A Mecânica Quântica ou Física Quantica é a parte da
física que estuda o
estado de sistemas onde não valem os conceitos usuais na
mecânica clássica tais como os de
trajetória e o de
distingüibilidade de
partículas idênticas -; aliás, os dois conceitos são intimamente relacionados; usualmente estuda o movimento das partículas muito pequenas, ou seja, em nível microscópico. Entretanto, efeitos há que ocorrem a nível macroscópico -;ver adiante. O conceito de partícula -;muito pequena , mesmo que de limites muito imprecisos, relaciona-se com as dimensões nas quais começam a ficar evidentes efeitos como a impossibilidade de conhecer com infinita acuidade e ao mesmo tempo a posição e a velocidade de uma partícula - veja
Princípio da incerteza de Heisenberg, entre outros. Os ditos efeitos chamam-se - ; efeitos quânticos.
Assim, a Mecânica Quântica é a que descreve o movimento de sistemas nos quais os efeitos quânticos são relevantes. Experimentos mostram que estes são relevantes em escalas de até 1000
átomos. Entretanto, existem situações onde mesmo em escalas macroscópicas, os efeitos quânticos se fazem sentir de forma manifestamente clara, como nos casos da
supercondutividade e da
superfluidez. A escala que regula em geral a manifestação dos efeitos quânticos é o
raio de Bohr.
Conclusões da Mecânica Quântica
As conclusões mais importantes desta teoria são:
Em estados ligados, como o elétron girando ao redor de um átomo, a
energia não se troca de modo contínuo, mas sim em de modo discreto - descontínuo, em transições cujas energias podem ou não ser iguais umas às outras. A idéia de que estados ligados têm níveis de energias discretas é devida a
Max Planck.
O de ser impossível atribuir ao mesmo tempo uma posição e uma velocidade exatas a uma partícula, renunciando-se assim ao conceito de
trajetória, vital em
Mecânica Clássica. Ao invés da trajetória, o movimento de partículas em Mecânica Quântica é descrito por meio de uma
função de onda, que é uma função da posição da partícula e do tempo. A função de onda é interpretada por
Max Born como uma medida da probabilidade de se encontrar a partícula em determinada posição e em determinado tempo. Esta interpretação é a mais aceita pelos físicos hoje, no conjunto de atribuições da Mecânica Quântica regulamentados pela Escola de
Copenhagen..
Apesar de ter sua estrutura formal basicamente pronta desde a
década de 1930, a interpretação da Mecânica Quântica foi objeto de estudos por várias décadas. O principal é o problema da medida em Mecânica Quântica e sua relação com a
não-localidade e
causalidade. Já em
1935,
Einstein,
Podolski e
Rosen publicaram seu Gedankenexperiment, mostrando uma aparente contradição entre localidade e o processo de Medida em Mecânica Quântica. Nos
anos 60 J. S. Bell publicou uma série de relações que seriam respeitadas caso a localidade ? ou pelo menos como a entendemos classicamente ? ainda persistisse em sistemas quânticos. Tais condições são chamadas
desigualdades de Bell e foram testadas experimentalmente por
A. Aspect,
P. Grangier,
J. Dalibard em favor da Mecânica Quântica. Como seria de se esperar, tal interpretação ainda causa desconforto entre vários físicos, mas a grande parte da comunidade aceita que estados correlacionados podem violar causalidade desta forma.
Tal revisão radical do nosso conceito de realidade foi fundamentada em explicações teóricas brilhantes para resultados experimentais que não podiam ser descritos pela teoria Clássica, que incluem:
Espectro de Radiação do
Corpo negro, resolvido por
Max Planck com a proposição da quantização da energia.
Explicação do
experimento da dupla fenda, no qual eléctrons produzem um padrão de
interferência condizente com o
comportamento ondular.
Explicação por
Albert Einstein do
efeito fotoelétrico descoberto por
Heinrich Rudolf Hertz, onde propõe que a luz também se propaga em quanta (pacotes de energia definida), os chamados
fótons.
O
Efeito Compton, no qual se propõe que os fótons podem se comportar como partículas, quando sua enegia for grande o bastante.
O desenvolvimento formal da teoria foi obra de esforços conjuntos de muitos físicos e matemáticos da época como
Erwin Schrödinger,
Werner Heisenberg,
Einstein, <
