O Gato de Schrödinger (e o Amigo de Wigner)
Para entender e resolver o paradoxo do
Gato de Schrödinger , é útil compreender que
Erwin Schrödinger o criou para questionar algumas implicações da física quântica que ele considerava inaceitáveis. Assim como
Albert Einstein ,
Max Planck e outros nomes proeminentes da nova física, Schrödinger não gostava da
indeterminação , do elemento do acaso e da aparente perda da causalidade estrita na mecânica quântica.
O diabólico experimento mental de Schrödinger foi concebido para amplificar
a incerteza quântica microscópica no mundo macroscópico.
A chave do I-PHI para desvendar o paradoxo é focar nas informações presentes em cada momento do experimento.
Na teoria quântica padrão, um sistema isolado é preparado em um estado conhecido no instante t. Isso consiste em realizar uma
medição quântica no sistema e encontrar o valor experimental para alguma grandeza observável S(t). O desenvolvimento futuro do sistema é completamente descrito por um operador de evolução temporal H(t), que resulta em uma função de probabilidade complexa ψ(t). Essa é a "função de onda" inventada por Schrödinger, cuja formulação da mecânica quântica é chamada de mecânica ondulatória.
Sem qualquer observação adicional, o melhor conhecimento que temos do estado do sistema em momentos posteriores depende do quadrado (real) dessa função de amplitude de probabilidade (complexa). Se houver um número finito de estados, podemos calcular a probabilidade de encontrar o sistema em cada estado. O experimento mental de Schrödinger imagina dois estados possíveis para o gato: vivo e morto. Seu macabro aparelho de contador Geiger é configurado para ter 50% de chance de detectar um decaimento radioativo imprevisível e liberar cianeto para matar o gato em uma hora.
Então, o que se sabe, que informações existem no mundo, naquele momento, uma hora após o início do experimento?
Para um observador externo, o conhecimento completo é a superposição paradoxal das duas funções ψ para gatos vivos e mortos. Se realmente repetíssemos esse experimento diabólico muitas vezes, nossas probabilidades estimadas concordariam muito bem com o total de resultados observados.
Mas e quanto ao gato como participante observador Por exemplo, se o gato for morto um minuto após o início do experimento, informações serão codificadas no universo, informações que poderão ser lidas posteriormente na autópsia do gato. O colapso da função de onda quando o átomo decaiu também poderia ter sido registrado em um registrador gráfico monitorando a saída elétrica do contador Geiger.
Mais detalhes sobre o Gato de Schrödinger podem ser encontrados na seção Experimentos .
Estes são dois exemplos de como
o universo físico pode ser seu próprio observador . Sempre que a informação é codificada em estruturas informacionais, não precisamos da
consciência dos físicos para colapsar a função de onda e formar a mente do universo, como especularam
Werner Heisenberg ,
Eugene Wigner ,
John Wheeler e outros.
Em suas "Observações sobre a Questão Mente-Corpo", Wigner imagina um amigo que realiza um experimento (um flash de luz gerado aleatoriamente, mas que poderia ser um experimento do gato de Schrödinger) enquanto Wigner está fora da sala. Quando Wigner entra na sala, ele fica sabendo do resultado. Durante o tempo em que apenas seu amigo sabia, ele se pergunta se o estado do sistema é uma superposição de "flash visto" e "flash não visto", ou se já era conhecido em algum momento anterior?
Claramente, o máximo que Wigner poderia saber seriam as probabilidades que ele calcularia a partir das funções de onda de "flash visto" e "flash não visto". Mas, igualmente claro, Wigner percebe que as funções de onda colapsaram, já que a informação já foi codificada na mente de seu amigo.
Ele então substitui seu amigo por uma máquina e decide que a situação é novamente indeterminada, apenas com uma caixa muito maior. Agora é a sua consciência que colapsa a função de onda. Ele conclui (incorretamente) não apenas que a mente é necessária para observar o universo físico, mas também que a mente não é material, uma estranha contribuição para o clássico
problema mente-corpo .
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Experimento mental de Erwin Schrödinger:
É possível até mesmo criar casos bastante absurdos. Um gato é colocado em uma câmara de aço, juntamente com o seguinte dispositivo (que deve ser protegido contra interferência direta do gato): em um contador Geiger, há uma minúscula quantidade de substância radioativa, tão pequena que, talvez , durante uma hora, um dos átomos se desintegre, mas também, com igual probabilidade, talvez nenhum; se isso acontecer, o tubo do contador descarrega e, através de um relé, libera um martelo que quebra um pequeno frasco de ácido cianídrico. Se todo esse sistema for deixado em repouso por uma hora, diríamos que o gato ainda está vivo se, nesse meio tempo, nenhum átomo tiver se desintegrado. A função psi de todo o sistema expressaria isso por ter nela o gato vivo e o gato morto (perdoem a expressão) misturados ou dispersos em partes iguais.
É típico desses casos que uma indeterminação originalmente restrita ao domínio atômico se transforme em indeterminação macroscópica, que pode então ser resolvida pela observação direta. Isso nos impede de aceitar com tanta ingenuidade como válido um "modelo borrado" para representar a realidade. Em si mesmo, ele não incorporaria nada de obscuro ou contraditório. Há uma diferença entre uma fotografia tremida ou fora de foco e um instantâneo de nuvens e bancos de neblina.
Wheeler and Zurek (1983), p.157
Eugene Wigner's Consciousness:
Quando o âmbito da teoria física foi estendido para abranger os fenômenos microscópicos, mediante a criação da mecânica quântica, o conceito de consciência voltou ao primeiro plano: não era possível formular as leis da mecânica quântica sem referência à consciência. Tudo o que a mecânica quântica pretende descrever são conexões de probabilidade entre impressões subsequentes (também chamadas de 'apercepções') da consciência, e mesmo que a linha divisória entre o observador, cuja consciência está sendo afetada, e o objeto físico observado possa ser deslocada consideravelmente para um lado ou para o outro, ela não pode ser eliminada.
Wheeler and Zurek (1983), p.169
Comentários de Werner Heisenberg sobre o conhecimento do observador:
As leis da natureza que formulamos matematicamente na teoria quântica já não tratam das partículas em si mesmas, mas sim de nosso conhecimento das partículas elementares.
A concepção de realidade objetiva… evaporou-se na… matemática que não mais representa o comportamento das partículas elementares, mas sim o nosso conhecimento desse comportamento.
Wheeler and Zurek (1983), p.169
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