⚛╏Não sei onde está! O Princípio da Incerteza simplificado.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕻𝖔𝖜𝖊𝖗𝖋𝖚𝖑 𝖒𝖎𝖓𝖉𝖘 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴀʀᴇ ᴀᴛᴛʀᴀᴄᴛɪᴠᴇ

βγ:   . __ ペ . / Ϟσ .. ... __. ωσπ //|\ .. -_._- =

  Καλωσόρισμα  

𝙒𝙚𝙡𝙘𝙤𝙢𝙚

+ Desde que o homem é homem e que o fogo foi domado, pensamos sobre o mundo ao nosso redor. Nos perguntamos, analisamos e compreendemos verdades fascinantes sobre o universo e, ainda mais importante, nos perguntamos onde exatamente estamos e para onde vamos. Quanto mais fundo olhamos para essa questão, mais sua resposta parece nebulosa. E se eu te dissesse que a física não permite saber onde algo está e para onde vai ao mesmo tempo? Confuso? Pois prepare-se: hoje falaremos sobre uma descoberta que transformou a certeza em incerteza – literalmente.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕷𝖎𝖘𝖙𝖊𝖓 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴠᴇʀʏ ᴄᴀʀᴇғᴜʟʟʏ

βγ:   . __ ペ . / ωφ .. ... __. σπγ //|\ .. -_._- =

  Κεφάλαιο 1  

𝘾𝙝𝙖𝙥𝙩𝙚𝙧 1: A partícula que todos queriam ver.

+ No século XIX, Joseph John Thomson sugeriu que o átomo não era exatamente indivisível como nós imaginávamos ser. Seu modelo, primitivo e obsoleto nos dias de hoje, ajudou inicialmente a resolver problemas fundamentais da época adicionando mais uma variável nessa equação, uma partícula ainda menor: o elétron.

Em nossa concepção clássica, o elétron é uma partícula muito menor e menos massiva do que o núcleo atômico, negativamente carregada e que se move ao redor do núcleo. Também dizemos, segundo o modelo de Bohr, que o elétron só consegue ficar em orbitais específicos – considere que os planetas possuem suas próprias órbitas, o que no caso do elétron, é praticamente como uma "regra" de onde eles podem estar.

Mas, ao contrário de um planeta girando previsivelmente ao redor de uma estrela, o elétron é uma criatura mais estranha. No modelo quântico, essas "órbitas" são, na verdade, regiões de maior probabilidade — o elétron não está exatamente lá; ele pode estar lá. O que temos são níveis de energia quantizados: só pode assumir certos valores bem definidos, como degraus em uma escada invisível. Não há meio-termo entre os degraus.

E quando salta de uma órbita para outra, não percorre o caminho entre elas — simplesmente desaparece de um nível e reaparece no outro. Os "pacotes específicos de energia" que pode assumir são chamados de quanta — e é exatamente daí que surge o nome da Mecânica Quântica.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕹𝖊𝖜 𝖈𝖑𝖆𝖘𝖘 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ɴᴇᴡ ᴛᴇᴀᴄʜᴇʀ

βγ:   . __ ペ . / ∫, ∬, , ∰ .. ... __. βγπ //|\ .. -_._- =

  Κεφάλαιο 2  

𝘾𝙝𝙖𝙥𝙩𝙚𝙧 2: O limite do conhecimento.

+ Desde a infância, na escola, somos ensinados que o nosso mundo pode ser medido, previsto, explicado. Que basta ter as ferramentas certas — réguas, cronômetros, fórmulas — e o universo se dobra à nossa compreensão. Mas não é bem assim.

Pouco mais de um século atrás, o mundo era estudado com uma visão determinística e precisa, moldada pela Física Clássica. Conseguíamos medir e prever com perfeição qualquer fenômeno, contanto que tivéssemos dados e conhecimento suficientes sobre ele — como o deslocamento de um carro que acelera em uma pista. E é assim que funciona o modelo de Bohr: apesar de útil, carrega uma visão clássica — ele diz que o elétron deve estar em um lugar específico em um momento específico. Mas a natureza não funciona assim. Não quando a escala é quântica.

Em 1927, o físico alemão Werner Heisenberg jogou uma bomba conceitual sobre a física. Ele mostrou que, em escala quântica — coisas tão pequenas quanto partículas — quanto mais precisamente você sabe onde algo está, menos sabe sobre sua velocidade. E vice-versa.

O Princípio da Incerteza de Heisenberg, um dos pilares da mecânica quântica, joga por terra completamente a nossa concepção clássica das coisas. Não se trata de uma limitação humana ou de nossos equipamentos em si, mas de uma regra fundamental do universo. Imagine que tenho um peixe em um aquário. Quanto mais mergulho minha mão para alcançá-lo, mais agito a água — o que interfere no próprio peixe. É apenas uma analogia, obviamente, mas a ideia é que, quanto mais eu tento medir com precisão onde uma partícula está, menos precisa será a minha medição da velocidade dessa partícula. Quanto mais tento medir essa velocidade, menor é a precisão na medida da posição da partícula. O próprio universo limita o que podemos saber.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕸𝖆𝖙𝖍 𝖎𝖘 𝖊𝖆𝖘𝖞 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴀᴛ ʟᴇᴀsᴛ ғᴏʀ ᴍᴇ

βγ:   . __ ペ . / ∭ .. ... __. ΔπΨ //|\ .. -_._- =

  Κεφάλαιο 3  

𝘾𝙝𝙖𝙥𝙩𝙚𝙧 3: O tal do observador.

+ Até mesmo o mais leigo na área já ouviu falar que o observador interfere no resultado. Que o universo decide como irá se comportar dependendo de quem esteja olhando. Diversos vídeos e textos pela internet fazem questão de divulgar isso, trazendo à tona uma peculiaridade da Física Quântica: o observador (nós) altera a realidade. Mas será que o universo realmente se importa se estamos olhando — ou será apenas uma confusão sobre o que significa "observar" na física?

A resposta é: não é bem assim. É verdade que o "observador" interfere no resultado de experimentos quânticos, onde a escala é muito pequena, mas pense: podemos mesmo olhar para um elétron, por exemplo?

Na física, "observar" é sinônimo de medir — e toda medição exige interação. Quando utilizamos aparelhos para investigar o mundo quântico, a simples presença do instrumento já altera o sistema. Isso não tem nada a ver com consciência humana, mas com física pura. Quando você mede sua temperatura com um termômetro, o calor transferido entre seu corpo e o aparelho é o que gera o número. Quando um sonar mede a distância, ele envia ondas que batem e voltam. Em ambos os casos, há troca de energia. A diferença é que, em escala quântica, qualquer mínima interação já é suficiente para alterar o comportamento do sistema.

É por isso que, ao tentar medir a posição de uma partícula, causamos incerteza em sua velocidade — e vice-versa. O ato de medir, no mundo quântico, é sempre um ato de interferência.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕯𝖔 𝖞𝖔𝖚 𝖐𝖓𝖔𝖜 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴛʜᴇ ʙᴀsᴋʜᴀʀᴀ ғᴏʀᴍᴜʟᴀ?   

βγ:   . __ ペ . / Δλ .. ... __. ωΨ∮ //|\ .. -_._- =

  Κεφάλαιο 4  

𝘾𝙝𝙖𝙥𝙩𝙚𝙧 4: Ondas, partículas e incerteza.

+ No mundo macroscópico, uma coisa é uma coisa. Uma pedra é uma pedra. Uma onda no mar é uma onda. Mas, no mundo quântico, uma mesma entidade pode ser tanto onda quanto partícula ao mesmo tempo. O elétron, por exemplo, não caminha por aí — ele interfere consigo mesmo, como uma onda fazendo curvas atrás de barreiras.

No começo da Teoria Quântica, quando era conhecida como "Física dos Garotos" (Em alemão, Knabenphysik: não era uma forma pejorativa, mas foi chamada assim porque o trio Heisenberg, Jordan e Dirac tinham todos pouco mais de 20 anos quando fundamentaram os alicerces da teoria), trabalhava-se com a hipótese de Mecânica Matricial desenvolvida por Heisenberg. Uma ferramenta matemática ótima, de fato, mas que ainda nos deixava no escuro. Foi em 1924, quando Louis de Broglie, aos 31 anos, concluiu sua tese de doutorado que tivemos uma luz. Ele propôs que toda partícula de matéria possui um comprimento de onda associado ou, em termos mais simples, toda partícula também se comporta como uma onda.

Pode ser um conceito um pouco confuso, mas vou tentar explicar as conclusões da época e que também compreendi ao estudar as equações fundamentais que descrevem o comportamento dessas partículas. Partiremos do pressuposto de que sim, toda partícula age também como uma onda. Ondas, como sabemos, carregam energia. Ondas com menos energia possuem uma frequência menor — ou um comprimento de onda maior, se preferir. Quando essa onda adquire muita energia, sua frequência aumenta e seu comprimento de onda diminui. Imagine que fica mais "juntinha".

Quando falamos de partículas, podemos dizer que quanto mais energia uma partícula tenha, mais seu comportamento é de uma partícula (onda "juntinha") e menos de uma onda. Isso ajudou a explicar e entender que o Princípio da Incerteza realmente não se trata de um limite humano e sim de uma propriedade natural do mundo quântico: partículas como o elétron têm um comportamento de onda. E ondas, por natureza, não têm localização precisa.

Uma onda muito "espalhada" (com um único pico largo) tem uma posição mal definida, mas movimento (momento linear) bem definido. Já uma onda muito "concentrada" (pico estreito) tem posição bem definida, mas muitos momentos misturados. A incerteza não é uma falha. É uma característica emergente do fato de que partículas também são ondas. E, como toda onda, só pode nos mostrar uma face por vez.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕴𝖘 𝖈𝖑𝖆𝖘𝖘 𝖔𝖛𝖊𝖗? 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴡᴀɪᴛ ᴀ ᴍɪɴᴜᴛᴇ

βγ:   . __ ペ . / ∭ .. ... __. ∮∯Δ //|\ .. -_._- =

  Κεφάλαιο 5  

𝘾𝙝𝙖𝙥𝙩𝙚𝙧 5: Eu realmente não posso medir!

+ Apenas para concluir, eu vou responder uma última pergunta: eu posso saber a posição exata de uma partícula se eu decidir não medir a velocidade?

A resposta para isso também é não. Apesar de o Princípio da Incerteza nos dizer que quanto mais precisa for a medida da posição, menor será da velocidade, nós não podemos sacrificar totalmente a medida de uma das informações para obter a outra. Mas por quê?

Como tentei explicar anteriormente, o universo não se importa realmente com a informação que você obtém ou com quem está observando. O Princípio da Incerteza é simplesmente uma representação de algo que acontece em nosso mundo, estejamos nós interferindo ou não. Vamos tomar como exemplo um elétron: quanto mais energia, mais o elétron se comporta como partícula e maior a certeza em sua posição. Quanto menos energia, mais esse elétron se comporta como onda e menor sua certeza na posição (porque ondas não possuem uma posição realmente bem definida, assim como a luz ou o som), mas maior a certeza em seu momento. O ponto é que o que realmente está interferindo aqui é a quantidade de energia que esse elétron possui, não necessariamente uma entidade externa que está medindo. Mas o que isso nos diz?

Matematicamente, se tentarmos colocar um limite em que a incerteza na posição desse elétron seja zero, ou seja, capturamos perfeitamente a posição dele, o movimento do elétron tende ao infinito. Isso significa que, para isso, precisaríamos de energia infinita e isso, no máximo, é papo de ficção científica (como The Flash). É impossível adicionar energia infinita em um único elétron, até porque sequer existe energia infinita. Não faz sentido físico. É como se a energia explodisse.

O resultado que tiramos disso é que não podemos saber com precisão absoluta a posição exata do elétron, nem mesmo sua velocidade exata. Resultados absurdos são uma forma do universo nos lembrar que algumas coisas só podem acontecer na nossa imaginação.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ

「 𝕾𝖊𝖊 𝖞𝖔𝖚 」

─────────────    ﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏

‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ • • • • • ᴛʜᴇ ɴᴇxᴛ ʟᴇssᴏɴ

βγ:   . __ ペ . / ∰ .. ... __. ∭σω //|\ .. -_._- =

  Αντίο  

𝗗𝗲𝘀𝗽𝗲𝗱𝗶𝗱𝗮

+ Talvez o mais fascinante do Princípio da Incerteza seja a lembrança de que o universo não é um relógio previsível. É mais como uma sinfonia de probabilidades, onde até mesmo o menor dos instrumentos — um elétron — toca notas que não conseguimos escutar completamente. E talvez, isso não seja um defeito. É o charme do desconhecido. A física é bela, pois é a linguagem que traduz a beleza da natureza que vivemos. Entendê-la nos traz um entendimento melhor de quem somos e de onde estamos e, por isso, estou aqui para guiá-los nessa jornada. Se restaram dúvidas ou algo que ficou mal entendido, estarei disposto a respondê-los nos comentários. Até a próxima!

𝙏𝙚𝙭𝙩𝙤