Gato de Schrödinger

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Mecânica quântica
Princípio da Incerteza
Introducão a...

Formulação matemática

Experiências
Experiência de dupla fenda
Experimento de Davisson–Germer
Experimento de Stern-Gerlach
Experiência da desigualdade de Bell
Gato de Schrödinger
Problema de Elitzur-Vaidman
Borracha quântica
O Gato de Schrödinger: Um gato, junto com um frasco contendo veneno, é posto em uma caixa lacrada protegida contra incoerência quântica induzida pelo ambiente. Se um contador Geiger detectar radiação, o frasco é quebrado, liberando o veneno, que mata o gato. A mecânica quântica sugere que, depois de algum tempo, o gato estará simultaneamente vivo e morto. Mas, quando se olha para dentro da caixa, apenas se vê o gato ou vivo ou morto, não uma mistura de vivo e morto.

O Gato de Schrödinger é uma experiência mental, frequentemente descrita como um paradoxo, desenvolvida pelo físico austríaco Erwin Schrödinger, em 1935. A experiência procura ilustrar quão estranha é a interpretação de Copenhague da mecânica quântica, imaginando-a aplicada a objetos do dia-a-dia. No exemplo, há um gato encerrado em uma caixa, de forma a não estar apenas vivo ou apenas morto, mas sim "morto-vivo".

Por sua vida supostamente atrelar-se a um evento aleatório quântico, um gato "vivomorto" surge como reflexo de um estado quântico, segundo a interpretação comum no mundo das partículas, mas por certo alheio ao senso comum. Em termos técnicos, o estado "vivomorto" (claramente distinto do estado vivo e distinto do estado morto) compõe-se pelo emaranhamento desses dois estados e constitui de fato, segundo o que se busca elucidar, a situação do gato no experimento, ao menos enquanto o sistema permanecer fechado, sem ser observado.

O experimento também traz à tona questionamentos quanto à natureza do "observador" e da "observação" na mecânica quântica; se você, pelo fato de abrir a caixa e deparar-se com um gato morto, é ou não o responsável pela sua morte. Foi no transcurso desse experimento que Schrödinger criou o termo Verschränkung (em português, entrelaçamento).

Origem e motivação

O experimento mental de Schrödinger foi proposto como discussão do artigo EPR, nomeado devido aos seus autores: Albert Einstein, Podolsky, Rosen em 1935.[1] O paradoxo EPR esclareceu a estranha natureza das superposições quânticas. Amplamente exposta, a superposição quântica é a combinação de todos os possíveis estados do sistema (por exemplo, as possíveis posições de uma partícula subatômica). A interpretação de Copenhague implica que a superposição apenas sofre colapso em um estado definido no exato momento da medição quântica.

Schrödinger e Einstein trocaram cartas sobre o artigo EPR de Einstein, durante o qual Einstein indicou que a superposição quântica de um barril instável de pólvora irá, após um tempo, conter ambos componentes explodidos e não-explodidos.

Para melhor ilustrar o paradigma incompleto da mecânica quântica, Schrödinger aplicou a teoria da mecânica quântica em uma entidade viva que podia ou não estar consciente. No experimento mental original de Schrödinger ele descreveu como, em princípio, seria possível transformar a superposição dentro de um átomo para uma superposição em grande escala de um gato morto e vivo por relacionar gato e átomo com a ajuda de um "mecanismo diabólico". Ele propôs um cenário com um gato em uma caixa lacrada, onde a vida ou morte do gato é dependente do estado de uma partícula subatômica. De acordo com Schrödinger, a interpretação de Copenhague implica que o gato permanece vivo e morto até que a caixa seja aberta.

Schrödinger não desejava promover a ideia de gatos vivos-e-mortos como uma séria possibilidade; o experimento mental serve para ilustrar a complexidade extrema da mecânica quântica e da matemática necessária para descrever os estados quânticos. Entendida como uma crítica da interpretação de Copenhague – a teoria prevalecente em 1935 – o experimento mental do gato de Schrödinger permanece um tópico padrão para todas as interpretações da mecânica quântica; a maneira como cada interpretação lida com o gato de Schrödinger é frequentemente usada como meio de ilustrar e comparar características particulares de cada interpretação, seus pontos fortes e fracos.