Entendendo o Gato de Schrödinger

O Gato de Schrödinger é uma teoria tão conhecida quanto mal compreendida. A gente sabe que tem um gato, que ele pode estar vivo, mas talvez esteja morto. Tudo depende da abordagem e do ponto de vista, ou não... Algo assim.

Mas como assim? Como que o pobre e infeliz gatinho pode estar vivo ou morto ao mesmo tempo? Isso é o que vamos entender de uma vez por todas nesse post. Mas antes, precisamos entender uma coisa:

A física das micropartículas

Se você ainda acha que os átomos são a menor coisa do universo, saiba que você está redondamente enganado. E faz tempo.

Há quase 1 século uma turma boa, entre eles: Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, Wolfgang Pauli, John von Neumann, Richard Feynman e, claro, Erwin Schrödinger (entre outros), deram origem a um novo universo dentro da física: A mecânica quântica.

A mecânica quântica é aquele ramo que se dedica às interações dos corpos menores do que os átomos, como a energia de um elétron ou a vibração das cordas (da Teoria das Cordas). Embora a teoria quântica tenha sido desenvolvida por diversas mentes, quem é considerado o precursor de tudo é Max Planck, que, em 1918, recebeu o Nobel de física por seus trabalhos na área.

Estes cientistas que vimos há pouco fizeram parte de uma geração de ouro do início do século passando onde a ciência caminhava a passos largos com as inovações tecnológicas e teóricas que surgiam. Assim eles começaram suas pesquisas em algo totalmente inexplorado e terminaram contribuindo com a criação e desenvolvimento de um mundo totalmente novo: O mundo atômico, subatômico e molecular da matéria 

Como descobriríamos mais tarde, a física quântica é extremamente necessária para as modernas física nuclear, física de partículas, física atômica, física molecular, química computacional, química quântica, entre outros ramos que não seriam possíveis com a física "tradicional", ou "mecânica clássica".

Por exemplo: se a física clássica se aplicasse ao modo como os átomos existem (e de acordo com a teoria eletromagnética convencional toda a carga elétrica acelerada emite radiação, que, por sua vez, toda radiação para ser emitida consome energia da partícula), os elétrons teriam que, continuamente, perder energia enquanto estivessem em órbita; até colapsar, o que se sabe que não ocorre. 

É por isso que a mecânica quântica foi "descoberta". Para explicar esses comportamentos não convencionais. Tá difícil entender ainda? Calma que agora vai facilitar. Tragam o gato.

O Gato de Schrödinger

A triste história de Schrödinger e seu bichinho de estimação foi criada em 1935 (2 anos após ele ganhar seu Nobel) para explicar o Princípio da Incerteza, criado por Werner Heisenberg - um dos pilares da mecânica quântica.

Segundo a ideia de Heisenberg, as partículas subatômicas (como os elétrons) podem estar em vários lugares ao mesmo, girando em várias velocidades simultâneas. Parece louco, mas esse é só mais um dia normal no mundo subatômico, e tem até um nome para o fenômeno: superposição quântica, quando um elétron pode estar - ao mesmo tempo - em todos os estados possíveis ao mesmo tempo.

E assim o será até que um observador tente medir onde estão estes elétrons e a que velocidade estão se movendo. Se ele fizer isso, de acordo com a teoria, no momento da observação o cientista estará interferindo no mundo anômalo - com a luz necessária para observar o fato, por exemplo - fazendo com que as realidades paralelas deixassem de existir, forçando uma única velocidade e posição do tal elétron observado.

Em outras palavras, sua observação irá definir a realidade, e não o contrário, como é o caso da física clássica que conhecemos e usamos no dia a dia.

Schrödinger sabia que nem todo mundo ia compreender essa nova abordagem da física assim, de uma hora para a outra. Por isso ele desenvolveu a teoria do gato que levou seu nome: Para mostrar - de forma simples e fácil compreensão - como o bizarro comportamento das partículas subatômicas pode ser mais "entendível" quando colocado em um exemplo mais banal.

A premissa é a seguinte: Temos uma caixa fechada e não podemos ver o que se passa lá dentro. Na caixa está um gato, um vidro de veneno, um martelo, 1 único átomo de um elemento radioativo qualquer e um instrumento que detecta radiação. Se a radiação for detectada, o martelo é acionado, o vidro de veneno é quebrado e o gato morre; do contrário, o gato vive e todos ficam felizes.

Ok, mas aí é que vem a coisa mais difícil: De acordo com as leis da física quântica, a radioatividade pode se manifestar em forma de onda ou de partícula, sendo que as partículas podem estar em 2 lugares ao mesmo tempo, assim como o elétron que falamos há pouco. 

Dessa forma temos 2 possíveis cenários : Em um deles o instrumento percebe a radiação e dispara o martelo matando o gatinho, no outro não. Segundo Schrödinger, como o átomo radioativo pode estar ou não estar em qualquer lugar ao mesmo tempo, os dois cenários acontecem simultaneamente, estando o gato vivo e morto, pelo menos até a hora em que você resolver abrir a caixa.

Então digamos que você resolve fazer justamente isso para ver o que aconteceu. Como o mundo subatômico é muito sensível, a mínima interferência - até mesmo a luz ao abrir a caixa - faria essa realidade entrar em colapso, fazendo com que apenas um dos dois possíveis cenários fosse exibido aos nossos olhos. Ou um, ou outro.

Resumindo: Temos uma explicação prática do estado de superposição quântica, que acontece quando for desconhecido o estado de um corpo. Se não pudermos identificá-lo, diremos que este corpo está em todos os estados (o gato está vivo e morto ao mesmo tempo). Porém. não poderíamos dizer, por exemplo, que o gato não está em estado nenhum, já que sabemos que o coitadinho foi colocado dentro da caixa e ainda está lá.

A ideia de Schrödinger vai muito além da importância para a física, desdobrando-se até mesmo para os campos da filosofia, segundo alguns. E para finalizar sua importância (ao menos para Schrödinger, pois a história do gato continua rendendo pesquisas e frutos até hoje) foi o raciocínio sobre a situação do gato que fez com que Schrödinger chegasse ao Entrelaçamento Quântico, que nada mais é do que quando dois ou mais objetos estão tão conectados entre si que é impossível descrever um deles sem que a outra parte seja mencionada. 

E aí, deu para entender? Deixe um comentário para nós ;)