Oi, colega, tudo bem? Hoje vamos falar de um assunto que parece complicado – e é: a Mecânica Quântica, também chamada de Física Quântica. Isso porque, ao contrário de muitas disciplinas que estudamos na Física e também em outros campos da Ciência, a Mecânica Quântica lida com conceitos com os quais não estamos familiarizados, e tudo parece um pouco abstrato.
A Física Quântica começa a ser pensada como tal em um cenário em que ocorreram descobertas de novas radiações e foram sendo aprendidos alguns conceitos que eram desconhecidos até então, como a radiação térmica e a definição do calor em duas vertentes: o calor absorvido e o calor emitido por um corpo.
Bom, mas vamos começar pelo início. Então, boa leitura e bons estudos!
Afinal, o que é Mecânica Quântica?
A Mecânica Quântica é uma área da Física que estuda a física de partículas, buscando entender o movimento e a interação entre o que forma nosso universo – e talvez até mesmo outros.
Como eu disse, a Física Quântica aborda alguns conceitos bem estranhos para nós, como dimensões extras e múltiplos universos, superposição de partículas (a possibilidade de elas estarem em mais de um lugar de uma só vez), teoria das cordas, e ainda outras teorias.
A experiência de interferência de Young
Para começar a falar das teorias da Mecânica Quântica, é importante abordarmos a experiência de interferência de Thomas Young feita em 1803, conhecido como experiência da dupla fenda.
Conforme Young, o experimento aponta que fótons de luz se comportam como partículas e como ondas, e a essa propriedade chamou-se “dualidade onda-partícula”. Embora essa observação tenha sido feita antes mesmo de se criar o segmento da Física Quântica, ele é essencial para entender diversos conceitos posteriores.
A constante de Planck, Einstein e a luz como onda e partícula
O conceito da dualidade onda-partícula acabou influenciando na descoberta de Max Planck em 1900, o quantum. Planck percebeu que certos fenômenos podem ser descritos por uma equação se ela considerasse a energia como um conjunto de pacotes com quantidades limitadas, indivisíveis. Planck tornou uma equação matemática em uma função com significado físico, e assim surgiu a constante de Planck, representada pela letra h:
h = 6,63.10-34 J.s
Essa teoria foi postulada com o objetivo de indicar que na natureza só há energia em valores em quanta de ação (quanta é o plural de quantum), sugerindo um caráter descontínuo e inaceitável para a Física Clássica até então.
Em 1905, Einstein aplicou esse conceito à luz, indicando que ela não só era uma onda, mas também podia ser uma partícula. Mais tarde, outras experiências indicaram que o comportamento da luz, seja como onda ou por partícula, não se definia pelo que ela era de fato, mas pelo que se fizesse com ela. Em outras palavras, no mundo das partículas elementares: a realidade é determinada pelo observador.
O experimento de Schrödinger
O tempo foi passando, mas os cientistas continuavam a buscar as implicações do conhecimento adquirido até então. Foi então que, em 1952, Erwin Schrödinger sugeriu uma interpretação para isso.
Segundo ele, deveríamos imaginar que existem infinitas realidades paralelas, ou universos paralelos, manifestando cada uma das possíveis histórias de cada partícula que existe. Essa ideia deu origem ao conceito de universos múltiplos.
Para exemplificar seu pensamento, Schrödinger elaborou um experimento mental que também ajudou a desenvolver a teoria da superposição quântica. A experiência é a seguinte: há um gato preso em uma caixa, e só depois da observação (quando se abre a caixa) é possível saber se o gato está morto ou vivo.
Isso significa que, até a observação, as duas possibilidades são verdadeiras, o que significa que o gato está morto e vivo simultaneamente. Com isso, Schrödinger esperava compreender quando as partículas deixam um estado de superposição quântica para se tornarem uma coisa ou outra.
O conceito de superposição quântica e a aplicação da Mecânica Quântica
Todas essas descobertas acabaram por auxiliar na formulação de um conceito conhecido como superposição quântica, um dos mais importantes da Mecânica Quântica. A superposição quântica sustenta que uma coisa pode existir em todos os estados possíveis até ela ser observada – como Schrödinger sugeriu com o experimento do gato na caixa.
Mas, afinal, de que forma isso se reflete nos estudos científicos atualmente? Apesar de parecerem conceitos bastante abstratos, a verdade é que todo esse conhecimento tem sido aplicado em várias áreas de pesquisa, como:
- Computação quântica: nova abordagem ao poder de processamento que usa princípios como superposição quântica e entrelaçamento quântico, visando a uma capacidade de processar dados a velocidades praticamente infinitas;
- Entrelaçamento quântico: fenômeno mensurável nos mostra que as partículas podem estar unidas independentemente da distância física. Os estudos nessa área influenciam as pesquisas realizadas para entender e tornar possível o teletransporte quântico – até agora, os cientistas conseguiram o teletransporte de fótons, mas não o de matéria;
- Universos paralelos: teoria derivada do universo da mecânica quântica, baseia-se em probabilidades e não em definitivos, e sugere que, para cada resultado possível de qualquer decisão possível, um universo é criado.
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre a Mecânica Quântica. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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