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Mecânica Quântica para iniciantes

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Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Carlos Costa em 26th Fevereiro 2011, 20:25


Mecânica quântica? Só de ouvir o nome ficamos doentes. Parece ser algo complicado (e é), mas aqui vou tentar explicar essa teoria em termos simples. No entanto, isso não significa que você vai passar a compreender a mecânica quântica. Como Niels Bohr disse: “quem disser que compreende a mecânica quântica, é porque não a compreendeu”. Parece algo estranho, não? Sim, pois é. A mecânica quântica desafia o nosso senso comum.

A mecânica quântica é a teoria que descreve o comportamento do universo ao nível microscópico; somos compostos por átomos e partículas subatómicas e a mecânica quântica explica o comportamento dessas unidades básicas. Daí o nome: mecânica (explicar o comportamento) quântica (do mundo microscópico, o quântico).

No mundo da nossa escala – planetas, seres humanos, formigas – conseguimos seguir as leis de Newton: se soubermos a posição de algo, direcção e velocidade, conseguimos determinar a sua posição passada e futura (ignorando as variáveis, claro). As bolas de bilhar seguem um comportamento previsível e tudo o resto também parece respeitar as Leis do Movimento e a Teoria da Relatividade de Einstein.

Bem, e quanto ao mundo microscópico? Como se comportam os átomos e as partículas subatómicas? O comportamento das unidades mais básicas da natureza pode ser considerado esquizofrénico: as partículas subatómicas conseguem estar em dois lugares ao mesmo tempo, comportam-se tanto como ondas e como partículas e conseguem sair do ponto A e chegar ao B… antes de sair do A; também conseguem sair do ponto A e chegar ao ponto B,C,D,E (etc, etc) ao mesmo tempo! Nunca conseguimos determinar com total exatidão onde se encontra e para onde se dirige uma partícula subatómica; se quisermos saber a posição de um eletrão, por exemplo, perdemos a informação da sua direcção, e vice-versa. Existe sempre uma incerteza (Princípio da Incerteza de Heisenberg) no mundo microscópico. Para ajudar à festa, as partículas subatómicas estão em perpétuo movimento e podem desaparecer do seu quarto e aparecer na China ou em Júpiter… instantaneamente!

O nosso universo parece que tem dois comportamentos: à nossa escala é previsível e aborrecido, ao nível dos átomos é imprevisível e louco. Os cientistas tentam por isso “unificar” o que sabemos sobre o macro e microcosmos em uma única teoria: a denominada “Teoria de Tudo”.

A mecânica quântica consegue determinar com total exatidão o comportamento do microcosmos, mas ninguêm consegue explicar esse comportamento. Podemos dizer que aproveitamos o sucesso que a teoria teve (toda a nossa tecnologia digital é baseada na mecânica quântica, tal como muitas outras tecnologias importantes), mas o microcosmos comporta-se de tal maneira estranha que o nosso senso comum não o consegue compreender.

Existem três explicações para esse comportamento esquizofrénico da natureza ao nível dos átomos e partículas subatómicas, mas nenhuma delas é aceite oficialmente pela comunidade científica. Podemos dizer que o mais importante é que a mecânica quântica funciona, sendo que as explicações podem ficar para os filósofos.


Última edição por Carlos Costa em 3rd Março 2012, 16:38, editado 1 vez(es)

Carlos Costa
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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Pascoal em 23rd Agosto 2011, 01:48

É de facto um quebra-cabeças... Eu acho que vi Michio Kaku explicando isso, ele deu até o mesmo exemplo de estar num momento em casa e no outro em Júpiter, mas eu não percebi bem isso. Acho que com esta explicação fiquei a perceber um pouco mais, mas mesmo assim, não totalmente. Já agora, gosto das suas postagens.

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Carlos Costa em 23rd Agosto 2011, 21:39

Olá Pascoal.

Procura numa biblioteca por o livro "O Universo Elegante", de Brian Greene, que num dos seus capítulos tem uma introdução muito boa à mecânica quântica. Wink

Quanto à explicação de Kaku, é o seguinte: os eletrões, e demais partículas subatómicas, não ocupam uma posição específica no espaço-tempo, mas estão espalhados em ondas de probabilidade; o eletrão pode estar aqui, como pode estar noutro lugar qualquer... como também pode estar em todos os lugares ao mesmo tempo. Por exemplo, os eletrões que neste momento circulam por o teu computador, não ocupam uma posição específica dentro dele; os eletrões estão em todo o teu computador, em ondas de probabilidade, e podem desaparecer de dentro dele e aparecer, instantaneamente, na lua Europa.

Explicar isto não é fácil, porque o microcosmos comporta-se de uma maneira diferente do macrocosmos. Estamos habituados ao mundo à nossa escala, e tentar compreender a mecânica quântica é quase impossível. É como se a estrutura do nosso cérebro não estivesse organizada para compreender a mecânica quântica. É tão difícil e sem lógica como tentar explicar o que havia antes do tempo ou vai haver depois do universo terminar... são paradoxos da linguagem e da experiência.

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Pascoal em 24th Agosto 2011, 19:48

Obrigado.

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Carlos Costa em 25th Agosto 2011, 21:11




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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Pascoal em 25th Agosto 2011, 21:19

Foi feito por si Carlos?

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Carlos Costa em 25th Agosto 2011, 21:21

Não, os vídeos foram feitos por um tal matmania1... que parece ser um físico profissional - por o menos ficamos com essa ideia ao avaliar a exatidão das suas explicações.

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por danilom em 29th Fevereiro 2012, 16:04

Carlos Costa escreveu:É como se a estrutura do nosso cérebro não estivesse organizada para compreender a mecânica quântica.
Isso é algo que a filosofia vem tentando considerar sobre tudo o que sabemos, mas sempre foi considerado como algo "imbecil" porque já evoluímos o suficiente para racionalizar tudo. Você realmente acredita nessa possibilidade ou foi apenas uma analogia simbólica?

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por Carlos Costa em 3rd Março 2012, 16:35

Desculpa, mas "imbecil" é achar que podemos raciocinar sobre tudo. Nós, seres humanos, evoluímos para sobreviver, não evoluímos para raciocinar...

Ninguém entende a mecânica quântica, é impossível compreendê-la. Por exemplo, no mundo quântico uma partícula sai de A e chega a B antes de sair de A. O raciocínio não é suficiente para explicar isto. Os próprios físicos admitem que não compreendem a mecânica quântica, apenas a utilizam no seu trabalho.

Quanto à Filosofia, o problema não é o mundo nem somos nós, quando vistos separadamente; o problema somos nós a tentar compreender o mundo. O mundo não existe para ser compreendido, não existe para nenhum propósito ou objetivo, e não encerra em si nenhuma verdade a ser alcançada. Todas essas ideias são criadas por nós, são ideias puramente humanas...

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Re: Mecânica Quântica para iniciantes

Mensagem por danilom em 4th Março 2012, 00:27

O macrocosmo é compreensível e previsível.
O microcosmo é o macrocosmo.
Logo, o microcosmo é compreensível e previsível.

É um silogismo bem generalista, mas que representa bem a minha ideia sobre a mecânica quântica. Ainda não aprendemos a observar da maneira correta. "...tudo é átomos e vácuo"(Demócrito), se entendemos átomos e vácuo em grandes quantidades e a uma distância considerável, o mesmo deve ser possível em micro-escala.

Não estudo mecânica quântica e podes querer usar isso contra o meu argumento. Mas peço que se fizerdes isso, primeiro proves inválido ou falso o meu argumento.

E mais uma coisa que não entendo: muitos dizem que o próximo passo da evolução é nossas mentes passarem a entender o 4D e afins. E dizes que não evoluímos para raciocinar, mas para sobreviver. No entanto, muitas das coisas que raciocinamos hoje, nem de longe seriam necessárias para nossa sobrevivência.

E já somos a raça dominante, onde a maneira como nascemos, não influencia nossa atratividade nem capacidade de sobrevivência, visto que temos médicos e cirurgiões plásticos. Com isso, podemos por um fim na nossa evolução, porque seleção natural, em nós, tornou-se impraticável.

Visto que "estagnamos" na evolução, sua opinião é de que nunca compreenderemos a mecânica quântica?

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