Erwin Schrödinger e a experiência do gato de Schrödinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (nascido em 12 de agosto de 1887 em Viena, Áustria) era um físico que conduziu um trabalho inovador em mecânica quântica, um campo que estuda como a energia e a matéria se comportam em escalas muito pequenas. Em 1926, Schrödinger desenvolveu uma equação que previa onde um elétron estaria localizado em um átomo. Em 1933, ele recebeu um premio Nobel para este trabalho, junto com o físico Paul Dirac.

Fatos rápidos: Erwin Schrödinger

Schrödinger pode ser mais conhecido popularmente por "Gato de Schrodinger, ”Um experimento mental que ele inventou em 1935 para ilustrar problemas com uma interpretação comum da mecânica quântica.

Schrödinger era o único filho de Rudolf Schrödinger - um operário de linóleo e oleado que tinha herdou o negócio de seu pai - e Georgine, filha de um professor de química de Rudolf. A educação de Schrödinger enfatizou a apreciação cultural e o avanço da ciência e da arte.

Schrödinger foi educado por um tutor e por seu pai em casa. Aos 11 anos, ingressou no Akademische Gymnasium em Viena, uma escola focada no ensino clássico e treinamento em física e matemática. Lá, ele gostava de aprender idiomas clássicos, poesia estrangeira, física e matemática, mas odiava memorizar o que chamou de datas e fatos "incidentais".

Schrödinger continuou seus estudos na Universidade de Viena, onde ingressou em 1906. Ele obteve seu PhD em física em 1910, sob a orientação de Friedrich Hasenöhrl, a quem Schrödinger considerava uma das suas maiores influências intelectuais. Hasenöhrl era um estudante do físico Ludwig Boltzmann, um cientista renomado conhecido por seu trabalho em mecânica estatística.

Depois que Schrödinger recebeu seu PhD, ele trabalhou como assistente de Franz Exner, outro aluno de Boltzmann, até ser redigido no início de Primeira Guerra Mundial.

Em 1920, Schrödinger casou-se com Annemarie Bertel e se mudou com ela para Jena, na Alemanha, para trabalhar como assistente do físico Max Wien. A partir daí, ele se tornou professor em várias universidades por um curto período de tempo, tornando-se primeiro um júnior professor em Stuttgart, então professor titular em Breslau, antes de ingressar na Universidade de Zurique como professor em 1921. Os seis anos subsequentes de Schrödinger em Zurique foram alguns dos mais importantes em sua carreira profissional.

Na Universidade de Zurique, Schrödinger desenvolveu uma teoria que avançou significativamente no entendimento da física quântica. Ele publicou uma série de artigos - cerca de um por mês - sobre mecânica de ondas. Em particular, o primeiro artigo, “Quantização como um problema de autovalor, "introduziu o que seria conhecido como o Equação de Schrödinger, agora uma parte central da mecânica quântica. Schrödinger recebeu o Prêmio Nobel por essa descoberta em 1933.

A equação de Schrödinger descreveu matematicamente a natureza "semelhante a onda" dos sistemas governados pela mecânica quântica. Com essa equação, Schrödinger forneceu uma maneira de não apenas estudar os comportamentos desses sistemas, mas também de prever como eles se comportam. Embora tenha havido muito debate inicial sobre o significado da equação de Schrödinger, os cientistas eventualmente a interpretaram como a probabilidade de encontrar um elétron em algum lugar do espaço.

Schrödinger formulou esse experimento mental em resposta à Interpretação de Copenhague da mecânica quântica, que afirma que uma partícula descrita pela mecânica quântica existe em todos os estados possíveis ao mesmo tempo, até que seja observada e forçada a escolher um estado. Aqui está um exemplo: considere uma luz que possa acender em vermelho ou verde. Quando não estamos olhando para a luz, assumimos que ela é vermelha e verde. No entanto, quando olhamos para ela, a luz deve se forçar a ser vermelha ou verde, e essa é a cor que vemos.

Schrödinger não concordou com esta interpretação. Ele criou um experimento mental diferente, chamado Gato de Schrödinger, para ilustrar suas preocupações. No experimento de Schrödinger, um gato é colocado dentro de uma caixa selada com uma substância radioativa e um gás venenoso. Se a substância radioativa se deteriorasse, liberaria o gás e mataria o gato. Caso contrário, o gato estaria vivo.

Porque não sabemos se o gato está vivo ou morto, é considerado ambos vivo e morto até que alguém abra a caixa e veja por si mesmo qual é o estado do gato. Assim, simplesmente olhando para a caixa, alguém magicamente fez o gato vivo ou morto, mesmo que isso seja impossível.

Schrödinger não deixou muita informação sobre os cientistas e teorias que influenciaram seu próprio trabalho. No entanto, os historiadores reuniram algumas dessas influências, que incluem:

• Louis de Broglie, um físico, introduziu o conceito de "importam Schrödinger havia lido a tese de De Broglie, bem como uma nota de rodapé Albert Einstein, que falou positivamente sobre o trabalho de De Broglie. Foi pedido também a Schrödinger que discutisse o trabalho de Broglie em um seminário organizado pela Universidade de Zurique e por outra universidade, a ETH Zurique.
• Boltzmann. Schrödinger considerou a abordagem estatística de Boltzmann da física seu "primeiro amor pela ciência", e grande parte de sua educação científica seguiu a tradição de Boltzmann.
• O trabalho anterior de Schrödinger sobre a teoria quântica de gases, que estudou gases da perspectiva da mecânica quântica. Em um de seus artigos sobre a teoria quântica de gases, "Sobre a teoria dos gases de Einstein", Schrödinger aplicou a teoria de Broglie nas ondas de matéria para ajudar a explicar o comportamento dos gases.

Em 1933, no mesmo ano em que ganhou o Prêmio Nobel, Schrödinger renunciou ao cargo de professor na Universidade de Berlim, à qual ingressou em 1927, em resposta à aquisição nazista da Alemanha e à demissão de judeus cientistas. Posteriormente, mudou-se para a Inglaterra e depois para a Áustria. No entanto, em 1938, Hitler invadiu a Áustria, forçando Schrödinger, agora um anti-nazista estabelecido, a fugir para Roma.

Em 1939, Schrödinger se mudou para Dublin, na Irlanda, onde permaneceu até seu retorno a Viena em 1956. Schrödinger morreu de tuberculose em 4 de janeiro de 1961 em Viena, a cidade onde ele nasceu. Ele tinha 73 anos.

• Fischer E. Todos somos aspectos de um único ser: uma introdução a Erwin Schrödinger.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Heitler W. “Erwin Schrödinger, 1887-1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Masters B. “O caminho de Erwin Schrödinger para a mecânica de ondas.” Opt Photonics News, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Vida e pensamento. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: Celebração centenária de um polímata. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ann. Phys., 1926; 79: 361-376.
• Teresi D. O único arqueiro da mecânica quântica. O site do New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.