"Qualquer um que não se choque com a
Mecânica Quântica é porque não a entendeu."
(Niels Bohr)
"Fé e razão são como a dualidade-onda partícula:
pode-se ter as duas coisas, mas nunca ao mesmo tempo."
(Alberto Präss)
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A Mecânica Quântica (Física Quântica) é a teoria
Física que obtém sucesso no estudo dos sistemas físicos cujas dimensões
são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas, átomos,
elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas, muito embora
também possa descrever fenômenos macroscópicos em diversos casos. A
Mecânica Quântica é um ramo fundamental da Física com vasta aplicação. A
teoria quântica fornece descrições precisas para muitos fenômenos
previamente inexplicados tais como a radiação de corpo negro e as
órbitas estáveis do elétron. Apesar de na maioria dos casos a Mecânica
Quântica ser relevante para descrever sistemas microscópicos, os seus
efeitos específicos não são somente perceptíveis em tal escala. Por
exemplo, a explicação de fenômenos macroscópicos como a super fluidez e a
supercondutividade só é possível se considerarmos que o comportamento
microscópico da matéria é quântico. A quantidade característica da
teoria, que determina quando ela é necessária para a descrição de um
fenômeno, é a chamada constante de Planck, que tem dimensão de momento
angular ou, equivalentemente, de ação.
A Mecânica Quântica recebe esse nome por prever um
fenômeno bastante conhecido dos físicos: a quantização. No caso dos
estados ligados (por exemplo, um elétron orbitando em torno de um núcleo
positivo) a Mecânica Quântica prevê que a energia (do elétron) deve ser
quantizada. Este fenômeno é completamente alheio ao que prevê a teoria
clássica.
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Um panorama
A palavra "quântica" (do Latim, quantum) quer dizer
quantidade. Na Mecânica Quântica, esta palavra refere-se a uma unidade
discreta que a teoria quântica atribui a certas quantidades Físicas,
como a energia de um elétron contido num átomo em repouso. A descoberta
de que as ondas eletromagnéticas podem ser explicadas como uma emissão
de pacotes de energia (chamados quanta) conduziu ao ramo da ciência que
lida com sistemas moleculares,atômicos e subatômicos. Este ramo da
ciência é atualmente conhecido como Mecânica Quântica.
A Mecânica Quântica é a base teórica e experimental
de vários campos da Física e da Química, incluindo a Física da matéria
condensada, Física do estado sólido, Física atômica, Física molecular,
química computacional, química quântica, Física de partículas, e Física
nuclear. Os alicerces da Mecânica Quântica foram estabelecidos durante a
primeira metade do século XX por Albert Einstein, Werner Heisenberg,
Max Planck, Louis de Broglie, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born,
John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Richard Feynman e outros.
Alguns aspectos fundamentais da contribuição desses autores ainda são
alvo de investigação.
Normalmente é necessário utilizar a Mecânica
Quântica para compreender o comportamento de sistemas em escala atômica
ou molecular. Por exemplo, se a mecânica clássica governasse o
funcionamento de um átomo, o modelo planetário do átomo – proposto pela
primeira vez por Rutherford – seria um modelo completamente instável.
Segundo a teoria eletromagnética clássica, toda a carga elétrica
acelerada emite radiação. Por outro lado, o processo de emissão de
radiação consome a energia da partícula. Dessa forma, o elétron,
enquanto caminha na sua órbita, perderia energia continuamente até
colapsar contra o núcleo positivo!
Interpretações da Mecânica Quântica
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Uma interpretação da Mecânica Quântica é uma
tentativa de responder a questão: Sobre o que trata exatamente a
Mecânica Quântica? A questão têm as suas raízes históricas na natureza
mesma da Mecânica Quântica, que desde um princípio foi considerada como
uma teoria radicalmente diferente das teorias Físicas precedentes.
Porém, a Mecânica Quântica têm sido descrita como a teoria "mais
comprovada e de maior sucesso na história da ciência"
Mecânica Quântica, como uma teoria científica, tem
sido muito bem sucedida em prever resultados experimentais. Isto
significa, primeiro, que há uma correspondência bem definida entre os
elementos do formalismo (matemático, abstrato) e os procedimentos
experimentais e, em segundo lugar, que os resultado obtidos neste
experimentos estão extremamente de acordo com o formalismo. Além disso,
que as questões básicas de que o que significa a Mecânica Quântica são
ainda uma proposta em si mesmas e requerem algumas explicações.
O entendimento da estrutura matemática da teoria
trilhou vários estágios preliminares de desenvolvimento. Por exemplo,
Schrödinger de início não entendeu a natureza probabilística da função
de onda associada ao elétron; Foi Max Born que propôs uma interpretação
de uma distribuição de probabilidade no espaço para a posição do
elétron. Outros cientistas de destaque, tais como Albert Einstein,
tiveram grande dificuldade em concordar com a teoria. Mesmo se estes
pontos forem tratados como problemas menores, eles têm grande
importância para atividades de interpretação.
Disto não se deve, porém, presumir que a maioria dos
físicos considere que a Mecânica Quântica necessite de uma
interpretação, além das mínimas fornecidas pela interpretação
instrumentalista, as quais serão discutidas abaixo. A interpretação de
Copenhague, no ano de 2005, ainda parecia ser a mais popular entre os
cientistas (seguida pelas histórias consistentes e interpretação de
muitos mundos). Mas também é verdade que a maioria dos fisicos considera
que questões não instrumentais (em particular questões ontológicas)
sejam irrelevantes para a Física. Eles remetem ao ponto de vista de Paul
Dirac, depois expresso em um famoso ditado: "Cale-se e calcule"
frequentemente (talvez erroneamente) atribuído a Richard Feynman.
(Fonte: Wikipédia)
