NotíciaSe você achava que a mecânica quântica era estranha, precisa verificar o tempo emaranhado

Redação2 meses atrás17 min
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Em 1935, os físicos Albert Einstein e Erwin Schrödinger trocaram uma rica correspondência, sobre as implicações da nova teoria da mecânica quântica.

Sua real preocupação foi o que Schrödinger mais tarde chamou de entrelaçamento: a incapacidade de descrever dois sistemas quânticos ou partículas independentemente, depois de terem interagido.

Até o momento de sua morte, Einstein estava convencido de que o emaranhamento mostrava como a mecânica quântica era incompleta.

Para Schrödinger, o entrelaçamento era a característica definidora da nova física, mas isso não significava que ele a aceitasse de ânimo leve.

“Eu sei, é claro, como o hocus pocus funciona matematicamente”, escreveu ele a Einstein em 13 de julho de 1935. “Mas eu não gosto dessa teoria.”

Foram nessas cartas que o famoso gato de Schrödinger, suspenso entre a vida e a morte, apareceu pela primeira vez.

Mas há um problema, o emaranhamento viola como o mundo deveria funcionar. A informação não pode viajar mais rápido que a velocidade da luz, por exemplo.

acontece que em um artigo publicado em 1935, Einstein e os seus co-autores explicaram como o emaranhamento leva ao que hoje é chamado de não-localidade quântica, o misterioso elo que parece existir entre as partículas entrelaçadas.

Se dois sistemas quânticos se encontram e depois se separam, mesmo ao longo de uma distância de milhares de anos-luz, torna-se impossível medir as características de um sistema (como sua posição, momento e polaridade) sem direcionar instantaneamente o outro para um estado correspondente.

Até os dias atuais, grande parte dos experimentos testou o entrelaçamento em relação às lacunas espaciais.

A suposição é que a parte “não-local” da não-localidade quântica se refere ao emaranhamento de propriedades no espaço . Mas e se o entrelaçamento também ocorrer ao longo do tempo? Existe algo como não-temporal temporal?

A resposta, como se vê, é sim.

Apenas quando você pensou que a mecânica quântica não poderia ficar mais estranha, uma equipe de físicos da Universidade Hebraica de Jerusalém relatou em 2013 que eles haviam entrincheirado fótons que nunca coexistiram.

Experimentos anteriores envolvendo uma técnica chamada ‘troca de emaranhamento’ já haviam mostrado correlações quânticas ao longo do tempo, atrasando a medição de uma das partículas coexistentes emaranhadas; mas Eli Megidish e seus colaboradores foram os primeiros a mostrar o entrelaçamento entre fótons cuja expectativa de vida não se sobrepõem a todos.

Veja como eles fizeram isso.

Primeiro, eles criaram um par de fótons emaranhados, respectivamente “1” e “2” (passo I no diagrama abaixo). Logo depois, eles mediram a polarização do fóton 1 (uma propriedade descrevendo a direção da oscilação da luz) – assim, “matando-a” (passo II).

Fóton 2 foi enviado em uma perseguição, enquanto um novo par emaranhado, ‘3-4’, foi criado (etapa III). O fóton 3 foi então medido juntamente com o fóton itinerante 2 de tal forma que a relação de entrelaçamento foi ‘trocada’ dos pares antigos (‘1-2’ e ‘3-4’) para o novo combo ‘2-3’ ( etapa IV).

Algum tempo depois (passo V), a polarização do único sobrevivente, o fóton 4, é medida, e os resultados são comparados com os do fóton morto longo 1 (de volta ao passo II).

O resultado? Os dados revelaram a existência de correlações quânticas entre os fótons 1 e 4 “não-locais”. Isto é, o emaranhamento pode ocorrer em dois sistemas quânticos que nunca coexistiram.

O que isso pode significar na Terra? Prima facie, parece tão preocupante quanto dizer que a polaridade da luz das estrelas no passado distante influenciou a polaridade da luz das estrelas que cai no seu telescópio amador neste inverno.

Ainda mais bizarramente: talvez isso implique que as medições feitas pelo seu olho na luz das estrelas que caíram no seu telescópio neste inverno de alguma forma ditaram a polaridade dos fótons com mais de 9 bilhões de anos.

Para que este cenário não pareça estranho demais, Megidish e seus colegas não conseguem resistir a especular sobre interpretações possíveis e bastante assustadoras de seus resultados.

Talvez a medição da polarização do fóton 1 no passo II de alguma forma direcione a futurapolarização de 4, ou a medição da polarização do fóton 4 no passo V de alguma forma reescreva o estado de polarização passado do fóton 1.

Nas direções para frente e para trás, as correlações quânticas abrangem o vazio causal entre a morte de um fóton e o nascimento do outro.

Apenas uma colherada de relatividade ajuda a derrubar esse fantasma.

Ao desenvolver sua teoria da relatividade especial, Einstein depôs o conceito de simultaneidade de seu pedestal newtoniano.

Como consequência, a simultaneidade deixou de ser uma propriedade absoluta para ser relativa. Não existe um único cronometrista para o Universo; precisamente quando algo está acontecendo depende da sua localização precisa em relação ao que você está observando, conhecido como seu quadro de referência .

Assim, a chave para evitar comportamentos causais estranhos (dirigir o futuro ou reescrever o passado) em instâncias de separação temporal é aceitar que chamar eventos “simultâneos” carrega pouco peso metafísico.

É apenas uma propriedade específica do quadro, uma escolha entre muitas alternativas, mas igualmente viáveis ​​- uma questão de convenção ou manutenção de registros.

A lição transita diretamente para a não-localidade quântica temporal e espacial.

Mistérios relacionados a pares entrelaçados de partículas equivalem a discordâncias sobre a rotulagem, provocadas pela relatividade.

Einstein mostrou que nenhuma seqüência de eventos pode ser metafisicamente privilegiada – pode ser considerada mais real – do que qualquer outra. Somente aceitando essa percepção pode-se avançar em tais enigmas quânticos.

Os vários quadros de referência no experimento da Universidade Hebraica (o quadro do laboratório, o quadro do fóton 1, o quadro do fóton 4 e assim por diante) têm seus próprios “historiadores”, por assim dizer.

Embora esses historiadores discordem sobre como as coisas caíram, nenhum deles pode reivindicar um canto na verdade. Uma seqüência diferente de eventos se desdobra dentro de cada um, de acordo com esse ponto de vista espaço-temporal.

Claramente, então, qualquer tentativa de designar propriedades específicas de quadros em geral, ou amarrar propriedades gerais a um quadro específico, causará disputas entre os historiadores.

Mas a questão é a seguinte: embora possa haver discordância legítima sobre quais propriedades devem ser atribuídas a quais partículas e quando, não deve haver discordância sobre a própria existência dessas propriedades, partículas e eventos.

Esses achados criam mais uma barreira entre nossas amadas intuições clássicas e as realidades empíricas da mecânica quântica.

Como aconteceu com Schrödinger e seus contemporâneos, o progresso científico envolverá investigar as limitações de certas visões metafísicas.

O gato de Schrödinger, meio vivo e meio morto, foi criado para ilustrar como o entrelaçamento de sistemas leva a fenómenos macroscópicos que desafiam nossa compreensão usual das relações entre objetos e suas propriedades: um organismo como um gato está morto ou vivo. Nenhum meio termo lá.

A maioria dos relatos filosóficos contemporâneos da relação entre os objetos e suas propriedades abrange o entrelaçamento apenas da perspectiva da não-localidade espacial.

Mas ainda há trabalho significativo a ser feito na incorporação da não-temporalidade temporal – não apenas nas discussões sobre propriedade de objetos, mas também nos debates sobre a composição material (como a relação entre um pedaço de argila e a estátua que forma) e relações parciais. (por exemplo, como uma mão está relacionada a um membro ou um membro a uma pessoa).

Por exemplo, o ‘quebra-cabeça’ de como as peças se encaixam com um todo global pressupõe limites espaciais bem definidos entre os componentes subjacentes, mas a não-localidade espacial alerta contra essa visão. A não-localidade temporal complica ainda mais esse quadro: como se descreve uma entidade cujas partes constituintes nem são coexistentes?

Discernir a natureza do emaranhamento pode às vezes ser um projeto desconfortável. Não está claro o que a metafísica substantiva poderia emergir da análise de novas pesquisas fascinantes por parte de Megidish e outros físicos.

Em uma carta a Einstein, Schrödinger observa ironicamente (e empregando uma estranha metáfora): “Tem-se a impressão de que são precisamente as declarações mais importantes da nova teoria que podem realmente ser espremidas nessas botas espanholas – mas apenas com dificuldade”.

Não podemos nos dar ao luxo de ignorar a não localidade espacial ou temporal na metafísica do futuro: se as botas servem ou não, teremos que usá-las.

Este artigo foi publicado pela primeira vez em abril de 2018.

Elise Crull é professora assistente de história e filosofia da ciência no City College de Nova York. Ela é coautora do próximo livro “O Paradoxo de Einstein: Debates sobre Não-localidade e Incompletude em 1935”.

Este artigo foi originalmente publicado no Aeon e foi traduzido e republicado sob Creative Commons.