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Você talvez tenha ouvido explicações da mecânica quântica
que dizem: “Objetos quânticos não se decidem”
"Às vezes se comportam como partículas,
localizadas e pequenas, e às vezes
se comportam como ondas, se espalhando por aí."
Mas você deve ter cuidado para não levar essa frase
tão a sério.
Para esclarecer, eu não estou dizendo que a teoria ondulatória da mecânica quântica
está errada, não está. Se você abrir um livro
de mecânica quântica, você vai ver ondulatória o tempo todo.
mas quando um físico diz que um elétron
está se comportando como onda,
o significado real o significado real dessa afirmação é bem sutil, tanto
matematicamente quanto filosoficamente.
No entanto, a maior parte das pessoas que ouvem que um elétron
m está agindo como onda, eles obviamente imaginaram algo muito
mais concreto: que o objeto deixa de estar localizado em
um lugar e literalmente se espalha no espaço
e ondula por aí.
Eu vou explicar porque essa explicação simples não está certa.
Você não precisa acreditar na minha palavra, vai ver por você mesmo.
Vamos olhar isso tudo em termos do clássico
experimento da dupla fenda, que é provavelmente o contexto
no qual você ouvir falar sobre dualidade onda-partícula.
É um experimento no qual você tem um elétron vindo desse lado
e duas fendas nas quais o elétron pode passar
e finalmente ele atinge a parede,
e marcamos onde ele atinge.
Normalmente, imaginaríamos que os elétrons fariam algo assim:
os elétrons que chegam ao outro lado
se amontam em dois lugares.
Mas, quando fazemos o experimento, não é isso o que vemos.
Na verdade vemos esse padrão, que
parece um padrão de interferência de onda.
A explicação comum é que nesse experimento,
os elétrons se comportam como ondas.
A forma óbvia de interpretar isso é que o material no qual o elétron
é feito se espalha pelo espaço e
cada metade desse material passa por uma das fendas. Como se
metade da massa do elétron fosse por esse lado
e metade pelo outro.
Então, essas duas ondas interferem entre si e
essa interação causa os padrões de interferência.
Aí está o primeiro problema em
pensar nos elétrons como literalmente ondas:
se o elétron está de fato se espalhando assim,
então onde ele toca a parede?
Em um ponto?
Não, certo? Ele se espalha na região toda.
Mas não é isso que os dados dizem.
Cada elétron fica em um único
ponto na parede.
Ah, mas há uma forma de explicar isso
no paradigma de onda-partícula também.
O elétron era uma onda quando não estava
sendo observado, mas quando ele é observado,
ele se torna uma partícula novamente e portanto
aparece em um único lugar na parede.
Mas pense no que isso significaria: o elétron antes de ser medido
é espalhado por toda a região, mas assim que chega
à parede, ele deve pegar a sua massa
e agrupá-la de novo.
Mover massa requer energia.
De onde essa energia viria? (lugar nenhum)
Sem falar em outros problemas, como:
e se o elétron se espalhou para muito longe no espaço
e precisa retornar ao local muito rápido?
Então ele potencialmente pode quebrar o limite da velocidade da luz.
O ponto é que o elétron não está
fisicamente se dividindo e espalhando. Mas então,
o que exatamente ele está fazendo?
A teoria da mecânica quântica deveria responder essa questão,
mas meio que não responde.
A matemática da mecânica quântica não diz
o que o elétron está fazendo.
Na verdade, ela fala sobre algo chamado
“função de onda” do elétron.
Se trata de uma função matemática
que se espalha pelo espaço e,
nesse experimento, acaba tendo forma de onda.
Mas é importante lembrar que a função de onda
não é próprio elétron
e não é uma onda física. Quando um físico
diz que um elétron está agindo como onda em um experimento,
o que ele quer dizer é que a função de onda
tem forma ondulatória.
Se você calcular a função de onda de um elétron,
então poderá deduzir
onde o elétron provavelmente estará.
Mas o que é a função de onda e como se relaciona
com o elétron? O elétron simplesmente
desaparece quando não está sendo medido e apenas
a função de onda existe? Essas são questões que a mecância quântica
ainda não possui a resposta.
É por isso que essa área da física gera tanto
debate filosófico. Nós não completamente entendemos o que
o que a mecânica quântica está tentando dizer sobre como o mundo funciona.
Seja o que for, não é tão simples como concluir
que objetos estão, as vezes, agindo como ondas ou
como partículas.
Ei, obrigada por assistir! Eu sei que
não entrei muito em detalhes em coisas como a função de onda e
a mecânica quântica em geral mas espero
fazer mais vídeos sobre isso e espero que em breve,
se meu doutorado ir melhor esse mês do que no passado...
vamos ver!