Brevíssima discussão sobre o Princípio da Complementaridade e sua análise a partir do Interferômetro de Mach-Zehnder. Faz-se também uma apresentação sucinta sobre realismo e positivismo, no contexto da dualidade onda-partícula.

1. Lucas G. Barros
CFP/UFRB
TÓPICOS DE FÍSICA QUÂNTICA
21 de Novembro de 2014

2. Roteiro
 1)A interpretação da complementaridade.
 2) Realismo e positivismo.
 3) Explorando a complementaridade.

3. A interpretação da
Complementaridade

4. Relembrando...
 Na versão fraca da dualidade onda-partícula, o
estado Ψ é apenas um ente matemático, sendo
desprovido de realidade física, porém, considera
que Ψ seja a descrição mais “completa” de um
objeto quântico. Assim, o fóton se comporta OU
como partícula OU como onda, mas nunca
ambos ao mesmo tempo.

5. Origens
 Descrição dos processos atômicos: necessidade da
existência simultânea dos conceitos de partícula e
onda para explicar os processos atômicos (Bohr).
 2ª quantização: Representação ondulatória e
corpuscular como aspectos diferentes de uma
mesma realidade física (Heisenberg).

6. Origens  Em fevereiro de 1927,
numa palestra intitulada
“The Quantum
Postulate and the
Recent Development of
Atomic Theory”, Bohr
apresentou
publicamente suas
primeiras ideias sobre a
complementaridade.

7. Formulação da complementaridade
 Tese da linguagem clássica: a descrição dos resultados das
medições só pode ser feita na linguagem da física clássica.
O observador nunca pode ser eliminado.
 Macro-realismo: não existência de superposições
macroscópicas (interpretação ortodoxa).
 Desafio à linguagem clássica: o postulado quântico –
descontinuidade estranha às leis clássicas. Interação entre
observador e experimento. Bohr partiu do postulado
quântico como um fato fundamental.

8. Os três tipos de complementaridade
 1) Complementaridade entre coordenação espaço-
temporal e asserção da causalidade:
complementaridade entre observação e definição.
Envolve características que são consistentes na Física
clássica.
 2) Complementaridade entre partícula e onda: envolve
aspectos excludentes na Física clássica. Os aspectos
ondulatório e corpuscular de um objeto quântico são
revelados por arranjos experimentais mutuamente
excludentes.

9. Os três tipos de complementaridade
 3) Complementaridade entre observáveis
incompatíveis ( x e p ): as medições de x e p
parecem que interferem entre si (medição
conjunta entre x e p,por exemplo).

10. Principais teses da Interpretação Ortodoxa
 1) Postulado quântico: existe uma indivisibilidade em qualquer
processo atômico, e se dá em quanta de energia discretizados e de
localização bem definida.
 2) Linguagem clássica: só temos acesso ao mundo microscópico
através de aparelhos macroscópicos.
 3) Distúrbio interacional: é impossível controlar os distúrbios
provocados no objeto microscópico pela interação com o
aparelho de medição.
 4) Positivismo: a teoria quântica só trata das observações de
objetos microscópicos. Não faz sentido referir-nos a uma
realidade independente do observador.

11. Realismo e positivismo

12. Realismo em geral
 Significado ontológico e epistemológico do
realismo.
 Negação do idealismo.
 Contraposição ao positivismo Comteano.

13. Realismo em geral
 Fundamentação do uso da matemática na ciência levou
ao positivismo lógico e empirismo lógico.
 Na década de 1950, iniciou-se uma reação contra o
positivismo lógico, centrando-se fogo especialmente
no seu “empirismo” (K. Popper,W. Quine).
 Rejeição do positivismo em outras áreas das ciências.

14. Os problemas do conhecimento
Essência do
conhecimento
É o objeto que determina o sujeito ou é o sujeito que
determina o objeto do conhecimento?
Realismo
Materialismo
Idealismo
Transcendental Conceitual

15. Os problemas do conhecimento
Possibilidade do
conhecimento
Pode o sujeito conhecer verdades a respeito do mundo?
Diferentes formas
de realismo
Ceticismo
Pragmatismo Relativismo
“
T
A
L
V
E
Z
”

16. Os problemas do conhecimento
Origem do
conhecimento
É a razão ou a experiência a fonte e a base do
conhecimento humano?
Intelectualismo Empirismo
Emp. radical Fisicalismo
Operacionismo
Positivismo

17. Interpretação realista de uma teoria física
 1) Realismo ontológico: existe uma realidade física
que independe do conhecimento e da percepção
humana.
 2) Realismo científico: as proposições de uma
teoria têm ou são verdadeiras ou são falsas de acordo
com a teoria da verdade por correspondência.
 3) Realismo dos termos teóricos: a teoria pode
conter “termos teóricos” que se referem a entidades
físicas que não são diretamente observadas.

18. Interpretação realista de uma teoria física
 4) Realismo metodológico: a meta principal da
ciência é atingir a verdade.
 5) Realismo convergente: as teorias físicas se
aproximam cada vez mais da verdade.
 6) Inferência para a melhor explicação: a melhor
explicação para o sucesso prático da ciência é a
suposição de que as teorias científicas são
aproximadamente verdadeiras.

19. Interpretação realista de uma teoria física
Negações do realismo
 a) anarquismo epistemológico;
 b) verdade pragmática (paradigmas);
 c) instrumentalismo (fraco e forte);
 d) convencionalismo.

20. Figura 1. Mapeamento simplificado de algumas interpretações daTeoria Quântica.
Fonte: PESSOA, 2006, p.105.

21. Explorando a
complementaridade

22. Experimentos com pá giratória
Figura 2. IMZ com pá giratória. Fonte: PESSOA, 1997, p.14.

23. Interferometria com polarizadores
Figura 3. IMZ com polarizadores. Fonte: PESSOA, 1997, p.16.

24. Fenômenos intermediários
Figura 4. Fenômeno intermediário entre onda e partícula. Fonte: PESSOA, 2003,
p.114.

25. Referências
 AGUIAR, C.E. Mecânica Quântica: uma abordagem (quase)
conceitual. Notas de aula (IF/UFRJ).
 PESSOA Jr, O. Conceitos de Física Quântica. 1 ed. São Paulo: Editora
Livraria da Física, 2003.
 ______. Interferometria, Interpretação e Intuição: Uma Introdução Conceitual
à Física Quântica. Rev. Bras. Ens. Fís., v.19, n.1, mar. 1997.
 ______. Introdução histórica à teoria quântica, aos seus problemas de
fundamento e às suas interpretações. Caderno de Física da UEFS, v.4, n1-2,
p. 89-114, 2006.
 Quatum what? Disponível em:
http://www.quantica.fis.ufba.br/pg/uncertainty_origins.php. Acesso em: 20
nov. 2014.