O que é o princípio da incerteza?

Existem alguns incríveis preceitos na natureza que simplesmente ditam como algumas coisas acontecem sem que possamos interferir, modificar ou burlar a maneira como certos corpos se comportam. Justamente por conta de um exemplo deste tipo, que o físico alemão Werner Heisenberg formulou o princípio da incerteza, que é um enunciado da mecânica quântica que impõem restrições à precisão com que se podem efetuar medidas simultâneas de partículas observáveis em nível subatômico.




Medindo o mundo visível

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Para realizarmos uma medição, precisamos de alguma forma interagir com que aquilo que formos medir. Para efetuar a medida do tamanho de uma mesa, por exemplo, é preciso compara-la com uma fita métrica, por exemplo. Ou, simplesmente, para descobrirmos a posição desta mesa, é preciso enxerga-la, e para isso precisamos ilumina-la para que a luz refletida nesta mesa chegue aos nossos olhos. Isso, por si só, já é uma interação e uma interferência Física.

Mas, por mais preciso que seja o nosso aparelho de medição, sempre haverá uma diferença entre a medida avaliada e a medida real do objeto. Essa diferença entre o valor que medimos e o valor real é chamada de incerteza.




Momento ou Quantidade de Movimento

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Quando observarmos uma partida de bilhar, vemos que uma bolinha transfere seu movimento totalmente ou parcialmente para outra. Na Mecânica Clássica, quando medimos a transferência deste movimento de uma bolinha para a outra, dizemos que estamos medindo o momento ou quantidade de movimento, que nada mais é que o produto da massa da bolinha, pela velocidade com que ela estava no momento da batida.

Antes do princípio da incerteza, acreditava-se que se soubermos a posição inicial e o momento (massa e velocidade) do corpo, seríamos capazes de prever como ele se comportará. Imagine um jogo de bilhar. Se conhecermos a massa, a velocidade e a posição inicial da bola, podemos calcular o que vai acontecer no ­jogo.

Para a Mecânica Clássica, isto é uma ideia correta, mas precisamos saber estes valores com a precisão necessária.




Princípio da Incerteza

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Porém, quando começamos a lidar com corpos no nível subatômico, determinar valores como posição e momento torna-se bastante complicado.

Para saber a posição de um elétron, por exemplo, poderíamos lançar um feixe de luz com alguns fótons, receber de volta, e calcular onde o elétron estava.

Porém, quando tentamos determinar a quantidade de movimento (massa e velocidade) deste mesmo elétron por este mesmo feixe de luz, a quantidade de fótons lançados altera totalmente a quantidade de movimento original. E ficamos sem saber exatamente o momento do elétron naquela posição. O contrário também é verdadeiro, podemos criar um cuidadoso experimento para tentar calcular a quantidade de movimento do elétron. Mas a velocidade da partícula necessária para esse cálculo muda a posição do elétron de modo que não conseguimos descobrir a posição com uma boa precisão. Ou seja, o princípio da incerteza nos diz que, quanto maior a precisão com que medimos a posição da partícula menor a precisão com que mediremos o momento e vice-versa.

Essa incerteza não se deve a nossa tecnologia atual e aos aparelhos e métodos que usamos, mas a própria natureza das partículas. Neste caso, não é possível prever com exatidão o comportamento de partículas subatômicas.

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