O gato de Schrödinger e a interpretação de Copenhague

Talvez um dos experimentos mentais mais famosos da ciência, o gato de Schrödinger é bem sucedido em ilustrar a bizarrice presente na essência da mecânica quântica.

O experimento do gato de Schrödinger, proposto pelo próprio Erwin Schrödinger, foi criado com o intuito de criticar a interpretação que Niels Bohr e Werner Heisenberg haviam agregado à quântica.

Por volta de 1927 Bohr e Heisenberg estavam trabalhando juntos na Universidade de Copenhague, época em que a mecânica quântica estava no ápice de seu desenvolvimento. O comportamento singular evidenciado no experimento da fenda dupla (já descrito em detalhes em artigos passados), no qual a adição de um detector ao experimento fazia com que o elétron mudasse totalmente de comportamento (passando de ondulatório para um de partícula) motivou os dois físicos a pensarem que a introdução de um observador em um sistema quântico (no caso da fenda dupla o medidor) faz com que o sistema altere fundamentalmente seu estado, em um ato cunhado de "colapso da função de onda". Se antes da medição/introdução de um agente "observador" a partícula era descrita por uma função de onda dispersa no espaço (comportamento de onda), após o "colapso" a partícula é forçada a demonstrar uma única posição, em uma região muito mais localizada no espaço (comportamento de partícula) (veja foto 2). O agente observador é o responsável pelo colapso da função de onda. É importante ressaltar que com "observador" queremos dizer qualquer entidade (como um aparato de medição) que exija que a partícula mostre um resultado específico (sendo este aleatório seguindo as probabilidades fornecidas pela teoria quântica). O pensamento de Bohr e Heisenberg pode ser samarizado da seguinte forma: uma partícula não possui nenhuma propriedade (como posição, velocidade, energia...) definida até o momento que uma medição seja efetuada; quando executada, a partícula escolhe um único estado dentro das condições de superposição de estados. Essa interpretação ficou conhecida como "interpretação de Copenhague".

Schrödinger, ao analisar essa nova proposta de interpretação da quântica, contra-argumentou usando o experimento do gato de Schrödinger. O experimento é composto por um gato dentro de uma caixa fechada, a qual contém um dispositivo capaz de liberar material radioativo. O material radioativo tem uma certa probabilidade de ser liberado, matando o gato, mas tem uma probabilidade de não ser liberado, deixando o gato vivo. Schrödinger pontuou que, seguindo a interpretação de Copenhague, o gato não estaria em nenhum estado específico (nem vivo nem morto) até que a caixa fosse aberta. A condição desse "gato zumbi", segundo Schrödinger, evidenciava um grande furo de lógica na proposta de Bohr e Heisenberg.

Apesar do experimento mental proposto por Schrödinger, a interpretação de Copenhague permanece como uma das mais aceitas e difundidas no mundo científico, mesmo que não há como saber se de fato ela é o "olhar correto" da mecânica quântica.

Foto 1: O experimento do gato de Schrödinger Foto 2: função de onda antes e depois do "colapso" (foto obtida do livro "50 ideias de fisica quântica que você precisa conhecer")