O Princípio da Incerteza – Werner Heisenberg

O Princípio da Incerteza consiste num enunciado da mecânica quântica formulado em 1927 por Werner Heisenberg. Tal princípio estabelece um limite na precisão com que certos pares de propriedades de uma dada partícula física podem ser conhecidos – variáveis complementares, tais como posição e momento linear. Em seu artigo de 1927, Heisenberg propõe que em nível quântico quanto menor for a incerteza na medida da posição de uma partícula, maior será a incerteza de seu momento linear e vice-versa.

O princípio da incerteza é um dos aspectos mais conhecidos da física do século XX e é comummente apresentado como um exemplo claro de como a mecânica quântica se diferencia das premissas elementares das teorias físicas clássicas. Isso porque na mecânica clássica quando conhecemos as condições iniciais conseguimos com precisão determinar o movimento e a posição dos corpos de forma simultânea. Ainda que o princípio da incerteza tenha a sua validade restrita ao nível subatómico, ao inserir valores como indeterminação e probabilidade no campo da experiência, tal princípio constitui uma transformação epistemológica fundamental para a ciência.

O Princípio da Incerteza de Heisenberg é um dos pilares da mecânica quântica. É em função dele que muito dos fenómenos peculiares e exclusivos da mecânica quântica acontecem. Um dos aspectos que reside no coração do princípio da incerteza é a questão probabilística da mecânica quântica, cuja incidência incomodava profundamente Einstein e desafiava o determinismo.

Em 1926, Schrödinger publica a famosa equação que estabelece as bases da mecânica quântica. E Heisenberg teve de esperar um pouco para que os seus pares pudessem respirar. Após as duas formulações terem sido estabelecidas, a física das partículas teve uma rápida evolução, com o envolvimento de cientistas como Paul Dirac e Pascual Jordan. Em 1927, Heisenberg estava debruçado sobre o que se havia estabelecido na mecânica quântica. Foi neste período que o físico notou que partículas na escala atómica mantêm segredos inacessíveis.

Para se observar uma partícula (como um electrão), o acto de medição irá perturbar o estado do electrão. Para que se possa detectar a partícula, é necessário incidir sobre ela alguma forma de radiação (como fotões, por exemplo). Ao atingirem o electrão, os fotões transferem o seu momento linear, de modo a actuarem como uma “bala” impactando o electrão. O sistema foi então alterado do seu estado inicial somente pela acção da medição. Há, porém, uma forma aparente de se minimizar o efeito da perturbação: basta utilizar fotões de comprimentos de onda maiores que possuem energia menor e, portanto, alteram menos o estado do electrão. Todavia, ao se utilizar comprimentos de onda maiores, a precisão da medição da posição do electrão será diminuída. Este é o chamado “efeito do observador”. Todavia, o princípio da incerteza não se limita a tal efeito.

É natural que se tente aperfeiçoar uma experiência de modo a que não haja alteração significativa no estado inicial do electrão e que a medição da posição deste não seja comprometida. Mas, não vale a pena tentar, porque não se consegue. Parece haver um limite fundamental no quão fundo podemos entender a estrutura do universo. O princípio da incerteza é mais fundamental do que se possa pensar.