Consequências para a Teoria Quântica e a Teoria Quântica Ondulatória depois da determinação dos equívocos das Teorias de Niels Bohr e Louis de Broglie:

 

 

A Teoria Quântica ganha fôlego com Niels Bohr e, em conjunto com a Teoria de Louis de Broglie, o Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg e a interpretação física e matemática de Erwin Schroedinger sobre as ondas, são produzidos a atual Teoria Quântica Ondulatória.

Louis de Broglie, Werner Heisenberg e Erwin Schroedinger, reunindo os supostos conhecimentos de seus predecessores e contemporâneos, acabaram por desenvolver essa nova teoria do modelo atômico, além de postular esta nova visão, chamada de Mecânica Ondulatória.

O Modelo Atômico de Niels Bohr e a hipótese proposta por Louis de Broglie, onde, todo corpúsculo atômico pode comportar-se como onda e como partícula, incluindo em sua postulação a Constante de Planck, na determinação dessas ondas, foram basilares para a Mecânica Ondulatória, considerada uma postulação teórica revolucionária, tanto para a Física quanto para a Química moderna.

Em1925 Werner Heisenberg postulou o princípio da incerteza e, em 1926, Erwin Schroedinger apresentou sua famosa equação de onda. Com isto a ideia de órbita eletrônica acabou por ficar desconexa, sendo substituída pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado elétron numa determinada região do espaço.

Em Copenhague, Niels Bohr reuniu um grupo de físicos que tinha o objetivo de construir uma teoria abrangente do comportamento dos elétrons nos átomos a partir da ideia de o elétron ser um corpúsculo. Erwin Schroedinger trabalhava na época independentemente no mesmo assunto, mas usava a hipótese de Louis de Broglie, segundo a qual o elétron num átomo poderia ser descrito por equações do movimento ondulatório. Embora Bohr e Schroedinger tivessem êxito na previsão de alguns aspectos do comportamento do elétron, a abordagem de Schroedinger deu resultados para algumas propriedades para as quais as ideias de Bohr fracassaram. Por esta razão, a abordagem de Schroedinger passou a ser aceita na época e ainda prevalece até os dias de hoje.

Com a hipótese de Louis de Broglie e o Princípio da Incerteza de Heisenberg em mente, Erwin Schroedinger criou uma série de equações ou funções de onda para os elétrons.

De acordo com Schroedinger, os elétrons confinados em suas órbitas definiriam ondas estacionárias e se poderia descrever somente a probabilidade de onde um elétron estaria. As distribuições dessas probabilidades correspondiam às regiões de espaço, formadas ao redor do núcleo, que formam as regiões chamadas de orbitais. Os orbitais poderiam ser descritos como nuvens de densidade de elétrons. A área mais densa da nuvem é onde você tem a maior probabilidade de encontrar o elétron, e a área menos densa é onde você tem a menor probabilidade de encontrar o elétron.

De forma geral, o tratamento teórico do comportamento atômico desenvolvido por Bohr, Schroedinger e seus seguidores, na denominada Mecânica Quântica, ou Mecânica Ondulatória, ainda é considerado um modelo a ser seguido, um pressuposto filosófico, ou seja, uma teoria, ainda, incontestável.

 

 

 

A influência do Princípio da Incerteza na determinação teórica probabilística:

 

 

O Princípio da Incerteza de Werner Heisenberg foi baseado no fato de que para determinar a posição de um elétron, precisa-se lançar sobre ele algum tipo de radiação, da mesma forma que se precisa lançar luz sobre um objeto que se queira observar a olho nu. A luz visível possui comprimentos de onda muito grandes para detectar elétrons, o que implica que para este tipo de pesquisa é necessário se utilizar radiações de comprimentos de onda mais curtos. Quanto mais curto for o comprimento de onda, mais precisa será a medição da posição do elétron. O problema é que quanto menor o comprimento de onda da radiação utilizada, maior será sua frequência e, portanto, a energia que esta radiação trocará com o elétron.

Foi postulado por Heisenberg que esta energia trocada entre o elétron e a radiação usada para medir sua posição terminaria por influenciar a velocidade do elétron, sendo que esta influência não obedeceria às leis da mecânica newtoniana, resultando em uma alteração imprevisível do comportamento desta variável.

É neste sentido que o Princípio da Incerteza define que o observador influencia o comportamento das partículas, provocando o fenômeno chamado colapso da função de onda, que de um modo bastante simplificado, pode ser representado pela ideia de que o elétron só está naquele estado específico porque está sendo observado. Por isto a física quântica se define como uma ciência probabilística, uma vez que antes de se definir o estado fundamental do elétron, temos apenas possibilidades sobrepostas (superposição de estados).

 

 

 

Superposição de estados e o colapso da onda:

 

 

No mesmo sentido, descrito acima, Erwin Schroedinger coloca a questão de que faltam, à mecânica quântica, regras que definam, quando e como se opta por um destes dois estados (onda ou partícula), decorrendo da crença da existência de uma suposta superposição de estados, que seria inerente à natureza do mundo subatômico.

O princípio do colapso da função de onda, chamado “decoerência”, estabelece que, uma vez que se faz uma medida sobre o sistema, ou alguém simplesmente observa ou interage com um sistema, a superposição abruptamente se desfaz, permanecendo apenas umas das soluções possíveis.

 

 

 

Contraposição á superposição de estados e ao colapso da onda:

 

 

A interpretação a respeito de uma possível superposição de estados e do colapso da onda, provavelmente, se relaciona com o experimento da fenda dupla, realizada para as radiações eletromagnéticas bem como para os elétrons. A partir da falta de entendimento do que estava ocorrendo para que os resultados fossem os observados, nasce filosoficamente a noção interpretativa da escola de Copenhague que acabou influenciando a maioria absoluta dos teóricos desde então. Nascendo desta interpretação equivocada, supostos princípios, como o Princípio da Complementariedade e o Princípio da Incerteza.

 

 

 

Ideias que estabeleceram o suposto Princípio da Incerteza:

 

 

O Principio da Incerteza é considerado uma consequência inelutável da Mecânica Quântica. Podendo ser compreendido em termos de certas experiências imaginárias, estudadas em grande detalhe por Heisenberg e, posteriormente, por Bohr.

 A visualização de um elétron se dá quando um fóton emitido por este elétron é detectado. Lançando um feixe de fótons de comprimento de onda L em direção à região onde se encontra o elétron. O fóton que com ele colidir será refletido (absorvido e reemitido) e sua detecção informarão sobre a sua posição. Naturalmente, um fóton de comprimento de onda L não pode determinar a posição do elétron com precisão maior do que L. Seria de se pensar, portanto, que a utilização de um fóton de comprimento de onda menor fornecesse informações mais completas. Sabe-se, porém, que a quantidade de movimento de um fóton é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Logo, ao usarmos fótons de menor comprimento de onda para aprimorarmos a medida da posição do elétron, estaremos automaticamente usando fótons de maior quantidade de movimento que, ao serem refletido pelo elétron, transferirão a ele uma quantidade de movimento tanto maior quanto menor for o comprimento de onda. Assim, ao aprimorarmos a determinação da posição do elétron, estaremos alterando o valor de sua quantidade de movimento por um valor que é tanto maior quanto mais precisa for essa determinação da posição.

Uma análise mais detalhada mostra que o valor desta transferência de momento é incontrolável. A trajetória de uma partícula é determinada pelo conhecimento, em um dado instante, da posição e da velocidade da partícula. A impossibilidade desse duplo conhecimento acarreta automaticamente a impossibilidade de determinação da trajetória. Não há trajetórias na mecânica Quântica.

Nessa análise da observação de um elétron, o fóton representa a ação do observador sobre o objeto observado. O fato de o elétron ser visto implica a necessidade de que um fóton seja emitido por ele, com as consequências descritas. O princípio da incerteza é, assim, uma manifestação da impossibilidade de se ignorar a interação do observador e sistema observado. É impossível, na descrição do mundo atômico, separar completamente o observador do "resto da Natureza", uma vez que o distúrbio causado pela observação é comparável aos próprios fenômenos que estão sendo observados.

É notável que essa atuação do observador em toda descrição da Natureza seja, não o resultado de uma convicção filosófica, mas uma consequência imprevista de uma teoria formulada para o estudo quantitativo de fenômenos em escala atômica. É isso que dá a essa impossibilidade de isolamento da Natureza em relação ao observador uma força que os muitos argumentos apresentados durante a disputa milenar entre as concepções, materialista e idealista do Universo jamais puderam acumular.

Heisenberg descobriu esse fato, ao tentar lidar com as desafiadoras teorias da luz. Segundo a teoria quântica de Niels Bohr, que Heisenberg preferia, a luz é emitida descontinuamente pelos átomos, em "pacotes", quando os elétrons dão "o salto quântico". De acordo com outros, como Erwin Schroedinger, a teoria quântica falha porque não consegue explicar os casos nos quais a luz se comporta como uma onda.

O próprio Heisenberg ficou insatisfeito com a teoria de Bohr, já que ela se baseava em uma ideia do átomo que, segundo ele, nunca poderia ser provada. Mas ele achava que a ideia rival de Schroedinger estava mais errada, e para provar isso, pôs-se a examinar mais detalhadamente o que realmente podemos afirmar com segurança sobre os elétrons. No decorrer do processo, investigou as medições comuns -- posição, velocidade, quantidade de movimento, energia e tempo, que os físicos usavam ao propor suas teorias. Por volta de 1927, ele havia chegado a uma conclusão surpreendente: que tanto a teoria quântica como sua rival, a teoria ondulatória, da forma como na época eram formuladas, estavam carregadas de insuperáveis incertezas.

Heisenberg começou a pensar insistentemente sobre o próprio processo da observação científica, que pode geralmente ser seguro quando se observa o comportamento de objetos banais, mas fica sujeito a grandes dificuldades quando se trata de partículas subatômicas. Seu ponto principal era esse: você não pode observar a posição de um elétron exceto fazendo alguma coisa rebater nele - luz, por exemplo. Em outras palavras, você tem que introduzir uma forma de radiação, a qual tem sua própria energia, e essa energia vai perturbar o caminho do elétron em maior ou menor grau.

De fato, quanto mais precisamente você desejar localizar o elétron, mais terá que perturbar sua velocidade (e, portanto, sua quantidade de movimento), porque você tem que adicionar mais energia. Por outro lado, se você quer medir a quantidade de movimento do elétron (expressa através de sua velocidade), você tem que minimizar a interferência da radiação. Mas fazendo isso, você torna impossível localizar precisamente a posição do elétron.

Resumindo, radiação de alta energia dará a você dados mais precisos sobre a posição do elétron em um dado momento, enquanto que distrai a evidência de sua velocidade inicial. Radiação de baixa energia dará a você dados mais precisos sobre a rapidez com que ele se move em um dado tempo, enquanto que encobre os dados sobre sua localização. E o que é ainda mais estranho, o próprio ato de observar a posição de um elétron vai fazer com que ele "se comporte" mais como uma partícula, enquanto que o ato de medir sua energia fará com que ele "se comporte" mais como uma onda.

O que o princípio da incerteza diz essencialmente é que não existe meio de medir com precisão as propriedades mais elementares do comportamento subatômico. Ou melhor, quanto mais precisamente mede-se uma propriedade, por exemplo, o movimento de um elétron, menos precisamente pode-se conhecer outra, nesse caso, sua posição. Mais certeza de uma, mais incerteza de outra.

Heisenberg veio então com uma pequena e interessante fórmula para expressar esses fatos frustrantes, dizendo basicamente que, se você multiplicar a incerteza da posição pela incerteza da quantidade de movimento, o produto não poderá ser menor que certo número positivo chamado de "constante de Planck". Isto é, a incerteza nunca pode ser reduzida a zero, e quanto melhor você medir uma quantidade mais incerta será a outra.

Não é que o nosso conhecimento sobre as partículas atômicas seja incerto porque nossas técnicas de medição ainda não são suficientemente boas. O ponto é que técnica alguma jamais poderá superar a incerteza fundamental do comportamento de grandezas quânticas. Os elétrons podem, de fato, comportarem-se como pontos precisos de velocidades precisas, mas, isso é impossível de se saber. É igualmente provável que não o façam e, portanto, afirmações sobre ambos os efeitos são inúteis e sem sentido.

Em termos práticos, o que o princípio da incerteza sugere é que você não pode tratar partículas quânticas como se fossem iguais aos objetos de nossa vida diária - objetos que podemos apontar e dizer que os aspectos essenciais de uma partícula (posição, velocidade, quantidade de movimento, energia) nunca podem ser imediatamente observados com precisão, pois, o próprio ato da observação, inevitável e irremediavelmente, distorce pelo menos um desses aspectos e somente podemos fazer medições e predições prováveis ou estatísticas.

 

 

 

Considerações sobre o princípio da incerteza de Heisenberg em relação ao Modelo proposto:

 

 

A Interpretação de transmissão das radiações eletromagnéticas está sendo compreendida dentro da quantização de energia e, como está sendo apresentada neste trabalho, essa quantização de energia, descrita por Max Planck, tem significa físico e matemático. A interpretação da origem dessas radiações é que está incorreta, pois, Max Planck seguiu a premissa já existente em que os elétrons são emissores de radiações eletromagnéticas, interpretação considerada absoluta por toda comunidade física, inclusive na atualidade.

Os elétrons, não são emissores de radiações eletromagnéticas, somente participam, conforme explanado, neste estudo, na propagação das radiações eletromagnéticas, que são produtos das interações entre elétrons e posítrons, em sua maioria proveniente dos núcleos atômicos.

O “princípio de incerteza” descrito por Heisenberg necessita de uma interpretação diferente, já que a interpretação da origem das radiações eletromagnéticas está incorreta.

A afirmação que, em uma análise mais detalhada, o valor da transferência de momento é incontrolável é incoerente com os fatos reais, pois, sabendo-se a energia cinética do raio que atinge o elétron, podemos prever o deslocamento deste elétron ou não, dependendo dessa energia no impacto desta radiação, e mais, pode-se prever a direção deste elétron e a quantidade de energia cinética que este elétron recebeu, ou para deslocar de seu orbital ou apenas para ganhar energia cinética, pois, não se trata de uma quebra de simetria de momento, já que sabemos de onde sai a energia cinética e para onde ela vai.

Agora, considerar que nossos meios de medição da velocidade e da localização do elétron no orbital, ainda, são ineficazes, é correto, mas, este fato por si só, não é um princípio, e sim uma consequência da falta de meios para esta medição (que será superado com novas tecnologias).

O “princípio da incerteza”, que é predito como uma manifestação da impossibilidade de se ignorar a interação, observador - sistema observado e que é impossível, na descrição do mundo atômico, separar completamente o observador do "resto da Natureza", uma vez que o distúrbio causado pela observação é comparável aos próprios fenômenos que estão sendo observados, não é real, pois os fatos são baseados em interpretações incorretas.

O nosso conhecimento sobre as partículas atômicas está incerto porque nossas técnicas de medição, ainda não são suficientemente boas para superar o “princípio da incerteza”, já que não é fundamental do comportamento de grandezas subatômicas esta característica de incerteza. Os elétrons podem comportar-se como pontos precisos de velocidade precisa, e por vezes receberem energia cinética das radiações eletromagnéticas, que por vezes os destacam de seus orbitais (como nas interações de propagação das radiações eletromagnéticas de altas frequências, como a radiação gama, raios-X e ultravioleta), que por vezes não são destacados dos seus orbitais, não desviando as radiações eletromagnéticas, permitindo que nas interações com os mesmos, se propaguem em movimento retilíneo (como na propagação das radiações eletromagnéticas visíveis), ou por vezes, não são destacados dos seus orbitais, mas desviando as próprias radiações eletromagnéticas (como no caso das radiações eletromagnéticas abaixo do vermelho, do espectro eletromagnético). Sendo que em todos estes processos, a energia cinética das radiações eletromagnéticas, é em parte transferida aos elétrons participantes destas interações.

Fazer relação da incerteza com a Constante de Planck foi uma saída para o “princípio da incerteza”, pois era um número empírico que se encaixava extremamente bem às interações atômicas, sem, contudo, ter uma explicação clássica e de certo modo era uma grande incerteza, inclusive por Max Planck, pois para ele, quando acrescentou sua constante, a princípio, a hipótese quântica fora apenas um artifício matemático, e não uma descrição da emissão da radiação térmica na determinação das emissões do corpo negro. O próprio Max Planck afirmou que foi “simplesmente um ato de desespero, depois de seis anos lutando com o problema de equilíbrio entre radiação e matéria”.

O que não está correto é postular que tais incertezas fossem insuperáveis, uma vez que, essas incertezas são originárias do Modelo Atômico construído a partir de erros matemáticos e físicos, tanto pela Teoria Quântica quanto pela Teoria Quântica Ondulatória.

Tanto a Teoria Quântica quanto a Teoria Quântica Ondulatória são incorretas e não incertas.

O Princípio da Incerteza descrito por Heisenberg será superado, simplesmente, pela apresentação de um Modelo Atômico consistente com as determinações físicas e matemáticas, como também, coerente com os resultados experimentais.

Como este “princípio da incerteza” pareceu ser real, começou-se a derivar dele outros “princípios” que necessitavam que este princípio estivesse correto, sendo base deles próprios, como é o caso do “princípio da complementaridade”.

A falta de entendimento do movimento ondulatório do elétron, do posítron, das radiações eletromagnéticas, da dualidade estrutural das radiações eletromagnéticas, da radiação eletromagnética ser matéria de baixíssima densidade (possui energia cinética que produz seu movimento de giro, produzindo propagação de vibrações na energia escura), contribuiu para a consolidação do Princípio de Incerteza.

Assim, fazer medições e predições somente prováveis ou estatísticas é perder a oportunidade, de explicar e entender, o que ainda não foi explicado ou entendido dentro de um Universo real, a nível atômico ou não.

 

 

 

Princípio da complementariedade e o Modelo proposto:

 

 

Pelo Princípio da Complementaridade da Escola de Copenhague há ambiguidade e natureza dual da matéria e da energia.

Acreditar que no experimento da fenda, o comportamento é alterado pelo observador é fazer uma leitura equivocada da realidade dos fatos, pois, não há consideração da existência de matéria comum em movimento de rotação, tais quais os elétrons, os posítrons e o conhecimento da realidade estrutural das radiações eletromagnéticas (matéria incomum - substâncias magnéticas, positiva unida à negativa) que, também, se movimenta em rotação, transmitindo ao espaço (energia escura) vibrações ondulares.

Esta não é uma questão de probabilidades e sim uma questão de explicação real de um acontecimento físico com explicações clássicas.

 

 

 

Experimento da fenda dupla e a propagação do elétron pelo Modelo proposto:

 

 

Quando o experimento foi observado, não foi levado em consideração o espaço ser formado pela energia escura que, o elétron ao girar (movimento de rotação – spin), provoca no espaço (energia escura), propagação das vibrações ondulares.

 O movimento de rotação do elétron (spin), horário ou anti- horário, ocorre dentro da energia escura, assim quando as 02 fendas estavam abertas ocorria propagação dessas vibrações dos elétrons nas duas fendas, produzindo a propagação das ondas (na energia escura) e interferências de uma propagação com a outra com superposição das marcas no anteparo, e quando uma era fechada, somente ocorria propagação na fenda aberta marcando o anteparo somente no lado aberto, sem interferência das ondas, mas isto não significa que o elétron deixou de girar e produzir ondas na energia escura, o experimento é que não foi suficientemente eficaz para captar estas ondas vibratórias.

A interpretação probabilística e do papel do observador na Física Quântica que descrevemos aqui é conhecida como interpretação de Copenhague, e seu principal formulador e defensor foi o físico dinamarquês Niels Bohr. Essa é a interpretação aceita pela grande maioria dos físicos hoje em dia, mas, sempre houve físicos que discordaram dessa interpretação, entre eles Albert Einstein. Segundo este, “a crença em um mundo exterior independente do observador é básico para toda a ciência natural”.

O experimento para a luz é o mesmo observado para o elétron, onde, pela falta de uma explicação pela física clássica, foi interpretado como um evento em que o observador altera o resultado e basilar para o princípio da complementariedade.

No entanto, se entendermos a estrutura do espaço (formado por energia escura) e a transmissão por este tecido das vibrações da radiação ao girar, entenderemos que o evento passa a ter uma explicação clássica.

Como as radiações, os elétrons e os posítrons são matérias em movimento giratório no tecido espacial (energia escura), não é possível ocorrer o colapso da onda, como prediz a teoria atual, pois, não se trata apenas de energia em movimento.

A dualidade onda/partícula dependente do observador é um equívoco provocado por um experimento que não conseguiu reproduzir a realidade dos acontecimentos, pois, o elétron e o posítron são partículas. A radiação eletromagnética é produto da união de substâncias magnéticas, positiva com a negativa, provida de massa, que se movimenta em rotação.

As substâncias magnéticas constituintes da radiação permanecem intactas, não sendo absorvidas ou consumidas, destruídas, nem mesmo nas explosões em superestrelas, como no caso da formação das supernovas.

A energia escura é o tecido por onde toda matéria se movimenta, bem como as radiações eletromagnéticas, produzindo, neste tecido, propagação das ondulações (vibrações) à medida que se movimentam.

 

 

 

Experimento da fenda dupla para as radiações eletromagnéticas e para os elétrons e o Modelo proposto:

 

 

Neste experimento, em que, parece que a radiação eletromagnética, às vezes se comporta como onda e às vezes como partícula, suscitando uma Teoria de Onda e uma Teoria de Partícula, que dependeria do observador, deve ser acompanhada melhor e o observador deve encontrar como resultado uma partícula que se movimenta girando no interior do tecido espacial (energia escura), pois, estas são características não somente observável nas radiações, mas também, no movimento dos elétrons e dos posítrons.

 

 

 

A Equação de onda de Erwin Schroedinger:

 

 

A equação de Schroedinger, deduzida em 1926 é uma equação usada em mecânica ondulatória para a função de onda de uma partícula. Considera-se que esta equação permitiu a criação de um modelo completo para o átomo.

Consiste numa equação diferencial, construída com base no modelo atômico de Bohr, incorporando as ideias de Louis de Broglie, de Albert Einstein e de Max de Planck.

Atualmente considera-se que a equação de Schroedinger constitui a base do formalismo mais operativo da mecânica quântica e rege o comportamento de uma partícula a nível atômico. Esta equação assenta num modelo atômico inteiramente baseado em ondas estacionárias e constitui a base da física e química modernas.

A equação de Schroedinger permitiria calcular a função de onda associada a uma partícula que se move dentro de um campo de forças descrito por um potencial (que pode depender da posição e do tempo). Se a energia potencial for conhecida, pode utilizar-se a equação de Schroedinger para se encontrar a função de onda.  Como esta é uma equação diferencial, a sua solução geral depende de constantes de integração, uma das condições que vai permitir determinar o valor dessas constantes está relacionada com o significado físico da função de onda, pois, a intensidade da função de onda representa a densidade de probabilidade de se encontrar a partícula numa dada posição.

A resolução da equação de Schroedinger conduziria a um conjunto de funções de onda e a um conjunto de energias correspondentes aos estados do elétron permitidos nesse átomo. Só são permitidas certas funções de onda como soluções da equação. As expressões matemáticas das funções de onda permitiriam determinar a probabilidade de encontrar o elétron na vizinhança de um ponto próximo do núcleo. No caso do elétron do átomo de hidrogénio no estado fundamental, essa probabilidade só dependeria da distância ao núcleo.