O que é o "gato de Schrödinger"?

A propósito de mecânica quântica: o que é o gato de Schrödinger?

Designa-se por "gato de Schrödinger", ou "experiência do gato de Schrödinger" uma experiência mental* imaginada por Erwin Schrödinger* em 1935.

Nesta experiência é imaginada uma caixa de aço dentro da qual se encontra um engenho potencialmente mortal e um gato. O engenho deve estar protegido contra qualquer interferência do gato.
Dentro da caixa está um material radioactivo em quantidade tão pequena que, durante uma hora, há 50% de probabilidades de um dos seus átomos decair e 50 % de probabilidades de nenhum dos seus átomos decair. Se um dos átomos decair, o engenho, dotado de um detector, irá accionar um martelo que partirá um frasco contendo ácido cianídrico.

Alguém poderia dizer que o gato se mantém vivo e morto até que alguém abra a caixa e observe o gato - pois, segundo a Mecânica Quântica, é a medição/observação que colapsa a superposição das várias possibilidades numa posição única.

Habitualmente, interpreta-se esta experiência como se Schrödinger estivesse simplesmente a chamar a atenção para o ridículo da interpretação de Copenhaga que assume a existência de uma superposição que combina todos os estados possíveis, a qual colapsa num desses estados ao ser "observada".

A interpretação desta experiência é mais complexa e diversificada que isso (leia-se o texto de Schrödinger aqui) - e não pode ser esgotada em poucas palavras. Schrödinger parece estar a chamar a atenção para o facto de não devermos utilizar exemplos do macroscópico para nos referirmos ao domínio atómico, como se pudessemos resolver os problemas deste último recorrendo à observação. Schrödinger considera ingénua esta representação "turva" da realidade.

Ou seja, com esta experiência Schrödinger pretendeu mostrar que não devemos utilizar termos relativos ao mundo macroscópico quando nos referimos à indeterminação originalmente limitada ao domínio atómico. Ao transformar a indeterminação de eventos atómicos numa indeterminação de eventos visíveis temos a sensação que podemos resolver os problemas relativos à primeira através da observação directa, como fazemos ao relacionar-nos com o macroscópico. Por outro lado, ficamos com a ideia de que a indeterminação do domínio atómico deve ser resolvida a partir de raciocínios intuitivos que se referem, originalmente, ao mundo visível.

Nesta experiência Schrödinger mostra que a indeterminação quântica é de um outro género, diferente da confusão entre estar vivo e estar morto. E imaginar aquela nos moldes desta não aclarará o problema.

Finalmente, refira-se que com esta experiência começa-se a ver alguns dos problemas que provocarão divisões na Mecânica Quântica, dando origem a diversas versões e interpretações. Nomeadamente, está já questionado o papel e a natureza do "colapso", bem como da "medição". Também vemos questionada a noção de "superposição" e a sua relação com a "medição" e o "colapso". A crítica destas noções pode ser compreendida como precursora da teoria dos múltiplos universos*, bem como da teoria M e da tese das 11 dimensões que lhe está associada.

Para discutir os problemas envolvidos na experiência do gato de Schrödinger ver neste blog o artigo O gato de Schrödinger.

Notas:






1. Experiência mental: uma experiência que pelas suas características físicas não é possível reproduzir, ou que, apesar de ser possível que venha a ser reproduzida um dia, ainda não detemos técnicas ou conhecimentos para tal. É uma experiência que podemos imaginar e, a partir dela, calcular resultados ou observações expectáveis (se fosse possível reproduzi-la). Este método foi muito utilizado ao longo da história da Filosofia desde os pré-socráticos. Einstein utilizou experiências mentais sistematicamente, sobretudo como forma de sujeitar teorias à crítica racional e matemática.








2. Erwin Schrödinger: Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger foi um físico teórico nascido no império Austro-Húngaro a 1887, em Viena. Conhecido pela sua contribuição para a Mecânica Quântica, recebeu o prémio Nobel em 1933 pela equação que recebe o seu nome. Esta equação é fundamental na quântica e descreve a evolução temporal de um estado quântico de um sistema físico, conjugando todas as probabilidades de resultados possíveis nesse sistema. Esta equação permite salvar a noção de regularidade na natureza se se considerar a abordagem de Schrödinger como equivalente do princípio de incerteza (de Heisenberg). Schrödinger morreu a 4 de Janeiro de 1961, em Viena.








3. Teoria dos muitos universos (múltiplos universos): teoria que afirma que existem muitos universos, possivelmente em número infinito. Assume diversas versões, muitas das quais integradas em interpretações da Mecânica Quântica. Conjugando a teoria dos muitos universos com a teoria das cordas ou a teoria M (da membrana), os cientistas desenvolveram a hipótese dos universos paralelos, os quais ocupam simultaneamente o mesmo espaço. Segundo esta interpretação da Mecânica Quântica, cada universo corresponde ao colapso num determinado estado que era uma possibilidade do sistema. Assim, todas as possibilidades ocorrem simultaneamente, mas em universos diferentes. O gato estaria vivo num universo, mas morto noutro. Estes universos, na sua totalidade, correspondem à totalidade do que é possível ou provável em qualquer grau. Trata-se de uma forma de resolver o problema do colapso, o que, em combinação com as soluções da teoria M, apresenta uma concepção total e unitária da totalidade do que existe permitindo combinar a Teoria da Relatividade e a Mecânica Quântica. No entanto, trata-se apenas de uma hipótese ainda sem evidências científicas.