Interação do observador com o sistemaPara o observador, realizar uma medição é interagir com o sistema. Como o observador também é um sistema físico, portanto, feito de partículas em interação, a interação pode mudar o estado de movimento de ambos os sistemas. No entanto, na mecânica clássica essa interação pode ser muito pequena. A medida ideal é aquela em que o observador e o sistema estão isolados um do outro e é assim que os físicos acreditavam ser a natureza da medida até o surgimento da mecânica quântica. No mundo real, é impossível medir sem interagir.Digamos que queremos coletar informações sobre uma bola de futebol. Os dados podem ter, novamente, sobre sua cor. A primeira coisa que poderíamos fazer é lançar luz sobre a bola, de modo que o sistema que interage diretamente com a bola é um feixe de luz branca. A luz em si é um sistema físico, mas não mecânico. Pode ser vista aqui como uma onda de campo eletromagnético, certamente fora do domínio da mecânica clássica. Mas este é um caso em que podemos usar a descrição clássica de partículas para discutir o assunto em questão. Para coletar a medida, no entanto, o observador deve, de alguma forma, interagir com a luz espalhada pela bola, talvez com uma câmera. A câmera também deve enviar informações para um computador, para a resposta final sobre a cor da bola. Obviamente, a câmera pode ser substituída por um olho humano e o computador pode ser substituído por um cérebro humano.A interação pode ser negligenciável, dependendo das propriedades do feixe e da bola. Normalmente, podemos ajustar a intensidade da luz para que a interação se torne fraca demais para resultar em alterações mensuráveis no estado da bola. Portanto, podemos usar essa configuração para medir a cor sem interferência sensível do processo de medição.Por outro lado, se aumentarmos a intensidade da luz, as características da bola passam a sofrer interferência da própria medição. Conseqüentemente, medir a cor de uma bola com luz muito intensa destruirá as informações que você deseja coletar em primeiro lugar. Sabemos que um feixe suficientemente forte pode incendiar uma bola.Na mecânica clássica, sempre supomos que a interação entre o observador e o sistema físico possa ser arbitrariamente negligenciável. No entanto, veremos o colapso dessa suposição se o sistema for, por exemplo, muito pequeno em comparação com a influência do aparelho de medição. Medir a cor de um elétron usando o mesmo procedimento será impossível, pois mesmo a luz mais fraca irá interagir com o elétron, alterando a própria característica que o observador deseja medir. Para sistemas quânticos, a interação do observador com o sistema é sempre esperada; portanto, o que pode ser medido é a resposta do sistema ao ato de medição.
Interação do observador com o sistemaPara o observador, realizar uma medição é interagir com o sistema. Como o observador também é um sistema físico, portanto, feito de partículas em interação, a interação pode mudar o estado de movimento de ambos os sistemas. No entanto, na mecânica clássica essa interação pode ser muito pequena. A medida ideal é aquela em que o observador e o sistema estão isolados um do outro e é assim que os físicos acreditavam ser a natureza da medida até o surgimento da mecânica quântica. No mundo real, é impossível medir sem interagir.Digamos que queremos coletar informações sobre uma bola de futebol. Os dados podem ter, novamente, sobre sua cor. A primeira coisa que poderíamos fazer é lançar luz sobre a bola, de modo que o sistema que interage diretamente com a bola é um feixe de luz branca. A luz em si é um sistema físico, mas não mecânico. Pode ser vista aqui como uma onda de campo eletromagnético, certamente fora do domínio da mecânica clássica. Mas este é um caso em que podemos usar a descrição clássica de partículas para discutir o assunto em questão. Para coletar a medida, no entanto, o observador deve, de alguma forma, interagir com a luz espalhada pela bola, talvez com uma câmera. A câmera também deve enviar informações para um computador, para a resposta final sobre a cor da bola. Obviamente, a câmera pode ser substituída por um olho humano e o computador pode ser substituído por um cérebro humano.A interação pode ser negligenciável, dependendo das propriedades do feixe e da bola. Normalmente, podemos ajustar a intensidade da luz para que a interação se torne fraca demais para resultar em alterações mensuráveis no estado da bola. Portanto, podemos usar essa configuração para medir a cor sem interferência sensível do processo de medição.Por outro lado, se aumentarmos a intensidade da luz, as características da bola passam a sofrer interferência da própria medição. Conseqüentemente, medir a cor de uma bola com luz muito intensa destruirá as informações que você deseja coletar em primeiro lugar. Sabemos que um feixe suficientemente forte pode incendiar uma bola.Na mecânica clássica, sempre supomos que a interação entre o observador e o sistema físico possa ser arbitrariamente negligenciável. No entanto, veremos o colapso dessa suposição se o sistema for, por exemplo, muito pequeno em comparação com a influência do aparelho de medição. Medir a cor de um elétron usando o mesmo procedimento será impossível, pois mesmo a luz mais fraca irá interagir com o elétron, alterando a própria característica que o observador deseja medir. Para sistemas quânticos, a interação do observador com o sistema é sempre esperada; portanto, o que pode ser medido é a resposta do sistema ao ato de medição.
Desde o surgimento da mecânica quântica no início do século XX, ela vem sendo alvo de diversos estudos e suas característcas fazem com que a mesma seja descrita de forma totalmente diferente da teoria clássica. Com o aprofundamento em suas áreas, surgiram novos conceitos e a compreensão sobre a teoria da informação e computação quântica foi radicalmente mudada devido a uma propriedade básica da mecânica quântica, o emaranhamento. Assim, a popularização da ideia do computador quântico trouxe consigo uma série de pesquisas relacionadas a informação quântica e suas aplicações no mundo real. Nesta dissertação apresentamos um estudo sobre a construção de um critério de emaranhamento geral, no qual podemos aplicá-lo a quaisquer sistemas possuindo um Hamiltoniano descrito por cadeias de spins, seja ele bipartido ou multipartido. Esse critério é baseado na covariância de um observável geral que pode ou não possuir termos de interações entre os spins. Entretanto, esse critério pode ser facilmente reduzido a variância, uma vez que esta é muito mais adequada para a aplicação em sistemas físicos. Desta maneira, podemos utilizar a susceptibilidade magnética e o calor específico como testemunhas de emaranhamento para o critério, em razão da sua facilidade de medidas experimentais.
INTRODUÇÃOConstatei pelo meu longo périplo por várias universidades, congressos, encontros, simpósios, tanto de Filosofia como de Física, que os filósofos desconhecem a Física na mesma proporção que os físicos desconhecem a Filosofia.Os filósofos alegam que a Física enveredou por técnicas e matemáticas muito especializadas tornando-se de difícil compreensão para quem não tiver um longo adestramento nos métodos matemáticos e experimentais utilizados.Já os físicos, ainda mais pragmáticos, alegam que a Filosofia pouca ou nenhuma utilidade para eles terá.Alguns mais radicais chegam a dizer de alto e bom tom que "a Filosofia é pura perda de tempo".Tenho por objetivo maior mostrar que ambos estão equivocados.O mal-entendido e a falta de comunicação entre as duas comunidades dão-se principalmente pela forma pontual, a-histórica e antifilosófica como são ensinadas e divulgadas as ciências, e dentre estas a Física, em nossas escolas e universidades.Pretendo assim apresentá-la (notadamente a Teoria da Relatividade e a Teoria Quântica) de ângulos bastante distintos de como é normalmente apresentada nas nossas instituições de ensino e pesquisa.Acredito que a forma em que serão expostas as duas mais importantes teorias da Física moderna, desvelando as suas múltiplas articulações com a Filosofia, poderá ser útil não só a filósofos e físicos, mas também a um público culto interessado nas principais indagações da contemporaneidade.Sempre que possível, estarei buscando um justo equilíbrio de forças do pensamento científico e filosófico, visando o centro de gravidade dessas atividades do espírito humano.Para sossego dos físicos mais ortodoxos, é, no entanto, importante sublinhar que a abordagem com a qual aqui será tratada a Física não pretende substituir os métodos tradicionais de operar os conceitos matemáticos, pois seria temerário supor que seu aprendizado possa ser feito sem um amplo e seguro domínio do ferramental matemático.Sabe-se perfeitamente o poder da matemática não só como a linguagem da Física, mas também como a grande metáfora da natureza, que através de um simples signo, ou uma relação entre eles, pode representar uma extensa narrativa dos fenômenos naturais.A conquista do quantitativo e da precisão adquiridos a partir da revolução científica do séc.XVII é irreversível, e só foi possível com a matematização | 30 | dos fenômenos ocorrida a partir de Kepler e Galileo.O que pretendo é servir de harmonia e contraponto filosófico às construções matemáticas operacionais da Física que tanto assustam os não-iniciados, vislumbrando nesta ciência uma aproximação essencial com a Filosofia, a Educação e a cultura.No linguajar médico significaria propor, para a cura da pedagogia da Física, um tratamento alternativo sem remoção da medicação principal.O que me move a propor esse novo ângulo de visada sobre a Ciência, e sobre a Física, em particular, é, repito, a forma estanque e pontual com que ela é geralmente ensinada nas salas de aula de nossos estabelecimentos de ensino médio e superior.A Física apresentada nas academias parece bastar-se a si própria tal qual um castelo feudal isolado por profundos fossos que ocultam os vínculos com a história do pensamento filosófico ou da práxis cotidiana, repelindo filósofos e outros pensadores da cultura.De fato, os textos, ementas, planos de cursos das disciplinas de Física, adotados e praticados nas salas de aulas das universidades brasileiras, desde o pós-guerra, são, em sua grande maioria, traduções e adaptações de textos de autores norte-americanos, apresentando a Física em complexas construções matemáticas fundadas em exaustivos programas experimentais.Segundo esses textos, foi inventada por Newton, reinventada por Einstein, tendo em Galileo uma espécie de coadjuvante esforçado, porém pouco eficiente.Kepler e Copérnico são agraciados com uns poucos parágrafos.Descartes, Kant ou Hume quase nunca são mencionados; e nosso filósofo homenageado, Spinoza, um ilustre desconhecido.Esses textos e programas, tecnicamente corretos, porém, sob os pontos de vista histórico e filosófico, extremamente pobres, já formaram várias gerações de físicos, químicos, engenheiros, matemáticos e professores com inegável eficiência e pragmatismo.No entanto, pelo menos três reflexões muito preciosas se perderam neste processo de aprendizagem: a possibilidade da Física abrir-se às questões metafísicas, aparentemente tão distantes, mas que no passado lhe deram origem; buscar na Física, particularmente em algumas de suas teorias, elementos relevantes para alguns dos problemas mais básicos da teoria do conhecimento, como sua origem, a essência ou possibilidade; e finalmente restituir o sentido originário de tempo na história da criação científica, buscando sua imbricação com outras atividades do espírito.
A compreensão da natureza das propriedades de átomos, moléculas e sistemas mais complexos está diretamente relacionada com a distribuição e o comportamento das partículas microscópicas que os constitui. Diversas evidências experimentais sugeriram que a estrutura de átomos e moléculas não poderiam ser explicadas por princípios baseados na mecânica clássica. Experimentos, tais como: a radiação do corpo negro, capacidade calorífica e espectros atômicos e moleculares, sugeriam que os processos de absorção ou emissão de energia só poderiam ser explicados admitindo-se que a energia envolvida nesses processos seria quantizada e não contínua, como prevê a mecânica clássica. A nova mecânica criada para conciliar os aspectos observados com a hipótese de quantizações de determinadas propriedades microscópicas foi denominada de Mecânica Quântica. Duas versões dessa nova mecânica foram formuladas pelos físicos Erwin Schrödinger e Werner Heisemberg, em trabalhos e métodos matemáticos diferentes, porém equivalentes. A teoria especifica quais são as leis que as partículas de qualquer sistema microscópico obedecem. Observa-se que há uma relação com a teoria de Newton para o movimento de sistemas macroscópicos (princípio da correspondência), sendo a teoria de Newton um caso particular (no limite macroscópico) das equações de Schrödinger, assim como a teoria da relatividade de Einstein é uma generalização que inclui a teoria de Newton como um caso especial, no limite de baixas velocidades. O modelo de Schrödinger está fundamentado em alguns postulados que são descritos a seguir.
O objetivo do trabalho é estudar algoritmos quânticos de busca, usados em computadores quânticos. Até então, algoritmos de busca utilizados em computadores clássicos dependem da estrutura na qual os dados estão organizados para serem ou não eficientes. Para conjuntos de dados não estruturados, o único jeito é verificar cada elemento do conjunto procurando o elemento passado na entrada do algoritmo, e dependendo da quantidade de elementos nesse conjunto, pode-se levar muito tempo, mesmo para computadores muito rápidos. Portanto, algoritmos que realizem busca de maneira eficiente são um atrativo e tanto para cientistas da computação, que podem pensar em inúmeras aplicações dos mesmos e tornar vários softwares cada vez mais eficientes. Tendo isso em vista, a computação quântica traz artifícios inexistentes na computação clássica que podem acelerar esse processo, como, por exemplo, o paralelismo quântico. Basicamente, consiste na capacidade de sobrepor todos os dados do conjunto em um único registrador, ou a grosso modo, analisar todos ao mesmo tempo, apesar de não ser tão simples quanto isso. É baseado nisso que temos o Algoritmo de Grover, que utilizando o paralelismo quântico, e reflexões no conjunto de dados, através do uso de transformações unitárias feitas por portas quânticas, temos uma probabilidade alta de que quando medirmos este registrador quântico, termos como resultado o dado procurado.
Tem sido reconhecido como razoável assumir que, uma vez que pensemos nos objetos que estariam por trás do desenvolvimento formal das teorias físicas, a física quântica nos comprometeria com entidades que podem ser assumidas como absolutamente indistinguíveis e, de certa forma, como sendo desprovidos de individualidade. Neste artigo, discutiremos primeiramente, de modo breve e geral, a natureza desse compromisso, como ele pode ser compreendido em termos metafísicos, bem como sua relação com os sistemas de lógica utilizados para falar sobre os objetos com os quais supostamente nos comprometemos. Apresentamos então alguns dos principais aspectos da mecânica quântica ortodoxa, aos quais usualmente se recorre quando se deseja fornecer argumentos que possam sustentar uma ontologia de objetos com essas características, ou seja, de objetos indistinguíveis e sem individualidade. Por fim, exibimos um sistema de teoria de conjuntos, a teoria de quase conjuntos, que busca captar formalmente e de modo natural essas características e, assim, pode ser utilizada como lógica subjacente para fundamentar uma metafísica de não indivíduos.
La mecánica cuántica describe los procesos físicos con notable precisión, aunque las funciones de la observación, la medición y el sujeto cognoscente siguen siendo objeto de controversia conceptual. La fenomenología, que examina las estructuras de la experiencia mediante las cuales los fenómenos adquieren significado, ofrece un marco para esclarecer estas cuestiones sin sustituir la teoría física. Este estudio explora cómo las concepciones fenomenológicas de la experiencia y la intersubjetividad pueden iluminar los fundamentos epistemológicos de la mecánica cuántica. El análisis distingue los procesos físicos de medición de las condiciones bajo las cuales los resultados experimentales adquieren significado y se convierten en evidencias públicamente accesibles. Asimismo, identifica cómo puede reconocerse el carácter situado de la observación sin reducir el conocimiento científico a la experiencia subjetiva. Aquí mostramos que la fenomenología proporciona recursos conceptuales para examinar las relaciones entre medición, observación y justificación de las afirmaciones de conocimiento en la mecánica cuántica. Este enfoque no resuelve las interpretaciones contrapuestas de la teoría cuántica, pero permite explicitar sus presupuestos epistemológicos. Al esclarecer las condiciones de la objetividad científica, contribuye a un diálogo más preciso entre la física y la filosofía. En términos más amplios, ofrece un marco para evaluar el papel de la experiencia en la producción e interpretación del conocimiento científico.