Física Quântica 16 - Interpretação do Experimento da Fenda Dupla
Interpretação do Experimento da Fenda Dupla
por Osvaldo Pessoa Jr.
No texto “A Primeira Lição de Física Quântica”, demos uma olhada no experimento da fenda dupla no regime quântico, em que pontinhos vão aparecendo na tela detectora, até formar franjas de interferência.Na figura abaixo, mostra-se um experimento feito com elétrons, em que aparecem as franjas de interferência. Ele se chama “biprisma de elétrons”, e foi realizado por Möllenstedt & Düker em 1956.
Os elétrons passam pela fenda O e o feixe diverge, passando por ambos os lados de um fio F carregado positivamente. Este fio atrai os dois lados do feixe de elétrons, que interferem na região R.
Não há dúvidas sobre aquilo que se observa, mas há diferentes interpretações com relação ao que ocorre na propagação dos elétrons (antes da detecção).
O fato de se formar uma franja de interferência (após a incidência de milhares de elétrons) indica que alguma coisa parecida com uma onda deve estar associada a cada elétron.
Relembremos que as franjas de interferência se formam mesmo quando cada elétron entra sozinho no aparelho.
Vejamos três interpretações possíveis para este experimento:
1) Interpretação Ondulatória Realista.
O elétron, na verdade, seria uma entidade espalhada oscilante, com sua massa e carga elétrica espalhadas no espaço como uma nuvem. Quando essa onda é detectada, ela “colapsa” e fica com dimensões bem reduzidas, parecendo um ponto.
2) Interpretação Dualista Realista.
O elétron teria duas partes: uma delas seria semelhante à onda mencionada no item anterior, só que ela não carregaria massa, carga ou energia; a outra parte seria um corpúsculo, uma partícula que carrega a massa e a carga do elétron.
O ponto na tela detectora corresponderia sempre à localização do corpúsculo, ao passo que a onda nunca seria observada diretamente. A onda serve para “guiar” o corpúsculo, que se comporta como um surfista, rumando apenas onde há ondas.
Esta interpretação foi primeiramente formulada por Louis de Broglie, em 1927, e depois aperfeiçoada por David Bohm, em 1952.
3) Interpretação da Complementaridade.
Um “fenômeno” ou é ondulatório, exibindo franjas de interferência, ou é corpuscular, caso em que se pode associar uma trajetória ao quantum detectado (ver o texto “O Yin-Yang da Complementaridade”).
No exemplo acima, temos um fenômeno ondulatório.
Assim, não faria sentido associar uma trajetória ao quantum detectado, ou seja, ele não deve ser pensado como uma partícula que passou por um lado bem definido do fio F da figura (ou por uma fenda bem determinada).
Perguntado como uma onda espalhada poderia ser observada como um ponto na tela, Niels Bohr não costumava falar em “colapso da onda”, mas invocava o “postulado quântico” do físico Max Planck.
No caso do experimento da dupla fenda com luz, visto no texto “A Primeira Lição de Física Quântica”, temos dois retratos possíveis para o que acontece na propagação da luz.
A interpretação ondulatória e a complementaridade concordam neste caso, ao associar apenas ondas ao objeto quântico, como na figura abaixo.
Já a interpretação dualista realista imagina que a partícula segue uma trajetória em ziguezague, como na figura abaixo. Tal surfista teria uma velocidade altíssima nas regiões escuras, de forma a reduzir a praticamente zero as chances de ser detectado nestas regiões.
Figuras análogas a essas duas se aplicariam para o experimento do elétron, descrito no início deste artigo.
O que fizemos neste texto foi explorar um domínio do não-observável na ciência. Será que a ciência deve emitir opiniões sobre aquilo que não é observável?
Um realista diria que sim, um positivista diria que não (para uma definição desses termos, ver o texto “O que é a Ciência Ortodoxa?”).
De qualquer forma, essa discussão sobre coisas que não podem ser testadas experimentalmente é chamada de discussão sobre a interpretação de uma teoria científica.
Voltar para Física Quântica Dezenas de Interpretações
Comentários