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A Interpretação por Coletivos Estatísticos da Física Quântica

    Considero esta interpretação (Ensemble Interpretation), particularmente, uma rival à altura da de Copenhagen considerada a mais comum e a mais aceita doutrinariamente. Digo que é doutrinária porque raramente se ouve falar das outras interpretações ao se aprender física quântica, dando a impressão de que tudo já está lapidado.

    O texto original pode ser lido aqui do qual traduzi algumas partes e que disponho a seguir…

    Este texto traça um pequeno resumo da interpretação por coletivos estatísticos da física quântica. Esta interpretação era a aceita por Einstein e desenvolvida por Leslie E. Ballentine ("Quantum Mechanics, A Modern Development" ISBN981-02-4105-4.).

    Todas as outras são essencialmente metafísicas, superficiais e com pouco ou nenhum suporte experimental além de introduzirem confusão desnecessária.

    A interpretação por coletivos estatísticos nos diz que o vetor de estado se aplica a um grupo de sistemas identicamente preparados e não a um sistema individual. Isto é um conceito abstrato. Ou seja, NÃO há nenhum sistema individual (ou partícula) em uma real combinação de estados tais como:

    |phy> = |a> +|b>.

    Este é apenas um modo notacional de expressar o que está acontecendo realmente.

    A mecânica quântica (MQ) introduziu a notação de Dirac, e em parte, esta é a causa com que a interpretação de Copenhagen, mesmo que duvidosa, persiste ainda hoje. Se a notação fosse aplicada a uma estatística convencional geral, como pode ser feita, então muito da confusão gerada poderia ser evitada. Seria imediatamente aparente que a matemática não requer que um sistema quântico esteja realmente em estados físicos simultâneos.

    Um modo simples de ilustrar isto é aplicando-o a um coletivo clássico.

    Imagine um dado de seis faces. Na notação da MQ, ele pode ser descrito como uma função de onda cuja densidade de probabilidade é dada por

    |psy> = (|1> + |2> + |3> + |4> + |5> +|6>)/sqrt(6).

    É claro que a cada lance, somente um estado é observado, mas também é claro que não há nenhum requerimento de que haja um colapso da função de onda ou que o dado esteja fisicamente em uma soma destes estados. A função de onda é uma função estatística e assim é TODA a MQ. Ela não se aplica a um experimento único, mas apenas ao resultado estatístico de muitos. Fundamentalmente, há que se entender exatamente o que |phy> = |1> + |2> quer dizer. Isto não significa que um sistema físico real esteja na soma de estados e é por isso que uma função de onda não colapsa. Isto é apenas uma notação para um método de cálculo que tem apenas sentido em calcular o resultado final. A função psi é apenas uma declaração de possibilidades que podem ocorrer SE uma medida for efetuada e NÃO uma descrição da existência de objetos físicos ANTES de uma medida.

    Sem a dualidade partícula-onda

    A dualidade partícula-onda é a concepção incorreta mais comum da MQ. Essencialmente não há dualidade. Partículas são sempre partículas e nunca ondas. O que elas fazem é operarem sob a base da MQ e não na mecânica newtoniana. Seja o fenômeno dos elétrons ou da luz, o que é sempre observado são pequenos impactos em telas cuja localização são observadas estatisticamente em um padrão que é similar ao que é esperado por ondas. Em realidade, a estrutura contínua das ondas nunca é observado. A ondulatória é apenas uma ficção conveniente utilizada para resolver problemas. Por exemplo, ondas na água não são ondas. São apenas uma coleção de bilhões de moléculas de água que se comportam como se fossem uma substãncia contínua. Ondas eletromagnéticas também não são ondas. Todo o eletromagnetismo é descrito na Eletrodinâmica Quântica como uma troca de momento entre fótons e elétrons.

     Sem o gato de Schrodinger

    O colapso da função de onda ou redução do vetor de estado não é necessário nesta interpretação e nem tem suporte experimental. Nenhum experimento jamais mediu um objeto em dois estados simultaneamente. Objetos só são medidos e um dos auto-estados, e postular que eles estão em vários simultaneamente é apenas metafísica.

     Nenhum observador cria a realidade

    Não há diferença se alguém observa ou não o experimento. "Observador" na MQ tem o significado de dispositivo físico que faz a medida ou a interação entre dois sistemas e não um observador consciente.

Escrito por Norberto Kawakami em 27 abril 2006
Nos Temas: Ciência, Física | 8 comentários

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Nucleossíntese Primordial

     Três minutos após o Big Bang, o universo tinha uma temperatura em torno de 1E9K (1.000.000.000 kelvin). Neste período, ele consistia praticamente de nêutrons livres e fótons em equilíbrio térmico. Entretanto sabe-se que um nêutron livre tem vida média de cerca de 900 segundos antes de decair gerando um próton, um elétron e um anti-neutrino do elétron.

     Deste modo, rapidamente o universo ficou cheio de nêutrons e prótons. Como a pressão era enorme, nêutrons e prótons podiam formar núcleos de deutério e trítio (isótopos do hidrogênio), o hélio-3 e o hélio-4 (isótopos do hélio, sendo o último a partícula alfa que tem grande estabilidade). Além destas reações, também podia ocorrer uma que formava um núcleo de lítio, com 3 prótons. Mas, sua freqüência era baixíssima, se comparada com as quatro anteriores. Todas estas reações ocorreram com liberação de energia sob forma de radiação.

Nucleossîtese    A produção de outros núcleos não se deu neste instante (como se sabe, a nucleossíntese restante vem das estrelas), pois a formação de núcleos com 5 nucleons é altamente instável e não sobrevive.

    A partir destas reações é possível saber quanto hélio, deutério e trítio devem ter se formado, desde que se saiba quantos nêutrons e prótons estavam disponíveis naquele instante. Por outro lado, este número é muito difícil de ser estimado mas ainda assim, os números relativos dos núcleos leves podem ser facilmente calculados através do Modelo Padrão. Deste modo, o modelo do Big Bang faz uma previsão: para cada 10 núcleos de hidrogênio deve haver um núcleo de hélio no Universo. Em termos de massa, isso equivale a dizer que cerca de 25% da massa do universo deve ser de hélio.

    Esta previsão é bastante restritiva, mas mesmo assim, a abundância primordial de 4He e dos outros núcleos leves foram determinados experimentalmente por meio de diversas técnicas e concordaram extremamente com os cálculos teóricos. Tal concordância é considerada como uma das mais fortes evidências da robustez do Modelo Padrão e do Big Bang.

     Praticamente todo o hélio que há no Universo foi gerado no Big Bang, mas parte do trítio e do deutério que foram gerados nele foram consumidos no interior das estrelas. Realmente, a espectroscopia tem mostrado que há deutério nas estrelas jovens e quase nenhum nas mais velhas de modo que este ajuste foi levado em conta para a determinação da abundância destes elementos leves.

Escrito por Norberto Kawakami em 24 abril 2006
Nos Temas: Cosmologia | um comentário

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