O princípio da incerteza entre posição e momentum na teoria quântica não-relativística : gênese e estabilização no contexto pedagógico-científico

Abstract

Na presente dissertação, com objetivo de contribuir com o Ensino de Física Quântica, buscamos caracterizar a gênese, a tradução e a estabilização do Princípio da Incerteza entre variáveis posição e momentum na teoria quântica não-relativística nos artigos originais e em livros didáticos de mecânica quântica do ensino superior. Para isso, partimos de uma fundamentação teórico-metodológica centrada nos Estudos das Ciências de Bruno Latour e recorremos a elementos históricos e fontes primárias para fornecer profundidade e contextualização ao Princípio da Incerteza. Nesse contexto, a dissertação foi estruturada em três estudos independentes. No primeiro estudo, buscamos determinar quais características uma narrativa histórica deve apresentar para estar consonante com as premissas teórico-metodológicas da Sociologia da Tradução e, dessa forma, reconstruímos historicamente a gênese do Princípio da Incerteza. No segundo estudo, a partir de uma proposta didática inspirada em Max Jammer, apresentamos o Princípio da Incerteza em três níveis: formalização matemática, fenomenologia e interpretações. Dessa forma, reconstruímos as principais derivações do Princípio da Incerteza para variáveis posição e momento, as principais discussões fenomenológicas e interpretações do princípio, de forma estruturada para que possam ser utilizadas no contexto pedagógico. Por fim, no terceiro e último estudo, a partir da análise da apresentação do Princípio da Incerteza trazida por 34 livros didáticos de Física Quântica do Ensino Superior, mapeamos os principais actantes da rede que constitui o Princípio da Incerteza no contexto pedagógico-científico e, com o suporte da Teoria Ator-Rede associada a Análise das Redes-Sociais e o auxílio do software R e do algoritmo ForceAtlas2, foi possível identificar que alguns elementos do desenvolvimento histórico do Princípio da Incerteza são mais estáveis do que outros. Além disso, nossos resultados apontam que muitos livros abordam o Princípio da Incerteza de uma maneira muito semelhante, sendo uma abordagem muito parecida com aquela proposta pelo próprio Werner Heisenberg em 1927, o que resulta no apagamento de discussões e desenvolvimentos posteriores.

In the present dissertation, with the objective of contributing to the Teaching of Quantum Physics, we seek to characterize the genesis, translation and stabilization of the Uncertainty Principle between the position and momentum variables in nonrelativistic quantum theory in original articles and in quantum mechanics textbooks of higher education. For this, we start from a theoretical-methodological foundation centered on Bruno Latour's Science Studies and resort to historical elements and primary sources to give depth and contextualization to the Uncertainty Principle. In this context, the dissertation was structured in three independent studies. In the first study, we sought to determine which characteristics a historical narrative must present to be in line with the theoretical-methodological assumptions of the Sociology of Translation and, thus, we historically reconstruct the genesis of the Uncertainty Principle. In the second study, based on a didactic proposal inspired by Max Jammer, we present the Uncertainty Principle at three levels: mathematical formalization, phenomenology and interpretations. Thus, we reconstruct the main derivations of the Uncertainty Principle for position and moment variables, the main discussions and phenomenological interpretations of the principle, in a structured way so that they can be used in the pedagogical context. Finally, in the third and final study, based on the analysis of the presentation of the Uncertainty Principle brought by 34 Quantum Physics textbooks in Higher Education, we mapped the main actors of the network that constitutes the Uncertainty Principle in the pedagogical-scientific context and, with the support of the Actor-Network Theory associated with the Analysis of Social Networks and the help of the R software and the ForceAtlas2 algorithm, it was possible to identify that some elements of the historical development of the Uncertainty Principle are more stable than others. In addition, our results indicate that many books approach the Uncertainty Principle in a very similar way, being an approach very similar to that proposed by Werner Heisenberg himself in 1927, which results in the erasure of discussions and subsequent developments.