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Erwin Schrödinger
Erwin Schrödinger, o físico por trás do experimento imaginário

Erwin Schrödinger foi um físico austríaco conhecido pela sua enorme contribuição à física quântica. Certa vez, propôs um experimento mental que veio a ser um dos símbolos da física quântica, o Gato de Schrödinger. O experimento (totalmente hipotético) consistia em colocar um gato numa caixa selada com uma amostra radioativa. Essa amostra radioativa teria 50% de chance de decair e estaria ligada a uma garrafa de veneno. Caso o material decaísse, o veneno seria liberado e o gato morreria. Caso contrário, o bichano sairia ileso da caixa. De acordo com a interpretação aceita da física quântica, até que a caixa fosse aberta e os cientistas pudessem ver o resultado do experimento, o gato estaria vivo e morto ao mesmo tempo… “Espera, que absurdo! A simples ignorância dos cientistas com relação ao estado do gato não faria com que ele estivesse morto e vivo ao mesmo tempo! O gato está ou morto ou vivo, independente dos cientistas saberem ou não, certo?” … Ou será que não? Essa conclusão parece ser absurda porque estamos levando em conta apenas as leis da física com as quais estamos acostumados a lidar. Porém, o material radioativo não obedece a essas leis e sim às leis da física quântica, uma terra de ninguém onde praticamente tudo é possível e nada é constante. Isso tudo pode parecer muito confuso no momento mas não se preocupe, explicaremos tudo… Mas primeiro precisamos entender o que é a física quântica.

Uma dica antes de começarmos: Na física quântica, quanto mais confuso você estiver, melhor. Se você estiver certo de alguma, é porque provavelmente está errado. Preparado? Então vamos lá… Em sistemas físicos menores ou ao menos muito próximos do tamanho de um átomo, as coisas não funcionam da mesma maneira que no mundo macroscópico. Lá, partículas podem estar em vários lugares ao mesmo tempo, ultrapassar barreiras sólidas e outras tantas maluquices quânticas… Para entender melhor essa história, vamos ilustrar um dos experimentos mais antigos da física quântica, o experimento da dupla fenda. No experimento da dupla fenda, partículas foram arremessadas contra um bloqueio com duas fendas muito pequenas. As partículas obviamente precisavam passar por uma fenda ou por outra e logo depois se chocavam contra um anteparo, marcando sua posição no mesmo. O esperado era que, como as partículas precisavam passar por uma fenda ou por outra, as marcas no anteparo se acumulassem em frente às duas fendas. Porém, não foi isso que aconteceu…

experimento da dupla fenda
O famoso experimento da dupla fenda ilustrado

As partículas formaram um padrão estranho no anteparo, como se não fosse uma partícula que estivesse passando pelas fendas e sim uma onda. Ou melhor ainda… É como se a partícula estivesse em vários lugares ao mesmo tempo, formando uma espécie de onda de probabilidades que passava pelas duas fendas. Assim como você, os cientistas também acharam isso uma loucura, por isso instalaram detectores para que pudessem identificar por qual fenda cada partícula estava passando. “Agora vamos pegá-las no flagra!” pensaram os cientistas. (Não?) Como era de se esperar, as partículas estavam passando por um fenda ou por outra, nunca pelas duas. Porém, antes que os cientistas pudessem respirar aliviados, eles repararam uma outra coisa: As marcas no anteparo mudaram! Agora que eles sabiam por onde as partículas estavam passando, as marcas no anteparo eram exatamente como esperadas inicialmente, se acumulando em frente às fendas. Com isso, por mais louca que fosse, os cientistas só conseguiam chegar a apenas uma conclusão: usaram muito LSD e estavam muito doidões quando as partículas não estavam sendo observadas, elas estavam em diversos lugares ao mesmo tempo, ou seja, se comportavam como uma onda. Quando estavam sendo observadas, se comportavam normalmente como partículas. Essa é a física quântica!

Representação do experimento de Schrödinger
Representação do experimento de Schrödinger

Se você achou isso tudo uma loucura, fique tranquilo, todos os cientistas também. Como disse o físico Richard Feynman: “Se você acha que entendeu alguma coisa sobre mecânica quântica, então é porque você não entendeu nada.” Mas como isso se conecta com a história do gato de Schrödinger? Afinal, estamos falando de um gato, não de uma partícula subatômica… Porém, a questão não é o gato e sim a partícula radioativa, que obedece às leis da mecânica quântica. Assim como a partícula no experimento da dupla fenda tinha 50% de chance de passar por uma fenda, a partícula radioativa teria 50% de chance de sofrer um decaimento. E assim como a partícula passava por ambas as fendas quando não estava sendo observada, a partícula radioativa decairia e não decairia caso não fosse observada. Essa dualidade é chamada de superposição. Como a vida do gato depende do estado da partícula radioativa e a mesma está num estado de superposição, teoricamente, a própria vida do gato passaria a estar num estado de superposição até que alguém abrisse a caixa. Porém, esse é um debate que ainda está longe de acabar…

Há muitos questões em aberto na física quântica que seriam impossíveis de descrever em um único artigo… Por exemplo, o que conta como “observação”? Será que tem a ver diretamente com humanos? De acordo com diversos experimentos, não. Mesmo quando cientistas projetaram suas máquinas para que os dados fossem deletados imediatamente após a medição, tornando impossível que cientistas pudessem saber o resultado, as partículas continuaram se comportando como partículas comuns. Porém, isso levanta outras questões… A morte ou não do gato seria uma medição? Ou talvez a própria liberação do veneno? A questão é que esse não é um experimento real e Schrödinger nem tinha a pretensão de que fosse… Ele na verdade tomou essa ideia emprestada de Einstein, que havia usado o conceito de um barril de pólvora que explode e não explode. Schrödinger apenas “subiu as apostas” trazendo um ser vivo para a história. Na verdade, o gato de Schrödinger visava demonstrar o absurdo dessa interpretação da clássica da física quântica (de superposições), conhecida como Interpretação de Copenhague. Ironicamente, acabou virando, junto com o próprio Schrödinger, símbolos da mesma na cultura popular.

Schrodinger's cat universes
Imagine se cada escolha dividisse o Universo em dois…

Também existem outras interpretações da mecânica quântica, como a Interpretação de Muitos Mundos, que propõe a existência de múltiplos “universos paralelos” que se desdobram em novos a cada nova escolha. Por exemplo, no caso do gato, quando o cientista abrisse a caixa, ele “geraria” dois universos paralelos: Um aonde o gato estaria vivo e outro aonde estaria morto. Essa interpretação poupa em complexidade o que não poupa em universos, mas é igualmente possível… Resumindo, as experiências loucas da física quântica e seus efeitos são reais, porém a explicação final para os mesmos ainda permanece um mistério. Não podemos saber realmente o que aconteceu com o gato. No final, devemos ver o gato de Schrödinger apenas como um experimento mental… Se o simples ato de abrir a caixa resultar no fim da superposição, talvez a curiosidade realmente tenha matado o gato. Ou talvez não…

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