O que é mecânica quântica?
O termo mecânica quântica (QM) geralmente se refere a uma formulação matemática da teoria quântica. A mecânica quântica frequentemente descreve e prediz o movimento e o comportamento das partículas nos níveis atômico e subatômico. Isso inclui partículas como átomos, elétrons, prótons e fótons. De acordo com a mecânica quântica, o comportamento e o movimento de partículas nesses níveis microscópicos são contra-intuitivos, diferindo radicalmente de qualquer coisa observada na vida cotidiana. Isso requer uma teoria como a mecânica quântica para explicar melhor esse mundo diferente.
No mundo macroscópico, geralmente existem dois tipos de fenômeno que são classificados pelos cientistas: partículas e ondas. As partículas podem ser pensadas como localizadas, transportando massa e energia em seus movimentos. As ondas são um tipo de fenômeno que nunca é localizado e não tem massa, mas, no entanto, carrega energia. As partículas do micro-mundo que são examinadas na mecânica quântica são diferentes das do macro-mundo, porque, em certas situações, as partículas podem atuar como ondas, enquanto, inversamente, as ondas podem atuar como partículas. De acordo com a mecânica quântica, isso significaria que no nível quântico uma maçã poderia se comportar como uma onda, enquanto uma onda poderia se comportar como uma maçã.
A mecânica quântica usa a unidade quântica para atribuir e medir aproximadamente quantidades das propriedades físicas dessas partículas. As partículas geralmente são medidas considerando a função de onda registrada no momento da medição. No entanto, como as partículas podem se comportar como ondas, a localização ou a velocidade simultâneas de uma partícula nunca podem ser completamente determinadas.
Esse aparente dilema é conhecido como princípio da incerteza de Heisenburg, que em outras palavras afirma que posição e momento não podem ser exatamente medidos simultaneamente. Isso não ocorre inteiramente porque existem limitações na medição de equipamentos ou habilidades, mas porque se acredita que essa incerteza seja inerente às próprias partículas. A mecânica quântica, portanto, é uma teoria matemática que tenta calcular probabilidades de acordo com a função de onda.
Muitos cientistas não concordam com os postulados da mecânica quântica. Albert Einstein era um cientista que às vezes criticava a teoria quântica, pois conflitava com sua própria teoria. Assim, um dos maiores problemas da física contemporânea é criar uma teoria que unifique as idéias da mecânica quântica com as da teoria geral da relatividade de Einstein. Físicos como Julian Barbour propuseram algumas soluções inovadoras para esse problema, basicamente afirmando que, se os humanos consideram que o tempo em si não existe, não há obstáculo para unificar a mecânica quântica e a teoria da relatividade.