as Chances são, você lembra Erwin Schrödinger (que nasceu neste dia 128 anos atrás) para o seu famoso gato, mas o ponto alto da carreira do famoso físico foi realmente independente de experiências de pensamento felino. Entre os cientistas, ele é mais conhecido por nos dar as ferramentas fundamentais para descrever o comportamento quântico.,

criar uma linguagem para estudar o mundo quântico

a década de 1920, que viu o nascimento da mecânica quântica—o funcionamento dos menores e mais fundamentais constituintes de toda a matéria—foi um momento emocionante para ser um físico. As maiores mentes vivas estavam correndo para encontrar formas de descrever este novo mundo que tinha sido aberto. Werner Heisenberg veio com sua formulação de mecânica quântica usando matrizes, um sistema que exigia apenas álgebra. Mas Schrödinger pensou em um modelo diferente usando ondas em vez de matrizes.,

as funções de onda do modelo de Schrödinger diz que o físico Sean Carroll, ” são mais difíceis de resolver, mas mais intuitivas.”

o modelo de Schrödinger baseia-se em sua equação homônima, que descreve a evolução da função de onda de um sistema físico ao longo do tempo. É como uma versão quântica da Segunda Lei de Newton do movimento (força = massa x aceleração). Ao descrever o comportamento das partículas, as regras de Newton não funcionam tão bem, então a matemática precisa ficar um pouco mais complexa., Aqui está a forma mais geral da equação:

nesta fórmula, i é a unidade imaginária (a raiz quadrada de -1); ± representa a constante de Planck dividida por 2π; ∂/∂t é a derivada parcial mudando ao longo do tempo; Ψ é o sistema da função de onda; e Ĥ é o operador Hamiltoniano, que representa a energia do sistema. O operador Hamiltoniano é a parte chave: ele descreve o tipo de sistema que estamos olhando.,

“a equação de Schrodinger está no coração da física teórica”, diz O co-fundador e físico da Universidade de Columbia, Brian Greene. A equação ” não é uma única afirmação matemática. É uma relação geral que, tanto quanto sabemos, se mantém sempre. Em qualquer situação, você tem que saber como aplicar essa relação, e os detalhes dessa aplicação variam de situação em situação. Mas a lei, tanto quanto sabemos, é uma lei.,”

de volta aos detalhes da fórmula: coloque tudo junto e, se você tiver um instantâneo da “onda” em um ponto no tempo, usando a equação de Schrödinger permite que você fale sobre como ela será no futuro.

“eu penso em todas as equações que atualmente conhecemos, é mais provável que se atrasem 1.000 anos a partir de agora”, diz Carroll.

uma equação inovadora que levou a um Prêmio Nobel

Esta fórmula foi uma revelação na época., Ele explica o fato de que as partículas geralmente não se comportam como pequenas bolas de bilhar saltando sobre uma mesa; às vezes, elas são melhor vistas como ondas. Enquanto o físico francês Louis De Broglie já havia conjecturado que a dualidade onda-partícula existia, Schrödinger permitiu aos cientistas descrever partículas—e suas ondas associadas—em ação. Foi uma conquista impressionante o suficiente para os cientistas sentados no comitê do Prêmio Nobel que premiou Schrödinger com o Prêmio Nobel de Física em 1933 (compartilhado com o investigador Paul Dirac).,

“Através de um estudo das propriedades de ondas de matéria, conseguiu estabelecer um novo sistema de mecânica, que também mantém bom para o movimento dentro de átomos e moléculas,” H. Pleijel, o então presidente do Comité Nobel de Física, disse em 1933 discurso de apresentação de prémios. A equação de onda de Schrödinger forneceu um método conveniente e simples para lidar com problemas relacionados com espectros de luz, e tornou-se uma ferramenta indispensável para o físico atual.”

Back to The Cat

And as a coda( which is, of course, Latin for tail), let’s return quickly to the cat., Embora não seja uma ferramenta tão indispensável como a equação de Schrödinger, o experimento de pensamento de Schrödinger ainda ressoa como uma poderosa ilustração da natureza mercurial da mecânica quântica. Para uma actualização sobre o que significa, vê este vídeo do Brian Greene.