O QUE É EMARANHAMENTO QUÂNTICO? (Física quântica para principiantes)

Olá sejam muito bem-vindos ao nosso canal de física eu sou professor Daniel e no vídeo de hoje a gente vai falar sobre um fenômeno fundamental pra gente compreender um pouco mais de profundidade a física quântica que é o fenômeno do emaranhamento quântico ou entrelaçamento quântico como ele é chamado mas nesse vídeo é que eu vou me referir como emagrecer amento quântico o o conceito de mar elemento quântico ele vai questionar seriamente toda a nossa ideia de realidade né de realidade e de localidade né eu não vou entrar com muita profundidade na ideia de de localidade

nem na idade Realismo na volta regencial ela aqui dentro do próprio conceito né O que que a interpretação de Copenhague Relembrando né ela vai dizer assim as entidades quânticas elas não existem numa realidade nesse sentido as não existem de forma determinada desde sem elas existem quando eu aplico a equação estilo Ranger e obtenho probabilidades daquela partícula está numa posição e outra ou dela tem uma quantidade de movimento outra cuidar de movimento Mas isso não está sem por cento determinado eu tenho probabilidades de fazer uma medida somente no momento que eu faço a medida ela se

torna realidade então todas as outras probabilidades previstas na equação estilo horinha deixam de existir e ela passa ter uma única realidade somente no momento da medida é E aí e antes de eu fazer a medida antes de eu fazer a detecção daquela entidade quântica ela tá coexistindo nessas diversas probabilidades né ela não tem nenhuma realidade física bem determinada antes dela interagir com alguma coisa Lembrando que fazer uma medida não é nada mais é do que interagir com aquela particular corte então encontra ela não interage com nada Ela tá no estado de superposição quântica e ela

não tem uma realidade objetiva como a gente compreende a ideia de realidade ela tá coexistindo em diversas realidade quando eu faço observação quando eu faço a medida daquela partícula Aí sim ao medir a o colapso da função de onda né a função de onda da equação Chevrolet enganar Eu tenho um vídeo sobre a equação estilosa Elegance você tá meio perdido Eu recomendo que você Assista o vídeo tá na descrição aqui quando eu faço a medida aquela função de onda colapsa E aí sim eu tenho uma realidade objetiva que aquela realidade da medida antes da medida

eu não tenho uma realidade eu tenho várias possibilidades de realidade em postas dentro de um formalismo matemático O que é a equação de schrodinger Ok essa interpretação de Copenhague da física quântica ela não realista este conceito é fundamental para a gente compreender o que que é o emaranhamento quântico [Música] então na interpretação de Copenhague o ato de medir não é simplesmente o ato de medir como na física clássica na física clássica quando eu mexo eu só a tribo o valor numérico ali né na interpretação de Copenhague É a coisa bem diferente o ato de medir

aqui traz a realidade Aquela coisa né Ela já existia antes né que deu eu tenho uma ideia de fraca de realidade né na interpretação de Copenhague mas é um ato de medir que traz aquilo para realidade porque ele tava super possuem diversas possibilidades e só o ato de medir que determina uma daquela Gama de possibilidades previstas no formalismo da física quântica então além de não ser e a interpretação de Copenhague ela também não é determinista toda física até então até interpretação de Copenhague era uma ciência determinista a gente até estudou determinismo não dos vídeos que

eu vou deixar aqui na descrição toda a ideia que eu consiga sabendo condições iniciais de um sistema eu consigo determinar tudo que vai acontecer daquele sistema dali para frente interpretação de Copenhague vem por enxerga esse determinismo e esse Realismo da física a lembrando que a interpretação de Copenhague em uma viagem do bode do RAZR ela tá fortemente calcada nas observações experimentais e no formalismo né na equação estilo ninguém e não precisa tem certeza é [Música] claro que a interpretação de Copenhague incomodou demais os físicos da é porque você tinha que abandonar duas ideias fundamentais da

física o determinismo e o realismo cientistas de gabarito como a Einstein como próprio e não chegou aí criou a equação este óleo em 1926 né Dois Anos Antes de eu ter a consolidação ali da interpretação de Copenhague ele vai conta ainda a interpretação de Copenhague porque ele compreende que não dá para você abandonar essas duas ideias estão fortes da física então o Alex tem o Tio Rodrigo junto com outros cientistas vão chegar para o Bora e tu recebe fala assim não é tem alguma coisa errada aí eu não posso abandonar a ideia de determinismo e

a ideia de Realismo nesse momento você cria um dos debates mais interessantes da história da ciência que é conhecido como debate Bohr Einstein na de um lado você tem o Bora defendendo essa ideia da interpretação de Copenhague em não realista né e do outro lado você tem o ar Einstein dizendo que essa interpretação ela não pode estar correta você não pode ter uma interpretação não realista uma interpretação probabilística é Neste contexto que o Einstein profere aquela famosa frase a Deus não joga dados e [Música] [Aplausos] e qual era a proposta do anos tem era de

que a interpretação de Copenhague é muito bolso só que ela tá errada ele dizia que ela tá errada por um simples motivo a equação estiloso engano Qual a interpretação de Copenhague e vai se basear ela é uma equação incompleta o a enfim junto comprado Tyrone dizia que aquela equação ela é boa só que tem coisas faltando que eles chamavam de variáveis ocultas na física quântica ainda tem que se desenvolver Mais enquanto que a interpretação de Copenhague e dizer assim não a equação estilo Ranger ela tá completa ela é uma descrição excelente mas do mundo quântico

na verdade você não Tem que completar equação shoulder Você só tem que aceitar que ela é não realista Qual que é o cerne desse debate entre o as tem e o bordo de um lado mais tem dizendo que o formalismo da física quântica ainda está incompleto porque ele vai contra uma ideia de Realismo na encontra uma ideia de determinismo por outro lado o boy falando e completinha o que acontece é que eu tenho que mudar a própria forma com que eu vejo a natureza esse debate ganhou o grande vulto lá na convenção de souber de

1927 eu acho que ele leva aquilo para casa ele fica meio esse Bora tá errado eu vou provar que o Bora tá errado aí em 1935 o mais tem ele escreve um artigo junto com outros dois cientistas né junto com o Podolski e o Rose eles chamam esse artigo de paradoxo epr e-cpr significado einstein-podolsky-rosen o cerne desse artigo é justamente a ideia de Maré muito quant 1 [Música] É pô para a gente entender o emaranhamento quântico a gente vai ter que discutir outro conceito antes que é um conceito da física clássica um conceito básico da

filha que é o conceito de conservação da quantidade de movimento que vocês sabem né o meu nome aí certamente sabe falando isso tudo bem com você ou palavra do senhor tudo bem que que é A Conservação da quantidade de movimento em poucas palavras em poucas palavras se eu tiver um sistema isolado de forças externas Não importa quantas partículas eu tenho nesse sistema a quantidade de movimento Total dessas partículas sempre vai se conservar ou seja ela nunca vai mudar né então não importa o que aconteça ali dentro daquele sistema eu vou ter sempre a mesma quantidade

de movimento né ela vai ser constante no decorrer do tempo então mesmo que essas partículas interajam entre si elas vão trocar movimento de forma que acordar de movimento total do sistema é sempre conservada ela nunca muda isso exatamente muito bem nota 10 para você né esse conceito da Conservação da quantidade de movimento eu conceito básico da Física ele se aplica também na física quântica como a gente viu lá com o efeito compton né o efeito como internet totalmente baseado na ideia de conservação da quantidade de movimento e ele é um efeito quântico se você não

lembra vejo o vídeo aqui tá na descrição aqui então imagina um canhão com uma bala dentro né como vocês podem ver aí na figura o sistema canhão bala E aí repouso Então qual é a quantidade de movimento Lembrando que a quantidade de movimento era calculada pela marcha multiplicada pela velocidade já eu nem preciso saber a massa desse desse conjunto aí do caminhão ainda bola quantidade de movimento é zero porque a velocidade de sistema Zero qualquer coisa x 0 quando eu atiro essa bala de canhão o que que acontece eu tenho que continuar conservando a contar

de momento era zero antes de eu dar o tiro ela tem que continuar sem do zero depois do tiro então se a bala sai por um lado ela ganha uma certa quantidade de movimento só que a quantidade de movimento Total desse sistema tem que continuar sendo 10 Então quem não tem que sair para o outro lado do sistema com a mesma quantidade de movimento da bala como a quantidade de movimento é uma grandeza vetorial que eu tenho uma cuidar de movimento nessa direção né E nesse sentido e a mesma quantidade de movimento nessa direção e

nesse sentido exatamente igual ela se cancelam de forma que eu mantenho a qualidade de movimento ele alterada mesmo com as duas partículas saindo com velocidade de fé a velocidade são diferentes porque a massa do Canhão é muito maior do que a massa da bala né então a bala vai sair com uma velocidade muito maior e o caminhão vai sair com uma velocidade muito menor quando eu multiplico a massa pela velocidade a quantidade de movimento é exatamente igual essas duas partículas como elas estão em sentidos opostos na mesma direção e sentidos opostos elas vão ser cancelar

então eu conservo a qualidade de movimento a quantidade de movimento antes do Tiro Era Zero depois do tiro ela continua sendo zero mesmo com as duas coisas se deslocando né mas na hora que eu somo esses dois vetores quantidade de movimento elas continuam do zero de forma que a quantidade de movimento é conservada Isso não vale só para coisas que iniciam movimento vale para qualquer interação entre duas partículas desde que elas estejam no sistema isolado de forças externas que eu tenho duas partículas elas interagem acordar de movimento antes da internação é igual a quantidade de

movimento depois da internação Esse é um princípio básico da física agora o mais o seu meça a velocidade da bala e multiplique pela massa e determina o cálculo acordar de movimento eu não preciso fazer nenhuma medida para saber a quantidade de movimento do caminhão porque elas estão vinculadas acordar de movimento da bala tem que ser igual a qualidade de movimento do Canhão para lei da conservação valer para cuidar de movimento de conservar então se eu fizer medida em um em uma das partículas eu não preciso fazer medida na outra com um simples cálculo Eu determino

todas as quantidades da outra sem ter que fazer nenhuma medida [Música] Agora sim vamos falar do conceito de emaranhamento quântico a gente vai junta a ideia de superposição quântica Lembrando que emaranhamento quântico é diferente de superposição quântica se eu pego a ideia de superposição e junto com a ideia de conservação da quantidade de movimento aí eu queria um efeito esquisitíssimo da física quântica que é o seguinte eu tenho duas partículas vamos supor o núcleo atômico que é uma partícula quântica né ele emite duas partículas ele de cai no clube é mais estável EA mente duas

partículas eu tenho que conservar a qualidade de movimento então é exatamente igual aquele probleminha que a gente acabou de estudar do Canhão é ele vai emitir duas partículas uma vai para um lado outra vai para o outro só que a qualidade de movimento delas tem que se cancelar tem que ser iguais porque aquela partícula é tava parada a gente sabe que parar dela não tava mas em média ela tava parada ali então se ele mentiu duas partículas essas duas partículas a gente disse que elas estão emaranhadas porque elas vão compartilhar o que a quantidade de

movimento se uma partícula saiu para lá a outra teve que sair para cá com a mesma quantidade de movimento só que pelo princípio da superposição eu não sei nenhuma informação sobre isso a única coisa que eu sei pelo princípio da Conservação da quantidade de movimento aqui ela acordar de movimento tem que conservar Então vai o núcleo atômico emitiu duas partículas uma saiu para cá e outra para cá elas estão cada uma delas está em estado de super a quântica e elas também estão no estado emaranhado porque porque elas estão compartilhando uma informação que é a

quantidade de movimento elas estão compartilhando uma informação né só que elas são totalmente determinada hora que o México essa que saiu para cá eu vou lá no laboratório Mércio por exemplo a quantidade de movimento dessa pelo princípio da Conservação da quantidade de movimento ela tá emaranhada com essa outra aquela outra partícula que está no estado de superposição ao medir acordar de movimento dessa aqui Eu determino automaticamente imediatamente a quantidade de movimento dessa outra e isso é uma coisa super esquisita por quê que é esquisito porque gente pensar no programa do caminhão é uma coisa super

tranquila né o medir lá qualidade de movimento da bala e é a mesma quantidade de movimento da do Canhão em si porém o que a gente tem que lembrar é que na física clássica essas partículas Elas têm uma realidade objetiva então elas não alteram uma outra agora na física quântica não existe essa realidade objetiva de acordo com a interpretação de Copenhague como volta por exemplo do núcleo atômico que der E essas duas partículas elas estão no estado superposição e também de emaranhamento certo elas estão emaranhadas porque elas compartilham mesmo acordar de movimento por causa do

princípio da qualidade de movimento só aqui essa partícula que foi para casa ela tá na estrada superposição ela tem diversas possibilidades essa aqui também tô aqui uma vez que eu medi Essa eu não me disse aqui eu me disse somente essa só que como ela tá emaranhada com a outra o ato de medir essa já me dar informação da outra então a outra se define instantaneamente e imediatamente não importa a distância que elas estejam entre elas aí que vem a esquisitice total é como se o ato de medir essa partícula aqui determinação resgate da outra

numa distância não importa a distância [Música] e o ainstein usou esse exemplo para formular o paradoxo epr ele usa exatamente A Conservação da quantidade de movimento exemplo que ele usa um pouquinho diferente desse que eu estou usando né mas dialoga perfeitamente com Oi e ele vai falar assim ah tá vendo a interpretação de Copenhague tá errada porque isso não pode acontecer o fato de eu medi uma partícula não pode alterar o estado da outra partícula que tá distante dela porque o princípio da relatividade diz que nenhuma informação pode percorrer o espaço instantaneamente e pelo princípio

da superposição pela interpretação de Copenhague ao medir essa partícula que o determinou imediatamente o estado dessa partícula Porque elas estão emaranhadas pelo princípio da conservação este fenômeno é tão absurdamente esquisito ele mexe tanto com a as bases da física né com as ideias da física que o próprio Einstein chamou esse fenômeno de ação fantasmagórica à distância é uai você não podia aceitar isso né do mesmo jeito que o bar tinha dificuldade de aceitar esse fenômeno mas ele é real ele foi verificado experimentalmente isso cria uma crise ali né da física quântica na década de 30

o paradoxo UFPR EA ideia do emaranhamento quântico Foi verificado experimentalmente ela precisava ser resolvida que ela queria arrumar crise E aí [Música] E [Música] você tá achando muito abstrato tudo isso aí que a gente tá falando eu vou fazer uma analogia que certamente vai ajudar a gente a compreender melhor tudo isso aí que a gente tá conversando isso é só uma analogia não tem nada de quântico no que eu vou fazer aqui tem duas caixas aqui vamos supor que essas duas caixas sejam idênticas é só uma suposição é claro não existem duas caixas completamente idênticas

Mas vamos supor que essas duas caixas sejam idênticas Ok E aí eu tenho esse par de tênis direito pé direito e o outro é o pé esquerdo eu vou pegar cada um desses tênis aqui e vou colocar numa caixa então nessa caixa aqui eu vou colocar o pé direito e nessa caixa aqui eu vou colocar o pé esquerdo então Peguei aquele par de tênis e coloquei um em cada caixa ok sendo que uma tem o pé direito que é essa aqui e hoje eu tenho pé esquerdo eu vou embaralhar de forma que depois que a

embaralhar eu não vou saber qual que é qual Então pronto e duas caixas Cada uma com um pé do par de tênis então o que que eu sei com certeza numa caixa tem o pé direito na outra tem o pé esquerdo mas eu não sei mais em qual caixa Tá qual pé uma dessas caixas eu vou deixar aqui comigo essa aqui vou deixar comigo essa outra caixa aqui eu vou enviar lá para o meu aluno não é para enviar pelo Correio para o meu aluno que tá lá em Manaus Ok eu tô em São Paulo

ele também não sabe do mesmo jeito que eu não sei qual tênis qual pede tênis tá aqui e qualquer tá na caixa que eu reservei aqui essa informação foi perdida a gente não sabe qualquer qual então vamos fazer o envio dessa caixa aqui para o aluno a correia Obrigado vamos ver aqui o professor é o pé esquerdo bom como a gente acabou de ver o nosso aluno aí Recebeu o pé esquerdo do tênis logo automaticamente mesmo que eu não abra essa caixa eu tenho certeza absoluta que o pé que tá aqui nessa caixa é o

pé direito e recebeu a caixa lá em Manaus que ele observou qual era o pé de tênis que tava lá essa observação que ele fez lá em Manaus muito distante da gente aqui deu para gente automaticamente a informação do pé de tênis que tá aqui mesmo assim eu abrir essa caixa eu agora eu sei com a medida que ele fez lá em Manaus aqui em São Paulo eu sei com certeza Qual o pé de tênis tá nessa caixa que é só pode ser o pé direito né Vamos abrir Só para confirmar mas não é dúvida

disso aqui esse é o pé direito o que significa isso Então como que eu posso fazer essa analogia com o emaranhamento quântico fazendo uma analogia é como se esse par de tênis tivesse isso o comdica cada um deles estava no estado de superposição quântica eu não tinha nenhuma informação sobre eles para ver terminar se o pé direito eu escrevo eu teria que abrir a caixa e olhar tinha dentro isso lembra o experimento mental lá do gato de schrodinger no qual a gente já discutiu no vídeo anterior não tem como eu determinar Qual é o pé

de tênis e abrir a caixa e olhar é claro que no nosso mundo clássico macroscópico o par de tênis está completamente determinado ele não está em superposição quântica a gente faz uma analogia como se eles tivessem superposição quântica para gente que não sabe qual é está em cada caixa ele está como se fosse numa superposição quântica na realidade Física ele não está em superposição quântica o pé direito sempre foi o pé direito ele continua sendo o pé direito mesmo dentro da caixa no mundo quântico Esse é um pouco diferente né pela interpretação de Copenhague em

não é que ele era o par direito por exemplo ou para esquerdo que foi lá para o meu aluno ele tava indeterminado somente o seu aluno abriu a caixa E verificou que aquele para no para esquerdo é que ele ganhou Essa realidade física e agora que entre a ideia do emaranhamento quântico quando o nosso aluno abriu lá a caixa lá em Manaus e tomou ciência ou seja sempre foi fazendo analogia quântica né ao abrir a caixa como se ele tivesse feito à medida daquela partícula ele determina que aquele pé é o pé esquerdo que até

chegar lá ele estaria no estado de superposição do mundo Conte com a partícula tá no estado de superposição no estado que realmente ela está indefinida quando ele abriu e determinou e a observar que aquele tênis lá era o pé esquerdo automaticamente o pé direito que tava aqui mas que tava indeterminado que tava no estado de superposição ele acaba sendo determinado então vejam bem o ato do nosso aluno tem observado o pé esquerdo lá Altera a realidade que acontece aqui em São Paulo quer dizer uma medida feita lá em Manaus não precisas em Manaus Só podia

ser em Tokyo podia ser em Sydney na Austrália ou podia ser na lua podia ser em Marte quando você mede a partícula lá nesse ponto totalmente distante imediatamente instantaneamente aquela medida afeta a realidade daqui e isso era coisa muito louca que o Einstein não podia aceitar de jeito nenhum isso que eu demonstrei com esse que era brincadeira aqui né do par de tênis é o que eu acho que queria demonstrar que tá totalmente dentro da interpretação de Copenhague em mas causa um paradoxo porque eu não posso ter uma informação que viaja instantaneamente de um lugar

para o outro isso quebra totalmente a ideia de localidade e a ideia de Realidade na realidade como a gente discutiu anteriormente quer dizer eu determinar uma coisa no lugar totalmente distante Altera a realidade no outro ponto do espaço exatamente isso que é o emaranhamento quântico espero que essa analogia essa brincadeira que a gente fez tenha servido para você compreender um pouco e da profundidade da ideia do emaranhamento quântico como isso foi resolvido vai ficar para o próximo vídeo muito obrigado por ter assistido até aqui e até a próxima a