Corte de Heisenberg
Werner Heisenberg descreveu o colapso da função de onda como exigindo um "corte" ( Schnitt em alemão) em algum ponto da transição do sistema quântico microscópico, passando pelo aparato "clássico", até o observador e o " conhecimento " deste sobre o sistema quântico. Ele perguntou: "Onde deve ocorrer o corte entre a descrição pela função de onda e a descrição clássica" Ele respondeu que não importava onde esse corte fosse feito, pois a matemática produziria os mesmos resultados experimentais independentemente de onde ele estivesse localizado.
Assim como Niels Bohr , seu objetivo era descrever observações da mecânica quântica na linguagem cotidiana, utilizando um sistema de medição classicamente compreensível. Para Heisenberg, um sistema de observação poderia ser o olho humano ou uma fotografia familiar, pois, para a " Interpretação de Copenhague " de Bohr-Heisenberg, o objetivo final da física é descrever experimentos e seus resultados da mesma forma que descrevemos as coisas e os eventos do dia a dia, ou seja, por meio de conceitos intuitivos e de senso comum do mundo espaço-temporal e com as palavras que usamos para descrever esse mundo espaço-temporal clássico.
O "corte" é frequentemente confundido com a " transição quântica para clássica" , o ponto em que as leis "clássicas" da física, por exemplo, as leis do movimento de Newton, emergem do mundo quântico.
Houve muita controvérsia e confusão sobre a localização deste corte. Eugene Wigner o colocou fora de uma sala que inclui o aparelho de medição e um observador A, e imediatamente antes de o observador B realizar uma medição do estado físico da sala, que se imagina evoluir deterministicamente de acordo com o "processo 2" de John von Neumann, segundo a equação de Schrödinger.
Acredita-se que o caso do Gato de Schrödinger apresente um problema paradoxal semelhante. O gato está simultaneamente (em uma "superposição") morto e vivo pouco antes de o observador descobrir qual dos dois está A resposta simples é que vivo e morto são "possibilidades", com probabilidades calculáveis.
John von Neumann contribuiu muito para essa confusão em sua discussão sobre percepções subjetivas e "paralelismo psicofísico", que foi incentivada por Niels Bohr . Bohr interpretou seu "princípio da complementaridade" como uma explicação para a diferença entre subjetividade e objetividade (bem como para vários outros dualismos ). Von Neumann escreveu:
A diferença entre esses dois processos é fundamental: além dos comportamentos distintos em relação ao princípio da causalidade, eles também diferem no fato de o primeiro ser (termodinamicamente) reversível, enquanto o segundo não o é.
Vamos agora comparar essas circunstâncias com aquelas que de fato existem na natureza ou em sua observação. Primeiro, é inerentemente correto afirmar que a medição ou o processo relacionado à percepção subjetiva é uma nova entidade em relação ao ambiente físico e não se reduz a este. De fato, a percepção subjetiva nos conduz à vida intelectual interior do indivíduo, que é extraobservacional por sua própria natureza (já que deve ser tomada como certa por qualquer observação ou experimento concebível).
Não obstante, é um requisito fundamental do ponto de vista científico — o chamado princípio do paralelismo psicofísico — que seja possível descrever o processo extrafísico da percepção subjetiva como se ele estivesse de fato no mundo físico — isto é, atribuir às suas partes processos físicos equivalentes no ambiente objetivo, no espaço ordinário. (É claro que, nesse procedimento de correlação, surge a frequente necessidade de localizar alguns desses processos em pontos que se encontram dentro da porção do espaço ocupada por nossos próprios corpos. Mas isso não altera o fato de eles pertencerem ao "mundo ao nosso redor", o ambiente objetivo mencionado acima.)
Em um exemplo simples, esses conceitos podem ser aplicados da seguinte forma: Desejamos medir uma temperatura. Se quisermos, podemos realizar esse processo numericamente até obtermos a temperatura do ambiente do recipiente de mercúrio do termômetro e, então, afirmar: essa temperatura é medida pelo termômetro. Mas podemos levar o cálculo adiante e, a partir das propriedades do mercúrio, que podem ser explicadas em termos cinéticos e moleculares, podemos calcular seu aquecimento, expansão e o comprimento resultante da coluna de mercúrio, e então afirmar: esse comprimento é observado pelo observador.
Indo ainda mais longe, e levando em consideração a fonte de luz, poderíamos descobrir a reflexão dos quanta de luz na coluna de mercúrio opaca, o caminho dos quanta de luz restantes até o olho do observador, sua refração na lente do olho e a formação de uma imagem na retina, e então diríamos: esta imagem é registrada pela retina do observador.
E se nosso conhecimento fisiológico fosse mais preciso do que é hoje, poderíamos ir ainda mais longe, rastreando as reações químicas que produzem a impressão dessa imagem na retina, no trato do nervo óptico e no cérebro, e então, por fim, dizer: essas alterações químicas em suas células cerebrais são percebidas pelo observador. Mas, em qualquer caso, não importa o quão longe calculemos — até o recipiente de mercúrio, a escala do termômetro, a retina ou o cérebro —, em algum momento devemos dizer: e isso é percebido pelo observador. Ou seja, devemos sempre dividir o mundo em duas partes: o sistema observado e o observador. No primeiro, podemos acompanhar todos os processos físicos (pelo menos em princípio) com uma precisão arbitrária. No segundo, isso não faz sentido.
o Schnitt
A fronteira entre os dois é, em grande medida, arbitrária. Em particular, vimos nas quatro possibilidades diferentes do exemplo acima que o observador, nesse sentido, não precisa se identificar com o corpo do observador real: em um dos casos do exemplo acima, incluímos até mesmo o termômetro, enquanto em outro, nem mesmo os olhos e o trato do nervo óptico foram incluídos. O fato de essa fronteira poder ser arbitrariamente estendida para o interior do corpo do observador real é a essência do princípio do paralelismo psicofísico — mas isso não altera o fato de que, em cada método de descrição, a fronteira deve ser estabelecida em algum lugar, para que o método não proceda de forma fútil, ou seja, para que uma comparação com a experimentação seja possível. De fato, a experiência só produz afirmações deste tipo: um observador fez uma determinada observação (subjetiva); e nunca afirmações como esta: uma grandeza física tem um determinado valor.
Agora, a mecânica quântica descreve os eventos que ocorrem nas porções observadas do mundo, desde que não interajam com a porção observadora, com o auxílio do processo 2, mas assim que tal interação ocorre, isto é, uma medição, ela requer a aplicação do processo 1. A forma dual é, portanto, justificada.* No entanto, o perigo reside no fato de que o princípio do paralelismo psicofísico é violado, enquanto não for demonstrado que a fronteira entre o sistema observado e o observador pode ser deslocada arbitrariamente no sentido dado acima.
* N. Bohr, Naturwiss. 17 (1929), foi o primeiro a apontar que a descrição dual, necessária devido ao formalismo da descrição mecânica quântica da natureza, é plenamente justificada pela natureza física das coisas, podendo ser relacionada com o princípio do paralelismo psicofísico.
( Os fundamentos matemáticos da mecânica quântica , pp. 418-21)
Na física da informação, o limite ou a fronteira se estabelece no local e no momento da criação da informação . Somente após a criação da informação é que um observador pode fazer uma observação. Antes disso, não há informação a ser observada.
A criação de informação ocorre como resultado da interação entre o sistema microscópico e o aparelho de medição. Foi um caso grave de antropomorfismo pensar que era necessária a consciência de um observador para que a função de onda colapsasse.
O colapso de uma função de onda e a criação de informação vêm ocorrendo no universo há bilhões de anos, muito antes do surgimento da consciência humana.
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