O desenvolvimento da ciência no século XX colocou aos físicos novos desafios. As ondas revelavam um comportamento corpuscular e as partículas comportamento ondu- latório. Mas nunca simultaneamente. Essa dificuldade levou Bohr a adoptar o princípio da complementaridade, figura através da qual a contradição entre onda e corpúsculo se vê fixada. A oposição entre onda e corpúsculo é, assim, absolutizada. Penso que foi a não consideração da dialéctica que impediu Bohr de avançar no sentido da resolução daquela contradição objectiva que ameaçava reflectir-se na teoria. Como consequência, é a realidade objectiva, na sua unidade e enquanto totalidade con- traditória, que se vê despedida da teoria. A teoria científica desiste de procurar a cone- xão interna dos fenómenos e a sua tarefa passa a ser a mera ordenação daqueles fenó- menos. Este recalcamento da contradição interna da realidade tem uma segunda consequência em Bohr: a objectividade passa a ser interna à linguagem e passa a ser pensada sob a figura da intersubjectividade. De facto, Bohr, ao colocar a correlação entre objecto e instrumento de medida (ao fazer depender o fenómeno da experiência, da prática huma- na) como a instância em que o conhecimento se funda, está a negar a possibilidade de que haja um conteúdo das representações humanas que não dependa do sujeito, isto é, está a negar a possibilidade da objectividade. Estas são as linhas gerais do que procurarei argumentar.
O desenvolvimento da ciência no século XX colocou aos físicos novos desafios. As ondas revelavam um comportamento corpuscular e as partículas comportamento ondu- latório. Mas nunca simultaneamente. Essa dificuldade levou Bohr a adoptar o princípio da complementaridade, figura através da qual a contradição entre onda e corpúsculo se vê fixada. A oposição entre onda e corpúsculo é, assim, absolutizada. Penso que foi a não consideração da dialéctica que impediu Bohr de avançar no sentido da resolução daquela contradição objectiva que ameaçava reflectir-se na teoria. Como consequência, é a realidade objectiva, na sua unidade e enquanto totalidade con- traditória, que se vê despedida da teoria. A teoria científica desiste de procurar a cone- xão interna dos fenómenos e a sua tarefa passa a ser a mera ordenação daqueles fenó- menos. Este recalcamento da contradição interna da realidade tem uma segunda consequência em Bohr: a objectividade passa a ser interna à linguagem e passa a ser pensada sob a figura da intersubjectividade. De facto, Bohr, ao colocar a correlação entre objecto e instrumento de medida (ao fazer depender o fenómeno da experiência, da prática huma- na) como a instância em que o conhecimento se funda, está a negar a possibilidade de que haja um conteúdo das representações humanas que não dependa do sujeito, isto é, está a negar a possibilidade da objectividade. Estas são as linhas gerais do que procurarei argumentar.
Nessa investigacao cientifica, a proposta tem fundamentacao teorica nos campos conceituais de Gerard Vergnaud. Segundo o autor, o conhecimento so ocorre ao longo de um periodo de tempo, atraves de experiencias, maturidade e aprendizagem, vivenciados pelo proprio sujeito e, por isso, organizado em campos conceituais. De acordo com esse referencial, o aprendizado ocorre quando se adquirem, de forma integrada, representacoes, invariantes operatorios e situacoes onde se apliquem o conceito. Por isso, o nosso objetivo de investigar principalmente a aquisicao simultânea de representacoes e invariantes operatorios, durante o uso de simulacoes sobre o fenomeno da dualidade onda-particula no experimento da dupla fenda. Desta forma, destacamos quatro delas: a) Interpretacao Ondulatoria; b) Interpretacao de coletivos estatisticos (corpuscular); c) Interpretacao da duplasolucao; e d) Interpretacao da complementaridade. Desse modo, os experimentos produzem resultados intrinsecamente diferentes se o seu “setup” se altera. Quando ha a possibilidade de dois caminhos para o objeto quântico, ha o surgimento de um padrao de interferencia e a necessidade de se atribuir caracteristicas ondulatorias ao objeto quântico. Quando o setup se altera, para, por exemplo, permitir a deteccao do “caminho” percorrido pelo objeto quântico, nao ocorre a interferencia e o objeto quântico se porta de forma corpuscular. Estes experimentos contemporâneos permitem que o estudante tenha contato com situacoes que sao estudadas na area da mecânica quântica de forma bastante intuitiva. As simulacoes supracitadas irao, portanto, serem utilizadas como experimentos virtuais por estudantes de nivel medio e expondo-lhes as situacoes em que, de acordo com a interpretacao de Bohr, como um objeto quântico pode ser interpretado, e, portanto determinar a formacao do conceito de dualidade onda-particula. Durante todo o desenvolvimento da pesquisa, teremos tres focos: a) foco na representacao (ondas ou corpusculos); b) foco nos invariantes (a simulacao); e c) foco na situacao (experimentos quânticos). O metodo a ser utilizado sera uma combinacao de questoes compostas de questoes abertas sobre situacoes-problemas (pre e pos-testes) utilizando-se o protocolo Think aloud. Esperamos assim, com essa pesquisa, investigar o aprendizado nos moldes de conceitos cientificos e tornar a ferramenta um instrumento potencial na formacao dos estudantes, tanto do ensino medio ou universitario.
Este artigo tem como objetivo discutir a Dualidade Onda-Partícula e o Princípio da Incerteza como expressões de uma ideia mais geral de natureza interpretativa: o Princípio de Complementaridade, formulado pelo físico dinamarquês Niels Bohr. Trata-se, conforme defenderemos, de uma interpretação antirrealista que é fundada na objetividade da Física. A impossibilidade de utilização simultânea das leis de conservação de energia e momento (asserção de causalidade) e da coordenação espaço-temporal será problematizada, analisando-se uma possível incompatibilidade desta complementaridade com o antirrealismo. Discute-se, ainda, o processo de medição quântica numa perspectiva conceitual e epistemológica, e o significado da constante de Planck, enfatizando a ideia de que, nesta interpretação ortodoxa, o vetor de estado, que contém todas as informações do sistema, tem um significado meramente epistêmico. Assim, no que pese a extraordinária precisão com que a teoria quântica permite predizer e comunicar resultados de uma medida em um contexto experimental bem definido, a teoria não se ocupa de responder o que é o objeto quântico, no sentido ontológico, conferindo-lhe assim seu aspecto antirrealista e, ao mesmo tempo, objetivo.
Podemos facilmente constatar que o desenvolvimento das principais teorias do conhecimento do período moderno da filosofia ocidental guardou uma estreita relação com o status quo do desenvolvimento da matemática e das ciências de uma maneira geral. Essa característica é sobretudo evidente no projeto kantiano de fornecer as bases filosóficas para explicar a possibilidade da geometria (euclidiana) e da física newtoniana, as quais Kant fundamentou sob princípios os quais considerou condições sine qua non do conhecimento humano. Contudo, a física que se desenvolveu na primeira metade do século XX apresentou situações em que os próprios físicos tiveram que se questionar acerca dos problemas epistemológicos envolvidos na descrição, interpretação, e em última instância, na comunicação dos fenômenos observados, de modo que alguns conceitos caros à epistemologia tradicional se mostraram ora inválidos, ora ineficientes para explicar a possibilidade de conhecimento objetivo diante desse novo conjunto de fenômenos. Portanto, gostaríamos de apresentar de maneira breve de que modo ocorre essa contraposição entre epistemologia tradicional e teoria quântica, bem como o modo como os físicos Niels Bohr e Werner Heisenberg lidaram com a nova situação que se apresentava.
O recente afastamento radical das explicações tradicionais a respeito de fenômenos subatômicos tem levado cientistas e filósofos a ponderar com mais vagar se a renúncia à própria noção de determinismo e de conhecimento objetivo, tão cara para o cientificismo positivista, tratar-se-ia de mero expediente momentâneo e superável, ou mesmo, no dizer de Erwin Schrödinger, de “simples excentricidades filosóficas desesperadas em momento de grande crise”, ou se, pelo contrário, exigiria, na verdade, a revisão, revolucionária por também ser radical, de todos os pressupostos considerados até então como os mais fundamentais do próprio pensamento, o que inclui: o princípio da causalidade, da localidade, do terceiro excluído, da não-contradição e da identidade. A presente proposta visa acompanhar uma reflexão sobre os princípios quânticos da Incerteza de Heisenberg e da Complementaridade de Bohr, relacionando-os com a própria ontologia heideggeriana na medida em que estes dois últimos princípios se estabelecem, cada um a seu modo, como que perpassados pelo que Heidegger chamará de dubiedade insuperável de todo e qualquer perguntar original pelo Ser e, assim, procurando mostrar que o referido afastamento, muito distinto de mera excentricidade filosófica desesperada, se dá em virtude da conscientização contemporânea cada vez maior de que a incerteza e a probabilidade são aspectos inerentes à physis que como num jogo dúbio de mostrar e esconder incessante, exatamente como o “nunca dado desde sempre” heraclítico, impossibilita que qualquer conhecimento da realidade atômica possa ser considerado propriamente como objetivo, definitivo e isento, acenando na mesma direção da experiência e interpretação grega do Ser como fundamento oculto de nossa existência histórica.
Sabe-se que muitas pessoas nao tem interesse por Fisica, pois tem implicacoes na area, como, por exemplo, a dificuldade de entender fenomenos fisicos, no entanto, ao mesmo tempo em que muitos alunos encontram obstaculos no estudo da Fisica, alem do fato de se dar pouca importância ao entendimento Fisico, a matematica continua a receber exagerada valorizacao. O objetivo deste trabalho e apresentar as pessoas que nem tudo relacionado a Fisica e de dificil compreensao, apresentando-as um experimento teorico: O Gato de Schroedinger, que pode as impressionar, misturando uma materia complexa como a Mecânica Quântica, com um exemplo macroscopico, saindo dos repetidos exemplos microscopicos, e tambem pode faze-las se interessarem nao so sobre o experimento teorico, mas sim sobre a Fisica em geral, e ao mesmo tempo comentando, e explanando, conceitos como o Principio da Incerteza de Heisenberg, a Interpretacao de Copenhague, a Dualidade Onda-Particula, entre outros. Como metodologia, usou-se a experiencia teorica, O Gato de Schroedinger, criada pelo fisico austriaco Erwin Schroedinger, um dos mais brilhantes cientistas do seculo XX. Na hipotese de Schroedinger, ele criou uma situacao, que geralmente so acontece no mundo subatomico, no mundo macroscopico. O experimento consiste em colocar um gato dentro de uma caixa e fecha-lo. Junto ao gato, dentro da caixa, e inserido um frasco contendo um gas venenoso, um elemento radioativo emissor de particulas alfa e um dispositivo composto de um martelo e um detector de radiacao. Se o detector registrar a presenca de pelo menos uma particula alfa, o martelo e acionado e quebra o frasco, liberando o gas venenoso e, consequentemente, matando o gato. Entretanto, vamos considerar que a fonte radioativa possa liberar particulas alfa dentro de um intervalo de tempo determinado, e que tambem possa nao liberar essas particulas nesse tempo. Existe cinquenta por cento de chance de que o elemento libere a particula e a outra metade que ele nao libere. Se ele nao liberar a particula, o gato nao morre, mas se o veneno e liberado, o gato morrera, podemos dizer que temos cinquenta por cento de chance de o animal viver e cinquenta por cento do felino morrer. Seguindo o raciocinio de Schroedinger, as duas realidades aconteceriam simultaneamente e o gato estaria vivo e morto ao mesmo tempo ate que a caixa fosse aberta. No entanto, um dos principios da Mecânica Quântica, o Principio da Incerteza de Heisenberg estabelece que nao e possivel fazer uma medida sem interferir nos resultados dessa propria medida. Logo, se abrirmos a caixa para olhar o estado do gato, estaremos interferindo no sistema e alterando seus resultados, ou seja, a presenca de um observador acabaria com dualidade e ele so poderia ver o animal vivo ou morto. Conclui-se que, com a explicacao de facil entendimento, houve uma maior assimilacao dos alunos em questao da Fisica.
A interpretação científica do mundo, embora sempre pautada em observações criteriosas dos fenômenos naturais, depende do estágio de evolução ou do nível cultural em que vivemos. O desenvolvimento da Mecânica Quântica é o mais belo exemplo disso, em que uma boa dose de criatividade foi necessária frente às dificuldades que a Física Clássica apresentava no final do século XIX. Os novos conceitos criados, como a universalidade da dualidade onda-partícula ou o princípio de incerteza norteando processos de medida, regem toda a matéria e não tem análogos na Física Clássica. Embora reinante em escalas subatômicas, recentemente tem-se evidenciado traços de propriedades quânticas fundamentais mesmo no mundo macroscópico.