Neste texto, tenho como
intenção dar dois exemplos bem simples de dois sistemas físicos e com isso
evidenciar uma clara diferença entre a física clássica e a física quântica, a
perda do caráter determinista desta segunda. Sem entrar em detalhes matemáticos
e técnicos da teoria quântica, espero poder contribuir de alguma forma para
pessoas não necessariamente ligadas à física.
Para
isso, vamos considerar uma moeda, e ignorar todas suas propriedades de
translação e posição, nos interessando somente se ela está em “cara” ou
“coroa”. Chamaremos cara e coroa de estados da moeda. Na física clássica, que
estamos acostumados no nosso dia-a-dia, a moeda pode estar ou no estado cara ou
no estado coroa antes de olharmos ela, e poderíamos formular uma determinada
teoria física clássica que nos dissesse quando esta moeda alterasse seu estado
de cara para coroa, ou vice versa. Esta teoria é chamada uma teoria determinística,
pois sempre é possível, antes ou após realizarmos uma medida sobre a moeda,
conhecer o estado da partícula.
Já para uma teoria
quântica, o estado da partícula não é especificado dizendo somente cara ou
coroa, mas ele é dado por um vetor, chamado vetor de estado. Este vetor de
estado está contido em um espaço bidimensional, sendo uma combinação linear dos
dois estados possíveis, cara e coroa. O estado da moeda é representado agora
pela seta na figura abaixo. Se a seta está totalmente na vertical, temos então
que a moeda está no estado coroa. Já se a seta estiver totalmente na
horizontal, teremos a moeda no estado cara. Estas duas possibilidades coincidem
com o caso clássico apresentado acima. Porém agora temos uma nova possibilidade
(na verdade diversas delas) que não é encontrada na teoria clássica determinística.
Temos também a possibilidade de uma combinação de estados e poderemos representar
um estado composto pela equação hipotética estado
= C “cara” + D “coroa”. E o que isso significa? As letras C e D são chamadas
amplitudes de probabilidade. Na verdade, as probabilidades do estado da moeda
ser cara ou coroa são |C|2 e |D|2 respectivamente.
Se lembrarmos do teorema de Pitágoras veremos
rapidamente que |C|2 + |D|2 = 1. Essa regra de soma de
probabilidades é geral em mecânica quântica e tem significado importante em
teorias físicas modernas. Outro fato importante é que a interpretação
tradicional da mecânica quântica diz que antes de olharmos o estado da moeda,
ele se encontra em um estado composto das duas possibilidades. Após olharmos a
moeda, iremos somente ver cara ou coroa.
Aqui, discutimos um
caso ilustrativo, não real, e vimos uma diferença importante entre mecânica
clássica e mecânica quântica, a perda do caráter determinístico na segunda. Tal
caráter se aplica muito bem a partículas e outros casos importantes na física
quântica. Uma discussão expandida deste
assunto pode ser encontrada no livro Elementary
Particles and the Laws of Physics, de Richard P. Feynman e Steven Weinberg,
segundo capítulo.
Este comentário foi removido pelo autor.
ResponderExcluirMeu caro primo me conhece, sou leigo nisso rsrs, mas entendi essa diferença!!! Vemos varias coisas assim no dia a dia mesmo, mas nem paramos pra prestar atenção!!! nao vou entender a fundo a teoria, ou outros exemplos mais ligados a fisica, mas achei isso interessante!!! parabens primo, gostei de ver!!! abraçosss
ResponderExcluirDaniel
Muito obrigado pelo comentário primo!!! Pode comentar sempre que quiser e também divulgar que ficarei agradecido!
ExcluirAbração!!!