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54. A Física Quântica: Fundamentos e Paradoxos A física quântica é a teoria que descreve o comportamento das partículas subatômicas, como elétrons, prótons, nêutrons e outras partículas elementares. Ao contrário da física clássica, que funciona bem em escalas macroscópicas, a física quântica descreve fenômenos que ocorrem em escalas extremamente pequenas, como o comportamento das partículas em átomos e moléculas. Princípios Fundamentais da Física Quântica A física quântica é baseada em alguns princípios fundamentais que desafiam nossa intuição cotidiana. Os mais importantes são: 1. Quantização de Energia: Em vez de existir um número contínuo de níveis de energia, como propunha a física clássica, os sistemas quânticos só podem ter valores discretos de energia, chamados de níveis quânticos. Isso significa que as partículas podem apenas ocupar certos estados de energia específicos. 2. Dualidade Partícula-Onda: A teoria quântica propõe que as partículas subatômicas, como elétrons e fótons (partículas de luz), possuem duas naturezas: elas podem se comportar como partículas (com massa e carga) ou como ondas (exibindo propriedades de interferência e difração). Isso foi demonstrado experimentalmente através do famoso experimento da dupla fenda, em que partículas, como elétrons, exibem padrões de interferência típicos de ondas. 3. Princípio da Incerteza de Heisenberg: Este princípio afirma que não é possível conhecer simultaneamente com precisão a posição e a velocidade (ou momento) de uma partícula. Quanto mais precisamente tentamos medir uma dessas variáveis, mais incerta se torna a outra. Esse princípio é uma das características mais contraditórias da física quântica, pois desafia o determinismo da física clássica. 4. Superposição Quântica: A superposição é o princípio que afirma que uma partícula pode existir em vários estados ao mesmo tempo até ser medida. Um exemplo clássico é o famoso experimento da dupla fenda, onde uma partícula pode passar simultaneamente por ambas as fendas de uma barreira, criando um padrão de interferência típico de ondas, mas se for observada, ela "escolhe" um caminho. Questões sobre a Física Quântica 1. O que o Princípio da Incerteza de Heisenberg afirma? 2. X a) Não é possível medir a posição e a velocidade de uma partícula com precisão simultaneamente. b) A posição e a velocidade de uma partícula podem ser medidas com precisão infinitamente. c) As partículas subatômicas têm trajetórias determinadas, mas com pequenos desvios. d) O comportamento das partículas pode ser descrito apenas por ondas. 2. Qual é o fenômeno descrito pelo entrelaçamento quântico? a) Quando duas partículas interagem de forma independente. x b) Quando partículas em estados separados instantaneamente afetam o estado umas das outras, independentemente da distância. c) Quando partículas se repelem devido à força de Coulomb. d) Quando duas partículas ocupam o mesmo estado energético.