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Teorema abala fundações da mecânica quântica

Teorema abala fundações da mecânica quântica
Representação radial da função de onda de um elétron. [Imagem: NERSC]

Função real

Você já deve estar cansado de ouvir falar que a mecânica quântica pode "interpretar" um átomo, um elétron ou um fóton, por exemplo, como uma partícula ou como uma onda.

Quando as encaram como ondas, os físicos estão falando de uma função de onda, uma descrição matemática de uma onda, que determina as probabilidades de que as partículas quânticas tenham determinadas propriedades.

A função de onda há muito tempo é interpretada como uma ferramenta estatística que reflete nossa ignorância sobre as partículas quânticas.

Mas agora um trio de físicos ingleses está defendendo a ideia quase chocante de que a função de onda na verdade é algo real, fisicamente real, e não uma probabilidade estatística.

Terremoto na física

Parece que "abalar" as bases da física não é uma expressão suficiente para dar conta do que essa proposta significa: "Eu não quero parecer hiperbólico, mas eu acredito que a expressão 'abalo sísmico' parece se aplicar bem a esse artigo," comentou o professor Antony Valentini, da Universidade Clemson, que não faz parte do trio que está defendendo esta ideia.

Ouvido pela revista Nature, Valentini afirma que este resultado pode ser o teorema geral (relacionado à mecânica quântica) mais importante desde o teorema de Bell.

Em 1964, o irlandês John Stewart Bell demonstrou que, se a mecânica quântica descrevia entidades reais, então ela teria que incluir a misteriosa "ação à distância", os famosos átomos assombrados de Einstein.

Teorema abala fundações da mecânica quântica
Dois sistemas quânticos são preparados independentemente. O estado quântico de cada um, determinado pelo método de preparação, é ou 0 ou positivo. Os dois são postos juntos e medidos. Segundo a nova teoria, o resultado da medição somente pode depender das propriedades físicas dos dois sistemas no momento da medição. [Imagem: Pusey/Barret/Rudolph]

Agora, um novo teorema mostra que, se a função de onda quântica for meramente uma ferramenta estatística, então mesmo os estados quânticos que não estão conectados através do espaço e do tempo - por meio do entrelaçamento quântico - deveriam ser capazes de se comunicar uns com os outros.

Como isso parece ser altamente improvável, Matthew Pusey, Terry Rudolph (Imperial College) e Jonathan Barrett (Universidade de Londres) concluíram que a função de onda não é algo meramente formal, mas um aspecto concreto da realidade.

"Isso arranca fora a obscuridade e mostra que não podemos ter uma interpretação de um estado quântico como algo probabilístico," opinou David Wallace, da Universidade de Oxford.

Consciência quântica

Essa discussão nos leva de volta à geração de gênios que construiu o arcabouço teórico sobre o qual a física navega há quase um século. Nos anos 1920, Niels Bohr e a chamada "interpretação de Copenhague" da física quântica consideraram a função de onda como uma ferramenta computacional.

Einstein concordou com reservas, afirmando que a função de onda também poderia ter algo a ver com uma realidade subjacente ainda desconhecida.

Já Erwin Schrodinger, aquele do gato que fica viva e morto ao mesmo tempo, chegou a considerar que a função de onda era uma realidade física.

Mas o assunto foi varrido para debaixo do tapete desde então.

Segundo Valentini, a interpretação de Copenhague caiu de moda, mas a ideia da função de onda como uma ferramenta estatística voltou a dominar o mundo da física com o advento da teoria da informação quântica.

O novo teorema volta atrás, afirmando que os sistemas quânticos devem "saber" exatamente o estado em que foram preparados - algo como se uma moeda que dê seis caras em cada 10 tentativas tenha uma propriedade física de dar resultados corrompidos, em vez de o excesso de caras ser um mero acidente estatístico.

A propósito, a revista Nature não publicou, apenas comentou o artigo, que está no repositório arXiv, ainda não publicado por nenhuma revista revisada pelos pares.

Bibliografia:

The quantum state cannot be interpreted statistically
Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph
arXiv
14 Nov 2011
http://xxx.lanl.gov/abs/1111.3328

On the reality of the quantum state
Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph
Nature Physics
Vol.: 8, 476–479
DOI: 10.1038/nphys2309




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