Paradoxo quântico aponta para fundamentos instáveis ​​da realidade

Paradoxo quântico aponta para fundamentos instáveis ​​da realidade
Não apenas “bobagem filosófica”: um experimento mostra como os fatos podem depender do observador. DAVIDE BONAZZI / SALZMAN ART

Quase 60 anos atrás, o físico ganhador do Prêmio Nobel, Eugene Wigner, capturou uma das muitas esquisitices da mecânica quântica em um experimento mental. Ele imaginou um amigo seu, lacrado em um laboratório, medindo uma partícula, como um átomo, enquanto Wigner estava do lado de fora. A mecânica quântica permite que as partículas ocupem muitos locais ao mesmo tempo – a chamada superposição – mas a observação do amigo ‘colapsa’ a partícula em apenas um ponto. No entanto, para Wigner, a superposição permanece: o colapso ocorre apenas quando ele faz uma medição algum tempo depois. Pior ainda, Wigner também vê o amigo em uma superposição. Suas experiências entram em conflito direto.

Agora, pesquisadores na Austrália e no Taiwan oferecem talvez a demonstração mais nítida mostrando que o paradoxo de Wigner é real. Em um estudo publicado na semana passada na Nature Physics, eles transformam o experimento mental em um teorema matemático que confirma a contradição irreconciliável no cerne do cenário. A equipe também testa o teorema com um experimento, usando fótons como proxies para os humanos. Enquanto Wigner acreditava que para resolver o paradoxo requer que a mecânica quântica fosse quebrada para grandes sistemas, como observadores humanos, alguns dos autores do novo estudo acreditam que algo tão fundamental está no gelo fino: objetividade. Isto pode significar que não existe um fato absoluto, tão verdadeiro para mim quanto para você.

A coautora Nora Tischler, da Griffith University, disse:

É um pouco desconcertante. Um resultado de medição é o que a ciência se baseia. Se de alguma forma isso não for absoluto, é difícil imaginar.

Para físicos que rejeitaram experimentos mentais como o de Wigner como um olhar interpretativo do “umbigo”, o estudo mostra que as contradições podem surgir em experimentos reais, diz Dustin Lazarovici, um físico e filósofo da Universidade de Lausanne, que não fazia parte da equipe.

Ele diz:

O trabalho faz um grande esforço para falar a língua daqueles que tentaram simplesmente discutir as questões fundamentais e pode, assim, obrigar pelo menos alguns a enfrentá-las.

O experimento mental de Wigner recebeu atenção renovada nos últimos anos. Em 2015, Časlav Brukner, da Universidade de Viena, testou a forma mais intuitiva de contornar o paradoxo: o amigo dentro do laboratório viu, de fato, a partícula em um lugar ou outro e Wigner simplesmente não sabe o que é ainda. No jargão da teoria quântica, o resultado do amigo é uma variável oculta.

Brukner descartou essa conclusão em seu próprio experimento mental, usando um truque – baseado no emaranhamento quântico – para revelar a variável oculta. Ele imaginou formar dois pares amigo-Wigner e dar a cada um uma partícula, enredada com seu parceiro de tal forma que seus atributos, ao serem medidos, fossem correlacionados. Cada amigo mede a partícula, cada Wigner mede o amigo que mede a partícula e os dois Wigners comparam suas notas. O processo se repete. Se os amigos vissem resultados definitivos – como você pode suspeitar – as próprias descobertas dos Wigners mostrariam apenas correlações fracas. Mas, em vez disso, eles encontram um padrão de correlações fortes.

“Você se depara com contradições”, diz Brukner. Seu experimento e um semelhante em 2016 por Daniela Frauchiger e Renato Renner, da ETH Zürich, gerou uma enxurrada de trabalhos e acaloradas discussões em conferências.

Mas em 2018, Richard Healey, um filósofo da física da Universidade do Arizona, apontou uma lacuna no experimento mental de Brukner, que Tischler e seus colegas fecharam. Em seu novo cenário, eles fazem quatro suposições. Uma é que os resultados obtidos pelos amigos são reais: eles podem ser combinados com outras medidas para formarem um corpus compartilhado de conhecimento. Eles também presumem que a mecânica quântica é universal e válida tanto para observadores quanto para partículas; que as escolhas que os observadores fazem estão livres de preconceitos peculiares induzidos por um superdeterminismo divino; e que a física é local, livre de tudo, exceto a forma mais limitada de “ação fantasmagórica” à distância.

No entanto, sua análise mostra que as contradições do paradoxo de Wigner persistem. O experimento de mesa da equipe, no qual eles criaram fótons emaranhados, também confirma o paradoxo. Elementos ópticos direcionaram cada fóton em um caminho que dependia de sua polarização: o equivalente às observações dos amigos. O fóton então entrou em um segundo conjunto de elementos e detectores que desempenhavam o papel dos Wigners. A equipe encontrou, novamente, uma incompatibilidade irreconciliável entre os amigos e os Wigners. Além disso, eles variaram exatamente o quão emaranhadas as partículas estavam e mostraram que a incompatibilidade ocorre para condições diferentes do que no cenário de Brukner.

Thischler diz:

Isso mostra que realmente temos algo novo aqui.

Isso também indica que uma das quatro premissas deve ser válida. Poucos físicos acreditam que o superdeterminismo pode ser o culpado. Alguns vêem a localidade como o ponto fraco, mas seu fracasso seria total: as ações de um observador afetariam os resultados de outro, mesmo através de grandes distâncias – um tipo mais forte de não localidade do que o tipo que os teóricos quânticos costumam considerar.

Portanto, alguns estão questionando o princípio de que os observadores podem agrupar suas medições empiricamente.

O co-autor do estudo e físico de Griffith, Howard Wiseman, diz:

Pode ser que existam fatos para um observador e fatos para outro; eles não precisam se encaixa.

É um relativismo radical, ainda chocante para muitos.

Olimpia Lombardi, filósofa da física da Universidade de Buenos Aires, disse:

De uma perspectiva clássica, o que todos veem é considerado objetivo, independente do que os outros veem.

E então há a conclusão de Wigner de que a própria mecânica quântica falha. Das suposições, é a mais diretamente testável, por experimentos que estão sondando a mecânica quântica em escalas cada vez maiores. Mas a única posição que não sobrevive à análise é não ter posição, diz outro coautor da Griffith, Eric Cavalcanti.

Ele diz:

A maioria dos físicos pensa: Isso é apenas bobagem filosófica’. Eles terão um tempo difícil.

(Fonte)


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