O que é incerteza quântica?

A incerteza quântica, ou mais formalmente, o princípio da incerteza de Heisenberg, é uma descoberta na física quântica que afirma que não se pode conhecer simultaneamente a posição exata e o momento exato de uma única partícula. O princípio da incerteza também fornece limites de confiança matematicamente precisos (quantitativos) para pares de medições. Essencialmente, quanto mais precisamente você deseja conhecer um valor, mais precisão você deve sacrificar na sua medição do outro.

Devido à sua associação com a revolução da mecânica quântica, a incerteza quântica ocupa um lugar duradouro na cultura popular, onde é frequentemente mal interpretada. A incerteza quântica em filmes e filmes às vezes é usada incorretamente para se referir a objetos grandes, quando realmente se aplica apenas a partículas. Além disso, a idéia de incerteza quântica é muitas vezes apresentada de uma maneira misteriosa, sem mencionar que o conceito anda de mãos dadas com limites quantitativos precisos de confiança, que não são tão misteriosos.

A noção de incerteza quântica causou tumulto no início do século XX, quando os físicos tentavam descobrir os detalhes da teoria quântica por meio de interpretações conflitantes. Neils Bohr e muitos outros físicos advogaram a interpretação de Copenhague, que afirma que o universo é fundamentalmente nebuloso no nível mais baixo, descrito por distribuições de probabilidade em vez de estados bem definidos e deterministicamente vinculados. Werner Heisenberg, que derivou o princípio da incerteza da estrutura matemática da teoria quântica, também defendeu a interpretação de Copenhague. Albert Einstein, no entanto, não disse, famosamente: "Deus não joga dados".

A teoria da incerteza quântica, apesar de ser embalada com limites de confiança matematicamente precisos, é realmente bastante misteriosa. Ainda existem discordâncias na comunidade da física sobre se a interpretação de Copenhague segue inevitavelmente a certeza quântica. A alternativa contemporânea à interpretação de Copenhague é a interpretação dos Muitos Mundos da mecânica quântica, que sustenta que a realidade é realmente determinística.

No contexto do grande sucesso da mecânica newtoniana por mais de um século antes, os físicos relutaram muito em desistir de teorias determinísticas sem evidências incrivelmente convincentes. Por isso, tentaram elaborar teorias de "variáveis ​​ocultas", que tentavam explicar a incerteza quântica como uma propriedade de alto nível que emerge de interações determinísticas mais fundamentais. No entanto, uma descoberta chamada desigualdade de Bell descobriu que as teorias de variáveis ​​ocultas locais não poderiam ser usadas para descrever a incerteza quântica sem postular correlações mais rápidas que a luz entre todas as partículas do universo. No entanto, teorias de variáveis ​​ocultas não-locais ainda são propostas para explicar uma base determinística por trás da incerteza quântica.