Uma descrição comum, mas errada, da temperatura no zero absoluto é “a temperatura na qual todas as moléculas estão paradas”. Como o princípio da incerteza de Heisenberg pode ser usado para superar este engano?

Passo 1

Resumo do enunciado e tópico
O enunciado chama atenção para a ideia equivocada de que “no zero absoluto todas as moléculas estão paradas” e pergunta como o princípio da incerteza de Heisenberg ajuda a corrigir esse equívoco. Aqui o conteúdo é mecânica quântica: especificamente o princípio da incerteza de Heisenberg, que relaciona as incertezas na posição e no momento de uma partícula.

Passo 2

Enunciando o princípio da incerteza
O princípio de incerteza de Heisenberg diz que, para uma partícula, as incertezas na posição \Delta x e no momento \Delta p satisfazem
\Delta x\,\Delta p \;\ge\;\frac{\hbar}{2}.
Isso significa que não podemos ter simultaneamente posição e momento perfeitamente bem determinados.

Passo 3

Consequência de “momento exatamente zero”
Se tentássemos dizer que a molécula está “parada” no zero absoluto, estaríamos impondo \Delta p = 0. Mas, pela relação de incerteza, isso obrigaria
\Delta x \;\ge\;\frac{\hbar}{2\,\Delta p}\;\longrightarrow\;\infty.
Ou seja, a partícula ficaria completamente deslocalizada, espalhando-se infinitamente pelo espaço — o que é fisicamente absurdo para uma molécula confinada em um recipiente.

Passo 4

Movimento de ponto zero
Para evitar essa deslocalização infinita, a partícula deve ter um “momento residual” não nulo, \Delta p>0. Esse momento mínimo gera uma energia mínima quântica, chamada energia de ponto zero, e implica que a molécula nunca fique completamente imóvel, mesmo a T=0.

Passo 5

Superando o engano
Portanto, graças ao princípio da incerteza, sabemos que no zero absoluto as moléculas ainda têm flutuações quânticas de momento e posição (movimento de ponto zero). Assim, dizer que “todas as moléculas estão paradas” é falso: elas não podem ter \Delta p=0 sem violar Heisenberg.

Resposta

O princípio da incerteza impede \Delta p=0 sem que \Delta x exploda para o infinito. Logo, mesmo a T=0 as moléculas mantêm um movimento de ponto zero — não podem estar completamente paradas.

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