segunda-feira, 29 de novembro de 2021

A dualidade onda-partícula


Um dos aspectos conceituais básicos da chamada interpretação de Copenhague da mecânica quântica é a de que existe uma dualidade onda-partícula, segundo a qual os objetos ao nível nanoscópico como elétrons, prótons, átomos, fótons, etc, se comportariam como onda ou como partícula de acordo com as situações físicas estudadas. De acordo com muitos pesquisadores, entretanto, partícula é algo que não existe no nível de dimensões dos elétrons, por exemplo, assim como não existem órbitas quantizadas, nuvens de elétrons pontuais, etc. Como apontado por J.P. Ralston [1], Wolfgang Pauli em uma carta escrita a Einstein, afirma que a existência de um elétron pontual em uma posição restrita do espaço (sharp position) foi uma criação realizada fora das leis da natureza. Como mostrado na Ref. [1] tanto a escala de tempo quanto as dimensões envolvidas no efeito fotoelétrico, para ficar apenas num fenômeno, são completamente inconsistentes com um ‘fóton’ sendo localizado em qualquer local na escala do átomo. Assim, a pontualidade da transição verificada no efeito fotoelétrico com uma luz muito bem definida seria devida a uma resposta ressonante do átomo, como se fosse um nanodetector, e não a fótons (ou partículas com energia concentrada). Essa crítica à dualidade onda-partícula está muito bem expressa no parágrafo abaixo (em tradução livre do texto em inglês) reproduzido da Ref. [1]:

O padrão de substituição de cálculos por padrões verbais sem correspondência é bizarro. Alguém deve ter se beneficiado com isso. Aqui está uma analogia. Depois de milhares de anos, as pessoas finalmente descobriram equações para astronomia que realmente descrevem o movimento planetário. A descoberta de que os planetas são rochas deveria ter eliminado a teoria de que os planetas são demônios, mas não o fez. Eram muitos pessoas ganhando a vida com demônios, e o negócio de demônios nunca deixou de ser lucrativo. Hoje em dia a mecânica celeste é usada para fazer horóscopos de alta precisão para pessoas ricas supersticiosas, que pagam para acreditar que planetas são demônios. A interpretação Horoscópica da mecânica celeste usa suposições demoníacas para interpretar o que quer que um planeta de rocha possa estar fazendo em palavras demoníacas. O fato de nenhum demônio aparecer em qualquer lugar de qualquer equação, enquanto tão vividamente imaginado na interpretação, é considerado a prova de que os demônios são muito complicados. Cada planeta tem um aspecto de demônio e um aspecto de rocha, totalmente complementares, então quando você vê um aspecto, você não pode ver o outro. A maior sabedoria da interpretação Horoscópica é que os planetas são ambos e nem pedras e demônios ao mesmo tempo. Nenhum cérebro humano macroscópico pode compreendê-lo completamente*.

[1] J.P. Ralston, How to understand quantum mechanics, Morgan & Claypoll Publishers (2018).

* Original: The pattern of replacing calculations by verbal patterns that don’t match is bizarre. Someone must have benefited. Here is an analogy. After thousands of years people finally discovered equations for astronomy that actually describe planetary motion. The discovery that planets are rocks should have killed the theory that planets are demons, but it did not. There were too many people making a living off demons, and the demon business never stopped being profitable. Nowadays celestial mechanics is used to make high precision horoscopes for superstitious rich people, who pay money to believe planets are demons. The Horoscopic interpretation of celestial mechanics uses demon-assumptions to interpret whatever a rock planet might be doing in demon-words. The fact no demon appears anywhere in any equation, while so vividly imagined in the interpretation, is held to be proof that demons are very tricky. Every planet has a demon aspect, and a rock aspect, totally complementary, so when you see one aspect you cannot see the other. The greatest wisdom of the Horoscopic interpretation is that planets are both and neither rocks and demons at the same time. No macroscopic human brain can fully comprehend it. J.P. Ralston.