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Evo Devo 2 de Outubro
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A Interpretação de Copenhague da Teoria Quântica (Anotada)

O "paradoxo" de Heisenberg reside no fato de que devemos usar a linguagem e os conceitos da física clássica para descrever os resultados da física quântica.
Mas Dirac acreditava que novos conceitos, ainda que não intuitivos, poderiam surgir de um estudo cuidadoso da física quântica.
A interpretação de Copenhague da teoria quântica parte de um paradoxo. Qualquer experimento em física, seja ele referente a fenômenos do cotidiano ou a eventos atômicos, deve ser descrito em termos da física clássica. Os conceitos da física clássica formam a linguagem pela qual descrevemos os arranjos de nossos experimentos e apresentamos os resultados. Não podemos e não devemos substituir esses conceitos por quaisquer outros. Ainda assim, a aplicação desses conceitos é limitada pelas relações de incerteza. Devemos ter em mente esse alcance limitado de aplicabilidade dos conceitos clássicos ao utilizá-los, mas não podemos e não devemos tentar aprimorá-los.

Para uma melhor compreensão desse paradoxo, é útil comparar o procedimento de interpretação teórica de um experimento na física clássica e na teoria quântica. Na mecânica newtoniana, por exemplo, podemos começar medindo a posição e a velocidade do planeta cujo movimento vamos estudar. O resultado da observação é traduzido em matemática, derivando-se valores para as coordenadas e os momentos do planeta a partir da observação. Em seguida, as equações de movimento são usadas para derivar, a partir desses valores de coordenadas e momentos em um dado instante, os valores dessas coordenadas ou quaisquer outras propriedades do sistema em um instante posterior. Dessa forma, o astrônomo pode prever as propriedades do sistema em um instante futuro. Ele pode, por exemplo, prever o momento exato de um eclipse lunar.

O princípio da incerteza limita a precisão da posição e da velocidade de uma partícula.
Na teoria quântica, o procedimento é ligeiramente diferente. Poderíamos, por exemplo, estar interessados no movimento de um elétron através de uma câmara de nuvens e determinar, por meio de algum tipo de observação, a posição e a velocidade iniciais do elétron. Mas essa determinação não será precisa — ela conterá, no mínimo, as imprecisões decorrentes das relações de incerteza e provavelmente erros ainda maiores devido à dificuldade do experimento. É a primeira dessas imprecisões que nos permite traduzir o resultado da observação para o esquema matemático da teoria quântica. Uma função de probabilidade é escrita, representando a situação experimental no momento da medição, incluindo até mesmo os possíveis erros da medição.

Mesmo na física clássica existem erros de posição e velocidade que podem ser expressos como uma probabilidade.

"Observado" significa que algum observador humano adquiriu novo conhecimento.

Essa função de probabilidade representa uma mistura de duas coisas, em parte um fato e em parte nosso conhecimento de um fato. Representa um fato na medida em que atribui, no instante inicial, probabilidade unitária (ou seja, certeza absoluta) à situação inicial: o elétron se movendo com a velocidade observada na posição observada; "observada" significa observada dentro da precisão do experimento. Representa nosso conhecimento na medida em que outro observador poderia, talvez, conhecer a posição do elétron com maior precisão. O erro no experimento não representa — pelo menos em certa medida — uma propriedade do elétron, mas sim uma deficiência em nosso conhecimento sobre ele. Essa deficiência de conhecimento também se expressa na função de probabilidade.

Na física clássica, uma investigação cuidadosa também deve considerar o erro de observação. Como resultado, obtém-se uma distribuição de probabilidade para os valores iniciais das coordenadas e velocidades, algo muito semelhante à função de probabilidade na mecânica quântica. Na física clássica, falta apenas a incerteza inerente às relações de incerteza.

A equação de Schrödinger para o movimento fornece as probabilidades de posição em instantes posteriores, mas não fornece posições específicas — uma trajetória real da partícula —, apenas todas as posições possíveis, com probabilidades calculáveis para cada posição.
Quando a função de probabilidade na teoria quântica é determinada no instante inicial a partir da observação, podemos, usando as leis da teoria quântica, calcular a função de probabilidade em qualquer instante posterior e, assim, determinar a probabilidade de uma medição resultar em um valor específico da grandeza medida. Podemos, por exemplo, prever a probabilidade de encontrar um elétron em um instante posterior, em um ponto específico da câmara de nuvens. Deve-se enfatizar, contudo, que a função de probabilidade não representa, por si só, um curso de eventos ao longo do tempo. Ela representa uma tendência para os eventos e nosso conhecimento sobre eles. A função de probabilidade só pode ser relacionada à realidade se uma condição essencial for satisfeita: se uma nova medição for feita para determinar uma determinada propriedade do sistema. Somente então a função de probabilidade nos permite calcular o resultado provável da nova medição. O resultado da medição será, por sua vez, expresso em termos da física clássica.

Portanto, a interpretação teórico-experimental requer três etapas distintas: (1) a tradução da situação experimental inicial em uma função de probabilidade; (2) o acompanhamento dessa função ao longo do tempo; (3) a definição de uma nova medição a ser feita no sistema, cujo resultado pode então ser calculado a partir da função de probabilidade. Para a primeira etapa, o cumprimento das relações de incerteza é uma condição necessária. A segunda etapa não pode ser descrita em termos dos conceitos clássicos; não há descrição do que acontece com o sistema entre a observação inicial e a próxima medição. É somente na terceira etapa que passamos novamente do 'possível' para o 'real'.

Os próximos parágrafos descrevem o exemplo do microscópio de Heisenberg , que mostra como uma observação deve perturbar a partícula.
Vamos ilustrar esses três passos com um experimento ideal simples. Já foi dito que o átomo consiste em um núcleo e elétrons que se movem ao redor do núcleo; também já foi afirmado que o conceito de órbita eletrônica é duvidoso. Poderíamos argumentar que, pelo menos em princípio, seria possível observar o elétron em sua órbita. Bastaria observar o átomo através de um microscópio com altíssima potência de rotação e, então, veríamos o elétron se movendo em sua órbita. Tal potência de rotação certamente não poderia ser obtida com um microscópio que utiliza luz comum, já que a imprecisão na medição da posição nunca pode ser menor que o comprimento de onda da luz. Mas um microscópio que utilizasse raios gama, com um comprimento de onda menor que o tamanho do átomo, seria suficiente. Tal microscópio ainda não foi construído, mas isso não deve nos impedir de discutir o experimento ideal.

É possível realizar o primeiro passo, a tradução do resultado da observação em uma função de probabilidade Sim, é possível se a relação de incerteza for satisfeita após a observação. A posição do elétron será conhecida com uma precisão dada pelo comprimento de onda do raio gama. O elétron pode ter estado praticamente em repouso antes da observação. Mas, durante a observação, pelo menos um quantum de luz do raio gama deve ter passado pelo microscópio e ter sido desviado pelo elétron. Portanto, o elétron foi impulsionado pelo quantum de luz, alterando seu momento e sua velocidade, e pode-se demonstrar que a incerteza dessa alteração é suficientemente grande para garantir a validade das relações de incerteza. Portanto, não há dificuldade com o primeiro passo.

Ao mesmo tempo, é fácil perceber que não há como observar a órbita do elétron ao redor do núcleo. O segundo passo mostra um bolsão de ondas se movendo não ao redor do núcleo, mas se afastando do átomo, porque o primeiro quantum de luz terá ejetado o elétron do átomo. O momento do quantum de luz do raio gama é muito maior que o momento original do elétron se o comprimento de onda do raio gama for muito menor que o tamanho do átomo. Portanto, o primeiro quantum de luz é suficiente para ejetar o elétron do átomo e nunca se pode observar mais de um ponto na órbita do elétron; portanto, não há órbita no sentido comum. A próxima observação – o terceiro passo – mostrará o elétron em sua trajetória para fora do átomo.

Não podemos afirmar que a partícula possui uma trajetória clássica. Trata-se de um problema epistemológico ou ontológico?
De maneira geral, não há como descrever o que acontece entre duas observações consecutivas. É claro que é tentador dizer que o elétron deve ter estado em algum lugar entre as duas observações e que, portanto, deve ter descrito algum tipo de trajetória ou órbita, mesmo que seja impossível saber qual trajetória. Este seria um argumento razoável na física clássica. Mas, na teoria quântica, seria um uso indevido da linguagem que, como veremos adiante, não pode ser justificado. Podemos deixar em aberto, por ora, se esta advertência se refere à maneira como devemos falar sobre eventos atômicos ou aos próprios eventos, se se refere à epistemologia ou à ontologia. Em qualquer caso, devemos ser muito cautelosos com a formulação de qualquer afirmação relativa ao comportamento de partículas atômicas.

Na verdade, não precisamos falar em partículas. Para muitos experimentos, é mais conveniente falar em ondas de matéria; por exemplo, em ondas de matéria estacionárias ao redor do núcleo atômico. Tal descrição contradiria diretamente a outra, se não levarmos em consideração as limitações impostas pelas relações de incerteza. É por meio dessas limitações que a contradição é evitada. O uso de "ondas de matéria" é conveniente, por exemplo, quando se trata da radiação emitida pelo átomo. Por meio de suas frequências e intensidades, a radiação fornece informações sobre a distribuição de carga oscilante no átomo, e nesse caso a descrição ondulatória se aproxima muito mais da realidade do que a descrição corpuscular.

Bohr afirma que a visão ondulatória e a visão corpuscular são complementares . Ele usa o conceito de complementaridade frequentemente para descrever a interpretação adequada da nova teoria quântica.

Posição e momento são complementares. Descrições espaço-temporais (geralmente ondas com posições no tempo) são complementares a descrições determinísticas (ou seja, causais) (geralmente partículas com momento e energia).

A evolução determinística e contínua da probabilidade é complementar à observação descontínua de uma posição real.

Portanto, Bohr defendeu o uso de ambas as visões, que ele chamou de "complementares". As duas visões são, obviamente, mutuamente exclusivas, pois uma determinada coisa não pode ser simultaneamente uma partícula (isto é, uma substância confinada a um volume muito pequeno) e uma onda (isto é, um campo que se espalha por um grande espaço), mas as duas se complementam. Ao manipular ambas as visões, alternando entre elas, finalmente obtemos a impressão correta da estranha realidade por trás de nossos experimentos atômicos. Bohr utiliza o conceito de "complementaridade" em diversos pontos da interpretação da teoria quântica. O conhecimento da posição de uma partícula é complementar ao conhecimento de sua velocidade ou momento. Se conhecermos um com alta precisão, não podemos conhecer o outro com alta precisão; ainda assim, precisamos conhecer ambos para determinar o comportamento do sistema. A descrição espaço-temporal dos eventos atômicos é complementar à sua descrição determinística. A função de probabilidade obedece a uma equação de movimento, assim como as coordenadas na mecânica newtoniana; Sua variação ao longo do tempo é completamente determinada pela equação da mecânica quântica, mas não permite uma descrição no espaço e no tempo. A observação, por outro lado, impõe a descrição no espaço e no tempo, mas quebra a continuidade determinada da função de probabilidade ao alterar nosso conhecimento do sistema.

Ondas versus partículas : um novo dualismo filosófico , a origem da complementaridade de Bohr?
Em geral, o dualismo entre duas descrições diferentes da mesma realidade deixa de ser uma dificuldade, visto que sabemos, pela formulação matemática da teoria, que não podem surgir contradições. O dualismo entre as duas visões complementares — ondas e partículas — também se evidencia claramente na flexibilidade do esquema matemático. O formalismo é normalmente escrito de forma a assemelhar-se à mecânica newtoniana, com equações de movimento para as coordenadas e os momentos das partículas.

Mas, por meio de uma transformação simples, ela pode ser reescrita para se assemelhar a uma equação de onda para uma onda de matéria tridimensional comum. Portanto, essa possibilidade de brincar com diferentes representações complementares encontra sua analogia nas diferentes transformações do esquema matemático; ela não acarreta quaisquer dificuldades na interpretação de Copenhague da teoria quântica.

Uma dificuldade real na compreensão dessa interpretação surge, contudo, quando se faz a famosa pergunta: Mas o que acontece 'realmente' em um evento atômico Já foi dito que o mecanismo e os resultados de uma observação podem sempre ser expressos em termos dos conceitos clássicos. Mas o que se deduz de uma observação é uma função de probabilidade, uma expressão matemática que combina afirmações sobre possibilidades ou tendências com afirmações sobre nosso conhecimento dos fatos. Portanto, não podemos objetivar completamente o resultado de uma observação, não podemos descrever o que 'acontece' entre uma observação e a seguinte. Isso parece introduzir um elemento de subjetivismo na teoria, como se quiséssemos dizer: o que acontece depende da nossa maneira de observar ou do fato de observarmos. Antes de discutir esse problema do subjetivismo, é necessário explicar com clareza por que alguém se depararia com dificuldades intransponíveis ao tentar descrever o que acontece entre duas observações consecutivas.

Aqui está o famoso
experimento da dupla fenda

Incluímos uma animação do experimento.

Para isso, é conveniente discutir o seguinte experimento ideal: Suponhamos que uma pequena fonte de luz monocromática irradie em direção a uma tela preta com dois pequenos orifícios. O diâmetro dos orifícios pode não ser muito maior que o comprimento de onda da luz, mas a distância entre eles será muito maior. A certa distância atrás da tela, uma placa fotográfica registra a luz incidente. Se descrevermos esse experimento em termos da teoria das ondas, diremos que a onda primária penetra pelos dois orifícios, havendo ondas esféricas secundárias originadas nos orifícios que interferem entre si, e a interferência produzirá um padrão de intensidade variável na placa fotográfica.

O escurecimento da placa fotográfica é um processo quântico, uma reação química produzida por quanta de luz individuais. Portanto, também deve ser possível descrever o experimento em termos de quanta de luz. Se fosse permitido dizer o que acontece com o quantum de luz individual entre sua emissão pela fonte de luz e sua absorção na placa fotográfica, poderíamos argumentar o seguinte: o quantum de luz individual pode passar pelo primeiro orifício ou pelo segundo. Se ele passar pelo primeiro orifício e for disperso ali, sua probabilidade de ser absorvido em um determinado ponto da placa fotográfica não pode depender de o segundo orifício estar fechado ou aberto. A distribuição de probabilidade na placa será a mesma como se apenas o primeiro orifício estivesse aberto. Se o experimento for repetido muitas vezes e considerarmos todos os casos em que o quantum de luz passou pelo primeiro orifício, o escurecimento da placa devido a esses casos corresponderá a essa distribuição de probabilidade. Se considerarmos apenas os quanta de luz que passam pelo segundo orifício, o escurecimento deverá corresponder a uma distribuição de probabilidade derivada da suposição de que apenas o segundo orifício está aberto. O escurecimento total, portanto, deveria ser simplesmente a soma dos escurecimentos nos dois casos; em outras palavras, não deveria haver padrão de interferência. Mas sabemos que isso não é correto, e o experimento mostrará o padrão de interferência. Portanto, a afirmação de que qualquer quantum de luz deve ter passado pelo primeiro ou pelo segundo orifício é problemática e leva a contradições. Este exemplo mostra claramente que o conceito de função de probabilidade não permite uma descrição do que acontece entre duas observações. Qualquer tentativa de encontrar tal descrição levaria a contradições; isso significa que o termo "acontece" se restringe à observação.

Aqui começa alguma confusão sobre o papel do observador. A "realidade" depende de a observarmos ou não?
Ora, este é um resultado muito estranho, pois parece indicar que a observação desempenha um papel decisivo no evento e que a realidade varia dependendo se a observamos ou não. Para esclarecer este ponto, precisamos analisar o processo de observação mais detalhadamente.

Para começar, é importante lembrar que, nas ciências naturais, não estamos interessados no universo como um todo, incluindo a nós mesmos, mas direcionamos nossa atenção para alguma parte do universo e fazemos dela o objeto de nossos estudos. Na física atômica, essa parte geralmente é um objeto muito pequeno, uma partícula atômica ou um grupo dessas partículas, às vezes muito maior — o tamanho não importa; mas é importante que uma grande parte do universo, incluindo a nós mesmos, não pertença a esse objeto.

Agora, a interpretação teórica de um experimento começa com os dois passos que já foram discutidos. No primeiro passo, precisamos descrever o arranjo do experimento, eventualmente combinado com uma primeira observação, em termos da física clássica e traduzir essa descrição em uma função de probabilidade. Essa função de probabilidade segue as leis da teoria quântica, e sua variação ao longo do tempo, que é contínua, pode ser calculada a partir das condições iniciais; este é o segundo passo.

O conceito de "possibilidades" é perfeitamente compreensível para o leigo. "Tendências" e a "potência" de Aristóteles são desnecessárias. Para cada possibilidade, a mecânica quântica nos permite
calcular a probabilidade .
A função de probabilidade combina elementos objetivos e subjetivos. Ela contém afirmações sobre possibilidades ou, melhor dizendo, tendências ('potentia' na filosofia aristotélica), e essas afirmações são completamente objetivas, não dependendo de nenhum observador; e contém afirmações sobre o nosso conhecimento do sistema, que, naturalmente, são subjetivas na medida em que podem ser diferentes para diferentes observadores. Em casos ideais, o elemento subjetivo na função de probabilidade pode ser praticamente desprezível em comparação com o objetivo. Os físicos, então, falam de um 'caso puro'.

Ao analisarmos a próxima observação, cujo resultado deve ser previsto pela teoria, é crucial compreender que o objeto precisa estar em contato com a outra parte do sistema, ou seja, o aparato experimental, a régua de medição, etc., antes ou pelo menos no momento da observação. Isso significa que a equação de movimento da função de probabilidade passa a incluir a influência da interação com o dispositivo de medição.

Descrever o aparelho de medição em termos clássicos não significa que ele não seja um objeto quântico. Heisenberg acredita que os termos clássicos são necessários para comunicarmos conhecimento.
Essa influência introduz um novo elemento de incerteza, visto que o dispositivo de medição é necessariamente descrito em termos da física clássica; tal descrição contém todas as incertezas relativas à estrutura microscópica do dispositivo que conhecemos da termodinâmica e, como o dispositivo está conectado com o resto do mundo, contém, na verdade, as incertezas da estrutura microscópica do mundo inteiro. Essas incertezas podem ser chamadas de objetivas na medida em que são simplesmente uma consequência da descrição em termos da física clássica e não dependem de nenhum observador. Podem ser chamadas de subjetivas na medida em que se referem ao nosso conhecimento incompleto do mundo.

Após essa interação, a função de probabilidade contém o elemento objetivo da tendência e o elemento subjetivo do conhecimento incompleto, mesmo que antes tenha sido um "caso puro". É por essa razão que o resultado da observação geralmente não pode ser previsto com certeza; o que pode ser previsto é a probabilidade de um determinado resultado da observação, e essa afirmação sobre a probabilidade pode ser verificada repetindo-se o experimento diversas vezes. A função de probabilidade, diferentemente do procedimento comum na mecânica newtoniana, não descreve um evento específico, mas, pelo menos durante o processo de observação, todo um conjunto de eventos possíveis.

Os sistemas mecânicos quânticos evoluem de duas maneiras.

A primeira é a função de onda que explora deterministicamente todas as possibilidades de interação.

A segunda é a partícula que escolhe aleatoriamente uma dessas possibilidades para se tornar real .

A transição descontínua do "possível" para o "real" não deve ser confundida com o "corte" de Heisenberg ou com a transição do quântico para o clássico.

Essa descontinuidade (ou " colapso " de probabilidades) registra novas informações primeiramente no nível quântico.

A informação quântica é posteriormente amplificada no aparato macroscópico e somente mais tarde registrada como novo conhecimento na
mente do observador.

A própria observação altera a função de probabilidade de forma descontínua; ela seleciona, dentre todos os eventos possíveis, aquele que de fato ocorreu. Como, por meio da observação, nosso conhecimento do sistema mudou de forma descontínua, sua representação matemática também sofreu uma mudança descontínua, e falamos de um "salto quântico". Quando o antigo adágio " Natura non facit saltus " é usado como base para críticas à teoria quântica, podemos responder que certamente nosso conhecimento pode mudar repentinamente e que esse fato justifica o uso do termo "salto quântico".

Portanto, a transição do 'possível' para o 'real' ocorre durante o ato de observação. Se quisermos descrever o que acontece em um evento atômico, precisamos perceber que a palavra 'acontece' só pode se aplicar à observação, não ao estado de coisas entre duas observações. Ela se aplica ao ato físico, não ao psíquico, da observação, e podemos dizer que a transição do 'possível' para o 'real' ocorre assim que a interação do objeto com o instrumento de medição, e consequentemente com o resto do mundo, entra em ação; não está relacionada ao ato de registro do resultado pela mente do observador. A mudança descontínua na função de probabilidade, no entanto, ocorre com o ato de registro, porque é a mudança descontínua do nosso conhecimento no instante do registro que tem sua imagem na mudança descontínua da função de probabilidade.

Até que ponto, então, chegamos finalmente a uma descrição objetiva do mundo, especialmente do mundo atômico Na física clássica, a ciência partiu da crença — ou deveríamos dizer da ilusão — de que poderíamos descrever o mundo, ou pelo menos partes dele, sem qualquer referência a nós mesmos. Isso é, de fato, possível em grande medida. Sabemos que a cidade de Londres existe, quer a vejamos ou não. Pode-se dizer que a física clássica é justamente essa idealização na qual podemos falar sobre partes do mundo sem qualquer referência a nós mesmos. Seu sucesso levou ao ideal geral de uma descrição objetiva do mundo. A objetividade tornou-se o primeiro critério para o valor de qualquer resultado científico. A interpretação de Copenhague da teoria quântica ainda está de acordo com esse ideal Pode-se dizer que a teoria quântica corresponde a esse ideal tanto quanto possível.

As afirmações de John von Neumann e Eugene Wigner de que um "observador consciente" é necessário para que um processo quântico se torne real parecem não fazer parte da Interpretação de Copenhague original de Heisenberg?
Certamente, a teoria quântica não contém características genuinamente subjetivas; ela não introduz a mente do físico como parte do evento atômico. Mas parte da divisão do mundo em "objeto" e o resto do mundo, e do fato de que, pelo menos para o resto do mundo, utilizamos os conceitos clássicos em nossa descrição. Essa divisão é arbitrária e, historicamente, uma consequência direta do nosso método científico; o uso dos conceitos clássicos é, em última análise, uma consequência da maneira geral de pensar do ser humano. Mas isso já se refere a nós mesmos e, nesse sentido, nossa descrição não é completamente objetiva.

Como foi dito inicialmente, a interpretação de Copenhague da teoria quântica parte de um paradoxo. Parte do fato de descrevermos nossos experimentos em termos da física clássica e, ao mesmo tempo, da consciência de que esses conceitos não se ajustam à natureza com precisão. A tensão entre esses dois pontos de partida é a raiz do caráter estatístico da teoria quântica. Portanto, às vezes se sugere que se deva abandonar completamente os conceitos clássicos e que uma mudança radical nos conceitos usados para descrever os experimentos possa, possivelmente, levar a uma descrição não estatística e completamente objetiva da natureza.

Essa sugestão, contudo, baseia-se em um mal-entendido. Os conceitos da física clássica são apenas um refinamento dos conceitos da vida cotidiana e constituem uma parte essencial da linguagem que forma a base de toda a ciência natural. Nossa situação atual na ciência é tal que utilizamos os conceitos clássicos para a descrição dos experimentos, e foi justamente o problema da teoria quântica encontrar uma interpretação teórica para esses experimentos com base nisso. Não adianta discutir o que poderia ser feito se fôssemos seres diferentes dos que somos. Neste ponto, precisamos perceber, como disse von Weizsäcker, que "A natureza é anterior ao homem, mas o homem é anterior à ciência natural". A primeira parte da frase justifica a física clássica, com seu ideal de objetividade completa. A segunda parte nos diz por que não podemos escapar do paradoxo da teoria quântica, ou seja, a necessidade de utilizar os conceitos clássicos.

Precisamos acrescentar alguns comentários sobre o procedimento em si na interpretação quântica de eventos atômicos. Já foi dito que sempre começamos com uma divisão do mundo em um objeto, que vamos estudar, e o resto do mundo, e que essa divisão é, em certa medida, arbitrária.

O aparelho de medição poderia ser tratado mecanicamente quântico. É um objeto quântico. Mas a localização do "corte" de Heisenberg é arbitrária. Ainda precisamos usar conceitos clássicos (o "paradoxo").
De fato, não deveria haver diferença alguma no resultado final se, por exemplo, adicionássemos alguma parte do dispositivo de medição ou o dispositivo inteiro ao objeto e aplicássemos as leis da teoria quântica a esse objeto mais complexo. Pode-se demonstrar que tal alteração no tratamento teórico não alteraria as previsões relativas a um dado experimento. Isso decorre matematicamente do fato de que as leis da teoria quântica se aplicam a fenômenos nos quais a constante de Planck pode ser considerada uma quantidade muito pequena, aproximadamente idêntica às leis clássicas. Mas seria um erro acreditar que essa aplicação das leis da teoria quântica ao dispositivo de medição poderia ajudar a evitar o paradoxo fundamental da teoria quântica.

O dispositivo de medição só merece esse nome se estiver em contato próximo com o resto do mundo, se houver interação entre o dispositivo e o observador. Portanto, a incerteza em relação ao comportamento microscópico do mundo entrará no sistema teórico-quântico aqui, assim como na primeira interpretação. Se o dispositivo de medição estivesse isolado do resto do mundo, não seria um dispositivo de medição nem poderia ser descrito em termos da física clássica.

Não é arbitrário que, em algum ponto, separemos o "objeto" de estudo do físico "subjetivo" e das ferramentas criadas pelos experimentadores.

A respeito dessa situação, Bohr enfatizou que é mais realista afirmar que a divisão entre o objeto e o resto do mundo não é arbitrária. Nossa situação real em pesquisas de física atômica geralmente é a seguinte: desejamos compreender um determinado fenômeno, desejamos reconhecer como esse fenômeno decorre das leis gerais da natureza. Portanto, a parte da matéria ou da radiação que participa do fenômeno é o "objeto" natural no tratamento teórico e deve ser separada, nesse aspecto, das ferramentas utilizadas para estudar o fenômeno. Isso, mais uma vez, enfatiza um elemento subjetivo na descrição de eventos atômicos, uma vez que o dispositivo de medição foi construído pelo observador, e devemos lembrar que o que observamos não é a natureza em si, mas a natureza exposta ao nosso método de questionamento. Nosso trabalho científico em física consiste em fazer perguntas sobre a natureza na linguagem que possuímos e tentar obter uma resposta experimental pelos meios que temos à nossa disposição. Dessa forma, a teoria quântica nos lembra, como disse Bohr, da antiga sabedoria de que, ao buscar a harmonia na vida, nunca devemos esquecer que, no drama da existência, somos ao mesmo tempo atores e espectadores. É compreensível que, em nossa relação científica com a natureza, nossa própria atividade se torne muito importante quando temos que lidar com partes da natureza nas quais só podemos penetrar usando as ferramentas mais sofisticadas.


"A Interpretação de Copenhague da Teoria Quântica" foi a terceira das Palestras Gifford proferidas por Heisenberg no inverno de 1955/56 na Universidade de St. Andrews, na Escócia.

As palestras foram publicadas no livro Werner Heisenberg: Física e Filosofia (Harper & Brothers, Nova Iorque, EUA, 1958).

Resumo
  • O conhecimento sobre processos e eventos quânticos deve ser expresso em linguagem clássica (um paradoxo?).

    "Observado" significa algum novo conhecimento na mente de um observador.

  • O princípio da incerteza adiciona imprecisões que não são erros experimentais.

  • A função de probabilidade (uma onda) permite calcular possibilidades futuras. Uma possibilidade torna-se, de forma descontínua e aleatória, uma realidade (uma partícula).

    Não podemos afirmar que a partícula segue uma trajetória clássica.

  • A visão ondulatória e a visão corpuscular são complementares .

    Posição e momento também são complementares.

    A evolução determinística e contínua da probabilidade é complementar ao aparecimento descontínuo de uma posição real.

  • A teoria quântica não introduz a mente do físico como parte do evento atômico.

  • A teoria quântica é uma teoria estatística. Ela não descreve um evento específico, mas sim um conjunto completo de eventos possíveis.

    As probabilidades não são probabilidades clássicas (epistêmicas).

  • O aparelho de medição pode ser tratado como um objeto quântico.

Normal | Professor | Pesquisador