo uma energia bem definida. Quando isto acontece, é chamado de estado de sobreposição. Descobrimos que o átomo não tem nem A nem B energia. Se você acha que isto não faz sentido, é porque não faz sentido. Este estado não usa lógica. Mas é isso que as equações nos dizem, e se formos diretamente ao átomo e medirmos sua energia? A energia será A ou B, porque estas são as únicas energias que podemos medir. Estamos no problema principal, os cálculos da física quântica prevêem a existência do estado, mas assim que fazemos qualquer tipo de medida, o átomo decide entre A ou B. O que calculamos e o que observamos agora são idéias contraditórias. Isso significa que nunca conseguiremos ver o estado de superposição. É quase como se a realidade decidisse o que ela é quando está sendo observada. A superposição na realidade representa algo que pode ser medido.

Agora que você entende o que é superposição, deixe o gato morto vivo entrar. O gato de Schrodinger consiste em uma experiência mental. Onde há um gato dentro de uma caixa isolado do mundo inteiro, além do que está dentro da caixa. Dentro, há um medidor de radiação e uma substância radioativa pequena o suficiente para que o material dentro se decomponha um pouco. Se isto acontecer, a radiação irá apitar. Graças às informações, podemos concluir que o gato está no estado de sobreposição. Ele não está morto e vivo, ele não está nem mesmo entre as duas opções. Não se enganem, não é porque o gato não está vivo nem morto que ele não existe. Nós sabemos que ele está lá, mas não sabemos como. Por causa disso, se abrirmos a caixa, o gato decidirá se ele está vivo ou não. Portanto, de acordo com todos estes fatos, o estado de um átomo em superposição só pode ser conhecido por medição.

Em conclusão, o princípio da incerteza explica que não podemos saber a posição de uma partícula com precisão exata. Quanto mais precisamente se conhece um dos valores, menos se conhece sobre o outro. E se não fosse o conceito de superposição que explica o gato de Schrodinger, o princípio da incerteza provavelmente será mal interpretado. Estes poucos princípios e conceitos são importantes para que os humanos compreendam o cosmos que nos rodeia.