Quantum

O Gato de Schrödinger

Não há dúvidas de que a mecânica quântica é revolucionária e excepcionalmente estranha. Depois do estabelecimento da mecânica quântica moderna, os físicos se dividiram em vários grupos de opinião. Cada um desses grupos tentou explicar a estranheza do mundo quântico de uma forma diferente, o que levou a criação de muitas interpretações da mecânica quântica. A mais conhecida dessas interpretações é a chamada interpretação de Copenhagen (usada capítulo no anterior). Outra interpretação muito interessante é a chamada interpretação dos muitos mundos. Podemos demonstrar a diferença entre essas duas interpretações num experimento mental simples.

Digamos que temos uma caixa na qual se localiza um átomo de um elemento radioativo. Um elemento radioativo é um elemento que decai para elementos mais leves em um certo período de tempo. O problema é que não se pode saber quando o decaimento acontece, uma veznque cada átomo radioativo é descrito por uma função de onda que determina apenas a probabilidade do átomo decair ao longo do tempo. A probabilidade do decaimento aumenta com o tempo. Assim, a chamada meia-vida foi definida. Meia-vida é a quantidade de tempo depois da qual a probabilidade o átomo decair é exatamente 50%. Cada elemento radioativo tem uma meia-vida diferente (indo de frações de segundo a milhões de anos). Por exemplo, se tivéssemos 100 átomos de um elemento com a meia-vida de um ano, 50 átomos teriam decaído depois de um ano.

Voltemos ao nosso átomo na caixa. Pela simplicidade, suponha que a meia-vida de nosso elemento seja de um dia, ou seja, se deixarmos o átomo na caixa por um dia, há uma chance de 50% de ele decair. Contudo, lembre-se que amenos que o objeto seja observado, ele é uma sobreposição de todos os estados possiveis. Assim, o átomo está decaído e não decaído. Em outras palavras,
nosso átomo isolado na caixa está em
sobreposição de dois estados- decaldo/
não decaído. Apenas quando abrimos a caixa e observamos o átomo é que a função de onda colapsa e o átomo "escolhe" se está decaído ou não decaído baseado na probabilidade dada por sua função de onda (depois de um dia, essa probabilidade é de 50% para ambos os estados). Agora, consideremos uma situação onde colocamos um vaso de gás venenoso e um gato vivo na caixa, junto com o átomo. Um sistema está configurado para que se o decaimento acontecer, o gás venenoso é liberado e o gato morre. Se o átomo não decai, o gás não é liberado e o gato continua vivo.

Se esse experimento mental parece familiar para você, é porque estamos lidando com o paradoxo mais famoso da mecânica quântica. O autor desse experimento mental é o famoso físico Erwin Schrödinger, graças a isso, chamamos esse experimento de o gato de Schrödinger. Com esse experimento, Schrödinger queria demonstrar a imprecisão da interpretação de Copenhagen. O fato da interpretação Copenhagen não definir claramente o que significa "observar" um objeto quântico o incomodava. De acordo com ele, a interpretação de Copenhagen basicamente diz que se um átomo está na sobreposição decaído/não decaído, o veneno está na sobreposição liberado/não liberado, o que implica que o gato está na sobreposição vivo/morto. Até que a caixa seja aberta. O gato não pode, obviamente, estar vivo e morto ao mesmo tempo. E por isso que Schrödinger considerava boba a
interpretação de Copenhagen.

Contudo, os autores da interpretação de Copenhagen nunca viram o gato de Schrödinger como um problema, uma vez que o destino do gato foi decidido muito antes da caixa ser aberta, pois os átomos no ar "observam" (colidem com) o átomo radioativo, prevenindo, assim, a sobreposição do gato. Até o próprio gato pode observar se o gás venenoso foi liberado ou não, prevenindo, assim, a sobreposição.

Cada interpretação explica o gato de Schrödinger de forma um pouco diferente. Por exemplo, a já mencionada interpretação dos muitos mundos assume que sempre que dois sistemas quânticos interagem, a realidade é separada em dois "mundos" paralelos. A interação leva a resultados diferentes em cada um desses mundos. Em outras palavras, tudo que pode acontecer, acontece em pelo menos um desses mundos. Isso significa que quandoa caixa é aberta, todo o universo se divide em dois universos, num deles o gato está vivo, no outro não.