Artigo de referência: uma explicação breve e simples do gato de Schrödinger.

O experimento mental conhecido como gato de Schrödinger é um dos conceitos mais famosos e incompreendidos da mecânica quântica. Ao pensar profundamente sobre isso, os pesquisadores chegaram a percepções espetaculares sobre a realidade física. 

Descrição artística do gato de Schrödinger. Crédito da imagem: Shutterstock

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Quem inventou o gato de Schrödinger? 

O físico austríaco Erwin Schrödinger, que ajudou a fundar a disciplina da mecânica quântica, concebeu seu enigma felino pela primeira vez em 1935 como um comentário sobre problemas originalmente colocados pelo luminar Albert Einstein, de acordo com um artigo na Quanta Magazine. 

Ao desenvolver sua nova compreensão do reino subatômico, a maioria dos colegas de Einstein e Schrödinger perceberam que as entidades quânticas exibiam comportamentos extremamente estranhos. O físico dinamarquês Niels Bohr defendeu o entendimento de que partículas como os elétrons não tinham propriedades bem definidas até serem medidas. Antes disso, as partículas existiam no que é conhecido como superposição de estados, com, por exemplo, 50% de chance de serem orientadas "para cima" e 50% de chance de serem orientadas "para baixo".

Einstein, em particular, não gostou dessa explicação indecisa. Ele queria saber como, exatamente, o universo sabe que alguém está medindo algo. Schrödinger destacou esse absurdo com seu famoso gato conceitual.

Suponha que alguém construa uma engenhoca estranha, escreveu Schrödinger em um artigo de 1935 intitulado "The Current Situation in Quantum Mechanics". O aparelho consiste em uma caixa com um frasco selado de cianeto, acima do qual está suspenso um martelo preso a um contador Geiger apontado para um pequeno pedaço de urânio levemente radioativo. Dentro da caixa, há também um gatinho (e lembre-se, este é um experimento mental que nunca foi realmente realizado). 

A caixa é lacrada e o experimento é deixado para funcionar por um determinado período de tempo, talvez uma hora. Nessa hora, o urânio, cujas partículas obedecem às leis da mecânica quântica, tem alguma chance de emitir radiação que será então captada pelo contador Geiger, que, por sua vez, soltará o martelo e quebrará o frasco, matando o gato por envenenamento por cianeto. 

De acordo com pessoas como Bohr, até que a caixa seja aberta e o estado do gato seja "medido", ele permanecerá em uma superposição de vivo e morto. Pessoas como Einstein e Schrödinger recusaram tal possibilidade, que não está de acordo com tudo o que nossa experiência comum nos diz - os gatos estão vivos ou mortos, não os dois ao mesmo tempo.

"Faltava à física [Q] uantum um componente importante, uma história sobre como ela se alinhava com as coisas do mundo", escreveu o jornalista científico Adam Becker em seu livro "What Is Real?" (Basic Books, 2018). "Como um número fenomenal de átomos, governado pela física quântica, dá origem ao mundo que vemos ao nosso redor?"

O gato de Schrödinger é real? 

O gato de Schrödinger foi direto ao que havia de bizarro na interpretação da realidade de Bohr: a falta de uma linha divisória clara entre os reinos quântico e cotidiano. Enquanto a maioria das pessoas pensam que isso fornece um exemplo de apoio a partículas sem propriedades claramente definidas até que sejam medidas, a intenção original de Schrödinger era exatamente o oposto, mostrar que tal ideia era absurda. No entanto, por muitas décadas, os físicos ignoraram amplamente esse problema, avançando para outros dilemas. 

Mas, a partir da década de 1970, os pesquisadores conseguiram mostrar que as partículas quânticas podem ser criadas em estados que sempre correspondem entre si, então, se uma mostra uma orientação "para cima", a outra estará "para baixo" - um fenômeno que Schrödinger chamou de emaranhamento. Esse trabalho tem sido usado para sustentar o campo emergente da computação quântica, que promete produzir máquinas de calcular muito mais rápidas do que as tecnologias atuais. 

Em 2010, os físicos também conseguiram criar uma versão do mundo real do gato de Schrödinger, embora de uma forma que não envolva felicídio (também conhecido como assassinato de gatinhos). Cientistas da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, construíram um ressonador, basicamente um minúsculo diapasão, do tamanho de um pixel na tela de um computador. Eles o colocaram em uma superposição em que oscilava e não oscilava ao mesmo tempo, mostrando que objetos relativamente grandes podem ocupar estados quânticos bizarros.

Experimentos mais recentes colocaram grupos de até 2.000 átomos em dois lugares diferentes ao mesmo tempo, obscurecendo ainda mais a linha divisória entre o microscópico e o macroscópico. Em 2019, pesquisadores da Universidade de Glasgow até conseguiram tirar uma foto de fótons emaranhados usando uma câmera especial que tirava uma foto sempre que um fóton aparecia com seu parceiro emaranhado. 

Embora os físicos e filósofos ainda não cheguem a um acordo sobre como pensar sobre o mundo quântico, os insights de Schrödinger produziram muitos caminhos de pesquisa frutíferos e provavelmente continuarão fazendo isso no futuro previsível. 

Recursos adicionais:

• Leia como um físico reconcilia o enigma do gato de Schrödinger, em The Conversation. 
• Aprenda mais sobre os fundamentos da mecânica quântica na Universidade de Stanford.
• Assista "O verdadeiro significado do gato de Schrödinger", de Ask A Spaceman, com Paul Sutter. 

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Referência: 

MANN, Adam. Schrödinger's cat: The favorite, misunderstood pet of quantum mechanics. Live Science, 28, fev, 2020. Disponível em: <https://www.livescience.com/schrodingers-cat.html>. Acesso em: 13, jun. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.