O gato de Schrödinger
O gato de Schrödinger é uma experiência de pensamento sobre a física quântica. Erwin Schrödinger sugeriu-a em 1935, em reacção à interpretação da física quântica de Copenhaga.
Schrödinger escreveu:
Até se podem criar casos bastante ridículos. Um gato é trancado numa câmara de aço, juntamente com o seguinte dispositivo (que deve ser fixado contra a interferência directa do gato): num contador Geiger, há um pequeno pedaço de substância radioactiva, tão pequeno, que talvez no decurso de uma hora apenas um dos átomos se decomponha, mas também, com igual probabilidade, talvez nenhum; se isso acontecer, o tubo do contador descarrega e através de um relé liberta um martelo que estilhaça um pequeno frasco de ácido cianídrico. Se se deixar todo este sistema sozinho durante uma hora, dir-se-ia que o gato ainda vive se, entretanto, nenhum átomo se tiver decomposto. A psi-função de todo o sistema expressaria isto tendo nele o gato vivo e morto (perdão pela expressão) misturado ou manchado em partes iguais.
É típico destes casos que uma indeterminação originalmente restrita ao domínio atómico se transforma em indeterminação macroscópica, que pode então ser resolvida por observação directa. Isso impede-nos de aceitar tão ingenuamente como válido um "modelo desfocado" para representar a realidade. Em si mesmo, não encarnaria nada obscuro ou contraditório. Há uma diferença entre uma fotografia tremida ou desfocada e uma fotografia instantânea de nuvens e bancos de nevoeiro.
- Erwin Schrödinger, Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (A situação actual na mecânica quântica), Naturwissenschaften
(traduzido por John D. Trimmer em Proceedings of the American Philosophical Society)
Em termos simples, Schrödinger afirmou que se se colocasse um gato e algo que pudesse matar o gato (um átomo radioactivo) numa caixa e a selasse, não se saberia se o gato estava morto ou vivo até se abrir a caixa, de modo que até que a caixa fosse aberta, o gato estava (de certa forma) "morto e vivo". Isto é utilizado para representar a forma como a teoria científica funciona. Ninguém sabe se alguma teoria científica está certa ou errada até que essa teoria possa ser testada e provada.
A física pode ser dividida em dois tipos; física clássica e mecânica quântica. A física clássica explica a maioria das interacções físicas, como por exemplo, porque é que uma bola salta quando cai. Também pode ser usada para prever interacções físicas, como o que acontecerá quando se deixa cair uma bola. Contudo, existem algumas interacções físicas que não explica; por exemplo, como a luz pode ser transformada em electricidade. A mecânica quântica fornece uma forma para os físicos explicarem porque é que estas coisas acontecem.
A interpretação de Copenhaga é utilizada para explicar o que está a acontecer à parte mais pequena de um átomo (uma partícula sub atómica) sem olhar para ele (observando-o ou medindo-o). A matemática é utilizada para mostrar a probabilidade de algo acontecer com a partícula. Uma partícula pode ser descrita como tendo 50% de probabilidade de estar num lugar de cada vez, ou 50% de probabilidade de estar num lugar de cada vez. Isto também poderia ser expresso como um gráfico (ou forma de onda). Isto é muito conveniente quando se fazem cálculos de física quântica.
Contudo, a única forma de estar 100% seguro de onde está uma partícula, é observá-la. Até ao ponto em que se observa, a Interpretação de Copenhaga diz que a partícula está lá e não está. Só quando se observa a partícula é que se sabe se ela está lá ou não.
Embora isto faça sentido na física quântica, não faz sentido na física clássica (do mundo real).
Schrödinger queria mostrar que esta forma de pensar sobre a mecânica quântica conduziria a situações absurdas. Ele concebeu uma experiência de pensamento.
Um gato é colocado numa sala que está separada do mundo exterior.
Um contador Geiger que conta a quantidade de decaimento radioactivo e um pouco de um elemento radioactivo estão na sala.
No espaço de uma hora, um dos átomos do material radioactivo pode decair (ou decompor-se porque o material não é estável), ou não pode.
Se o material se decompuser, libertará uma partícula atómica, que atingirá o contador geiger, que libertará gás venenoso, que matará o gato.
A questão agora é: no final da hora, o gato está vivo ou morto? Schrödinger diz que, segundo a Interpretação de Copenhaga, enquanto a porta estiver fechada, o gato está morto e vivo. Não há forma de saber até a porta ser aberta. Mas ao abrir a porta, a pessoa está a interferir com a experiência. A pessoa e a experiência têm de ser descritas com referência uma à outra.
Olhando para a experiência, a pessoa influenciou a experiência, pelo que pode não nos dar a resposta correcta.
A experiência do pensamento foi inventada por Schrödinger para demonstrar a loucura de pensar em estados quânticos para grandes objectos. Também tem sido referenciada muitas vezes na cultura pop.
Um gato, com um contador Geiger, e um pouco de veneno numa caixa selada. A mecânica quântica diz que após algum tempo, o gato está vivo e morto. Uma pessoa que olhe para a caixa encontrará o gato vivo ou morto, no entanto, presume-se que esteja vivo e morto antes de se olhar para a caixa.
Figura de gato em tamanho real no jardim da Huttenstrasse 9, Zurique, onde Erwin Schrödinger viveu 1921 - 1926. Dependendo das condições de luz, o gato aparece vivo ou morto.
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Perguntas e Respostas
P: O que é o gato de Schrödinger?
R: O gato de Schrödinger é uma experiência de pensamento sobre física quântica, proposta por Erwin Schrödinger em 1935, em reação à interpretação da física quântica de Copenhague. Envolve um cenário hipotético onde um gato é colocado numa câmara de aço com um dispositivo que contém material radioativo e pode potencialmente matar o gato. A questão colocada pela experiência é se o gato estará ou não vivo ou morto quando a caixa for aberta.
P: O que diz a interpretação de Copenhague sobre as partículas?
R: A interpretação de Copenhague diz que é impossível saber ao certo em que estado uma partícula estará até que tenha sido observada, portanto, antes da observação, pode-se dizer que ela existe em ambos os estados ao mesmo tempo.
P: Como Schrödinger demonstrou esse conceito?
R: Schrödinger demonstrou esse conceito através de sua experiência de pensamento envolvendo um gato sendo colocado dentro de uma caixa selada com material radioativo. Ele sugeriu que até que a caixa fosse aberta, não se saberia se o gato estava morto ou vivo, de modo que até lá ele existiria nos dois estados ao mesmo tempo.
P: Quais são os dois tipos de física mencionados neste texto?
R: Dois tipos de física mencionados neste texto são a física clássica e a mecânica quântica. A física clássica explica a maioria das interações físicas e pode prever as interações físicas enquanto a mecânica quântica fornece uma explicação para algumas interações físicas que a física clássica não pode explicar.
P: Como a observação de algo influencia uma experiência?
R: A observação de algo pode influenciar um experimento porque, ao observar um experimento, pode-se interferir nos seus resultados devido à sua presença e ações durante a observação. Isso significa que quaisquer resultados obtidos de tal experimento podem não refletir necessariamente a realidade com exatidão, uma vez que foram influenciados por fatores externos.
P: A que se refere "psi-função"?
R: Psi-função se refere a equações matemáticas usadas para descrever como é provável que algo aconteça dentro da mecânica quântica sem realmente olhar para ela (observá-la).
