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6 de jan de 2013

Heisenberg, o gênio da incerteza





Biografia de Werner Karl Heisenberg, brilhante físico alemão que ficou famoso pela "teoria da incerteza"; trabalho avançado na área da Física microscópica que possibilitou ser ele o fundador da Física Quântica.

Por: Camila Welikson
Quase um personagem

          O cinema e os livros de ficção estão cheios de histórias de gênios da ciência trabalhando para grandes vilões que visam conquistar o mundo e heróis que tentam evitar que isto aconteça. Por isso, quando conhecemos a biografia de Werner Heisenberg fica difícil não pensar que ela daria um excelente roteiro de Hollywood. O físico alemão, ganhador do prêmio Nobel, optou por permanecer na Alemanha nazista trabalhando na fissão nuclear e dirigindo o projeto de urânio de Hitler. Entretanto, até a sua morte, Heisenberg garantiu que teria usado sua posição para sabotar o progresso da própria equipe caso ela tivesse chegado perto de produzir efetivamente uma bomba atômica. De fato, Heisenberg escreveu diversos livros e artigos defendendo a ciência como um instrumento a serviço do homem e não como uma arma de destruição.
Que Heisenberg poderia facilmente ser um personagem de cinema, não há dúvidas, mas qual seria o seu papel? Cientista vilão ou defensor ferrenho da paz? Esta é uma questão que até hoje historiadores buscam responder.


   Assistam esse pequeno vídeo-aula (19:37) produzida pela Globo Ciência, disponível no You Tube, sobre a vida e a obra de Heisenberg. Muito bem explicado e esclarecedor. Vale realmente a pena assisti-lo para conhecer sobre o princípio que tornou Heisenberg famoso.

 

Teoria Quântica x Física Clássica

          Werner Karl Heisenberg nasceu no dia 5 de dezembro de 1901, na cidade de Würzburg, na Alemanha.
Ingressou na Maximilians-Gymnasium, uma instituição de ensino de prestígio, dirigido por seu avô materno. Em 1920, iniciou os estudos em Física na Universidade de Munique. Três anos depois, terminou seu doutorado. Em 1924, foi assistente de Max Born no centro universitário de Gottingen e, em seguida, partiu para Copenhague para dar continuidade ao seu trabalho no Instituto Bohr de Física, ao lado do próprio Niels Bohr. Ali, Heisenberg percebeu a necessidade de derrubar as bases da física clássica para construir uma nova era da ciência. Foi assim que, em 1925, desenvolveu a mecânica matricial, o primeiro passo para a mecânica quântica.
 
A Mecânica Matricial e o Princípio da 
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Incerteza
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           Heisenberg tomou uma atitude ousada: deixou de  considerar a hipótese aceita até então de que elétrons e outros fenômenos atômicos poderiam se comportar como partículas e propôs a possibilidade de predizer matematicamente a ocorrência de outros fenômenos atômicos que pudessem ser averiguados, tais como frequência e luz. Estava criada a mecânica matricial, uma linguagem matemática apropriada para lidar com fenômenos quânticos.
 
           O esquema também tinha uma extensão lógica que imediatamente ficou conhecida como Princípio da Incerteza ou Princípio de Heisenberg. Este princípio foi desenvolvido em 1927, quando o físico era professor da Universidade de Leipzig e segundo ele a dupla natureza da matéria estabelece limitação fundamental sobre a precisão com que podemos saber a localização e o momento de qualquer corpo.
 
             Esta limitação só se torna importante para a matéria no nível subatômico, isto é, com massas tão pequenas quanto a do elétron.
 
            Este Princípio de Incerteza aplicado aos elétrons num átomo, diz que é intrinsecamente impossível conhecer simultaneamente o momento exato de um elétron e a sua localização exata no espaço.
 
Princípio da Incerteza

            O Princípio da Incerteza, de Heisenberg, é bastante simples de se compreender. Na física clássica, acreditava-se que uma vez conhecidas a posição inicial e o momento (massa e velocidade) de todas as partículas de um sistema, seria possível calcular suas interações, prevendo seu comportamento.
 
            Porém, para conseguir estabelecer estes dados,  seria necessário conhecer a posição e o momento de todas as partículas. Chegamos, então, ao Princípio da Incerteza. Segundo ele, é impossível precisar a posição ou o momento (logo, a velocidade) de uma partícula porque ao medir um desses valores, os alteramos.
 
           O Princípio da Incerteza é equacionado através da fórmula: