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Causalidade quântica questiona sequência de causa e efeito

Causalidade quântica questiona lei de causa e efeito
Se eventos, assim como partículas quânticas, podem estar em superposição, então haverá situações em que dois agentes vão se comunicar, mas será impossível definir quem influenciou quem.[Imagem: University of Vienna]

Circularidade causal

O conceito de causalidade é inseparável não apenas da ciência, mas também de nossas experiências comuns do dia-a-dia.

A ideia básica de causa e efeito é que os eventos no presente são causados por eventos do passado e, por sua vez, serão causas de eventos no futuro.

Tudo parece criteriosamente ordenado em uma inexorável linha do tempo.

Mas um trio de físicos da Bélgica e da Áustria mostrou que, no reino do infinitamente pequeno, onde as coisas são governadas pelas leis da mecânica quântica, causa e efeito podem ser bem mais complicadas - elas podem coexistir.

Segundo eles, é possível conceber situações nas quais um evento pode ser tanto a causa quanto o efeito de outro.

Ou seja, A pode ser a causa de B, mas pode simultaneamente ser consequência do B que ele próprio causou.

Embora ainda não esteja claro se situações assim podem ser encontradas na natureza, o simples fato de serem possíveis pode ter um grande impacto sobre a própria mecânica quântica, assim como sobre a computação quântica e a gravidade quântica.

Experimento mental

Uma das coisas mais esquisitas dentre as muitas esquisitices da mecânica quântica é que uma partícula pode estar em dois lugares ao mesmo tempo - esquisito, mas muito bem demonstrado pelos experimentos.

Esse fenômeno é chamado superposição, sendo o responsável pelo estranho experimento mental conhecido como gato de Schrodinger.

Imagine um outro experimento mental.

No mundo clássico, esse que nossos sentidos detectam, Maria entra em uma sala e encontra um papel com algo escrito. Ela lê a mensagem, apaga-a e então escreve sua própria mensagem: "Maria esteve aqui".

Mais tarde, João entra na mesma sala, encontra a mesma folha de papel, lê a mensagem, apaga-a e então escreve a sua própria: "João também esteve aqui".

Ora, neste nosso mundo clássico, Maria nunca poderá saber que João esteve na sala porque, ao sair, João de fato nunca esteve na sala - ele só chegará depois.

Superposição de eventos

Mas tudo muda se o experimento passar a ser governado pelas leis da mecânica quântica.

Imagine que, em vez de um papel, nossos dois heróis encontrarem na sala um qubit - um sistema quântico - para ler e registrar suas mensagens.

Nesse caso, o evento pode seguir as leis da mecânica quântica e, portanto, pode estar em superposição.

Assim, nosso qubit poderá conter simultaneamente a mensagem de Maria e a mensagem de João.

E Maria poderá ler que João "também" esteve na sala, e mudar o que faria em reação a isso, ainda que João ainda não tenha chegado na sala.

Na verdade, é um pouco mais do que isso, porque os físicos afirmam que são os próprios eventos que estarão em superposição: efetivamente, o evento "Maria entra na sala primeiro e deixa a mensagem antes de João" estará existindo ao mesmo tempo que o evento "João entra na sala primeiro e deixa a mensagem antes de Maria".

Uma autêntica violação quântica da ordem causal, ou da sequência temporal.

Teoria e realidade

"Uma superposição assim, contudo, nunca foi considerada na formulação padrão da mecânica quântica uma vez que a teoria sempre assume uma ordem causal definida entre os eventos," comentou Ognyan Oreshkov, da Universidade de Bruxelas, na Bélgica, um dos autores da nova teoria.

"Mas se acreditamos que a mecânica quântica governa todos os fenômenos, é natural esperar que a ordem dos eventos possa ser indefinida, da mesma forma que a localização de uma partícula, ou sua velocidade," acrescentou Fabio Costa, da Universidade de Viena, na Áustria.

Ou seja, uma seta do tempo que aponte sempre na mesma direção, respeitando um tempo global imanente, é um pressuposto da teoria, e não uma conclusão - embora seja forçoso admitir, no novo quadro teórico, que um pressuposto e uma conclusão "quânticos" possam coexistir.

Mas a natureza não precisa obedecer aos postulados da teoria que tenta explicá-la. Em vez disso, é mais razoável assumir que a natureza obedeça suas próprias leis.

Propriedade ou ponto de vista

Por mais estranha que pareça, a nova proposta é importante para que possamos compreender se uma ordem causal definida é uma propriedade intrínseca da natureza ou se é apenas algo que deriva da forma como interagimos com a natureza.

Antes de qualquer conclusão, porém, talvez seja necessário deixar os papéis de lado e ir para natureza, tentando encontrar lá algum indício de uma superposição de eventos, que embaralhe a tão querida lei de causa e efeito.

Bibliografia:

Quantum correlations with no causal order
Ognyan Oreshkov, Fabio Costa, Caslav Brukner
Nature Communications
Vol.: 3: 1092
DOI: 10.1038/ncomms2076




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