Princípio da Incerteza

De Ocultura
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O que o "princípio da incerteza" de Werner Heisenberg realmente significa depende de a quem você faça a pergunta. Pergunte a cem pessoas e você terá 60 olhares pasmos, 30 encolhidas de ombros e 10 versões da resposta "Nós mudamos o mundo quando o observamos", o que não é inteiramente verdade. A ironia é que Heisenberg esperava reduzir a confusão gerada pelas modernas teorias da física -- pela mecânica quântica, em particular.

O que o princípio da incerteza diz essencialmente é que não existe meio de medir com precisão as propriedades mais elementares do comportamento subatômico. Ou melhor, quanto mais precisamente você mede uma propriedade -- digamos, o movimento de um elétron -- menos precisamente você pode conhecer outra -- nesse caso, sua posição. Mais certeza de uma, mais incerteza de outra.

Heisenberg descobriu esse fato angustiante ao tentar lidar com as desafiadoras teorias da luz. Segundo a teoria quântica de Niels Bohr, que Heisenberg preferia, a luz é emitida descontinuamente pelos átomos, em "pacotes", quando os elétrons dão "o salto quântico". De acordo com outros, como Erwin Schrödinger, a teoria quântica falha porque não consegue explicar os casos nos quais a luz se comporta como uma onda.

O próprio Heisenberg ficou insatisfeito com a teoria de Bohr, já que ela se baseava em uma idéia do átomo que nunca poderia ser provada. Mas ele achava que a idéia rival de Schrödinger estava mais errada, e para provar isso, pôs-se a examinar mais detalhadamente o que realmente podemos afirmar com segurança sobre os elétrons. No decorrer do processo, investigou as medições comuns -- posição, velocidade, quantidade de movimento, energia e tempo -- que os físicos usavam ao propor suas teorias. Por volta de 1927, ele havia chegado a uma conclusão surpreendente: que tanto a teoria quântica como sua rival, a teoria ondulatória, da forma como na época eram formuladas, estavam carregadas de insuperáveis incertezas.

Heisenberg começou a pensar insistentemente sobre o próprio processo da observação científica, que pode geralmente ser seguro quando se observa o comportamento de objetos banais, mas fica sujeito a grandes dificuldades quando se trata de partículas subatômicas. Seu ponto principal era esse: você não pode observar a posição de um elétron exceto fazendo alguma coisa rebater nele -- luz, por exemplo. Em outras palavras, você tem que introduzir uma forma de radiação, a qual tem sua própria energia, e essa energia vai perturbar o caminho do elétron em maior ou menor grau.

De fato, quanto mais precisamente você desejar localizar o elétron, mais terá que perturbar sua velocidade (e, portanto, sua quantidade de movimento), porque você tem que adicionar mais energia. Por outro lado, se você quer medir a quantidade de movimento do elétron (expressa através de sua velocidade), você tem que minimizar a interferência da radiação. Mas fazendo isso, você torna impossível localizar precisamente a posição do elétron.

Resumindo, radiação de alta energia dará a você dados mais precisos sobre a posição do elétron em um dado momento, enquanto que destrói a evidência de sua velocidade inicial. Radiação de baixa energia dará a você dados mais precisos sobre a rapidez com que ele se move em um dado tempo, enquanto que encobre os dados sobre sua localização. E o que é ainda mais estranho, o próprio ato de observar a posição de um elétron vai fazer com que ele "se comporte" mais como uma partícula, enquanto que o ato de medir sua energia fará com que ele "se comporte" mais como uma onda.

Heisenberg veio então com uma pequena e interessante fórmula para expressar esses fatos frustrantes, dizendo basicamente que, se você multiplicar a incerteza da posição pela incerteza da quantidade de movimento, o produto não poderá ser menor que um certo número positivo chamado de "constante de Planck". Isto é, a incerteza nunca pode ser reduzida a zero, e quanto melhor você medir uma quantidade mais incerta será a outra.

Não é que o nosso conhecimento sobre as partículas atômicas seja incerto porque nossas técnicas de medição ainda não são suficientemente boas. O ponto é que técnica alguma jamais poderá superar a incerteza fundamental do comportamento de grandezas quânticas. O elétrons podem, de fato, comportar-se como pontos precisos de velocidade precisa, mas isso nunca poderemos saber. É igualmente provável que não o façam e, portanto, afirmações sobre ambos os efeitos são inúteis e sem sentido.

Em termos práticos, o que o princípio da incerteza sugere é que você não pode tratar partículas quânticas como se fossem iguais aos objetos de nossa vida diária -- objetos que podemos apontar e dizer: "Este objeto está aqui, agora, e é para lá que ele está indo". Os aspectos essenciais de uma partícula (posição, velocidade, quantidade de movimento, energia) nunca podem ser imediatamente observados com precisão -- o próprio ato da observação, inevitável e irremediavelmente, distorce pelo menos uma dessas características. Na melhor das hipóteses, podemos fazer medições e predições prováveis ou estatísticas.

-- E o gato??

-- Que gato???!!!!

O Gato de Cheshire


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