O Gato de Schrodinger

O gato de Schrödinger é um experimento mental que Erwin Schrödinger idealizou em 1935 para expor o que ele considerava um absurdo na interpretação predominante da mecânica quântica. Ao encadear a vida de um gato a um único evento quântico aleatório, ele forçou uma questão que os físicos ainda debatem: se sistemas microscópicos podem existir em superposições, por que nunca vemos objetos do cotidiano neles?

A configuração

Um gato é selado em uma caixa com um átomo radioativo, um contador Geiger e um frasco de veneno. Se o átomo decair, o contador aciona um martelo que quebra o frasco e mata o gato; se isso não acontecer, o gato vive. A mecânica quântica descreve o átomo não deteriorado/decaído como uma superposição, escrita

|ψ⟩ = (1/√2)( |sem decaimento⟩|vivo⟩ + |decaimento⟩|morto⟩ )

Tomado literalmente, isso acopla a superposição do átomo ao gato, implicando que o próprio gato está em uma superposição de vivos e mortos até que alguém abra a caixa. O argumento de Schrödinger era que esta conclusão parece claramente ridícula – e que o ridículo é um problema para a teoria, não para o gato.

O problema da medição

O quebra-cabeça é genuíno e tem um nome: o problema de medição. A equação de Schrödinger evolui estados suavemente e nunca, por si só, escolhe um único resultado. No entanto, cada observação que fazemos retorna um resultado definido. O que converte uma sobreposição de possibilidades num facto real – e em que ponto da cadeia do átomo ao contador, do gato ao observador – é exactamente o que a experiência mental dramatiza.

Como as interpretações respondem

Diferentes interpretações da mecânica quântica dão diferentes resoluções. No Copenhaga vista, a medição por um aparelho macroscópico reduz a função de onda a um resultado. No muitos mundos interpretação, nenhum colapso ocorre; ambos os ramos são igualmente reais e o observador simplesmente se divide com eles. O carro-chefe moderno é decoerência: um gato está constantemente interagindo com ~10²⁷ moléculas de ar, fótons e seu próprio calor interno, de modo que qualquer superposição de "vivos" e "mortos" vaza para o ambiente e se torna inobservável em uma pequena fração de segundo. A decoerência explica por que nunca veja a superposição, embora as interpretações ainda diverjam sobre se um resultado é realmente selecionado.

Um equívoco comum

O gato não está “em superposição porque nenhuma mente consciente está observando”. A consciência não desempenha nenhum papel na física; uma interação com qualquer sistema suficientemente complexo – apenas o contador Geiger – já destrói a delicada superposição através da decoerência. Experimentos de laboratório colocaram átomos, moléculas e até mesmo pequenos circuitos supercondutores em superposições genuínas, mas dimensionar isso para um gato macroscópico é impedido pela decoerência, e não pela ausência de um observador.