Lucas G. Barros

CFP/UFRB

TÓPICOS DE FÍSICA QUÂNTICA

21 de Novembro de 2014

Roteiro

1) A interpretação da complementaridade.

2) Realismo e positivismo.

3) Explorando a complementaridade.

A interpretação da

Complementaridade

Relembrando...

Na versão fraca da dualidade onda-partícula, o

estado Ψ é apenas um ente matemático, sendo

desprovido de realidade física, porém, considera

que Ψ seja a descrição mais “completa” de um

objeto quântico. Assim, o fóton se comporta OU

como partícula OU como onda, mas nunca

ambos ao mesmo tempo.

Origens

Descrição dos processos atômicos: necessidade da

existência simultânea dos conceitos de partícula e

onda para explicar os processos atômicos (Bohr).

2ª quantização: Representação ondulatória e

corpuscular como aspectos diferentes de uma

mesma realidade física (Heisenberg).

Origens Em fevereiro de 1927,

numa palestra intitulada

“The Quantum

Postulate and the

Recent Development of

Atomic Theory”, Bohr

apresentou

publicamente suas

primeiras ideias sobre a

complementaridade.

Formulação da complementaridade

Tese da linguagem clássica: a descrição dos resultados das medições só pode ser feita na linguagem da física clássica. O observador nunca pode ser eliminado.

Macro-realismo: não existência de superposições macroscópicas (interpretação ortodoxa).

Desafio à linguagem clássica: o postulado quântico – descontinuidade estranha às leis clássicas. Interação entre observador e experimento. Bohr partiu do postulado quântico como um fato fundamental.

Os três tipos de complementaridade

1) Complementaridade entre coordenação espaço-temporal e asserção da causalidade: complementaridade entre observação e definição. Envolve características que são consistentes na Física clássica.

2) Complementaridade entre partícula e onda: envolve aspectos excludentes na Física clássica. Os aspectos ondulatório e corpuscular de um objeto quântico são revelados por arranjos experimentais mutuamente excludentes.

Os três tipos de complementaridade

3) Complementaridade entre observáveis

incompatíveis ( x e p ): as medições de x e p

parecem que interferem entre si (medição

conjunta entre x e p, por exemplo).

Principais teses da Interpretação Ortodoxa

1) Postulado quântico: existe uma indivisibilidade em qualquer processo atômico, e se dá em quanta de energia discretizados e de localização bem definida.

2) Linguagem clássica: só temos acesso ao mundo microscópico através de aparelhos macroscópicos.

3) Distúrbio interacional: é impossível controlar os distúrbios provocados no objeto microscópico pela interação com o aparelho de medição.

4) Positivismo: a teoria quântica só trata das observações de objetos microscópicos. Não faz sentido referir-nos a uma realidade independente do observador.

Realismo e positivismo

Realismo em geral

Significado ontológico e epistemológico do

realismo.

Negação do idealismo.

Contraposição ao positivismo Comteano.

Realismo em geral

Fundamentação do uso da matemática na ciência levou

ao positivismo lógico e empirismo lógico.

Na década de 1950, iniciou-se uma reação contra o

positivismo lógico, centrando-se fogo especialmente

no seu “empirismo” (K. Popper, W. Quine).

Rejeição do positivismo em outras áreas das ciências.

Os problemas do conhecimento

Essência do

conhecimento

É o objeto que determina o sujeito ou é o sujeito que

determina o objeto do conhecimento?

Realismo

Materialismo

Idealismo

Transcendental Conceitual

Os problemas do conhecimento

Possibilidade do

conhecimento

Pode o sujeito conhecer verdades a respeito do mundo?

Diferentes formas

de realismo Ceticismo

Pragmatismo Relativismo

“

T

A

L

V

E

Z

”

Os problemas do conhecimento

Origem do

conhecimento

É a razão ou a experiência a fonte e a base do

conhecimento humano?

Intelectualismo Empirismo

Emp. radical Fisicalismo

Operacionismo Positivismo

Interpretação realista de uma teoria física

1) Realismo ontológico: existe uma realidade física que independe do conhecimento e da percepção humana.

2) Realismo científico: as proposições de uma teoria têm ou são verdadeiras ou são falsas de acordo com a teoria da verdade por correspondência.

3) Realismo dos termos teóricos: a teoria pode conter “termos teóricos” que se referem a entidades físicas que não são diretamente observadas.

Interpretação realista de uma teoria física

4) Realismo metodológico: a meta principal da ciência é atingir a verdade.

5) Realismo convergente: as teorias físicas se aproximam cada vez mais da verdade.

6) Inferência para a melhor explicação: a melhor explicação para o sucesso prático da ciência é a suposição de que as teorias científicas são aproximadamente verdadeiras.

Interpretação realista de uma teoria física

Negações do realismo

a) anarquismo epistemológico;

b) verdade pragmática (paradigmas);

c) instrumentalismo (fraco e forte);

d) convencionalismo.

Figura 1. Mapeamento simplificado de algumas interpretações da Teoria Quântica. Fonte: PESSOA, 2006, p.105.

Explorando a

complementaridade

Experimentos com pá giratória

Figura 2. IMZ com pá giratória. Fonte: PESSOA, 1997, p.14.

Interferometria com polarizadores

Figura 3. IMZ com polarizadores. Fonte: PESSOA, 1997, p.16.

Fenômenos intermediários

Figura 4. Fenômeno intermediário entre onda e partícula. Fonte: PESSOA, 2003, p.114.

Referências

AGUIAR, C.E. Mecânica Quântica: uma abordagem (quase) conceitual. Notas de aula (IF/UFRJ).

PESSOA Jr, O. Conceitos de Física Quântica. 1 ed. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2003.

______. Interferometria, Interpretação e Intuição: Uma Introdução Conceitual à Física Quântica. Rev. Bras. Ens. Fís., v.19, n.1, mar. 1997.

______. Introdução histórica à teoria quântica, aos seus problemas de fundamento e às suas interpretações. Caderno de Física da UEFS, v.4, n1-2, p. 89-114, 2006.

Quatum what? Disponível em: http://www.quantica.fis.ufba.br/pg/uncertainty_origins.php. Acesso em: 20 nov. 2014.