Colapso da Função Onda

Neste artigo você vai saber como acontece o colapso da função onda.  Quando você não está olhando para ele, é uma partícula subatômica? Um físico quântico provavelmente responderia: mais ou menos por todo o lado. Uma partícula não observada é um wisp da realidade, um brilho da existência. Não há uma boa metáfora para ela, porque é vaga por definição e por natureza. Até que você dê uma olhada. Então ela se torna uma partícula própria, pode ser colocada em palavras, é uma coisa com um lugar.

Esse quadro parece totalmente absurdo. No entanto, muitos, muitos experimentos explorando o reino microscópico durante a melhor parte de um século reforçaram a conclusão de que quando não estamos prestando atenção, o mundo está confuso e indeciso. Só olhando para as coisas, observando-as, medindo-as, é que as tornamos reconhecidamente “reais”.

Colapso da Função Onda

Einstein não se impressionou, perguntando claramente se a lua não está lá se ninguém está olhando para ela. Mas então Einstein estava sempre levantando objeções incômodas à teoria quântica. Para muitos físicos, desde então, tem sido um caso de engolir quaisquer dúvidas filosóficas. A matemática funciona, não há alternativa real, então continue com isso. Uma nova reviravolta na teoria quântica padrão promete livrar a realidade de seu problema de observador. E também responder a uma série de questões não resolvidas na cosmologia. Desde o funcionamento dos buracos negros até a natureza da energia escura.

A teoria quântica é a teoria mais bem sucedida e inigualavelmente preditiva da realidade básica jamais concebida. Sua formulação atual data de meados da década de 1920, quando experimentos revelaram que coisas como elétrons poderiam realizar difração e outras proezas sugerindo que estavam em muitos lugares ao mesmo tempo, como uma onda. Se você observou-os diretamente, no entanto, eles tinham uma posição única e definida como uma partícula.

Afinal, o Que é Função de Onda?

O físico austríaco Erwin Schrödinger inventou uma equação descrevendo este comportamento equívoco. Mostrando que poderia ser representado por uma entidade matemática mais tarde conhecida como a função de onda. A função de onda não pode dizer com certeza o que você vai descobrir sobre um objeto quântico.  Em vez disso, ele lhe dá probabilidades atualizadas e completamente confiáveis sobre qual das muitas possibilidades você verá se você faz muitas medições de objetos idênticos. Lá se vai a matemática. Mas qual desses estados possíveis é uma partícula realmente em, pré-medição? A resposta mais popular, formulada na época em que Schrödinger produziu sua equação, é conhecida como a interpretação de Copenhague.

Batizada em homenagem à cidade natal de um de seus pioneiros, Niels Bohr, ela diz que o estado de uma partícula antes da observação é fundamentalmente, intrinsecamente, insuperavelmente incerto. Se a função de onda diz que uma partícula pode estar aqui e ali, então ela realmente está aqui e ali, por mais difícil que seja penetrar em termos de experiência cotidiana. Só o ato de olhar para um objeto quântico “colapsa” sua função de onda, sacudindo-o de um submundo sombrio para a realidade definitiva.

Colapso: O Maior Mistério da Teoria Quântica foi Resolvido?

Nossa melhor teoria da realidade diz que as coisas só se tornam reais quando olhamos para elas. Entender como o universo veio a ser requer uma explicação melhor. Foi difícil de suportar, sobretudo para o Schrödinger. Para ilustrar sua preocupação, ele imaginou um gato selado dentro de uma caixa junto com uma substância radioativa. A função de onda quântica para a substância lhe dá 50-50 chance de um átomo se decompor dentro de um certo tempo, no processo de detonação de um recipiente de veneno letal. Então, perguntou Schrödinger, antes de você olhar na caixa, o gato está vivo e morto ao mesmo tempo? Copenhague diz que sim: até que você olhe, houve e não houve uma decadência radioativa, e o destino do gato é igualmente indefinido.

Certamente isso não pode estar certo. No entanto, em 2011, uma pesquisa informal com 33 físicos que participaram de uma conferência sobre “Física Quântica e a natureza da realidade” descobriu que mais de 40% aceitaram a visão de Copenhague, enquanto os outros não conseguiram chegar a um acordo sobre uma alternativa. O teórico Sean Carroll chamou-a talvez a pesquisa “mais embaraçosa” da física. Para Daniel Sudarsky, físico da Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM) na Cidade do México, é ainda mais embaraçoso quando você começa a pensar fora da caixa do gato e considera o universo em geral. De acordo com cosmólogos, o universo primitivo era uma mancha sem características, na qual as partículas começaram a se materializar aleatoriamente. Partículas que por acaso se materializaram mais juntas começaram a se aglomerar através da gravidade – formando as sementes das estrelas e galáxias de hoje.

A Teoria do Colapso Objetivo

A teoria do colapso objetivo foi apresentada pela primeira vez nos anos 70 por Philip Pearle no Hamilton College em Nova Iorque. Mais tarde refinada por Giancarlo Ghirardi e Tulio Weber na Universidade de Trieste e Alberto Rimini na Universidade de Pavia, Itália. Seu objetivo era ajustar a equação de Schrödinger para que a função de onda evolua naturalmente, sem um observador, de uma mistura de estados para um estado único e bem definido. Para isso, acrescentaram alguns termos matemáticos extra: um termo não linear, que promove rapidamente um estado à custa de outros, e um termo estocástico, que faz com que isso aconteça aleatoriamente. Pelo menos superficialmente, esses ajustes podem explicar muita coisa que é inexplicável sobre a teoria quântica. Nós nunca vemos efeitos fantasmagóricos quânticos em grandes objetos como gatos ou a lua porque, com tantas partículas interagindo, suas funções de onda prontamente colapsa ou nunca se formam.

E no universo primitivo, como Sudarsky e o físico filósofo Elias Okon, também da UNAM, mostraram há uma década atrás, era apenas uma questão de tempo até que as funções de onda da matéria colapsassem em uma distribuição desigual a partir da qual estrelas e galáxias poderiam se formar, Deus ou não Deus. A teoria do colapso objetivo tem uma explicação intuitiva para o problema do observador também. O corpo humano tem mais de um bilhão de bilhões de átomos, todos os quais contêm ainda mais partículas constituintes. Um observador interferindo com até mesmo um aparelho quântico cuidadosamente isolado se tornará inevitavelmente quântico enredado com ele, e sua função de onda colapsada então faz com que qualquer função de onda não colapsada na vizinhança a colapsar também. Veja também Ferramentas Para Dar Um Salto Quântico e Holo Cocriar a Vida Dos Seus Sonhos.

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