Fenda Dupla.
| Sally | Desfavor Explica | 39 comentários em Fenda Dupla.
O experimento da dupla fenda é até hoje um dos mais intrigantes no campo da física quântica. Ainda não existe uma resposta plausível para entender a bagunça que acontece neste experimento, mas ele certamente é interessante para nos ajudar a trabalhar com a ideia de que tudo é previsível e se encaixa dentro de um padrão.
Como ninguém aqui é mestre em física quântica, vamos simplificar todas as informações em um nível que pode chegar a ser ofensivo, para fins didáticos. Peço perdão aos que trabalham com isso.
O experimento, em tese, parece muito simples: consiste em jogar elétrons contra uma chapa que tem duas fendas abertas e ver como eles batem na parede que está atrás dessa chapa. É como se você colocasse uma placa com duas fendas contra a sua parede e jogasse molho de tomate nela: o esperado é que fique um desenho, em molho de tomate, correspondente ao formato das fendas na sua parede. Até onde sabemos, molho de tomate (ou elétrons) só podem passar pelo buraco, eles não tem a habilidade de passar por uma chapa de ferro.
Duas fendas, Duas marcas na parede.
Comparo com molho de tomate porque um elétron é uma partícula, ela tem massa, isto é, ele não é luz, não é uma onda, ele de fato é um corpo. A diferença dele para uma pedra, por exemplo, é o tamanho. O elétron é minúsculo (papo técnico: 2,8 décimos de trilhonésimos de centímetros). Então, em tese, quem bate na chapa não passa para a parede, quem bate no buraco alcança a parede que está atrás.
Se esta experiência fosse realizada usando luz, o resultado, em tese, seria diferente. Ao contrário do elétron, a luz não tem massa, é uma onda (papo técnico: onda eletromagnética de espectro visível). A luz (onda) chega do outro lado, mas não faz o caminho reto do elétron, as ondas interferem umas nas outras, o resultado é mais espalhado, menos preciso.
Duas fendas, três marcas na parede, por causa da interferência das ondas.
Fica simples de visualizar se você pensar em uma piscina: se você coloca um dos seus pés do lado de dentro e faz ondas na água, elas saem de um jeito. Porém, se você coloca os dois pés do lado de dentro e faz ondas, as ondas do pé direito interferem na trajetória nas ondas do pé esquerdo quando elas se encontram.
Até aqui, tudo ótimo. Em tese, partículas se comportam de um jeito (traçando um percurso em linha reta) e ondas se comportam de outro jeito (traçando um percurso onde uma interfere na outra). A coisa começou a complicar quando saiu da tese.
Então, recapitulando, ao jogar elétrons, ou seja, algo com massa, algo equiparável a uma pedrinha, por uma chapa com uma fenda dupla, o que se esperava era isso:
Duas fendas, Duas marcas na parede.
Faz sentido, certo? Só que em vez de ter o desenho de duas colunas de elétrons na parece, apareceu isso aqui:
Duas fendas, três marcas na parede.
Pois é, três colunas na parede. Imagina que você joga molho de tomate contra uma chapa com dois buracos e quando tira a chapa vê três colunas vermelhas na sua parede. Como foi que essa coluna do meio apareceu? O molho de tomate passou por dentro da chapa de metal? Não faz sentido.
Provavelmente depois de soltar um belo “What the fuck!”, os cientistas que conduziram o experimento começaram a se perguntar se, por ser muito pequeno, o elétron não se comportaria como uma onda. Nunca antes na história desta ciência algo com massa se comportou como uma onda, mas era a única explicação que eles conseguiram pensar.
O elétron se portar como uma onda explicaria essa distorção, lembra dos dois pés na piscina? Uma onda interfere na outra. Se o elétron se portasse como onda, cada elétron empurraria um pouco o coleguinha do lado depois de passar pela fenda, o que explicaria essa coluna do meio que apareceu.
Então, ao que tudo indicava, um elétron interferia no outro durante o deslocamento. Ao se deslocar, ele empurrava de alguma forma o coleguinha, que se desviava do seu percurso normal e acabava se alojando no meio das duas colunas. Ok, não é o melhor dos mundos, pois um elétron não deveria se portar como uma onda, mas seria uma teoria tolerável.
Para ter certeza, cientistas resolveram testar essa teoria com um novo experimento: se um elétron estava interferindo no deslocamento do outro, então lançariam um elétron de cada vez, assim, sem interferência, sem o coleguinha empurrando, eles seguiriam a trajetória “correta”, passando pela fenda e se alojando no local esperado, ou seja, na parede na área correspondente ao buraco da fenda, formando o desenho de duas colunas, correspondente aos dois buracos. O resultado?
Um elétron jogado de cada vez, para que a trajetória de um não interfira na do outro e, ainda assim, três marcas na parede.
Mesmo jogando um por vez, novamente veio um padrão de interferência de onda. Mesmo lançando um por um, mesmo existindo apenas duas fendas, apareciam três colunas do outro lado. Caiu a teoria de que um elétron interferia no outro, o que causava esse comportamento inesperado não era o coleguinha ao lado empurrando, pois mesmo quando eles iam sozinhos, um de cada vez, isso acontecia.
Atônitos, os cientistas começaram a se perguntar o que estava desviando esses elétrons do seu curso. Seria possível que o elétron interferisse com ele mesmo ao passar pela fenda? Para que isso fosse possível, um único elétron teria que conseguir passar pelas duas fendas ao mesmo tempo.
Até onde sabemos, um corpo com massa não pode estar em dois lugares ao mesmo tempo. Mas, só isso explicava esse desvio de trajetória: como não tinha mais ninguém, era o próprio elétron que estava se empurrando e, para que isso seja possível, o mesmo elétron teria passar ao mesmo tempo pelas duas fendas.
Então eles decidiram fazer mais uma experiência para entender se de fato o mesmo elétron passava pelas duas fendas ao mesmo tempo: colocaram detectores nas fendas, assim, saberiam exatamente por qual delas cada elétron passou. Se o elétron passasse pela fenda da esquerda, ela apitaria. Se o elétron passasse pela fenda da direita, ela apitaria. Se passasse por ambas, ambas apitariam. Isso resolveria o problema, certo?
Certo, se o universo não fosse troll… Quando lançaram os elétrons, um a um, com os detectores instalados, adivinha o que aconteceu?
As madames se comportaram direitinho quando tinha alguém olhando. Formaram duas colunas na parede, conforme o esperado de qualquer criatura com massa.
Daí fica a dúvida: por qual motivo elétrons às vezes se comportam como objeto e às vezes como onda? É o fato de ter um observador que interfere? Como o observador interfere? Onde o Aquaman caga e como ele dá a descarga? São muitas as perguntas que intrigam a ciência moderna.
Os cientistas cogitaram que os detectores que colocaram entre as fendas poderiam estar interferindo no processo. Era o único elemento novo, a culpa tinha que ser da presença física do detector ali. Só que não, novamente.
Refizeram o experimento puxando o detector da tomada, ou seja, a presença física do detector, que é o que transtornaria o fluxo de elétrons, continuava ali, ele simplesmente não estava ligado (ou seja, não era possível mensurar qual elétron estava passando por qual fenda). Adivinha o resultado?
Chupa, observador.
Tá de sacanagem, né? Quando não tinha “ninguém olhando”, o elétron virou onda novamente. Complicado entender o que estava acontecendo. Como eles pareciam estar mudando seu comportamento conforme havia ou não observação humana, era preciso retirar a observação.
Nas décadas de 70/80, o físico John Wheeler propôs enganar os elétrons, medindo o caminho que cada elétron fazia só depois que ele já tivesse passado pela fenda, assim o observador não interferiria no momento da escolha do caminho. Ao medir só depois que o caminho já tivesse sido escolhido, o elétron tomaria essa decisão sem um observador para modifica-la. Resultado:
Tá me olhando que eu sei.
Não adiantou nada. Mesmo fazendo essa medição depois que o elétron supostamente já tinha “decidido o caminho”. O resultado foi o mesmo. É como se os elétrons soubessem não apenas que estão sendo observados, mas também quando temos a intenção de observar. No momento em que eles escolheram o caminho, mesmo sem ser observados, se comportaram como se observados estivessem. Ou então eles conseguem mudar de caminho a qualquer momento, no instante em que são observados.
A resposta definitiva para isso, ninguém sabe. Mas hipóteses, temos várias.
Há quem diga que o elétron é uma figura dois em um, que pode se comportar como uma partícula ou como uma onda, dependendo de critérios que ainda não compreendemos, mas que existem. Uma espécie de “Elétron de Schrodinger”. Só que, até então, ninguém conseguiu provar um denominador comum para estes diferentes comportamentos. Ou seja, o elétron tem o poder de hora ser partícula, hora ser onda, com base em um critério que ainda não sabemos qual é.
Há quem diga que ao observarmos, com nossas mentes, conseguimos modificar a realidade. O campo energético humano comandando pela mente tem o poder de plasmar ou mudar a realidade e deslocar os elétrons do seu curso, ainda que sem querer. Para esta teoria, isso é um indício de que, se trabalharmos isso, podemos controlar muitas outras coisas. Ou seja, conforme a influência da nossa mente, hora o elétron é partícula, hora é onda.
Loucura? Bom, a opção científica para explicar o comportamento do elétron como onda é acreditar que um corpo está em dois lugares ao mesmo tempo, que ele passa pelas duas fendas simultaneamente. Escolha que tipo de loucura você prefere. E sim, esta teoria tem respaldo de alguns cientistas. O físico Pascual Jordan, por exemplo, disse que “as observações não só perturbam o que tem que ser medido, elas o produzem”.
Outros dizem que na verdade, os elétrons estão sempre no mesmo lugar mas nossa mente é que cria uma realidade diferente na hora de olhar o resultado final, condicionada por nossas crenças. Também tem gente do ramo que assina embaixo, como o físico Eugene Wigner: “Segue-se que a descrição quântica dos objetos é influenciada por impressões que entram na minha consciência”. Ou seja, nossa percepção faz com que vejamos um resultado final onde hora o elétron é partícula, hora é onda. O cerne da questão não está em como os elétrons se comportam mas sim como nossa mente percebe o resultado final, eles se comportam sempre do mesmo jeito, nós é que vemos os resultados diferentes graças à influência da nossa mente.
Há quem diga que é um mix da nossa interferência com a vontade dos elétrons, onde as coisas se combinam de forma ainda não explicada, gerando esse resultado. Não criamos tudo sozinhos, mas os elétrons também não fazem tudo sozinhos. O físico John Wheeler acreditava que todo ser vivo capaz de percepção intervém de alguma forma e participa da evolução através do que ele chamava de um “universo participativo”. Ou seja, nossa mente em conjunto com determinados comportamentos dos elétrons fazem com que hora ele se comporte como partícula, hora como onda.
Para alguns, a lógica é inversa: não é a consciência humana que afeta a física quântica, a física quântica é que está envolvida na consciência. Essa é a teoria do físico Roger Penrose, que acredita que existem estruturas moleculares em nossos cérebros capazes de alterar seu estado dependendo do evento quântico que aconteça. Ou seja, o fato dos elétrons estarem se deslocando nessa experiência mexe com nossa estrutura cerebral, que co-cria um resultado onde hora o elétron se comporta como partícula, hora ele se comporta como onda.
Por fim, há quem diga que a natureza não faz sentido e aceita que dói menos, que essa mania nossa de querer padronizar não se aplica a tudo, que, por sinal, tende a ser maioria na comunidade científica. Ou seja, “Porque sim” e ponto final.
A beleza disso é: ninguém sabe a resposta certa, então, não tem respostas erradas. Pode ser qualquer coisa. Pode ser tudo. Pode ser nada. Não precisa ter vergonha de deixar um comentário ou uma teoria, até onde se sabe, você compreende o fenômeno tanto quando o melhor físico do planeta.
Para dizer que graças e este texto vai começar a semana com o cérebro fundido, para dizer que está cagando para os elétrons ou ainda para dizer que com certeza absoluta culpa é do Trump: sally@desfavor.com
Há também a hipótese de que tudo isso que vivemos seja uma simulação, e vivemos em um “jogo” da vida real por assim dizer, e o eletron só se torna particula quando observado, pois estamos no momento em que quando o observamos interagimos com ele, fazendo com que ele se torne parte deste jogo. Enquanto ele não é observado ele segue como onda pois não necessita interagir com o “jogo” do qual fazemos parte. Então os eletrons seriam ondas, até que algum dia fossem observadas e se tornassem partículas interagindo com o meio do qual o observador faz parte.
Nem sei se dá para dizer que é um jogo. Pode ser apenas a forma natural do mundo: multiversos, várias realidades coexistino e, de vez quando elas se cruzam.
Sugestão de experiência: você vai estacionar seu carro numa vaga na rua e não tem ninguém. Repete a mesma manobra com umas 3 pessoas desocupadas olhando o que vc vai fazer. De preferência vc é uma mulher sozinha no carro e os caras são mecânicos ou frentistas. Os resultados pode ser duas marcas passando pelas fendas, 3 marcas passando pelas mesmas fendas, uma calota raspada, uma roda na guia, uma motorista resolvendo andar mais pra procurar uma vaga maior… a observação faz toda a diferença.
Scicast.
Ouçam, é excelente.
Não só os sobre Física Quântica, mas todos os outros.
http://www.deviante.com.br/podcasts/scicast/scicast-152-fisica-quantica/
http://www.deviante.com.br/podcasts/scicast/scicast-165-fisica-quantica-2/
Recomendação veio em ótima hora, sou a louca dos podcast, escuto durante o banho, na academia…
Na verdade, a responsável por eu ouvir podcasts é você.
Há um tempo atrás você indicou o Murilo Gun. Comecei com ele, mas por algum motivo ele me cansa.
Enfim, descobri o scicast e hoje sou feliz ouvindo um podcast de quase 2 horas.
Murilo fala rápido, com sotaque muito carregado e joga muita informação de uma vez. Ele é brilhante, mas tem que ter um estado mental muito concentrado para absorver tudo que ele fala.
Podcast é uma alternativa maravilhosa para situações onde você pode ouvir mas não pode ler nem ver: engarrafamentos, durante o banho, enquanto está cozinhando ou se arrumando para sair. Cada minuto da minha vida eu uso para aprender, quando não posso ver vídeo ou ler texto eu deixo rolando um podcast de fundo.
Pois é.
“quiatividade”.
Ah se tem uma lista de espera sugiro ( se vc já escreveu eu não vi ) falar sobre Lacan. Acho superrrrr louco. Fica a dica. Rs
Lacan é bem complexo, difícil falar em quatro páginas, mas vou tentar.
Lacan realmente é complexo, difícil, até pra nós que somos das letras/análise do discurso e pro pessoal da psicanálise. Mas ao mesmo tempo ele é um lindezo, as propostas teóricas dele são super contundentes em alguns casos.
Isso me lembra o filme “quem somos nós”
Esse filme fala bastante de física quântica, mas não me lembro dele falar sobre esse experimento…
Q legal , estava tentando entender esse experimento faz tempo. Obrigadaaaaaa
Nas leituras q fiz falavam mais q “os elétrons estão sempre no mesmo lugar mas nossa mente é que cria uma realidade diferente na hora de olhar o resultado final, condicionada por nossas crenças.”
Não faço ideia dessa loucura aí , só sei q te amo e amo suas explicações.
É uma das opções. Pode ser isso sim.
Como todas as opções são bem fora do que entendemos a normalidade, fica a critério de cada um pegar para si a que mais sentir como verdadeira.
Não entendo nada de física quântica, então posso estar sendo uma idiota, mas a corrente elétrica dos equipamentos ligados não pode alternar nos elétrons?
Mas quando se fez a medição depois que o elétron escolheu seu caminho, seria possível influenciá-lo?
Se o elétron sabe que está sendo vigiado, pode “dar o louco” e mudar de caminho novamente, alá macaquito. Quase como uma “vida própria”
Sim, é bem possível. Mas é difícil de entender como ele “sabe” sem que qualquer medição ainda tenha sido feita.
Sally, ainda bem que o povão não se interessa por física quântica.
Imagina aquele pessoal que acha que pesquisas com célula tronco embrionária é uma afronta a vida começa a se interessar pelo tema. Teríamos “intelectuais” defendendo que elétrons são seres sentimentais, que elétrons e embriões merecem ser tratados com respeito, nego se metendo e querendo proibir o uso elétrons em novos experimentos. Que merda seria.
Quanto a teoria, sendo um completo ignorante sobre o assunto, achei a do John Wheeler mais plausível. Mandei o texto para um amigo professor de química e física, se ele tiver alguma outra teoria, compartilho com vocês.
Por favor, compartilha sim! Estou curiosa para saber o que pessoas que realmente entendem do assunto acham sobre isso!
Sally, a resposta dele foi exatamente essa:
“Dualidade da matéria
O elétron não pode ser considerado como uma partícula, mas se comporta como tal
Ele também não pode ser considerado uma onda, mas tem comportamento de onda
Então o elétron é uma partícula onda.”
Mas se sabe quando ele é cada um deles? Há critérios ou é aleatório?
Pelo que ele disse é aleatório e não é possível prever essa variável.
Mas como você bem explicou no texto, não existe um fato concreto. É tudo um enorme “SE”.
O cérebro humano é louco por explicações, lógicas, padrões. É uma herança evolutiva, o homem das cavernas que entendia a relação de causalidade entre uma moita balançando e um predador que o devorava é o que sobreviveu para passar os genes adiante. Continuaremos procurando respostas, mas talvez não exista resposta para isso.
Tentando passar um pouco do que aprendi recentemente:
A maneira mais simples de definir a dualidade onda-partícula com um mínimo de clareza é: o elétron se propaga como onda, mas interage como partícula (o mesmo acontece, basicamente, com a luz).
No experimento da fenda dupla, enquanto o elétron tem seu caminho “livre” (entenda-se de interações) até o anteparo, ele tem comportamento ondulatório em toda a trajetória. Acontece, no entanto, que, quando é feita alguma medição no caminho, a natureza particular do elétron acaba vindo à tona, pois toda medição ou observação é feita com base em alguma forma de interação com a matéria.
Ainda que esta observação seja feita depois que ele já traçou seu caminho? Como ele “sabe” que estava sendo observado?
Vou tentar organizar melhor a explicação e depois posto aqui.
Fazem pior que isso, tem muita pseudociência (pra não dizer charlatanismo) em cima da física quântica, e não é de hoje. Procurem por “cura quântica” no Google e chorem.
Aceitando que o elétron realmente pode se comportar como onda em determinadas situações, será que outros elementos dotados de massa também poderiam fazer isso? Seria uma infinidade de possibilidades…uma realidade totalmente nova.
Pode ser, Clara. Se o elétron, que é uma partícula e tem massa, consegue fazer isso em determinadas situações, pode ser que mais “gente” consiga. Seria uma nova percepção da realidade.
Lembrei agora da famosa história de que índios não conseguiram ver as caravelas chegando na costa por desconhecerem o que era uma caravela. Como o cérebro não tinha essa informação, elas estavam lá mas não apareciam aos olhos dos índios. Será que tem coisas que nós não conseguimos ver por desconhecer e, por consequência, não ter estruturas cerebrais para perceber?
Existem teóricos que afirmam que só podemos pensar aquilo que nossa língua consegue descrever. Desta forma estamos diante do novo e desconhecido. Este texto é bem interessante e o assunto pode ser abordado em um Desfavor Explica. http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/como_a_linguagem_modela_o_pensamento.html
Muito interessante mesmo. Com certeza vai virar tema!
É bem isso que a gente aprende nas letras e na psicologia: nossa “percepção de mundo” só é mediada diante da linguagem. O homem é totalmente um ser da linguagem, não tem com escapar dela. E pensar sobre as coisas, sobre os objetos que nos cercam, só é possível em certo sentido se damos nome a elas. Se eu não tenho “palavras” na linguagem pra descrever determinada coisa que não conheço, então também não consigo pensar sobre essa mesma coisa.
O ser humano deve ver tipo… 5% do que acontece no mundo. E se acha grande detentor de conheciento… pqp
Sally, quando li seu comentário acima acabei me lembrando de uns conceitos que me foram passados durante um curso de desenho para prova específica de arquitetura (fiz há alguns anos, mas acabei seguindo outra área).
A primeira coisa que ensinavam era que, para aprender a desenhar, era necessário realmente observar os objetos, já que geralmente vemos o mundo superficialmente, como se detrás de um “véu” de ideias pré-concebidas de como as coisas são. Quando olhamos uma mesa, já temos uma ideia daquilo que veremos e isso interfere, e muito, na nossa percepção sobre ela, sobre como ela realmente é. Assim, para reproduzir algo, precisamos observar aquilo que via de regra não damos atenção. Exemplo simples: ao invés de desenhar imediatamente os olhos, devemos observar os espaços que ficam entre eles e entre cada ponto chave da face (e essa mudança de foco faz TODA diferença).
Acho que isso pode ser extrapolado para várias situações. Os índios esperavam ver somente mar na linha do horizonte, sem elementos estranhos e, portanto, caravelas não foram vistas. Fico pensando quanta coisa a gente acaba deixando passar batido. A gente olha, mas não vê.
Sim! E não apenas com os olhos. Acredito que isso se aplique a todos os sentidos. Nossa mente nos condiciona e ver certas coisas que talvez não sejam assim na realidade e outras nem ao menos temos condições de ver por causa das nossas crenças limitantes e ignorância.
A percepção de cores também é influenciada pela linguagem, não é? Onde dependendo da cultura e da linguagem uma determinada cor “não existe”, ou duas cores (que para nós seriam diferentes) recebem o mesmo nome.
Isso entra no currículo do ensino médio atual? Na minha época (chamado 2º grau) não havia nenhuma menção a esse experimento (que já tinha uns 70 anos).
É profundo demais para o ensino médio. Até onde sei, não tem fisica quântica no ensino médio.
A percepção de cores pode ser relativa. Até a de sons pode. Se você pesquisar as onomatopeias que definem o miado do gato pelo mundo vai se surpreender como outras culturas escutam o “miau”