Gato de Schrödinger

Gato de Schrödinger é um paradoxo mental proposto por Erwin Schrödinger em que se põe um gato no interior de uma caixa com veneno, um material radioativo e um contador Geiger para detecção de radiação. Existe a mesma probabilidade de o material decair ou não. Caso ele decair, o contador ativará um martelo, que liberará o veneno e matará o gato. Caso não decair, o gato continuará vivo. A grande questão desse experimento é que só saberemos se o gato está vivo ou morto se abrirmos a caixa. Enquanto não a abrirmos, o gato está em uma superposição de estados, ou seja, vivo e morto simultaneamente.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o gato de Schrödinger
• 2 - Qual é a teoria do gato de Schrödinger?
• 3 - Experimento do gato de Schrödinger
• 4 - Explicação sobre a teoria do gato de Schrödinger
• 5 - Origem e motivação do experimento de Schrödinger
• 6 - Quem foi Erwin Schrödinger?

Resumo sobre o gato de Schrödinger

• O experimento do gato de Schrödinger é um exemplo de aplicação das ideias da Mecânica Quântica em sistemas macroscópicos.
• O experimento do gato de Schrödinger ilustra um gato preso em uma caixa, que está vivo e morto ao mesmo tempo, até que abramos a caixa.
• A explicação do experimento do gato de Schrödinger é de que na Mecânica Quântica a ausência de medição e observação pode sugerir a superposição de estados.
• O experimento do gato de Schrödinger foi motivado por discussões entre Schrödinger e Einstein a respeito do artigo paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen.
• Erwin Schrödinger foi o físico teórico criador da equação de Schrödinger, do experimento gato de Schrödinger e contribuidor ao desenvolvimento do modelo atômico de Schrödinger.

Qual é a teoria do gato de Schrödinger?

O gato de Schrödinger não é, na verdade, uma teoria, mas sim um experimento. Nesse experimento mental, há um gato preso em uma caixa, o qual está vivo e morto ao mesmo tempo, até que abramos a caixa. O experimento do gato de Schrödinger demonstra a natureza estranha e contraintuitiva da Mecânica Quântica, a necessidade de cautela na interpretação de seus resultados e a interferência da medição e observação na Mecânica Quântica.

Experimento do gato de Schrödinger

Gato de Schrödinger é um paradoxo mental proposto por Erwin Schrödinger em que há um gato preso em uma caixa, o qual está vivo e morto ao mesmo tempo, até que abramos a caixa. Nesse experimento, põe-se um gato no interior de uma caixa com veneno, um material radioativo e um contador Geiger para detecção de radiação, de modo que só saberemos se o gato está vivo ou morto se abrirmos a caixa.

Esse experimento é mais detalhadamente descrito da seguinte forma:

Um gato está encerrado numa câmara de aço, juntamente com o seguinte mecanismo diabólico (inacessível ao gato); dentro de um contador Geiger, há uma pequena quantidade de material radioativo, tão pequena que no decurso de uma hora talvez um único átomo se desintegre, mas com igual probabilidade de que isto não aconteça. Se acontecer, o contador, através de um relé, ativa um martelo, que quebra um frasco de ácido prússico. Deixando o sistema isolado durante uma hora, resulta que o gato estará vivo caso nenhum átomo se desintegre ao longo deste período, mas que uma única desintegração basta para envenená-lo. A função de onda do sistema todo representa essa situação como uma superposição do gato vivo e do gato morto em partes iguais.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Ótica, Relatividade, Física Quântica (vol. 4). Editora Blucher, 2015.

Explicação sobre a teoria do gato de Schrödinger

O experimento do gato de Schrödinger demonstra o estado de superposição na Mecânica Quantica. Nesse estado um sistema ou partícula consegue existir simultaneamente em outros estados até que façamos a sua medida ou observação. Por isso, dizemos que o gato está simultaneamente vivo e morto até que abramos a caixa, demonstrando as ideais contraintuitivas e estranhas da Mecânica Quântica.

Origem e motivação do experimento de Schrödinger

A ideia do experimento do gato de Schrödinger surgiu em resposta às discussões via cartas entre Schrödinger e Einstein a respeito do artigo paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen, desenvolvido em 1935 por Albert Einstein (1879-1955), Boris Podolsky (1896-1966), e Nathan Rosen (1909-1995).

Nessas cartas, Einstein e Schrödinger discutiam a possibilidade de aplicação da Mecânica Quântica a sistemas macroscópicos. Então, Einstein sugeriu que um barril de pólvora instável depois de um tempo poderia estar em uma superposição de estados, ou seja, igualmente poderia explodir ou não explodir. Inspirado por isso, Schrödinger desenvolveu o experimento do gato de Schrödinger.

O paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen, ou paradoxo EPR, aborda o emaranhamento quântico, que é um fenômeno que descreve a natureza entrelaçada de duas partículas, de forma que qualquer ação realizada em uma delas interfere instantaneamente na outra, ainda que estejam a quilômetros ou anos-luz de distância.

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Quem foi Erwin Schrödinger?

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961) foi um físico teórico ganhador do Prêmio Nobel de Física em 1933. Ele é considerado o pai da Mecânica Quântica Ondulatória, já que contribuiu significativamente para o seu desenvolvimento.

Alguns feitos importantes de Schrödinger incluem o modelo atômico de Schrödinger, que descreve o átomo empregando conhecimentos da Mecânica Quântica, e a equação de Schrödinger, empregada em diversas áreas tecnológicas e científicas, já que possibilita compreendermos o comportamento da matéria em escala atômica e subatômica.

Fontes

Ciência Todo Dia. O Gato de Schrödinger Explicado. YouTube, 4 de mai. de 2023. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Z4uIBLHs3_E

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Ótica e Física Moderna. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Ótica, Relatividade, Física Quântica (vol. 4). Editora Blucher, 2015.