O gato de Schrödinger

Quando falamos sobre o "gato de Schrödinger" estamos nos referindo a um paradoxo que aparece a partir de um célebre experimento imaginário proposto por Erwin Schrödinger em 1937, para ilustrar as diferenças entre interação e medida no campo da mecânica quântica. O experimento mental consiste em imaginar um gato aprisionado dentro de uma caixa que contém um curioso e perigoso dispositivo. Esse dispositivo se constitui de uma ampola de frágil vidro (que contém um veneno muito volátil) e um martelo suspenso sobre essa ampola de forma que, ao cair, essa se rompe, liberando o gás venenoso com o qual o gato morrerá. O martelo esta conectado a um mecanismo detetor de partículas alfa, que funciona assim: se nesse sensor chegar uma partícula alfa que seja, ele é ativado, o martelo é liberado, a ampola se parte, o gás escapa e o gato morre; pelo contrário, se nenhuma partícula chegar, nada ocorrerá e o gato continuará vivo.
Quando todo o dispositivo estiver preparado, iniciamos o experimento. Ao lado do detetor colocamos um átomo radioativo que apresente a seguinte característica: ele tem 50% de probabilidade de emitir uma partícula alfa a cada hora. Evidentemente, ao cabo de uma hora só terá ocorrido um dos dois casos possíveis: o átomo emitiu uma partícula alfa ou não a emitiu (a probabilidade que ocorra um ou outro evento é a mesma). Como resultado da interação, no interior da caixa o gato estará vivo ou estará morto. Porém, isso não poderemos saber --- a menos que se abra a caixa para comprovar as hipóteses.
Se tentarmos descrever o que ocorreu no interior da caixa, servindo-nos das leis da mecânica quântica, chegaremos a uma conclusão muito estranha. O gato viria descrito por uma função de onda extremamente complexa resultado da superposição de dois estados, combinando 50% de "gato vivo" e 50% de "gato morto". Ou seja, aplicando-se o formalismo quântico, o gato estaria por sua vez 'vivo' e 'morto'; correspondente a dois estados indistinguíveis!
A única forma de averiguar o que 'realmente' aconteceu com o gato será realizar uma medida: abrir a caixa e olhar dentro. Em alguns casos encontraremos o gato vivo e em outros um gato morto. Por que isso?Ao realizar a medida, o observador interage com o sistema e o altera, rompendo a superposição dos dois estados, com o que o sistema decanta em um dos dois estados possíveis.
O senso comum nos predispõe que o gato não pode estar vivo e morto. Mas a mecânica quântica afirma que, se ninguém olhar o interior da caixa, o gato se encontrará numa superposição dos dois estados possíveis: vivo e morto.
Essa superposição de estados é uma conseqüência da natureza ondulatória da matéria, e sua aplicação à descrição mecânico-quântica dos sistemas físicos é que permite explicar o comportamento das partículas elementares e dos átomos. A aplicação disso aos sistemas macroscópicos como o gato ou, inclusive, se assim o preferir, a qualquer professor de física quântica, nos levaria ao paradoxo proposto por Schrödinger.
Curiosamente, alguns livros de física, para colaborar com a 'lei dos direitos dos animais', substitui nesse dispositivo experimental (hipotético) a ampola com veneno por uma garrafa de leite que ao romper-se, permite ao gato alimentar-se. Os dois estados possíveis agora são: "gato bem alimentado" ou "gato esfomeado". O que, também, tem sua parcela de crueldade.
Comentário Quando se recorre á imagem do "gato de Schrödinger" já sabemos que estamos nos referindo a um dos aspectos mais singulares e misteriosos da mecânica quântica, a saber, que tais fenômenos quânticos necessitam, para ocorrer, da consciência de um observador. Explico melhor: quando se produz o colapso da função de onda de uma partícula --- que, segundo os 'entendidos' possui consistência ondulatória e corpuscular indistintamente --- esta pode resultar com um dado sinal (para seu 'spin') (+) ou outro (-), porém, enquanto alguém, um observador, não constatar, esse resultado não existe.
Não é que o resultado seja positivo ou negativo (todavia, desconhecido), não, é mais estranho ainda: o novo estado da partícula em questão (e suas possíveis conseqüências) não existe de nenhuma maneira até que seja verificado pela observação. Ainda não entenderam? Certo, junte-me a essa lista. Richard Feymann, premio Nobel de Física, já dizia: "quem não ficar pasmado com a física quântica é porque não a compreendeu". Pasmem!
Como ninguém entendeu nada, vale salientar que esse experimento mental tem outra versão: no exterior da caixa há uma partícula cuja função de onda entra em colapso; se o resultado do colapso resultar uma partícula com spin positivo o sensor acusa e o gato morre, se resultar com spin negativo o sensor nada acusa e o gato vive. Até que se observe o interior da caixa, o gato estará vivo e morto.
A imagem desse "gato", na física quântica, pelo menos tem uma vantagem, a de evitar repetir tediosas explicações como o princípio da incerteza, a simultaneidade do caráter ondulatório e corpuscular das partículas e outros detalhes técnicos desse peculiar campo da física.

"O Paradoxo dos Gêmeos"

Dois gêmeos fazem a seguinte experiência: um deles parte da Terra numa astronave, com destino a uma estrela distante, enquanto o outro permanece na Terra. Ao retornar, o viajante encontra-se com o gêmeo que permaneceu na Terra e observa que este está alguns anos mais velho do que ele. Como se explica isso no contexto da TRR?

Solução
Considere o planeta Terra e a estrela , situada a distância L=4 anos-luz do Sistema Solar. O gêmeo A fica na Terra e B parte para à velocidade u=0,8c. Vamos desprezar o movimento da Terra em torno do Sol e considerar a Terra e fixas no referencial R; A está fixo nesse referencial. O referencial R' é o referencial da nave.
Do ponto de vista do gêmeo A, seu irmão viaja por um tempo L/u=5 anos
até a estrela e um tempo igual na volta; portanto A envelheceu 10 anos entre a partida e o retorno de B.

Para B, o tempo de viagem é o tempo que ele observa em seu relógio e, portanto, é o tempo próprio

e tempo igual para a volta; ele envelheceu, portanto, 6 anos. No fim da experiência B está 4 anos mais novo do que A .

O aparente paradoxo está no fato de poder o gêmeo B alegar que o reverencial R' da nave ficou parado enquanto o referencial R foi e voltou, porque na TRR só importam movimentos relativos. Nesse caso, A é quem estaria 4 anos mais novo do que B e teríamos um paradoxo na teoria. Observe, no entanto, que não há simetria entre os dois casos. O astronauta B “sente” a aceleração da nave ao partir e quando atinge a estrela e inverte o sentido do movimento, sabe, então que foi ele quem fez a viagem e estará mais velho. Não há, portanto, paradoxo!
Fonte:Teoria da Relatividade Especial, de Ramayana Gazzinelli


Segundo o Dicionário Aurélio:
paradoxo(cs) [Do gr. parádoxon, pelo lat. paradoxon.] Substantivo masculino.
1.Conceito que é ou parece contrário ao comum; contra-senso, absurdo, disparate: “Era um conversador admirável, adorável nos seus erros, .... nas suas opiniões revoltantes e belíssimas, nos seus paradoxos, nas suas blagues.” (Mário de Sá-Carneiro)

2.Contradição, pelo menos na aparência: A obsessão da velocidade e o congestionamento do trânsito são um dos paradoxos da vida moderna.

3.Figura em que uma afirmação aparentemente contraditória é, no entanto, verdadeira.

4.Filos. Afirmação que vai de encontro a sistemas ou pressupostos que se impuseram, como

incontestáveis ao pensamento. [Cf., nesta acepç., aporia e antinomia.]

Se entendeu... resto, pra variar, não tinha nada a ver com o tema.... ¬¬'

Física Quântica

Há pouco mais de cem anos, o físico Max Planck , considerado conservador, tentando compreender a energia irradiada pelo espectro da radiação térmica, expressa como ondas eletromagnéticas produzidas por qualquer organismo emissor de calor, a uma temperatura x, chegou, depois de muitas experiências e cálculos, à revolucionária ‘constante de Planck’, que subverteu os princípios da física clássica.

Este foi o início da trajetória da Física ou Mecânica Quântica, que estuda os eventos que transcorrem nas camadas atômicas e sub-atômicas, ou seja, entre as moléculas, átomos, elétrons, prótons, pósitrons, e outras partículas. Planck criou uma fórmula que se interpunha justamente entre a Lei de Wien – para baixas freqüências – e a Lei de Rayleight – para altas freqüências -, ao contrário das experiências tentadas até então por outros estudiosos.

Albert Einsten, criador da Teoria da Relatividade, foi o primeiro a utilizar a expressão quantum para a constante de Planck E = hv, em uma pesquisa publicada em março de 1905 sobre as conseqüências dos fenômenos fotoelétricos, quando desenvolveu o conceito de fóton.

Este termo se relaciona a um evento físico muito comum, a quantização – , se for aquecido, mas jamais passará por estágios intermediários, proibidos para ele, neste caso a energia está quantizada, a partícula realizou um salto energético de um valor para outro. Este conceito é fundamental para se compreender a importância da física quântica.

Seus resultados são mais evidentes na esfera macroscópica do que na microscópica, embora os efeitos percebidos no campo mais visível dependam das atitudes quânticas reveladas pelos fenômenos que ocorrem nos níveis abaixo da escala atômica. Esta teoria revolucionou a arena das idéias não só no âmbito das Ciências Exatas, mas também no das discussões filosóficas vigentes no século XX.

No dia-a-dia, mesmo sem termos conhecimento sobre a Física Quântica, temos em nossa esfera de consumo muitos de seus resultados concretos, como o aparelho de CD, o controle remoto, os equipamentos hospitalares de ressonância magnética, até mesmo o famoso computador.

A Física Quântica envolve conceitos como os de partícula – objeto com uma mínima dimensão de massa, que compõe corpos maiores – e onda – a radiação eletromagnética, invisível para nós, não necessita de um ambiente material para se propagar, e sim do espaço vazio.

A conexão da Mecânica Quântica com conceitos como a não-localidade e a causalidade, levou esta disciplina a uma ligação mais profunda com conceitos filosóficos, psicológicos e espirituais. Hoje há uma forte tendência em unir os conceitos quânticos às teorias sobre a Consciência.