O Gato de Schrödinger para Crianças

Imagine uma caixa em cima de uma mesa à sua frente. Dentro, há um gato. Esse gato está feliz ou rabugento? Está acordado ou dormindo?

Geralmente, as coisas são apenas uma coisa de cada vez. Mas em 1935, um cientista chamado Erwin Schrödinger criou um experimento mental que sugeria que um gato poderia ser duas coisas opostas no mesmo exato momento. Este quebra-cabeça é chamado de Gato de Schrödinger, e nos ajuda a explorar as regras estranhas da física quântica e como sabemos o que é realmente verdade.

Imagine que você está andando pelas ruas de paralelepípedos de Viena ou Berlim no início da década de 1930. Cientistas se reuniam em cafés aconchegantes e grandes universidades para falar sobre a própria natureza da realidade.

No centro de tudo, havia um homem com óculos redondos e um cabelo despenteado chamado Erwin Schrödinger. Ele não estava interessado apenas em como as coisas se moviam, mas do que as coisas eram feitas quando olhávamos mais de perto do que qualquer um jamais havia olhado antes.

Imagine isso

Imagine uma sala cheia de lousas e cheiro de livros velhos. Cientistas estão discutindo tão alto que o chá em suas xícaras está tremendo. Eles estão tentando desenhar imagens de coisas que não conseguem ver, como os pedacinhos de energia que formam a luz.

Nessa época, os cientistas estavam descobrindo que as partículas minúsculas que compõem nosso mundo, como os átomos, não seguem as mesmas regras que bolas de basquete ou bicicletas.

Quando você joga uma bola, você sabe exatamente onde ela está. Mas quando você olha para um átomo, ele parece estar em vários lugares ao mesmo tempo até que você o capture em seu olhar.

Finn says:

"Então, se eu não estiver olhando para o meu quarto, isso significa que meus brinquedos podem estar dando uma festa de dança e sentados perfeitamente quietos ao mesmo tempo?"

Essa ideia estranha é chamada de superposição. É a crença de que uma partícula minúscula existe em todos os estados possíveis ao mesmo tempo até que alguém a observe.

Schrödinger achou essa ideia muito difícil de acreditar. Ele pensou que soava um pouco como mágica, e queria mostrar a todos o quão estranho seria se aplicássemos essas regras minúsculas ao mundo grande em que vivemos.

Pode-se até montar casos bem ridículos. Um gato é enjaulado em uma câmara de aço.

Para explicar seu ponto, ele não usou um laboratório com tubos borbulhantes. Em vez disso, ele usou sua imaginação para criar uma história sobre um gato em uma caixa.

Nesta história, um gato é colocado dentro de uma caixa de aço que está completamente selada. Ninguém pode ver lá dentro, e nenhum som pode sair. Dentro da caixa com o gato, há um pequeno pedaço de material radioativo e uma máquina especial.

Você sabia?

Erwin Schrödinger na verdade não tinha um gato em uma caixa! Este foi inteiramente um 'experimento mental', o que significa que ele fez tudo dentro de sua cabeça para testar uma ideia.

Essa máquina é como um pequeno martelo esperando para cair. Se apenas um átomo do material se desintegrar, o martelo cairá e liberará um frasco de gás sonífero.

Devido às regras do mundo minúsculo, esse átomo está em um estado de superposição. Ele se desintegrou e permaneceu junto ao mesmo tempo. É aqui que a história fica muito estranha.

Mira says:

"É como uma moeda girando em uma mesa. Enquanto ela está girando rápido, não é cara nem coroa. É uma mistura embaçada de ambos até parar."

Se o átomo está tanto desintegrado quanto não desintegrado, então o martelo caiu e não caiu. Isso significa que o gás foi liberado, mas também não foi liberado.

Seguindo essa lógica, Schrödinger disse que o gato deve estar dormindo e acordado, ou até mesmo morto e vivo, no exato mesmo momento. O gato permanece nesse estado duplo enquanto a caixa permanecer fechada.

Schrödinger na verdade não queria machucar gatos, e ele realmente não acreditava que um gato pudesse ser duas coisas ao mesmo tempo. Ele estava tentando apontar um paradoxo, que é uma situação que parece levar a uma conclusão sem sentido.

Ele queria mostrar que a maneira como falamos sobre átomos deve estar faltando algo importante. Se os átomos podem estar em dois estados ao mesmo tempo, mas os gatos não podem, onde a mágica para?

Gosto de pensar que a lua está lá mesmo que eu não esteja olhando para ela.

Isso levou a um grande debate no mundo da ciência. De um lado estava Albert Einstein, que concordava com Schrödinger que o mundo deveria fazer sentido mesmo quando não estamos olhando.

Do outro lado estava Niels Bohr, que acreditava que o ato de olhar, ou observação, é o que realmente cria a realidade. Para Bohr, o gato era realmente as duas coisas ao mesmo tempo até que você abrisse a tampa.

Pense em um presente embrulhado em papel brilhante. Antes de abri-lo, é um conjunto de Lego ou um par de meias?

Em sua mente, pode ser qualquer um dos dois. No mundo quântico, os cientistas estavam argumentando que na verdade é ambos até o momento em que o papel é rasgado. O ato de abrir a caixa é o que força o universo a escolher apenas uma resposta.

Ao longo dos anos, este gato na caixa se tornou um dos símbolos mais famosos da história. Ele saiu dos laboratórios de ciência e foi para filmes, histórias em quadrinhos e até desenhos animados.

Embora Schrödinger o tenha concebido como uma brincadeira para mostrar como a teoria era boba, muitos cientistas modernos agora pensam que ele descreveu acidentalmente como o universo realmente funciona. Eles chamam isso de Interpretação de Copenhague.

Finn says:

"Eu me pergunto se o gato sabe qual dos dois ele é. Ele se sente como um fantasma embaçado, ou ele só se sente como uma coisa?"

Hoje, usamos essas regras estranhas para construir computadores quânticos. Estes são computadores que podem resolver problemas muito mais rápido do que os normais porque suas partes podem estar em dois estados ao mesmo tempo, assim como o gato.

Em vez de ser apenas 1 ou 0, as partes de um computador quântico podem ser ambos. Isso permite que explorem milhares de respostas ao mesmo tempo, o que é muito útil para fazer novos medicamentos ou manter segredos seguros.

Se você acha que entende a mecânica quântica, você não entende a mecânica quântica.

Ainda não temos uma resposta perfeita para o quebra-cabeça de Schrödinger. Algumas pessoas acreditam na Teoria dos Muitos Mundos, que diz que quando você abre a caixa, o universo se divide em dois.

Em um universo, você encontra um gato feliz. Em outro universo, uma versão diferente de você encontra um gato rabugento. Isso significa que toda vez que uma escolha é feita, um mundo totalmente novo nasce.

Você sabia?

Hoje, os cientistas conseguiram colocar objetos minúsculos, como moléculas feitas de 60 átomos, em um estado de 'superposição' como o gato de Schrödinger. Eles ainda não tentaram com um gato de verdade!

O gato de Schrödinger nos ensina que o mundo é muito mais misterioso do que parece. Isso nos lembra que ser curioso é mais importante do que ter todas as respostas.

Às vezes, as coisas mais interessantes da vida são aquelas que ainda não conseguimos entender. Tudo bem ficar com o mistério da caixa e se perguntar o que pode estar acontecendo lá dentro.

A Caixa Ainda Está Fechada

Da próxima vez que você olhar para uma porta fechada ou um presente embrulhado, lembre-se de Schrödinger e seu gato. O mundo está cheio de possibilidades que existem ao mesmo tempo até darmos uma espiada. Manter esse senso de admiração vivo é o que torna a ciência e a filosofia tão empolgantes.