Tópico: Mecânica Quântica para leigos.

[Eremita]

Seguindo a idéia que tive em outro post, acho interessante ter um tópico apenas para se falar de Mecânica Quântica (MQ). Há muita desinformação espalhada na mídia; por outro lado, vamos convir que não é algo exatamente fácil de se entender.

Sugiro que se fale apenas da MQ. Se alguém quiser falar da palhaçada hipótese Quantum Ring, das teoria das cordas, etc., que vá a outro tópico.

Assim como sugiro também que quando as pessoas explicarem a algo, que assumam que o conhecimento geral do CC em Química, Física e Matemática seja o de alguém que concluiu o EM.

Ah, e por favor: cálculo somente aonde for estritamente necessário. Álgebra todo mundo entende; diferenciais e integrais, não. Aliás, podendo ser mais descritivo e menos matemático, é mais interessante.

Alguém dá as honras de começar com alguma pergunta ou com algum background histórico? Os físicos de plantão, talvez? rsrsrs

[Contini]

Seria interessante realmente algo em um nivel mais basico pra "iniciantes"...eu apoio, sou um deles...

[Tupac]

Quem foi Planck, Feynman, Bohr, Heisenberg, entre outros proponentes da MQ e o que eles propuseram, quem concorda com quem e quem discorda de quem e etc.????
(Sei quem são, mas vamos do basico ao mais complicado pra não complicar hehehe)
(alguem acha que essas perguntas são invalidas??)

[JUS EST ARS]

Eu queria entender de uma vez se as seguintes afirmações estão corretas:

1. As leis naturais da física macro e micro não se reproduzem necessariamente na escala quântica.

2. Limites científicos intransponíveis da física macro e micro não necessariamente são limites intransponíveis na escala quântica.

3. Não se conhece muito bem as propriedades dos elementos na escala quântica.

4. Contra-intuitivo = comportamento impossível na física macro e micro e que  são observados na escala quântica.

5. O mundo quântico é uma viagem total, místico para os padrões micro e macro.


Propriedades contra-intuitivas bem estabelecidas em escala quântica:
1. Viajar em velocidade superior à da luz.
2. Estar em dois lugares ao mesmo tempo.
3. Ser duas coisas ao mesmo tempo.


Poderiam confirmar / apontar o erro?

[Eremita]

Eu queria entender de uma vez se as seguintes afirmações estão corretas:

1. As leis naturais da física macro e micro não se reproduzem necessariamente na escala quântica.

1. As previsões clássicas funcionam perfeitamente para objetos grandes, mais ou menos para os menores, e começam a falhar miseravelmente para átomos e partículas subatômicas.

Um exemplo é a precisão com que se pode obter as medidas de velocidade e posição. Para um objeto massudo (com muita massa), você pode praticamente determinar a ambas, ao mesmo tempo, e conseguir valores tão precisos quanto você quer. Já partículas subatômicas não seguem essa regra.

Na MQ, há a fórmula
Δρ*Δx>h/2
Ignore o h/2, pense nele apenas como uma constante qualquer. Veja a primeira parte da fórmula:

Δx é a imprecisão na localização do objeto. Se você diz que ele tá a 3m de você, mas ele está a 5m, a sua imprecisão foi de 2m, então Δx = 2m

Δρ é a imprecisão na medida do momento. Momento é uma característica física, relativa à energia, que é calculada por [momento] = [velocidade]*[massa] .

Agora vamos imaginar que você obtém o máximo possível de precisão. A fórmula fica
Δρ*Δx=h/2
Lembre-se que h/2 é uma constante, certo?

Digamos que você obteve uma precisão absurda para a posição da partícula. Isso quer dizer que a imprecisão foi pequena. Logo, Δx foi pequeno, certo? Então, você vai calcular a imprecisão no momento:
Δρ=(h/2)/(Δx)

Se Δx é pequeno, (h/2)/(Δx) é grande. Logo, Δρ é grande. Ou seja, você teve uma imprecisão gigantesca para o momento. E funciona ao contrário, também: se você tiver uma precisão muito grande para o momento, você não vai saber aonde a partícula está.

Lembra-se da definição de momento? [velocidade]*[massa]? Quanto maior a massa, menor vai ser a imprecisão na velocidade e na posição. Logo, para objetos grandes, a explicação da quântica baterá certinho com a da física clássica.

Observação: vou pro boteco. Depois continuo, mas não vou poder responder a todas as perguntas que sou ainda bem ignorante em MQ.

[FxF]

1. As leis naturais da física macro e micro não se reproduzem necessariamente na escala quântica.

Ok, vou tentar explicar de uma maneira fácil de entender:

Einstein dizia que as leis do universo eram sempre exatadas, o resultado sempre seria o mesmo. Se você jogasse um dado de uma forma 100% idêntica a outro (apesar de impossível, falando teoricamente) o resultado seria o mesmo.

Mas é aí que a mecânica quântica se opõe: os átomos não irão para cima ou para baixo sempre, há simplesmente uma probabilidade X de ir para um lado, e Y de ir para o outro. Pode ir a qualquer lado, só é possível medir a probabilidade de cada, não o resultado.

Em nível subatômico, não é possível medir nada. Mas quando você observa um objeto que tem três quintilhões de prótons, a tendência é o resultado ser a "média", o que torna o movimento aleatório dos átomos praticamente insignificantes.

[SnowRaptor]

Não Perdoem o foxes, pois ele não sabe o que fala.

[SnowRaptor]

Propriedades contra-intuitivas bem estabelecidas em escala quântica:
1. Viajar em velocidade superior à da luz.

Isso não acontece.

2. Estar em dois lugares ao mesmo tempo.

Não é bem assim. Existe uma distribuição de probabilidade de se encontrar a partícula no espaço. Exemplo: pense na molécula de amônia, NH₃ uma "pirâmide" com três átomos de hidrogênio formanto a base trialgular e o nitrogênio formando o topo. Existe uma probabilidade de 50% de encontrar o N "pra cima" do plano dos hidrogênios (pirâmide "de pé") e 50% de encontrar o N pra baixo do plano dos H (pirâmide "de cabeça pra baixo"). Isso não quer dizer que o N esteja nos dois lugares "ao mesmo tempo", mas sim que, dada a energia do sistema, existe igual priobabilidade de se encontrar o N de cada lado do plano de H e é até possível provovar uma oscilação (maser).

3. Ser duas coisas ao mesmo tempo.

Não. De onde você tirou isso?

[SnowRaptor]

Eremita, experimente usar LaTeX, com as tags [tex].

Prefira a palavra "incerteza" à palavra "imprecisão", pois seu significado é mais preciso.

[Tupac]

mas e aquele negocio dos superluminais que eu vi no inovação tecnológica???

P.s. minhas perguntas foram bestas né hauahuah, sabia que devia ficar quieto hehe..

[SnowRaptor]

Nào são aprtículas viajando acima da velocidade da luz. É uma possível transmissão de informação acima de c. E mesmo assim, essa idéia de que é possível transmitir informação acima de c através de pares emaranhados está sob sério debate.

[Eremita]

Não Perdoem o foxes, pois ele não sabe o que fala.

Infelizmente...
2.

Eremita, experimente usar LaTeX, com as tags [tex].

Prefira a palavra "incerteza" à palavra "imprecisão", pois seu significado é mais preciso.

Ok, é que não tenho paciência para TeX.

mas e aquele negocio dos superluminais que eu vi no inovação tecnológica???

P.s. minhas perguntas foram bestas né hauahuah, sabia que devia ficar quieto hehe..

Não respondi, e passei direto para as do IUS EST ARTt, por falta de conhecimento. Mas não acho que foram bestas.

[Moro]

A minha dúvida:

O que é essa questão em MQ que a observação altera o fenômeno?

[Eremita]

A minha dúvida:

O que é essa questão em MQ que a observação altera o fenômeno?

Para você observar, você precisa interferir no sistema.

P.ex., para ver algum sistema, você precisa ter luz incindindo sobre ele e refletindo no teu olho. Isso não é grande coisa quando o teu sistema é massudo, mas é relevante quando você trata de sistemas subatômicos: qualquer pequena energia seria suficiente para alterar significantemente a posição e/ou o momento do elétron. E essa energia pode muito bem vir de um fóton... de luz.

[Moro]

Eremita, eu tinha ouvido isso em um outro tópico mas sem tanta convicção.

Sendo apenas isso, é incrivel como fazem tanto woo woo por nada.

[SnowRaptor]

Sendo apenas isso, é incrivel como fazem tanto woo woo por nada.

Não, mano! Você não entende, meu! É o poder da consciência interferindo na matéria, mano! É o pensamento influenciando na matéria, meu!

Blé.

[DDV]

A minha dúvida:

O que é essa questão em MQ que a observação altera o fenômeno?

Para você observar, você precisa interferir no sistema.

P.ex., para ver algum sistema, você precisa ter luz incindindo sobre ele e refletindo no teu olho. Isso não é grande coisa quando o teu sistema é massudo, mas é relevante quando você trata de sistemas subatômicos: qualquer pequena energia seria suficiente para alterar significantemente a posição e/ou o momento do elétron. E essa energia pode muito bem vir de um fóton... de luz.

A minha dúvida:

O que é essa questão em MQ que a observação altera o fenômeno?

Dentro da Interpretação de Copenhaguen (a interpretação mais difundida da MQ) as coisas não são tão simples e "óbvias" assim. Ela afirma que um sistema antes da medição está de fato, em si mesmo  em um estado "sobreposto" (estou usando esses termos na falta de outros melhores, mas a IC nega a possibilidade de haver coisas "em si mesmas", pelo menos as micro), sem uma posição ou momento definidos, e que apenas após ser feita a medição  é que esse sistema se torna "definido" e , digamos assim, "real".

Há várias interpretações da MQ. Elas podem ser agrupadas basicamente assim:

1- Não-Realistas X Realistas. (Ex: A IC é não-realista)

2- Universo não-dividido X Universo dividido (A Interpretação dos Muitos Mundos defende um universo dividido/divisível)

3- Deterministas X Não-Deterministas (A IC é não-determiniata)

4- Com viagens no tempo X Sem viagens no tempo (a Intrepretação Transacional se baseia em ondas que voltam no tempo).

5- Locais X Não-Locais (A Teoria de Bohm era Realista Local, mas a não-localidade é algo cada vez mais inescapável, devido aos inúmeros experimentos que o apoiam).


Há vários tópicos em que a MQ é debatida. Eu iniciei 3 deles. Há um em que eu  debati com Fayman na disputa Interpretação de Copenhaguen X Teoria de Bohm (eu era meio sem noção!). Pensei em ressuscitar aquele tópico para colocar algumas observações novas, mas acho melhor abrir outro depois.

[DDV]

Eremita, eu tinha ouvido isso em um outro tópico mas sem tanta convicção.

Sendo apenas isso, é incrivel como fazem tanto woo woo por nada.

Não é tão simples assim não. Dê uma olhada no experimento da dupla-fenda, dentre outros. Procure também se informar sobre a Interpretação de Copenhaguen e sua nova versão, que são as Histórias Consistentes.

[Moro]

Obrigado, vou dar uma olhada

[Tupac]

ai meu deus, prevejo dores de cabeça alucinantes...

[FZapp]

Sendo mais um leigo e não querendo espalhar desinformação, vou responder com perguntas, e com o que eu entendo do que já li.

1. As leis naturais da física macro e micro não se reproduzem necessariamente na escala quântica.

Mas nesse caso na verdade haveria outras leis para explicar as transformações entre partículas que não no mundo 'macro' como vc disse. mas ainda naturais, embora pareçam contra-intuitivas.

2. Limites científicos intransponíveis da física macro e micro não necessariamente são limites intransponíveis na escala quântica.

Não sei responder isso.

3. Não se conhece muito bem as propriedades dos elementos na escala quântica.

Se conhecem, porém ainda há descobertas até hoje, então as explicações se adaptam às novas descobertas.

4. Contra-intuitivo = comportamento impossível na física macro e micro e que  são observados na escala quântica.

Mas há comportamentos da física (como na relatividade) que são contra-intuitivos, então...

5. O mundo quântico é uma viagem total, místico para os padrões micro e macro.

Não. Mas como todo conjunto de denominações da ciência para explicar um fenômeno, acaba por se tornar um sistema de crenças em algum momento (assim como oo eletromagnetismo foi para o espiritismo).

[JUS EST ARS]

Propriedades contra-intuitivas bem estabelecidas em escala quântica:
1. Viajar em velocidade superior à da luz.

Isso não acontece.

Partículas 'conversam' a 10.000 vezes a velocidade da luz

Partículas superluminais podem viajar mais rápido do que a velocidade da luz

2. Estar em dois lugares ao mesmo tempo.

Não é bem assim. Existe uma distribuição de probabilidade de se encontrar a partícula no espaço. Exemplo: pense na molécula de amônia, NH3 uma "pirâmide" com três átomos de hidrogênio formanto a base trialgular e o nitrogênio formando o topo. Existe uma probabilidade de 50% de encontrar o N "pra cima" do plano dos hidrogênios (pirâmide "de pé") e 50% de encontrar o N pra baixo do plano dos H (pirâmide "de cabeça pra baixo"). Isso não quer dizer que o N esteja nos dois lugares "ao mesmo tempo", mas sim que, dada a energia do sistema, existe igual priobabilidade de se encontrar o N de cada lado do plano de H e é até possível provovar uma oscilação (maser).

"Um computador quântico pode ser implementado com alguns sistemas com partículas pequenas, desde que obedeçam à natureza descrita pela mecânica quântica. Pode-se construir computadores quânticos com átomos que podem estar excitados e não excitados ao mesmo tempo, ou com fótons que podem estar em dois lugares ao mesmo tempo, ou com prótons e nêutrons, ou ainda com elétrons e pósitrons que podem ter um spin ao mesmo tempo "para cima" e "para baixo" e se movimentam em velocidades próximas à da luz. Com a utilização destes, ao invés de nano-cristais de silício, o computador quantico é menor que um computador tradicional."


Wikipedia, Computador Quântico.

3. Ser duas coisas ao mesmo tempo.

Não. De onde você tirou isso?

"Detecto dois mal entendidos primordiais sobre a mecânica quântica:

1) Teoria da incerteza

2) Superposição quântica.

As duas falam do mesmo fenômeno: a teoria procura calcular os estados de uma partícula: posição, velocidade etc. Ocorre que não é possível mensurar dessa forma este tipo de partícula. É necessário mensurar por probabilidades. Daí se dizer que uma partícula pode estar em dois estados quânticos. Isso quer dizer que pode ser duas coisas ao mesmo tempo ou mesmo estar em dois lugares ao mesmo tempo. Mas isso também quer dizer que nós podemos estar em dois lugares ao mesmo tempo ou viajar mais rápido do que a luz? Claro que não. Estamos falando de uma partícula infinitesimal e de uma abstração matemática. Para fins de cálculo de uma partícula vamos levar em conta todas as suas probabilidades. Diz-se que ela ocupa uma nuvem de probabilidade. Mas isso é uma abstração para fins de cálculo e não significa que a partícula está em todos os lugares, mas sim que ela pode estar em todos os lugares e para fins de cálculo devemos considerar que está.

http://aperipatetica.blogspot.com/2007/06/mecnica-quntica-e-picaretagem.html

[SnowRaptor]

Essas histórias de duas cosias ao mesmo tempo, dois lugares ao mesmo tempo etc. vêm da falta de precisão na escolha das palavras por parte de quem escreve. Não leve isso ao pé da letra e tente entender sob o ponto de vista de probabilidades.

[JUS EST ARS]

Qual a utilidade da proposição do Gato de Schrödinger? Somente demonstrar a probabilidade?


Posso então dizer, sem medo de errar, que a alegação de que, em escala quântica, algo estar ou ser duas coisas ao mesmo tempo é errado, é uma questão de probabilidade?

[SnowRaptor]

Não é completamente errado. É apenas impreciso.

Existem duas cosias a ser consideradas: o estado de um sistema e resultado de uma medida sobre esse sistema.

O resultado da medida não é ambíguo. Ou a gata está viva ou está morta quando se olha na caixa. Entretanto, para efeitos de cálculo temos de considerar o estado do sistema e as probabilidade de se obter cada resultado nas medidas. Então usamos a idéia do vetor de estado, que é uma combinação linear dos possíveis resultados de medida. Ou seja, a gata está no estado antes de olharmos na caixa. Poderia estar e as probabilidades de se olhar nma caixa e ela estar viva ou morta seriam as mesmas, entretanto, ela poderia esatr aí teríamos probabilidades diferentes de encontrá-la viva ou morta.

Até aqui é ponto pacífico em MQ. Agora, se esse vetoer de estado representa a situação real do sistema ou se representa apenas a informação que temos sobre o sistema, aí temos debates acalorados e bem sérios. A interopretação que eu adoto é que o vetor de estado é apenas a informação que temos sobre o sistema.