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Incerteza pode ser parte intrínseca da realidade

Com informações da Universidade de Viena - 23/12/2019

Tudo na Física pode ser incerto
A partir de um certo número de pinos, não há mais nenhuma certeza.
[Imagem: Lorenzo Nocchi]

Tudo na física pode ser incerto

Dois físicos austríacos estão propondo uma nova interpretação da Física Clássica sem usar números reais, desafiando a visão tradicional de que essa parte da física seria determinística.

Na Física Clássica geralmente se assume que, se soubermos onde está um objeto e qual é a sua velocidade, podemos prever exatamente para onde ele irá.

Assim, uma suposta inteligência superior, com o conhecimento de todos os objetos existentes num determinado momento, seria capaz de conhecer com certeza o futuro e o passado do Universo com precisão infinita. Pierre-Simon Laplace idealizou esse argumento, mais tarde chamado de demônio de Laplace, no início de 1800, para ilustrar o conceito de determinismo na Física Clássica.

Geralmente se acredita que foi apenas com o advento da Física Quântica que o determinismo foi posto em xeque. Ao desvendar os reinos moleculares e atômicos, os físicos descobriram que nem tudo pode ser dito com certeza e que só podemos calcular a probabilidade de que algo possa se comportar de uma certa maneira.

Mas será que a Física Clássica é de fato completamente determinística?

Flavio Del Santo (Universidade de Viena) e Nicolas Gisin (Universidade de Genebra) acham que não. Eles demonstraram agora que a interpretação usual da Física Clássica é baseada em suposições adicionais tácitas.

Da certeza ao aleatório

Quando medimos algo, digamos o comprimento de uma mesa com uma trena, encontramos um valor com precisão finita, ou seja, com um número finito de dígitos. Mesmo se usarmos um instrumento de medição mais preciso, simplesmente teremos mais dígitos, mas ainda assim um número finito deles. No entanto, a Física Clássica assume que, mesmo que não sejamos capazes de medi-los, existe um número infinito de dígitos predeterminados. Isso significa que o comprimento da mesa é sempre perfeitamente determinado.

Tudo na Física pode ser incerto
Há quem acredite que a Física Quântica emerge na fronteira entre múltiplos universos.
[Imagem: S. J. Weber et al./Nature]

Imagine agora jogar uma variante do jogo Bagatelle, onde um tabuleiro é preenchido simetricamente com pinos. Quando a bolinha rola pelo tabuleiro, ela bate nos pinos e se move para a direita ou para a esquerda de cada um dos pinos.

Em um mundo determinístico, o conhecimento perfeito das condições iniciais sob as quais a bola entra no tabuleiro (velocidade e posição) determina inequivocamente a rota que a bola seguirá entre os pinos. A Física Clássica assume que, se não podemos obter o mesmo caminho em diferentes rodadas, é apenas porque, na prática, não somos capazes de estabelecer precisamente as mesmas condições iniciais. Por exemplo, não temos um instrumento de medição infinitamente preciso para definir a posição inicial da bola ao entrar no tabuleiro.

Flavio e Nicolas propõem uma visão alternativa: Após um certo número de pinos, o futuro da bola é genuinamente aleatório, mesmo em princípio, e não devido às limitações dos nossos instrumentos de medição. A cada jogada, a bola tem uma certa propensão ou tendência a ricochetear à direita ou à esquerda, e essa escolha não é determinada a priori.

Para as primeiras colisões, o caminho pode ser determinado com certeza, ou seja, a propensão é de 100% para um lado e 0% para o outro. Após um certo número de pinos, no entanto, a chance não é predeterminada e a propensão atinge gradualmente 50% para a direita e 50% para a esquerda para os pinos distantes. Dessa maneira, pode-se pensar em cada dígito do comprimento da nossa mesa como determinado por um processo semelhante à escolha de ir para a esquerda ou direita em cada batida da bolinha. Portanto, após um determinado número de dígitos, o comprimento não é mais determinado.

Tudo na Física pode ser incerto
A medição do tempo também tem uma limitação fundamental de precisão.
[Imagem: Juan Carlos Palomino/Universidade de Viena]

Tudo é incerto

Este novo modelo refuta a atribuição usual de um significado físico aos números reais matemáticos (números com infinitos dígitos predeterminados). Em vez disso, o modelo afirma que, após um certo número de dígitos, seus valores se tornam verdadeiramente aleatórios, e apenas a propensão de assumir um valor específico está bem definida.

Isso leva a novas ideias sobre a relação entre a Física Clássica e a Física Quântica. De fato, quando, como e sob quais circunstâncias uma quantidade indeterminada assume um valor definido é uma questão notória nos fundamentos da Física Quântica, questão esta conhecida como problema da medição quântica.

Isso está relacionado ao fato de que, no mundo quântico, é impossível observar a realidade sem alterá-la. De fato, o valor de uma medição em um objeto quântico ainda não está estabelecido até que um observador realmente o meça.

Os dois físicos, por outro lado, apontam que o mesmo problema também pode estar sempre oculto por trás das regras aparentemente tranquilizadoras da Física Clássica.

Bibliografia:

Artigo: Physics without Determinism: Alternative Interpretations of Classical Physics
Autores: Flavio Del Santo, Nicolas Gisin
Revista: Physical Review A
Vol.: 100, 062107
DOI: 10.1103/PhysRevA.100.062107






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