sábado, janeiro 13, 2007

Aqui há gato...

Numa troca de opiniões com o António Parente veio à baila a mecânica quântica, o que me inspirou para tentar esclarecer uma confusão muito frequente. O António transcreveu um texto de um amigo que não gosta de comentar em blogs (estranhamente apropriado, visto que o António não gosta que comentem no seu), e que passo a citar:

«Se nós acreditamos que existimos ou inexistimos é porque um observador exterior ao sistema, fora do tempo fora do espaço, realiza uma observação no nosso estado»

O contexto aqui é o problema da sobreposição de estados quânticos. Por exemplo, consideremos que os fotões podem ser destros ou canhotos. Isto é a polarização, ou orientação do momento de spin, e podia dizer para imaginarem que o fotão rodopia ou coisa do género. Mas como qualquer coisa que imaginemos estará completamente errada, o melhor é não imaginar nada. O fotão pode ser de dois tipos, e pronto.

Quando um fotão é criado pode estar numa mistura destes tipos, uma sobreposição dos dois estados. Isto não é apenas a nossa ignorância a atribuir uma probabilidade igual de estar num ou noutro, como podemos atribuir a uma moeda que caiu e que ainda não fomos ver como está. Estas partículas comportam-se mesmo como se, ao mesmo tempo, tivessem caído cara e coroa.

Se o fotão passar num detector e medirmos a sua polarização ele passa a ser ou uma coisa ou outra. Isto é o que se chama observação, e é onde começa a confusão. Como o amigo anónimo do António mostrou, muitos assumem que observação tem que ser um acto de consciência. Daí a tal experiência (até agora meramente hipotética) do gato de Schrödinger.

Imaginem que criávamos o tal fotão dentro de uma caixa, onde está um detector, um martelo, um frasco de cianeto, e um gato. O fotão parte numa sobreposição de dois estados. O detector fica também nessa sobreposição, o martelo ao qual o detector está ligado fica solto e preso, o frasco com cianeto fica partido e inteiro, e o gato fica morto e vivo, tudo em sobreposição. Até que alguém abra a caixa e observe, o gato vai estar numa sobreposição de estados quânticos. Foi daqui que o amigo do António concluiu que para nós existirmos o deus deles teve que observar o universo.

Mas «observação» não é uma pessoa olhar. É interagir com um detector macroscópico. O fotão isolado pode manter o estado de sobreposição, mas assim que interage com o detector o espaço de possibilidades aumenta imenso, pois o sistema agora é o fotão e todas as partículas do detector. Isto efectivamente quebra a sobreposição por afastar todos os elementos da função de onda por um espaço de fase muito maior.

Eu sei, isto assim não se percebe nada... mas estas coisas com bonecos não se vai lá; ou se segue a matemática, ou o melhor é deixar estar (que é o que eu faço). Resumindo, a interacção de um grande número de partículas faz com que um sistema macroscópico quase sempre se comporte como ou vivo, ou morto, partido ou inteiro, solto ou preso, e não como uma sobreposição de estados. Há excepções, como os lasers ou os supercondutores e outros materiais exóticos. Mas nem o gato nem o universo como um todo pertencem a esta classe. E isso não tem nada a ver com a consciência do observador, que, em mecânica quântica, até pode ser o detector de fotões.

25 comentários:

  1. Parece-me, no entanto, lógico assumir que, de acordo com a concepção abrahâmica de Deus, este saberia todas as posições/localizações do fotão, em todos os momentos, independentemente da forma como aparece aos observadores. Talvez seja uma propriedade possível num 'ambiente' ex-nihilo.

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  2. *independentemente da forma como aparece aos observadores contidos. (assumindo a 'existência' ex-nihilo de Deus)

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  3. Caro Flávio,

    Pelo que sabemos de momento, não se pode assumir isso. Nem sequer faz sentido nos modelos que temos. Todos os resultados indicam que nessa situaçao a única forma correcta de descrever o fotão é como uma sobreposição dos dois estados. Ninguém por muito omnisciente que seja pode ter mais informação porque não há mais informação para ter.

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  4. António Parente14/01/07, 13:27

    Caro Ludwig

    Quanto à identidade da pessoa que fez o texto que aqui coloquei há dias, foi-me pedido sigilo e eu respeito-o. Todavia, essa pessoa é livre de se assumir publicamente, se assim o entender. Para que não surjam confusões com outras pessoas, posso-lhe adiantar que é um jovem com menos de 30 anos, com um mestrado em Física e com alguma currículo nessa disciplina.

    Quanto ao texto de hoje, faço o meu comentário habitual e que se insere no "espírito" deste blogue: tretas! ;.)

    Um abraço amigo e bom Domingo.

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  5. Caro Ludwig,

    Porque teve um tratamento diferente em relação aos outros aqui:

    http://www.cqfb.fct.unl.pt/Bioin/JJGM%20Team.html

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  6. Não me tratavam de maneira diferente. Eu é que devia estar com um problema de inspiração quando me pediram a foto para a página. Mas já foi há uns anitos, não me lembro dos detalhes...

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  7. Estava so a brincar, não me leve a mal.

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  8. Luís,

    Não te levo nem a mal nem a bem. Por mim podes ficar onde estiveres :)

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  9. Como vai resolver esta questão das horas que aparecem nos comentarios?

    Tendo em conta (digo eu) que esta a dar aulas à turma pratica P5 da Universidade Nova de Lisboa, as horas estão mal...

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  10. Eh la... se tenho que dar aulas ao domingo, e ainda por cima durante a época de exames, acho que as horas são o menor dos problemas...

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  11. Então reformulo, considerando que não vai no fim de semana para o estrangeiro, deve estar em portugal, logo as horas estão mal...

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  12. flávio: essa capacidade violaria as leis da física. isso quer dizer que se essa fosse possível, as leis da física quântica seriam violadas de tal forma que esta mesma estaria errada (e, se está a ler esta mensagem fazendo uso do seu computador, claramente essa hipótese não se verifica).

    antónio: é pena que uma pessoa com um mestrado em física tenha um conhecimento tão fraco de mecânica quântica (pelo menos a julgar pelo texto citado). o observador não é variável no processo de medição em mecânica quântica (e mesmo numa altura em que tal foi considerado --nas primeiras interpretações que foram feitas da mecânica quântica-- nunca se considerou um observador exterior ao espaço-tempo --tal hipótese estaria simplesmente errada). existe um processo --medido experimentalmente-- chamado de decoerência que resolve o problema da medição e do chamado "colapso da função de onda": é a própria interacção com o meio ambiente que faz com que surja um comportamento clássico...

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  13. António Parente14/01/07, 22:20

    Caro ricardo s carvalho

    Essa pessoa não é "fraca" em Física. Simplesmente escreveu para uma caixa de comentários de um blogue. O meu colega não publicou aqui um tratado de Física Quântica, fez apenas um pequeno comentário a meu pedido. E como deve calcular o tipo de linguagem utilizado tem de ser mais acessível do que para uma revista da especialidade. E pelas reacções que leu o meu colega concluiu que o sentido do texto não tinha sido entendido. Ficou de escrever outro este fim-de-semana mas não considero isso importante. O objectivo que eu pretendia foi conseguido, com as respostas anteriores do Ludwig, e não vou importuná-lo mais com pedidos de comentários.

    Relembro ao Ricardo S Carvalho que também é uma falácia entrar com argumentos de autoridade, tentando desvalorizar as ideias dos outros, apelidando-os de "fracos" no assunto. Comigo, esses argumentos não "colam", são "palha", sou "burro velho" para truques desse tipo.

    Tal como o Ludwig muito bem concluiu, Deus não é objecto da ciência, assim como ciência, filosofia e teologia têm um âmbito diferente de acção. Penso que o texto do meu colega fez perceber isso a quem passa por aqui. Não se pretendia que os não crentes se tornassem crentes com qualquer demonstração científica. Quis-se apenas mostrar aquilo que se mostrou.

    Considero o assunto encerrado e se o meu colega quiser intervir pessoalmente neste debate ele próprio intervirá na caixa de comentários. Por meu intermédio só se ele se sentir ofendido pelos termos utilizados Ricardo S Carvalho (penso que isso não acontecerá pelo que conheço dele, apenas dará algumas gargalhadas e passará adiante...) e exercer o direito de resposta sob anonimato.

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  14. Caro António,

    O facto de não ter publicado um tratado de Física Quântica aqui, não o iliba de ter (supostamente, eu sou um leigo nessa matéria) erros. Mas espero ansiosamente pelo texto esta 2f.

    Não entendo tanta agressividade com Ricardo Carvalho sendo que fez um comentário perfeitamente normal…até tentou salvaguardar os conhecimentos do seu colega na parte: “…a julgar pelo texto citado…”.

    P.S.: Porque se usa vezes sem conta a palavra “falácia” neste blog? Acho que já se trata de uma moda pois existem uns quantos exemplares desta feia palavra quase todos os dias...

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  15. Agora lembrei-me de um comentário a um post sobre o "Blowing in the Wind". Não é só a lingua portuguesa que é traiçoeira; se nos pusermos com traduções latim-inglês-português chegamos a cada conclusão...

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  16. Está a falar (especificamente) relativo a quê Helder?

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  17. ludwig:

    o «argumento quântico» geralmente usado para tentar justificar a ideia de um deus falha sempre por um mau entendimento compreensível que se faz da mecânica quântica.

    explicaste muito bem mas os problemas são mais evidentes se considerarmos:
    -- que as leis da mecânica quântica aplicam-se apenas a uma escala muito pequena;
    -- que por causa disto, o tal «gato de schrodinger» é apenas ilustrativo pois à nossa escala (e à dos gatos) nós sabemos que não há sobreposição de estados vivo/morto, branco/preto, criacionista/evolucionista;
    -- que nada está fora do espaço e do tempo, seja lá o que isto quer dizer, como bem assinalou o ricardo;
    -- que os fenómenos quânticos não têm paralelo com os fenómenos macroscópicos que nos rodeiam e que por isso não encaixam no senso comum, por paradoxais a esta escala;
    -- etc...

    é a isto o que se refere o «mesmo» na tua frase:
    «Estas partículas comportam-se mesmo como se, ao mesmo tempo, tivessem caído cara e coroa.»
    deve ser lido com atenção para que não escape!

    de facto, se usarmos a quântica com seriedade, evitando os erros de palmatória do comentário
    «Se nós acreditamos que existimos ou inexistimos é porque um observador exterior ao sistema, fora do tempo fora do espaço, realiza uma observação no nosso estado»
    encontramos uma explicação para a impossibilidade de «deus», a existir, não poder ser omnisciente:

    o colapso imediato de todas as funções de onda pelo acto da observação divina invalidava imediatamente a mecânica quântica.

    portanto, ou se acredita em «omnisciência divina» ou em mecânica quântica. e não há lugar a agnosticismos!
    eheheh ;)

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  18. Caro António,

    A hipótese apresentada pelo seu amigo é contrária ao que diz a mecânica quântica. Nem alguém de fora do espaço e do tempo (seja lá o que isso for) pode causar decoerência aqui, nem a decoerência implica interacção com um ser inteligente. Parece-me que o Ricardo teve razão ao estimar por esta amostra que o conhecimento de mecânica quântica do seu amigo é fraco (o conhecimento, e não a pessoa como o António mencionou).

    Quanto a Deus não ser objecto da ciência, tem razão em parte, mas não bem como sugere. Deus, com maiuscula, refere-se a um personagem específico da mitologia bíblica. Por ser muito mal definido não há forma de o estudar porque nem sabemos bem ao que a palavra se refere.

    Mas a existência de deuses em geral, incluindo esse, podem ser abordada cientificamente. Basta para isso ser claro na formulação das hipóteses.

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  19. António Parente15/01/07, 10:39

    Caro Ludwig

    Sobre isso de "mitologia" haveria muito para conversar mas, como deve calcular, não vou alimentar o debate. Faça o seu próprio caminho como eu fiz o meu e pode ser que um dia lá chegue...

    Às observações aqui colocadas quanto à Física Quântica o meu colega riu-se e passou adiante, o que é a única coisa mentalmente saudável que se deve fazer em face de comentários deste calibre.

    Tenha uma óptima segunda-feira. E até sempre.

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  20. Um blog não é so feito de quem introduz os post's, mas também de quem os comenta...e só vem cá quem quer...

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  21. Caro António,

    Quer o meu texto quer os comentários do Ricardo focaram aspectos concretos e objectivos da mecânica quântica. Se o seu colega têm uma formação científica na àrea não me parece nada saudável essa atitude de "riu-se e passou adiante".

    Se ele não se importar, gostava que respondesse só sim ou não: acha que a decoerência quântica requer um observador consciente?

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  22. António Parente15/01/07, 15:42

    Caro Ludwig

    O seu texto foi claro e objectivo. Nada lhe tenho a apontar.

    Ricardo S Carvalho, talvez por deformação provocada por ser redactor do Diário Ateísta, partiu logo para o ataque pessoal.

    Acha que eu vou convidar novamente uma pessoa para escrever um comentário depois de ser enxovalhado por um redactor do Diário Ateísta?

    Acha que é argumento que se coloque que a outra pessoa é "fraca"?

    Estou farto de "debates" em que para além da discussão de ideias se parte para o ataque pessoal. Já participei mas deixei de alinhas em coisas desse tipo e pronto!

    Nada tenho contra si, Ludwig, mas foi um erro voltar a esta caixa de comentários. Divirta-se com os seus amigos. Felicidades.

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  23. Procuro…procuro… e não encontro o tal comentário do Ricardo Carvalho onde “ataca pessoalmente alguém”, onde mostra ter uma “deformação” por pertencer a outro blog e onde teve a terrivel atitude de “enxovalhar” alguem em publico.

    Sobre a frase ”…divirta-se com os seus amigos…”, onde tenta indirectamente dizer que formamos um grupo e estamos aqui para nos defender (ou defender as ideias de Ludwig) está muito enganado, aqui cada um pensa por si e está mais que provado pelo o que é escrito.

    Felicidades

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  24. Caros bloggers,

    Certamente que qualquer violação das leis da física só pode tomar lugar se existir um suporte físico. Eu referi "presença" ex-nihilo, ou seja, atemporalmente/aespacialmente.

    O problema estaria na "interface" que tal "entidade" teria de manter com a realidade, de forma a afectá-la, ou pelo menos efectuar leituras dos eventos correntes.

    "Definir" o que está "fora" do Universo é uma complicada questão semântica. Não podemos aplicar, sequer, o termo "nada". Filosoficamente, é uma questão interessante. Afastada apressadamente pela ciência actual.

    Sou ateu, não acredito na existência de um deus, nem na sua não-existência ou propriedades (como seria o caso de um Deus ex-nihilo). Mas acho que é uma questão interessante, que merece ser adereçada no campo da possibilidade.

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