{"id":147491,"date":"2020-03-23T10:14:48","date_gmt":"2020-03-23T12:14:48","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=147491"},"modified":"2020-03-23T10:14:48","modified_gmt":"2020-03-23T12:14:48","slug":"principio-da-incerteza-de-heisenberg","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/principio-da-incerteza-de-heisenberg","title":{"rendered":"Princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o do Princ\u00edpio da Incerteza de Heisenberg:<\/strong><\/p>\n

O princ\u00edpio cient\u00edfico que afirma que \u00e9 imposs\u00edvel determinar simultaneamente com perfeita precis\u00e3o a posi\u00e7\u00e3o e o momento de uma part\u00edcula (como um el\u00e9tron) em um dado momento.<\/p>\n

O que \u00e9 o princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg?<\/strong><\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg<\/strong> \u00e9 um princ\u00edpio da f\u00edsica nuclear, descrito pela primeira vez pelo f\u00edsico te\u00f3rico Werner Heisenberg.<\/p>\n

Ele afirma que n\u00e3o se pode medir com precis\u00e3o e precis\u00e3o o momento e a posi\u00e7\u00e3o de uma dada part\u00edcula subat\u00f4mica simultaneamente.<\/p>\n

O princ\u00edpio tamb\u00e9m afirma que a precis\u00e3o das duas medi\u00e7\u00f5es est\u00e1 inversamente relacionada – a precis\u00e3o de uma medi\u00e7\u00e3o \u00e9 correspondentemente reduzida \u00e0 medida que a medi\u00e7\u00e3o da outra se aproxima do limite de sua precis\u00e3o.<\/p>\n

Heisenberg esclareceu o princ\u00edpio, afirmando que n\u00e3o tinha nada a ver com t\u00e9cnicas experimentais ou aparelhos de medi\u00e7\u00e3o. Mesmo sob condi\u00e7\u00f5es teoricamente ideais e perfeitas, ele permaneceria v\u00e1lido.<\/p>\n

No artigo de Heisenberg sobre a incerteza em rela\u00e7\u00e3o \u00e0s part\u00edculas subat\u00f4micas, o princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg afirma que “quanto mais precisamente a posi\u00e7\u00e3o \u00e9 determinada, menos exatamente o momento \u00e9 conhecido neste instante e vice-versa”. Essa afirma\u00e7\u00e3o parece simples, mas teve implica\u00e7\u00f5es importantes para as ci\u00eancias muito novas da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica e da f\u00edsica qu\u00e2ntica.<\/p>\n

Revolucionou a maneira como os cientistas entendiam a f\u00edsica, o universo, a natureza da mat\u00e9ria e a realidade. Antes do desenvolvimento dessa id\u00e9ia, a f\u00edsica se baseava na suposi\u00e7\u00e3o de que, teoricamente, havia um valor exato e preciso para todos os aspectos de cada part\u00edcula do universo, mesmo que os meios para medir essas propriedades n\u00e3o existissem.<\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg diz que n\u00e3o \u00e9 apenas esse o caso, mas que nunca pode ser o caso, e que esse fato \u00e9 resultado da estrutura fundamental da mat\u00e9ria e da maneira como as part\u00edculas que a comp\u00f5em se comportam. Em vez de valores exatos para as v\u00e1rias propriedades de part\u00edculas subat\u00f4micas, a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica lida com as probabilidades de tais valores e de como as part\u00edculas se comportar\u00e3o. Tamb\u00e9m est\u00e1 relacionado \u00e0 capacidade da luz de agir como uma onda e uma part\u00edcula e \u00e0 velocidade finita na qual viaja.<\/p>\n

Como parte de seu trabalho no desenvolvimento do princ\u00edpio, Heisenberg elaborou as chamadas rela\u00e7\u00f5es de incerteza. Como base para este trabalho, ele usou um \u00fanico el\u00e9tron hipot\u00e9tico movendo-se atrav\u00e9s do v\u00e1cuo.<\/p>\n

As observa\u00e7\u00f5es do el\u00e9tron s\u00e3o descritas em termos de seu momento, que \u00e9 definido como sua velocidade – velocidade e dire\u00e7\u00e3o – multiplicada por sua massa, sua carga e o tempo envolvido na observa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Ele usou um experimento mental, usando um microsc\u00f3pio imagin\u00e1rio de raios gama, para mostrar que seu princ\u00edpio indica que \u00e9 imposs\u00edvel saber o valor exato de todas as vari\u00e1veis das propriedades de uma part\u00edcula.<\/p>\n

O que \u00e9 incerteza qu\u00e2ntica?<\/strong><\/p>\n

A incerteza qu\u00e2ntica, ou mais formalmente, o princ\u00edpio da incerteza de Heisenberg, \u00e9 uma descoberta na f\u00edsica qu\u00e2ntica que afirma que n\u00e3o se pode conhecer simultaneamente a posi\u00e7\u00e3o exata e o momento exato de uma \u00fanica part\u00edcula.<\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza tamb\u00e9m fornece limites de confian\u00e7a matematicamente precisos (quantitativos) para pares de medi\u00e7\u00f5es. Essencialmente, quanto mais precisamente voc\u00ea deseja conhecer um valor, mais precis\u00e3o voc\u00ea deve sacrificar na sua medi\u00e7\u00e3o do outro.<\/p>\n

Devido \u00e0 sua associa\u00e7\u00e3o com a revolu\u00e7\u00e3o da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, a incerteza qu\u00e2ntica ocupa um lugar duradouro na cultura popular, onde \u00e9 frequentemente mal interpretada.<\/p>\n

A incerteza qu\u00e2ntica em filmes e filmes \u00e0s vezes \u00e9 usada incorretamente para se referir a objetos grandes, quando realmente se aplica apenas a part\u00edculas.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, a id\u00e9ia de incerteza qu\u00e2ntica \u00e9 muitas vezes apresentada de maneira misteriosa, sem mencionar que o conceito anda de m\u00e3os dadas com limites quantitativos precisos de confian\u00e7a, que n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o misteriosos.<\/p>\n

A no\u00e7\u00e3o de incerteza qu\u00e2ntica causou um tumulto no in\u00edcio do s\u00e9culo XX, quando os f\u00edsicos tentavam descobrir os detalhes da teoria qu\u00e2ntica por meio de interpreta\u00e7\u00f5es conflitantes.<\/p>\n

Neils Bohr e muitos outros f\u00edsicos defendiam a interpreta\u00e7\u00e3o de Copenhague, que afirma que o universo \u00e9 fundamentalmente nebuloso no n\u00edvel mais baixo, descrito por distribui\u00e7\u00f5es de probabilidade em vez de estados bem definidos e deterministicamente vinculados.<\/p>\n

Werner Heisenberg, que derivou o princ\u00edpio da incerteza da estrutura matem\u00e1tica da teoria qu\u00e2ntica, tamb\u00e9m defendeu a interpreta\u00e7\u00e3o de Copenhague.<\/p>\n

Albert Einstein, no entanto, n\u00e3o disse, famosamente: <\/strong>“Deus n\u00e3o joga dados”.<\/p>\n

A teoria da incerteza qu\u00e2ntica, apesar de ser embalada com limites de confian\u00e7a matematicamente precisos, \u00e9 realmente bastante misteriosa.<\/p>\n

Ainda existem discord\u00e2ncias na comunidade da f\u00edsica sobre se a interpreta\u00e7\u00e3o de Copenhague segue inevitavelmente a certeza qu\u00e2ntica.<\/p>\n

A alternativa contempor\u00e2nea \u00e0 interpreta\u00e7\u00e3o de Copenhague \u00e9 a interpreta\u00e7\u00e3o dos Muitos Mundos da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, que sustenta que a realidade \u00e9 realmente determin\u00edstica.<\/p>\n

No contexto do grande sucesso da mec\u00e2nica newtoniana por mais de um s\u00e9culo antes, os f\u00edsicos relutaram muito em desistir de teorias determin\u00edsticas sem evid\u00eancias incrivelmente convincentes.<\/p>\n

Ent\u00e3o, eles tentaram apresentar teorias de “vari\u00e1veis ocultas”, que tentavam explicar a incerteza qu\u00e2ntica como uma propriedade de alto n\u00edvel que emerge de intera\u00e7\u00f5es determin\u00edsticas mais fundamentais.<\/p>\n

No entanto, uma descoberta chamada desigualdade de Bell descobriu que as teorias de vari\u00e1veis ocultas locais n\u00e3o poderiam ser usadas para descrever a incerteza qu\u00e2ntica sem postular correla\u00e7\u00f5es mais r\u00e1pidas que a luz entre todas as part\u00edculas do universo.<\/p>\n

No entanto, teorias de vari\u00e1veis ocultas n\u00e3o-locais ainda s\u00e3o propostas para explicar uma base determin\u00edstica por tr\u00e1s da incerteza qu\u00e2ntica.<\/p>\n

O que \u00e9 Mec\u00e2nica Qu\u00e2ntica?<\/strong><\/p>\n

O termo mec\u00e2nica qu\u00e2ntica geralmente se refere a uma formula\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica da teoria qu\u00e2ntica. Muitas vezes, descreve e prediz o movimento e o comportamento das part\u00edculas nos n\u00edveis at\u00f4mico e subat\u00f4mico.<\/p>\n

Isso inclui part\u00edculas como \u00e1tomos, el\u00e9trons, pr\u00f3tons e f\u00f3tons. Segundo a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, o comportamento e o movimento de part\u00edculas nesses n\u00edveis microsc\u00f3picos s\u00e3o contra-intuitivos, radicalmente diferentes de qualquer coisa observada na vida cotidiana. Isso requer uma teoria como a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica para explicar melhor esse mundo diferente.<\/p>\n

No mundo macrosc\u00f3pico, geralmente existem dois tipos de fen\u00f4meno que s\u00e3o classificados pelos cientistas: part\u00edculas e ondas. As part\u00edculas podem ser pensadas como localizadas, transportando massa e energia em seus movimentos. As ondas s\u00e3o um tipo de fen\u00f4meno que nunca \u00e9 localizado e n\u00e3o tem massa, mas, no entanto, carrega energia.<\/p>\n

As part\u00edculas do micro-mundo que s\u00e3o examinadas na mec\u00e2nica qu\u00e2ntica s\u00e3o diferentes das do macro-mundo, porque, em certas situa\u00e7\u00f5es, as part\u00edculas podem atuar como ondas, enquanto, inversamente, as ondas podem atuar como part\u00edculas. Segundo a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, isso significaria que no n\u00edvel qu\u00e2ntico uma ma\u00e7\u00e3 poderia se comportar como uma onda, enquanto uma onda poderia se comportar como uma ma\u00e7\u00e3.<\/p>\n

A mec\u00e2nica qu\u00e2ntica usa a unidade qu\u00e2ntica para atribuir e medir aproximadamente as quantidades das propriedades f\u00edsicas dessas part\u00edculas.<\/p>\n

As part\u00edculas geralmente s\u00e3o medidas considerando a fun\u00e7\u00e3o de onda registrada no momento da medi\u00e7\u00e3o. No entanto, como as part\u00edculas podem se comportar como ondas, a localiza\u00e7\u00e3o ou a velocidade simult\u00e2neas de uma part\u00edcula nunca podem ser completamente determinadas.<\/p>\n

Esse aparente dilema \u00e9 conhecido como princ\u00edpio da incerteza de Heisenburg, que em outras palavras afirma que posi\u00e7\u00e3o e momento n\u00e3o podem ser exatamente medidos simultaneamente.<\/p>\n

Isso n\u00e3o ocorre inteiramente porque existem limita\u00e7\u00f5es na medi\u00e7\u00e3o de equipamentos ou habilidades, mas porque se acredita que essa incerteza seja inerente \u00e0s pr\u00f3prias part\u00edculas.<\/p>\n

A mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, portanto, \u00e9 uma teoria matem\u00e1tica que tenta calcular probabilidades de acordo com a fun\u00e7\u00e3o de onda.<\/p>\n

Muitos cientistas n\u00e3o concordam com os postulados de mec\u00e2nica qu\u00e2ntica.<\/p>\n

Albert Einstein era um cientista que \u00e0s vezes criticava a teoria qu\u00e2ntica, pois conflitava com sua pr\u00f3pria teoria. Assim, um dos maiores problemas da f\u00edsica contempor\u00e2nea \u00e9 criar uma teoria que unifique as id\u00e9ias da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica com as da teoria geral da relatividade de Einstein.<\/p>\n

F\u00edsicos como Julian Barbour propuseram algumas solu\u00e7\u00f5es inovadoras para esse problema, basicamente afirmando que, se os humanos consideram que o tempo em si n\u00e3o existe, n\u00e3o h\u00e1 obst\u00e1culo para unificar a mec\u00e2nica qu\u00e2ntica e a teoria da relatividade.<\/p>\n

Resumo<\/strong><\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza<\/strong> \u00e9 uma das id\u00e9ias mais famosas (e provavelmente mal compreendidas) da f\u00edsica.<\/p>\n

Diz-nos que h\u00e1 uma imprecis\u00e3o na natureza, um limite fundamental para o que podemos saber sobre o comportamento das part\u00edculas qu\u00e2nticas e, portanto, as menores escalas da natureza. Destas escalas, o m\u00e1ximo que podemos esperar \u00e9 calcular probabilidades de onde as coisas est\u00e3o e como elas se comportar\u00e3o. Diferentemente do universo mec\u00e2nico de Isaac Newton, onde tudo segue leis claras sobre como se mover e a previs\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil se voc\u00ea conhecer as condi\u00e7\u00f5es iniciais, o princ\u00edpio da incerteza consagra um n\u00edvel de imprecis\u00e3o na teoria qu\u00e2ntica.<\/p>\n

A id\u00e9ia simples de Werner Heisenberg nos diz por que os \u00e1tomos n\u00e3o implodem, como o sol consegue brilhar e, estranhamente, que o v\u00e1cuo do espa\u00e7o n\u00e3o \u00e9 realmente vazio.<\/p>\n

Uma encarna\u00e7\u00e3o precoce do princ\u00edpio da incerteza apareceu em um artigo de 1927 por Heisenberg, f\u00edsico alem\u00e3o que trabalhava no instituto de Niels Bohr em Copenhague na \u00e9poca, intitulado “Sobre o conte\u00fado perceptivo da cinem\u00e1tica e mec\u00e2nica te\u00f3rica qu\u00e2ntica”. A forma mais familiar da equa\u00e7\u00e3o surgiu alguns anos depois, quando ele refinou ainda mais seus pensamentos em palestras e trabalhos subsequentes.<\/p>\n

Heisenberg estava trabalhando com as implica\u00e7\u00f5es da teoria qu\u00e2ntica, uma maneira estranha e nova de explicar como os \u00e1tomos se comportaram que haviam sido desenvolvidos por f\u00edsicos, incluindo Niels Bohr, Paul Dirac e Erwin Schr\u00f6dinger, na d\u00e9cada anterior. Entre suas muitas id\u00e9ias contra-intuitivas, a teoria qu\u00e2ntica prop\u00f4s que a energia n\u00e3o era cont\u00ednua, mas vinha em pacotes discretos (quanta) e que a luz podia ser descrita como uma onda e um fluxo desses quanta. Ao desenvolver essa vis\u00e3o radical do mundo, Heisenberg descobriu um problema na maneira como as propriedades f\u00edsicas b\u00e1sicas de uma part\u00edcula em um sistema qu\u00e2ntico podiam ser medidas. Em uma de suas cartas regulares a um colega, Wolfgang Pauli, ele apresentou os ind\u00edcios de uma id\u00e9ia que desde ent\u00e3o se tornou parte fundamental da descri\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica do mundo.<\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza diz que n\u00e3o podemos medir a posi\u00e7\u00e3o (x) e o momento (p) de uma part\u00edcula com precis\u00e3o absoluta. Quanto mais precisamente conhecemos um desses valores, menos exatamente conhecemos o outro. Multiplicando os erros nas medi\u00e7\u00f5es desses valores (os erros s\u00e3o representados pelo s\u00edmbolo do tri\u00e2ngulo na frente de cada propriedade, a letra grega “delta”) deve fornecer um n\u00famero maior ou igual \u00e0 metade de uma constante chamada “h- Barra”. Isso \u00e9 igual \u00e0 constante de Planck (geralmente escrita como h) dividida por 2p.<\/p>\n

A constante de Planck \u00e9 um n\u00famero importante na teoria qu\u00e2ntica, uma maneira de medir a granularidade do mundo em suas menores escalas e tem o valor de 6,626 x 10-34 joule segundos.<\/p>\n

Uma maneira de pensar sobre o princ\u00edpio da incerteza \u00e9 como uma extens\u00e3o de como vemos e medimos as coisas no mundo cotidiano. Voc\u00ea pode ler essas palavras porque part\u00edculas de luz, f\u00f3tons, ricochetearam na tela ou no papel e atingiram seus olhos. Cada f\u00f3ton desse caminho leva consigo algumas informa\u00e7\u00f5es sobre a superf\u00edcie da qual saltou, na velocidade da luz. Ver uma part\u00edcula subat\u00f4mica, como um el\u00e9tron, n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o simples. Da mesma forma, voc\u00ea pode rebater um f\u00f3ton e esper\u00e1-lo detect\u00e1-lo com um instrumento.<\/p>\n

Mas as chances s\u00e3o de que o f\u00f3ton d\u00ea um momento ao el\u00e9tron ao atingi-lo e mude o caminho da part\u00edcula que voc\u00ea est\u00e1 tentando medir. Ou ent\u00e3o, dado que as part\u00edculas qu\u00e2nticas geralmente se movem t\u00e3o r\u00e1pido, o el\u00e9tron pode n\u00e3o estar mais no lugar em que estava quando o f\u00f3ton originalmente ricocheteou. De qualquer forma, sua observa\u00e7\u00e3o de posi\u00e7\u00e3o ou momento ser\u00e1 imprecisa e, mais importante, o ato de observa\u00e7\u00e3o afeta a part\u00edcula sendo observada.<\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza est\u00e1 no centro de muitas coisas que observamos, mas n\u00e3o podemos explicar usando a f\u00edsica cl\u00e1ssica (n\u00e3o qu\u00e2ntica). Tomemos \u00e1tomos, por exemplo, onde el\u00e9trons com carga negativa orbitam um n\u00facleo com carga positiva. Pela l\u00f3gica cl\u00e1ssica, podemos esperar que as duas cargas opostas se atraiam, levando tudo a desmoronar em uma bola de part\u00edculas.<\/p>\n

O princ\u00edpio da incerteza explica por que isso n\u00e3o acontece: se um el\u00e9tron se aproximasse demais do n\u00facleo, sua posi\u00e7\u00e3o no espa\u00e7o seria precisamente conhecida e, portanto, o erro na medi\u00e7\u00e3o de sua posi\u00e7\u00e3o seria min\u00fasculo.<\/p>\n

Isso significa que o erro ao medir seu momento (e, por infer\u00eancia, sua velocidade) seria enorme. Nesse caso, o el\u00e9tron pode estar se movendo r\u00e1pido o suficiente para sair completamente do \u00e1tomo.<\/p>\n

A ideia de Heisenberg tamb\u00e9m pode explicar um tipo de radia\u00e7\u00e3o nuclear chamada decaimento alfa. As part\u00edculas alfa s\u00e3o dois pr\u00f3tons e dois n\u00eautrons emitidos por alguns n\u00facleos pesados, como o ur\u00e2nio-238. Normalmente, eles est\u00e3o presos dentro do n\u00facleo pesado e precisariam de muita energia para romper os la\u00e7os, mantendo-os no lugar. Mas, como uma part\u00edcula alfa dentro de um n\u00facleo tem uma velocidade muito bem definida, sua posi\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 assim.<\/p>\n

\"\"Albert Einstein<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong> byss.uoregon.edu\/www.theguardian.com\/plato.stanford.edu\/www.wisegeek.org\/www.merriam-webster.com\/chem.libretexts.org\/history.aip.org\/arxiv.org<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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