Gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger é um dos experimentos mais famosos da Física. Ele foi proposto com o objetivo de ilustrar o conceito de superposição da Física Quântica.

O gato de Schrödinger é um experimento mental que foi proposto pelo físico Erwin Schrödinger para explicar um conceito da física quântica. Esse experimento costuma ser descrito como um paradoxo e, por vezes, é mal interpretado. Dessa forma, veja a seguir o que é esse experimento.

Publicidade

Índice do conteúdo:

O que é o gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger é um experimento mental. Isto é, ele não pode ser feito efetivamente, pois é apenas uma proposição teórica com o objetivo de ilustrar um conceito físico. O exemplo foi proposto pelo físico austríaco Erwin Schrödinger (1887-1961), no ano de 1935, com a finalidade de relacionar uma das interpretações da física quântica com exemplos próximos do cotidiano. Schrödinger, à época, era adepto da escola de Copenhague de interpretação dos fenômenos quânticos. Assim, seu experimento mental tinha como objetivo ilustrar um conceito dessa corrente.

Relacionadas

Constante de Planck
A constante de Planck relaciona a energia com a frequência de vibração de um fóton. Ela foi postulada em um ato de desespero de Max Planck.
Campo magnético da Terra
O campo magnético da Terra é um ente matemático que interage com a matéria. É possível perceber suas interações, mas não observá-lo. Veja mais sobre o que nos protege dos ventos solares.
Comprimento de onda
O comprimento de onda é a distância entre dois ciclos ondulatórios completos. Nesse post você aprenderá como calcular o comprimento de onda e muito mais. Confira!

Contexto histórico

Desde a virada do século XIX para o século XX uma nova área da física era estudada, a física quântica. De maneira resumida, ela surgiu a partir da dificuldade para explicar a distribuição de energia da emissão de um corpo negro. Atualmente, considera-se como início dessa área a explicação que Max Planck (1858-1947) deu a esse fenômeno físico, no ano de 1920.

Desde então, diversos outros fenômenos foram explicados pela primeira vez. Por exemplo, o efeito fotoelétrico, que já era conhecido desde o século XIX, foi explicado de maneira satisfatória por Albert Einstein. Além disso, apesar da maioria dos cientistas contemporâneos ignorar a maneira com a qual a Ciência é construída, houve várias explicações e interpretações para os fenômenos quânticos. Uma dessas interpretações é a de Copenhague, a qual foi proposta por Niels Bohr (1885-1962) e Werner Heisenberg (1901-1976).

No caso do experimento do gato, ele surgiu a partir de uma troca de cartas entre Erwin Schrödinger e Albert Einstein (1879-1955). Nessas correspondências, os cientistas discutiam sobre um paradoxo das superposições quânticas. Ou seja, tais superposições podem ser entendidas como todos os possíveis estados de um sistema. Então, Einstein afirmou que a superposição de quântica de um barril instável de pólvora, depois de um certo tempo, deverá conter componentes explodidos e não explodidos.

A interpretação de Copenhague para a física quântica, implica que a uma superposição sofre colapso em um estado definido no momento da medição. Ou seja, no momento da medição, apenas um estado é encontrado, enquanto os demais colapsam. Dessa forma, Schrödinger, propôs uma ilustração desse caso para ilustrar o paradigma incompleto da física quântica.

Publicidade

Descrição do experimento

Fonte: Wikimedia

O experimento mental de Schrödinger consiste em um gato preso dentro de uma caixa fechada e sem transparências. Também há um frasco de veneno, um detector de radiação e um martelo. Assim, o detector de radiação, que é um contador Geiger, poderá, ou não, ser acionado.

Se for acionado, o contador transmite impulsos elétricos que liberarão o martelo. Dessa forma, a ferramenta quebrará o frasco e o gato morrerá. Entretanto, se o contador Geiger não for acionado, não haverá impulso elétrico e o martelo não quebrará o frasco.

Esse experimento mental foi proposto a fim de ilustrar os estados da superposição quântica. Ou seja, só é possível saber se o gato está vivo ou morto ao abrir a caixa. Contudo, ao abrir a caixa, a possibilidade do gato estar morto ou vivo é alterada. Isto é, a superposição se colapsa. Esse experimento mental está diretamente ligado Princípio da Incerteza de Heisenberg.

Publicidade

Na interpretação de Copenhague, o sistema cessa a superposição quando a medida acontece. Essa é uma falha que foi apontada por Schrödinger. Assim, o experimento do gato de Schrödinger pode ser entendido de algumas maneiras distintas. Por exemplo, é possível entender que o sistema fechado possui todas as superposições e o gato está vivo e morto ao mesmo tempo. Contudo, ao abrir a caixa, um dos dois sistemas colapsa.

Esse experimento é um dos mais famosos da física quântica, mesmo que não tenha sido realizado, por conta do gato. Além disso, ele também chama muita atenção e é usado em obras de ficção científica.

Vídeos sobre o gato de Schrödinger

Na hora de estudar, não se pode contar com a superposição quântica de todos os resultados possíveis para uma prova. É necessário colapsar os estados nos quais há uma nota baixa. Assim, para aprofundar seus conhecimentos sobre o experimento mental de Schrödinger, assista aos vídeos selecionados:

O gato de Schrödinger explicado

Pedro Loos, do canal Ciência Todo Dia explica o experimento mental proposto por Schrödinger. Além disso, o divulgador científico mostra como a discussão proposta por Schrödinger é muito mais interessante do que as especulações propostas na internet.

Como surgiu a física quântica

A física quântica é uma das áreas da física moderna. O seu surgimento é relativamente recente, pois surgiu na primeira metade do século XX. Para entender como essa área se consolidou, assista ao vídeo do canal Ciência em Si. Nele, Henrique Ghizoni, conta os principais acontecimentos que levaram ao início da física quântica.

Física quântica explicada

A Física possui diversas áreas. Assim, elas podem ser divididas entre a clássica e a moderna. Assista ao vídeo para compreender mais sobre essa área da física a partir de um panorama geral dos principais conceitos.

O experimento mental proposto por Erwin Schrödinger é famoso e pouca gente sabe que não passa de uma proposição teórica. Então, muitas vezes ele costuma ser mal interpretado e relacionado a outras coisas. Continue seus estudos de física e aprenda mais sobre mecânica quântica.

Referências

Física IV: Óptica e física moderna (2016) – YOUNG, H. D. et al.
Curso de Física Básica: Volume 4 (2014) – NUSSENZVEIG, H. D.
Conceitos de Física Quântica (2003) – PESSOA Jr., O.

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Gato de Schrödinger. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/gato-de-schrodinger. Acesso em: 22 de July de 2024.

Exercícios resolvidos

1.

O experimento mental de um gato enclausurado em uma caixa proposto por Erwin Schrödinger serve para ilustrar um conceito da Física Quântica.

Tal conceito é o (a):

a) Emissão de corpo negro.
b) Superposição.
c) Princípio da incerteza.
d) Efeito fotoelétrico.
e) Dualidade onda-partícula.

Alternativa correta: B

O experimento do gato de Schrödinger serve para explicar a superposição quântica. Tal conceito diz respeito ao fato de que, um determinado sistema possui todos os estados superpostos. A partir da medição, apenas um estado será detectado e os outros colapsarão.

2.

A física quântica é uma das áreas recentes da física. Por isso, ela possui diversas interpretações. Uma delas, por exemplo, serviu de aporte teórico para a proposição do experimento mental do gato de Schrödinger.

Assinale a alternativa que representa essa interpretação:

a) Interpretação de Viena.
b) Interpretação de Estocolmo.
c) Interpretação de Copenhague.
d) Interpretação de Frankfurt.
e) Interpretação de Berlin

Alternativa correta: C

A interpretação de Copenhague é uma das mais comuns e com mais adeptos. Ela foi proposta por Niels Bohr e Werner Heisenberg.

Compartilhe

TOPO