O objetivo deste trabalho é proporcionar uma reconstrução didática do artigo de Einstein, Podolsky e Rosen, introduzindo os aspectos teóricos necessários para a compreensão do trabalho (os quais usualmente são apresentados nas fases iniciais dos cursos de Mecânica Quântica), discutindo a estrutura do argumento original e explicando o paradoxo a partir das próprias colo-cações retiradas do artigo. A partir da apresentação que estamos propondo, o paradoxo EPR pode ser apresentado em disciplinas introdutórias de Mecânica Quântica da graduação (para bacharelado e licenciatura), viabilizando a compreensão da discussão sobre a completude da teoria quântica proposta por Einstein, Podolsky e Rosen e o entendimento da gênese do conceito que, posteriormente, ficaria conhecido como emaranhamento quântico.
O objetivo deste trabalho é proporcionar uma reconstrução didática do artigo de Einstein, Podolsky e Rosen, introduzindo os aspectos teóricos necessários para a compreensão do trabalho (os quais usualmente são apresentados nas fases iniciais dos cursos de Mecânica Quântica), discutindo a estrutura do argumento original e explicando o paradoxo a partir das próprias colo-cações retiradas do artigo. A partir da apresentação que estamos propondo, o paradoxo EPR pode ser apresentado em disciplinas introdutórias de Mecânica Quântica da graduação (para bacharelado e licenciatura), viabilizando a compreensão da discussão sobre a completude da teoria quântica proposta por Einstein, Podolsky e Rosen e o entendimento da gênese do conceito que, posteriormente, ficaria conhecido como emaranhamento quântico.
A desigualdade de Bell, foi uma das discussões que mais gerou controvérsias em torno dos fundamentos da Teoria Quântica, pois envolvia aspectos físico-matemáticos e, também, discussões filosóficas sobre a realidade. O intuito do presente artigo é elaborar uma abordagem didática para a apresentação do Teorema de Bell e suas implicações para o desenvolvimento da Teoria Quântica. Para isso, a proposta é apresentar o material de forma a facilitar seu uso em contexto pedagógico, apresentando inicialmente um exemplo mais concreto do que seria o Teorema de Bell, o experimento (sendo apenas uma analogia ao experimento de Bell) de Mermin. Na sequência, após o aluno ter uma noção concreta sobre o tema, serão apresentados os fundamentos matemáticos necessários para o entendimento do Teorema e, então, uma explicação do argumento de Bell. Ao ser explicado dessa forma, o Teorema de Bell pode assumir um caráter menos instrumentalista, evidenciando a controvérsia envolvida no seu desenvolvimento. Ao destacar de onde e porque determinados elementos são utilizados na derivação da desigualdade de Bell, por uma perspectiva que permite compreender a construção da teoria, buscamos aproximar o estudante dos conceitos apresentados e promover uma melhor compreensão da natureza da ciência no que diz respeito à Teoria Quântica.
Resumo Tendo como um dos pilares fundamentais o princípio da incerteza de Heisenberg, a construção da Mecânica Quântica (MQ) levou Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen a formularem, em 1935, o famoso paradoxo EPR, que questionava a completude da teoria. Até 1964, não havia sequer em teoria um teste capaz de distinguir a MQ de hipóteses alternativas baseadas em variáveis ocultas locais. O artigo intitulado “Can Quantum Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?” apontava para a incompletude da MQ, diretamente ligada ao caráter probabilístico da teoria, ao qual Einstein se opunha frontalmente. Em 1964, John S. Bell formulou seu teorema, que tornou viáveis os testes experimentais das previsões da MQ. Na década de 1980, iniciaram-se os experimentos cruciais que confirmaram as previsões da MQ sobre o emaranhamento, inaugurando uma nova fase nos estudos sobre os fundamentos da teoria. Em 2022, John Clauser, Alain Aspect e Anton Zeilinger foram agraciados com o Prêmio Nobel de Física pela violação experimental das desigualdades de Bell. O presente trabalho consiste em uma revisão de trabalhos teórico-experimentais, tendo como foco o período de 87 anos que se inicia com a formulação do paradoxo EPR e culmina com a concessão do Prêmio Nobel de 2022. Ao longo da revisão histórica dos trabalhos, são discutidos e problematizados alguns dos tópicos de maior relevância para a teoria quântica, incluindo certas interpretações da MQ. Além dos referidos experimentos, abordaremos ao final dois trabalhos laureados com o Prêmio Nobel de 2012, num contexto de aplicações da MQ em informação e computação quânticas.
Esta pesquisa tem objetivo de analisar os discursos dos professores de Física acerca do paradoxo e EPR (Einstein-Podolsky-Rosen). Esse paradoxo consiste na simultaneidade de estados sobre um mesmo sistema, bem como na ideia de duas partículas separadas por uma longa distância cuja medição do estado de uma leva a definição do estado da outra, instantaneamente. Isso ocorre em decorrência da observação e é chamado de colapso da função de onda. Para EPR, a descrição formal da realidade física fornecida pela Mecânica Quântica para este experimento não é completa, pois não consegue descrevê-la sem que tenhamos de usar a probabilidade e a superposição de estados. Assim, a metodologia desta pesquisa adota a abordagem qualitativa do tipo explorativa, pois permite a compreensão detalhada de características de uma situação, possibilitando inferências sobre as conclusões. Nossa metodologia inicia aplicando essa pesquisa com seis professores de Física de forma remota em três encontros. Os principais critérios para seleção destes voluntários são: possuir licenciatura em Física, ferramentas que possibilitem os encontros remotos e disponibilidade de horários. Dessa forma, tivemos a aplicação de um questionário aberto no primeiro encontro e outro no terceiro encontro. A escolha pelo questionário aberto é justamente para permitir que os voluntários possam expressar seus pensamentos sem a interferência de opções. No segundo encontro foi abordado o conteúdo do paradoxo de EPR através de uma apresentação em slides, um vídeo e um simulador virtual envolvendo os conceitos de dualidade onda-partícula da luz e colapso da função. A partir dos dados coletados nos encontros, fizemos a categorização dos discursos com objetivo de traçar um Discurso do Sujeito Coletivo (DSC) para cada questionamento. Por fim, chegamos a algumas conclusões preocupantes uma vez que alguns professores citaram não ter entendido a Mecânica Quântica durante a licenciatura, demonstraram desordem de conhecimento e mudança de discursos quanto aos questionamentos voltados ao paradoxo de EPR. Outro fator preocupante foi a dificuldade de interpretação de alguns questionamentos.
Apresenta-se aqui uma abordagem introdutoria aos fundamentos da mecânica quântica, objetivando prover um texto acessivel aqueles que possam ter algum interesse em tomar conhecimento do que se pesquisa e o que se pesquisa e o que se discute nessa area. Faz-se uma apresentacao das interpretacoes mais acatadas do formalismo, mostrando os problemas que elas enfrentam, assim como as tentativas de contorna-los. deste modo, aborda-se os problemas de medicao e do paradoxo onda-particula, assim como as tentativas de reinterpretacao do principio da incerteza e as controversias ligadas ao paradoxo de Einstein, Podolski, e Rosen (EPR) e a desigualdade de Bell. Todos estes topicos sao abordados no contexto do confronto dos pontos de vista classicos com a posicao de Bohr-Heisenberg, sendo analisadas as consequencias da mecânica quântica sobre conceitos com realismo, localidade, causalidade e objetivismo, tao presentes na fisica classica
Abstract
É apresentada uma narrativa histórica que representa um recorte dos arcabouços teóricos que ocupam lugar central no debate quântico e que deram lugar a várias interpretações da Mecânica Quântica (MQ). Discutimos, inicialmente, o argumento de Einstein, Podolsky e Rosen (1935) e os desenvolvimentos posteriores com foco no trabalho de John Bell (1964), que recolocaram as questões de fundamento teórico para o campo, também, experimental. De frente ao argumento que teve maior importância na busca de uma interpretação da MQ, em conformidade com o período, destacamos a Interpretação de Copenhagen e sua coerência com a natureza com os fenômenos quânticos. Essa narrativa histórica é respaldada nos requisitos teórico-metodológicos da nova historiografia da história das ciências. Utilizamos textos originais como fontes primárias e várias outras secundárias que discorrem entorno do argumento de EPR. Uma possibilidade contribuição desse artigo é a utilização por estudantes/professores de física e entusiastas da teoria quântica, tendo em vista que, apesar da importância das discussões sobre a manutenção do determinismo, realismo e não-localidade, quase todos os livros de texto voltados a aprendizagem da MQ, com raras exceções, ignoram relevantes aspectos – em consequência, supre de algum modo lacunas quanto falta de materiais didáticos.
OS GRANDES PARADOXOS DA TEORIA QUÂNTICAA incerteza quântica é epistemológica ou ontológica?N este capítulo será feita uma reflexão sobre dois grandes paradoxos da Teoria Quântica: paradoxo do gato e paradoxo EPR.Estes paradoxos nos conduzirão a relevantes questões acerca do indeterminismo e incompletude dessa teoria.Será o indeterminismo da TQ próprio da natureza ou das limitações do nosso conhecimento sobre ela?Será então consequência de uma descrição humana incompleta do microcosmos?A incompletude pode ou não ser superada por outras teorias?Ou será ainda que Einstein extrapolou o necessitarismo de Spinoza, impondo condições adicionais como a localidade dos processos da natureza?Será apresentada uma proposta de entendimento da TQ, na qual estes questionamentos longe de desviarem a atenção dos aprendizes, levando-os a especulações estéreis, como vociferam os pragmatistas do ensino, constituirão a matéria-prima para ricos diálogos que certamente abrirão extensos campos de reflexão nas mentes do mestre e seus aprendizes.Começarei refletindo acerca de quatro proposições da Ética que são lemas em prol da autodeterminação e da necessidade da natureza de ser exatamente como ela é:dependendo de como é percebida.Contrariando as quatro proposições da Ética, acima expostas, nada podemos afirmar ou prever com certeza, e assim uma causa pode desencadear um efeito apenas provável, e, reciprocamente, um efeito pode ter uma causa apenas provável.Aliás nada garante que haja um processo de produção ou gênese de fatos.Para Einstein, essas ideias de contingência do universo, soavam como um perigoso conformismo com o desconhecimento e a magia.De fato, toda mágica consiste na ocultação proposital de uma ou mais causas que a produzem, ao se descobri-las cessa a magia e seus efeitos ilusórios.Assim, para ele, se um coelho foi tirado de uma cartola, ele já estava lá, oculto num fundo falso.Já para Bohr, o coelho é o colapso de uma realidade múltipla, ou a atualização de uma existência em potência na qual estão superpostos estados "coelhos" e "pombas", e somente depois de consumado o ato de observação, surgem coelhos ou pombas, a depender do tipo de cartola utilizada...Por trás das concepções antagônicas de Einstein e Bohr, ocultam-se visões culturais francamente distintas.Se Einstein é um herdeiro do substancialismo realista do séc.XVII, onde há uma ordem, imanente à natureza, que segue seu curso independentemente da vontade e das representações humanas, Bohr, e seus seguidores, parecem preferir trilhar por um instrumentalismo pós-metafísico, devolvendo ao homem o papel de protagonista ontologicamente central do processo de aquisição do conhecimento.Resultam daí o acaso e a contingência como consequências desse processo onde o homem é sujeito de seu livre-arbítrio, tendo o poder da escolha final, pois, a depender de como constrói seu experimento, seu objeto atualizar-se-á de formas distintas, ocultando sempre alguns aspectos da realidade física.Se em Einstein, via Spinoza, o homem é apenas um elo da cadeia substancial infinita, em Bohr ele é o sujeito central do conhecimento, ainda que não possa determinar, com absoluta certeza, o que irá observar.Em suma, enquanto Einstein menospreza os dados, Bohr convive com eles muito bem. O gato morto-vivo do Sr. SchrödingerErwin Schrödinger (1887-1961), físico austríaco, nascido em Viena, foi um dos pais da Física contemporânea graças ao seu estudo referente à mecânica ondulatória como parte da teoria quântica (TQ) 5 .Adepto de uma