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.
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
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
O artigo aqui apresentado, busca apresentar uma análise acerca dos mistérios contidos no mundo quântico, examinar conteúdos pouco discutidos devido à sua complexidade e transformar os dados encontrados em conceitos mais atingíveis. Seu principal objetivo está na investigação dos fenômenos fundamentais da Física Quântica e suas contribuições para o entendimento da realidade e suas influências quanto ao desenvolvimento de tecnologias inovadoras, sendo para isso, estabelecidos alguns propósitos específicos para alcançá-lo, como analisar a dualidade onda-partícula, discutir a superposição, avaliar o tunelamento quântico, investigar a decoerência e examinar o princípio da incerteza de Heisenberg. A metodologia aplicada consistiu em uma análise bibliográfica a partir de publicações pertinentes ao tema proposto e na avaliação de dados obtidos a partir de fontes secundárias, tendo como intuito garantir um suporte substancial de conhecimentos de modo a explorar e sustentar as informações obtidas e o desenvolvimento das teorias principais. A partir da pesquisa realizada, pôde-se identificar que, os fenômenos quânticos possuem impacto significativo em diversas tecnologias emergentes que vão desde modernos dispositivos eletrônicos utilizados em sistemas de comunicação até aparelhos utilizados para diagnósticos médicos o que, por sua vez, permitiu a compreensão de que aprofundar o conhecimento sobre tais fenômenos é essencial para o desenvolvimento tecnológico e científico futuro. Conclui-se a partir desta investigação que, fenômenos como a dualidade onda-partícula, a superposição, o tunelamento quântico, a decoerência e o princípio da incerteza de Heisenberg possuem pressuposições profundas, influenciando não apenas o modo como os cientistas compreendem a natureza fundamental da realidade, mas também impulsionando importantes inovações tecnológicas.
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.
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.