Igor Zolnerkevic
Legenda da imagem: Werner Heisenberg jogando tênis de mesa no Instituto de Gottingen, em 1951. Crédito: Juan G. Roederer/AIP Emilio Segrè Visual Archives
Conceitos centrais da Teoria Quântica, como o Princípio da Incerteza, contrariam nossas intuições mais fundamentais, dificultando a compreensão da estrutura da teoria pelos estudantes, especialmente nas disciplinas introdutórias no bacharelado e na licenciatura. Em artigo publicado este ano na Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), pesquisadores propõem um plano didático para apresentar o Princípio da Incerteza nas aulas de introdução à mecânica quântica com mais clareza e profundidade.
“Os livros didáticos contemporâneos de Mecânica Quântica, muitas vezes, tratam o tema de forma periférica ou, pelo menos, não discutem em detalhes as diferentes formas de se derivar as relações de incerteza, os diferentes experimentos mentais que podem ser mobilizados para entendê-lo e, sobretudo, as diferentes interpretações que ele enseja”, afirmam os autores do estudo, Gabriela Gomes Rosa, aluna de mestrado sob orientação de Nathan Willig Lima e Cláudio José de Holanda Cavalcanti, professores do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Segundo os pesquisadores, seu artigo “pode ser introduzido em disciplinas de Mecânica Quântica após a apresentação tradicional, contribuindo para complementar o que foi estudado no livro didático e para enriquecer as discussões e compreensões sobre tal princípio.”
O artigo na RBEF realiza uma apresentação ampliada do Princípio da Incerteza, organizada em três categorias: formalismo matemático, fenomenologia e interpretação. A proposta didática é inspirada na discussão levantada no livro “The Philosophy of Quantum Physics”, do físico e filósofo Max Jammer (1915-2010), propondo que as teorias da Física possuem três componentes distintos: formalismo abstrato, regras de correspondência e interpretações. A apresentação inclui reconstruções didáticas de trabalhos históricos originais, cujas referências podem ser úteis a quem quiser aventurar-se ainda mais pelo tema.
“Essa organização assume um caráter didático interessante, que pode auxiliar na compreensão do conceito pelos estudantes e em sua explicação por docentes de diferentes níveis de ensino”, comentam os integrantes da Comissão de Área Pesquisa em Ensino de Física (CAPEF) da SBF. “O artigo é uma ótima contribuição aos professores que ministram disciplinas introdutórias de Física Quântica em cursos de bacharelado e licenciatura em Física, e para professores de Física do Ensino Médio que queiram revisar, ampliar e aprofundar conhecimentos sobre o Princípio da Incerteza.”
Gabriela Rosa conta que o artigo faz parte de sua dissertação de mestrado em fase de conclusão e está dentro do projeto de pesquisa na área de História da Teoria Quântica, coordenando por seu orientador na UFRGS, Professor Nathan Lima (confiram o vídeo no canal de divulgação de Lima, O Princípio da Incerteza os limites de nosso conhecimento). Em outra parte ainda não publicada da dissertação, Rosa apresenta os resultados de uma análise preliminar dos livros didáticos mais utilizados nas disciplinas de introdução à teoria quântica no Brasil. A análise mostra que os livros didáticos em geral fazem uma escolha entre privilegiar a apresentação do formalismo matemático ou enfatizar os aspectos históricos e interpretativos. “Os livros não discutem muito as interpretações, ou quando discutem, em geral não esclarecem de quais interpretações do Princípio da Incerteza estão tratando”, afirma.
Referências
ROSA, Gabriela Gomes; LIMA, Nathan Willig; CAVALCANTI, Cláudio José de Holanda. Diferentes proposições do princípio da incerteza para posição e momentum: integrando formalismo matemático, fenomenologia e interpretações no ensino da teoria quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 44, p. e20210298, 2022.
Outros trabalhos publicados na RBEF sobre o tema:
MAZIERO, Jonas. A relação de incerteza de Maccone-Pati.Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39 (4), 2017.
CHIBENI, Silvio Seno. Certezas e incertezas sobre as relações de Heisenberg. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 27(2), Jun 2005.