‘Incerteza Entrelaçada’

Caos-virtual-Diego-Bellorin

‘Caos-virtual’ – Diego Bellorin

‘Bem lá no fundo… da ‘noite estrelada’,   Nada e tudo se misturam em coágulos, Tentáculos de mundos à se emaranhar’.

Dois pesquisadores descobriram uma inesperada, e surpreendente conexão entre 2 “propriedades fundamentais”       da física quântica…

O resultado está sendo anunciado como um avanço radical…no entendimento da ‘mecânica quântica’ … fornecendo novas pistas para os cientistas – que procuram entender como funciona o mundo — em escala atômica.

Stephanie Wehner, da Universidade de Cingapura, e Jonathan Oppenheim, Cambridge descobriram uma ligação entre a chamadaação fantasmagórica à distância“, e o Princípio da Incerteza /Heisenberg…

Essa estranha mecânica quântica

O comportamento absolutamente bizarro das partículas quânticas… – como átomos, elétrons e fótons, tem intrigado cientistas há quase um século. Albert Einstein foi um       dos que acharam que o mundo quântico era tão estranho, que a teoria quântica devia     estar errada. Mas a realidade mostrou o contrário… e experimento após experimento,       tem confirmado as previsões da teoria.

Um dos aspectos mais estranhos da teoria quântica é que é impossível saber certas coisas simultaneamente, como o momento e a posição de uma partícula – conhecer uma dessas propriedades afeta a precisão para conhecer a outra. – Esse fenômeno é conhecido como ‘Princípio da Incertezade Werner Heisenberg que o enunciou em 1927.

Outro aspecto estranho é o fenômeno da ‘não-localidade‘… mostrado no bem conhecido entrelaçamento quântico. Quando 2 partículas ficam entrelaçadas, elas se comportam como se estivessem coordenadas entre si… – “trocando informações” à distância… de uma forma totalmente estranha à intuição clássica sobre partículas físicas.

Até agora…os físicos vinham tratando a não-localidade e a incerteza como 2 fenômenos distintos. Mas Wehner e Oppenheim mostraram que eles estão intrinsecamente ligados. Mais do que isso, eles demonstraram que esta ligação é quantitativa, e elaboraram uma equação que mostra que a ‘quantidade‘ de não-localidade é determinada pelo princípio     da incerteza. Como disse Oppenheim:

“É uma reviravolta surpreendente – e, talvez irônica. Einstein e colegas  descobriram a não-localidade, quando procuravam uma maneira de se livrar do princípio da incerteza. Agora, este parece estar dando o troco.”

classico-quantico

não-localidade x incerteza

A ‘não-localidade’ determina como 2  partículas distantes  coordenam suas ações, sem trocar informação. Assim, mesmo a mecânica quântica também supondo que a informação não possa viajar mais rápido que a luz… ela ‘faz’ 2 partículas se coordenarem – muito mais do que o possível… obedecendo unicamente às leis da ‘física clássica’.

As ações de partículas entrelaçadas…na verdade, são de tal modo coordenadas, que parece que uma é capaz de falar com a outra…Foi por isto que Einstein chamou esse fenômeno de “ação fantasmagórica à distância“…E isso ainda não é tudo. Os fantasmas podem ser ainda mais assustadores, porque é possível teorias que permitam que partículas separadas e distantes uma da outra coordenem suas ações muito melhor do que a natureza permite… e, sem depender que a informação viaje mais rápido que a luz. – Mas, o que foi descoberto agora, é que parece haver um limite a todas essas esquisitices. Como explicou Oppenheim:

“A teoria quântica é mesmo muito estranha, mas não é tão estranha quanto poderia ser. O que devemos então indagar é…quais esses limites quânticos? Por que a natureza não permite uma ‘não-localidade’ … ainda mais forte?” 

A resposta que ele e Wehner encontraram está justamente no ‘princípio da incerteza’; 2 partículas só podem coordenar suas ações de uma forma mais eficiente…se quebrarem este ‘mandamento quântico’ – que, na verdade, impõe um limite estrito à intensidade da não-localidade… Segundo Wehner:

“Seria ótimo se coordenássemos melhor nossas ações a longas distâncias… – o que nos faria resolver, de forma bem mais eficiente…tarefas no processamento de informações.  A física, no entanto, nesse caso…deveria ser totalmente diferente… – Se quebrarmos o princípio da incerteza, não podemos…então…imaginar como este nosso mundo seria.”

micrasterias (alga unicelular)

micrasterias‘ (alga unicelular)

Vendo as coisas de outro modo

Wehner começou sua carreira como ‘hacker de computador’… – fazendo ‘serviços sob encomenda’. Agora ela trabalha com…teoria da informação quântica… Já Oppenheim … é físico.

Wehner acredita que… — a aplicação das técnicas da ciência da computação às leis da ‘física teórica’ — foi fundamental para detectar a conexão… E, explica o porquê:

“Acho que uma das ideias fundamentais, foi vincular a questão a um problema de programação. As formas tradicionais de ver a não-localidade e a incerteza obscureciam a estreita ligação entre os dois conceitos.”

A descoberta traz de volta a questão mais profunda de quais princípios estão subjacentes à física quântica. – Várias tentativas de compreender os fundamentos da mecânica quântica têm-se centrado na ‘não-localidade‘ … Wehner, no entanto, acredita ser mais interessante examinar os detalhes do ‘princípio da incerteza’…“já que mal arranhamos a superfície do entendimento dessas relações” disse ela. (Nov/2010)

Para os pesquisadores, sua descoberta é…’à prova de futuro’…e se aplica a todas as teorias que buscam encontrar uma ‘teoria quântica da gravidade’.

‘The Uncertainty Principle Determines the Nonlocality of Quantum Mechanics’ texto base  **************************(COMENTÁRIO do blog)**********************************

O Princípio da Incerteza de Heisenberg postula que a posição e o mo(vi)mento             de uma partícula não podem ser exatamente determinados… — ‘simultaneamente’.

O Princípio do Entrelaçamento (EPR) determina uma relação biunívoca entre spins de ‘partículas emaranhadas’ — um tipo de ‘polarização intrínseca’… inerente às partes.

Se pudéssemos colocar essas relações em termos algébricos e elementares, diríamos que, posição e momento de uma partícula não podem ser, simultaneamente determinados, porque uma grandeza depende da outra… – no caso a velocidade é ‘derivada’ da variação de posição…esse seria o problema de 1 equação/partícula para 2 variáveis (dependentes).

Por outro lado, no entrelaçamento da polarização…de, ao menos, 2 partículas/spin;   a incerteza acaba… — com o ‘número de partículas’  (> ou =)  ao ‘número de variáveis’. **********************************************************************************

Trechos do livro “O átomo assombrado”… de Paul Davies e J.R.Brown                 

Entrevistador…   Tanto  o  senhor,  quanto Bohr, referiam-se à  medição quântica,  como a transição de uma atividade atômica para o conhecimento (ou significado);  através de um processo de ampliação irreversível… Existe a possibilidade de, alguma vez, acharmos uma descrição exata desta transição?

John Wheeler  Encontrar a descrição correta da construção do conhecimento a partir da medição, é, na minha opinião – um empreendimento dificílimo, mas extremamente importante.  Nenhum fenômeno quântico elementar é um fenômeno até que culmine num ato irreversível de amplificação…pela deteção.

Niels Bohr A descrição da complementaridade da teoria quântica é uma descrição objetiva – e, a única possível.

John Wheeler Mas, com certeza Einstein também desejava uma perspectiva objetiva da teoria quântica. Penso que o termo ‘objetiva’ — no sentido de Bohr — se referia à ideia de tratar aquilo que está a nossa frente – às percepções que experimentamos e medições que se realizam – e não à ideia de Einstein, de um universo independente do observador.

A ideia de Everett, da teoria quântica, consistia em pegar na chamada  “função de onda para a amplitude de possibilidade”, que no passado havia sido normalmente aplicada a um elétron, átomo, ou cristal; e, em vez disso, aplicá-la a todo o universo. Apoiei porque, para começar, parecia representar a sequência lógica do formalismo da teoria quântica.

Hoje… já não penso da mesma forma, porque a bagagem                   metafísica que esta interpretação envolve é muito pesada.

Na minha opinião, é necessário encontrar uma perspectiva diferente — segundo a qual, o conceito primário é tirar um sentido da observação; e a partir dele derivar o formalismo da mecânica quântica. É nesse sentido, que acho que um dia se demonstrará que a teoria quântica depende da matemática dos grandes números. 

O próprio Einstein, que se opunha a muitos aspectos da mecânica quântica, exprimiu um dia a opinião de que a teoria quântica viria a ser considerada semelhante à ‘termodinâmica’… (transcrito de entrevistas à BBC/Londres) >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Falhas da ‘Teoria Quântica’ na Dedução da REALIDADE 18/04/2007 (1ªversão) (Atualização de conhecido experimento descobre que “ação fantasmagórica à distância” caminha passo a passo com a irrealidade…) 

A realidade acaba de receber um duro golpe!…Um novo experimento, tentando encontrar qual dos dois ingredientes fundamentais (localidade & realidade) é mais improvável para a teoria quântica, apenas descobre que ambos caminham lado a lado, de mãos dadas; pois permitir ‘interações imediatas‘ também acaba com toda e qualquer noção de realidade.

Cientistas atualizaram uma clássica experiência de 1982, na qual pesquisas mediam as polarizações (orientações espaciais) de pares idênticos de fótons…Pela teoria quântica, fótons, ou quaisquer subpartículas — para certas propriedades…tais como posição, ou polarização, não possuem valores definidos… – ou melhor, adquirem, aleatoriamente,   uma específica ‘propriedade conjunta‘…  —  quando medidos em ‘experimentos’…

Markus Aspelmeyer, a quantum physicist at the University of Vienna, is developing three experiments aimed at probing the interface between quantum mechanics and gravity.

Markus Aspelmeyer, físico da Universidade de Viena – desenvolvendo experiências destinadas a sondar a interface entre a mecânica quântica e a gravidade.

Como diz o físico Markus Aspelmeyer, A questão sempre foi saber se podemos ir além, dessa descrição probabilística”.

Talvez Einstein estivesse certo – quando disse “Deus não joga dados” — e, o fóton possua um estado fundamental que é de alguma forma inacessível à observação.

Pesquisas recentes demonstram – que é possível testar uma questão semelhante usando-se fótons emaranhados, ou seja, instantaneamente conectados, ao longo de qualquer distância; de tal forma que, a propriedade medida de um – depende das do outro, e vice-versa…como 1 par de dados que sempre aparece com a mesma face. 

No experimento de 1982, se os fótons apareciam em duplicidade – mais do que uma certa fração de tempo – significava a violação de algo chamado “realismo local” – ou seja – a ideia que “influências entre partículas” são transmitidas… — como ‘ondas’… — através do espaçotempo (localidade)… — e… que estas possuem propriedades em comum (realismo).

Mas, qual das hipóteses deve estar errada?…  – ou, como sugere Aspelmeyer…”Poderia ainda ser possível…preservar o realismo,                     e variar sua condição de localidade” .

Desse modo, Aspelmeyer – em colaboração com Anton Zeilinger – e, colegas…realizaram novamente o experimento (real, não local), no qual, influências viajam instantaneamente; mas, partículas, possuem propriedades reais…Eles fracionaram ‘fótons de laser‘ em pares emaranhados – e… enviaram partículas duplicadas de luz ao longo de caminhos distintos.

Então, mediram as polarizações dos fótons por diferentes ângulos para ver com qual frequência eles apareciam duplicados – ou seja, suas correlações.

Para Aspelmeyer, o pressentimento do grupo era que… – “se você admite interações não-locais… e nada acontece… – então, pode reescrever a física quântica… – sem perder o controle da realidade”.

Mas – assim como no antigo experimento – eles, mais uma vez, detectaram mais correlações, que realismo não-local permitido. Noutras palavras, “a ‘não-localidade’ não é suficiente para salvar o realismo da teoria quântica – você tem de pagar um preço”. Em consequência ‘quânticos heréticos’ — como Einstein… teriam que… ”engolir a aranha (‘irrealidade’) p/ pegar a mosca (não-localidade)”.

Há ainda outros modelos de realismo não-local que a experiência não revela, incluindo alguns que são, a princípio, indistinguíveis da teoria quântica…como diz Alain Aspect,    do Instituto de Ótica em Palaiseau, França, líder do experimento de 1982, em posterior comentário:

“A conclusão que se pode tirar é mais questão de gosto do que lógica; mas, prefiro compartilhar a visão de que tais experimentos nos permitem olhar mais fundo em direção aos ‘mistérios ocultos’ da mecânica quântica”(texto original… – ‘SciAm’)  *****************************************************************************

Experimento põe em xeque o realismo da realidade  (2ª versão)                        Teste realizado com luz sugere que a ideia das partículas terem propriedades                  bem definidas… – mesmo antes de serem observadas – pode não ser verdade.’

FOR REAL? A new experiment on photons sharing the quantum link of entanglement finds that quantum naysayers have to give up two cherished principles of reality, not one or the other. Image: © ISTOCKPHOTO.COM/DUNCAN WALKER

No cotidiano – geralmente, esperamos que eventos próximos nos afetem antes que eventos distantes, e que os objetos tenham propriedades bem definidas: se seu carro é verde – você espera que ele continue assim… mesmo, quando ninguém estiver olhando.

Cientistas chamam essas duas pressuposições delocalidade” e “realismo“, que podem parecer óbvias; mas… em estruturas básicas da matéria,     ao nível quântico, nem sempre são verdadeiras.

Experimentos realizados nas últimas décadas já haviam levado muitos cientistas a abrir mão da localidade. Agora, uma nova experiência indica que o ‘realismo‘ também pode estar em maus lençóis…Conforme artigo da Nature… o “Realismo” é definido quando… todo resultado de uma observação depende de propriedades preexistentes dos objetos, que são independentes da observação“.

Então, se o realismo precisa ser revisto, isso significa que seu carro não é verde, quando ninguém está olhando?… A essa questão, responde um dos autores do trabalho, Markus Aspelmeyer

“Não acredito que a consciência da pessoa que realiza a observação tenha um papel… Para se realizar uma observação – basta haver interação com um sistema físico complexo o bastante para guardar informação de modo irreversível”… E ele dá um exemplo  –  “O ‘clique‘ de um detetor de fótons responde pela geração, irreversível, de milhões de elétrons”.

Lógica aristotélica      

O experimento realizado pela equipe de Anton Zeilinger e Markus Aspelmeyer envolveu a análise de uma propriedade de pares de fótons, ou partículas de luz, chamada ‘polarização‘. – A partir de um trabalho teórico realizado por Anthony Leggett, físico ganhador do Nobel de Física de 2003, a equipe austríaca deduziu           uma série de resultados que deveriam surgir…se algumas teorias que defendem o   realismo – mesmo, abrindo mão da localidade, fossem válidas. Por experimentos, constataram que os resultados esperados não se concretizaram. Isso sugere pelas considerações finais do artigo, que… qualquer futura extensão da teoria quântica,               que esteja em concordância com os experimentos … terá que abandonar algumas características das descrições realistas… e uma incorporação da “não-localidade”                 poderá levar a resultados ainda mais bizarros — tais como o colapso da lógica aristotélicana ausência de ação (causa) sobre o efeito”.

Questão de gosto?

Em comentário ao artigo, publicado nesta mesma edição da Nature  —  o físico Alain Aspect argumenta que… — a despeito do experimento, a opção entre não-localidade   e não-realismo é uma ‘questão de gosto’ já que o resultado… – “implica apenas, que o realismo e um certo tipo de não-localidade são incompatíveis… (havendo outros tipos de modelos não-locais)“.

No entanto, segundo Aspelmeyer, Leggett demonstrou que a pressuposição conjunta de ‘não-localidade’, com uma noção específica de ‘realismo físico’ – de que fótons possuem polarização (independente das observações) e, obedecem à Lei de Malusé que está em conflito com a teoria quântica… – Assim, de acordo com ele:

“Nosso experimento mostra a validade das previsões quânticas.  Logicamente — a conclusão correta é que, pelo menos uma das pressuposições está errada”.

Mesmo acreditando que, os resultados que enfraquecem o realismo poderão se aplicar     no ‘campo macroscópico’… – ao menos na medida em que formos capazes de observar fenômenos quânticos em sistemas macroscópicos, Aspelmeyer reconhece que essa ocorrência seria, para dizer o mínimo, intrigante:

“De que modo uma propriedade macroscópica poderia não obedecer ao realismo?…  Isso demonstraria a estranheza da teoria quântica em sua forma mais radical”… ##  ‘texto base’  ## (Carlos Orsi – 18/04/2007) ********************************************************************

Eventos quânticos independem da causalidade do espaço e do tempo

Há cerca de 2 meses, físicos demonstraram que causa e efeito não são coisas tão claras no mundo da mecânica quântica. O grupo propôs que existem situações nas quais um evento pode ser tanto a causa quanto o efeito de outro, quebrando a famosa “lei de causa e efeito“.entrelaçamento quântico

Mas se você acha os experimentos mentais abstratos demais, então vai se dar melhor com um experimento real, em laboratório, feito por físicos da Universidade de Viena – Áustria. Xiao-Song Ma e equipe mostraram na prática uma situação em que é impossível descrever a causalidade entre 2 eventos correlacionados, ou seja, um afeta o outro; mas é impossível dizer o que é a causa, e o que é o efeito.

A interpretação mais aceita da ‘física quântica’ – chamada ‘Interpretação de Copenhague’, diz que as propriedades de um objeto quântico dependem dos aparelhos e da forma como se mede esse objeto, que assim poderá revelar-se como uma onda ou como uma partícula.

Outro fenômeno bem conhecido é o entrelaçamento quântico, ou emaranhamento, pelo qual uma partícula quântica que compartilhe propriedades com outra — é afetada instantaneamente por algo que aconteça com a 1ª, mesmo que elas sejam levadas para lados opostos da galáxia.

Em ambos os casos, em princípio ainda se pode falar em causalidade, onde uma partícula influencia a outra…ou, a própria medição altera a partícula.

Agora, porém…os físicos mostraram como a medição de uma partícula (um fóton de luz) é afetada – não pela medição feita nela própria, mas pela medição feita em um 2º fóton. Em outras palavras, o fóton se comporta como partícula, ou onda… – dependendo da medição feita em um 2º fóton – tão distante do 1º… – que não poderia haver “troca de informação” entre os dois, sem violar o limite de velocidade máxima do Universo – a velocidade da luz.

Os cientistas afirmam que o experimento não é suficiente para derrubar nenhum pilar da física…mas que é impossível dar uma explicação clara     do que ocorre em termos de ‘causalidade‘.

O 1º fóton estava no laboratório em Viena, enquanto o 2º estava nas Ilhas Canárias, mas a ‘manifestação‘ do fóton…como onda ou partícula…em Viena, depende sempre da medição feita nas Ilhas Canárias. E assim Anton Zeilinger, coordenador dos experimentos concluiu:

“Nosso trabalho refuta a visão de que um sistema quântico possa, em certo instante – se mostrar, definitivamente como uma onda ou partícula… Isso exigiria uma comunicação mais rápida do que a ‘velocidade da luz’…o que está em confronto direto com a teoria de Einstein. Assim, eventos quânticos independem do espaço e tempo.” texto base (fev/2013) ************************************************************************************

Poderia o entrelaçamento quântico explicar a seta do tempo?…  (jun/2014)

macro-entanglement

Ilustração mostrando os princípios da teoria. Como uma xícara de café quente se equilibra com o ar ambiente em uma sala, partículas de café (observados em branco) e partículas de ar (em marrom) interagem, antes de se tornarem misturas de estados marrom e branco. Eventualmente, as partículas de café e de ar se correlacionam…assim, o café atinge um estado de equilíbrio térmico. (Crédito: Lidia del Rio via Wired)

Entrelaçamento” é, em certo sentido, a essência da mecânica quântica… Pode até ser a ‘força vital‘ do Universo – e, realmente, possui um papel fundamental na mudança de parâmetros (como tempo e entropia). Alguns têm postulado que o entrelaçamento pode desempenhar um papel biológico ao manter as cadeias de DNA unidas. Outros sugerem que seus efeitos podem até dar origem ao próprio tecido do ‘espaçotempo’. Porém, uma coisa é certa, esse conceito tem evoluído de ‘baboseira total’… para o que parece ser um dos mais viáveis, sobretudo…graças à evolução da ‘teoria da informação quântica(aquela da ‘computação quântica’…’rede quântica’… e ‘criptologia quântico/caótica’).

Esta teoria, essencialmente, trata a informação como ‘blocos de construção‘ – nos mostrando que, dado tempo suficiente… – as partículas entrelaçadas param de exibir informações sobre seu estado de forma individual; mas isso não representa que estas sejam exatamente perdidas, no verdadeiro sentido.

Seria como se as partículas…  perdessem – gradualmente – sua                   autonomia individual…e, se tornassem peões do estado coletivo.

E, afinal, uma vez que as partículas e a sala atingem um ‘estado de equilíbrio’, estando completamente correlacionadas…seus estados param de mudar de forma significativa. Essa aparente perda de informação…juntamente com o aumento do nº de correlações quânticas, nesse cenário, dirigem a ‘seta do tempo’…Mas, não solucionam o problema principal…Por que o ‘estado inicial’ do Universo estava longe do equilíbrio?

ferreira gullar

Nossa capacidade de lembrar do passado… mas, não do futuro — outra manifestação “confusa” da     seta do tempo, pode também ser entendida como um acúmulo de correlações…

Quando você lê uma mensagem em um pedaço de papel, seu cérebro se correlaciona de modo que…a partir desse momento… se torne capaz de lembrar o que diz essa mensagem…

Assim, o ‘presente‘ pode ser definido pelo processo de se tornar correlacionado ao ambiente. Nós podemos discutir o fato que, a 1 hora atrás… – nosso cérebro estava           em um estado correlacionado com algumas coisas – mas…nossa percepção é que o     tempo está fluindo… – uma questão completamente diferente. ## (‘texto base’) ## ************************(texto complementar)********************************

Físicos observam interface quântico/gravitacional (out/2013)    

Devido à decoerência ambiental, a ideia de testar superposições quânticas de objetos massivos em experimentos de laboratório parecia há décadas fora de questão. De acordo com Gerard Milburn diretor do ‘Centro de Sistemas Quânticos’ da Universidade de Queensland, Austrália…  “O problema é conseguir o isolamento… certificando-se que as perturbações sejam apenas gravitacionais”. Contudo, hoje, as perspectivas melhoraram:

optomechanical-oscillator

Em um oscilador optomecânico, a luz confinada entre 2 espelhos provoca oscilações harmônicas em um dos espelhos. Pesquisadores planejam utilizar esse dispositivo para confrontar a mecânica quântica com a relatividade geral. (Christopher Baker e Ivan Favero da Université Paris Diderot-CNRS)

Dirk Bouwmeester, pesquisador da ‘Universidade da Califórnia’… e de Leiden, Holanda… desenvolveu o modelo experimental…chamado oscilador optomecânico.

O principal objetivo desse ‘jogo de espelhos’ é fazer a superposição quântica em 2 ‘modos de vibração’, e depois verificar se a gravidade desestabiliza a ‘superposição’.

Há 10 anos atrás …  —  os melhores osciladores optomecânicos, do tipo necessário para um experimento de Bouwmeester… conseguiam oscilar 100 mil vezes sem parar…Mas era insuficiente para que os efeitos da gravidade surgissem.

Atualmente os osciladores conseguem variar 1 milhão de vezes, o que pode estar perto do necessário para testar a ‘decoerência‘ devido à gravidade. Para isso…as “perturbações ambientais” sobre o oscilador precisam ser reduzidas… — até que este se torne sensível ao impacto de um único fóton.

Vencendo a Incerteza

Muitas teorias de gravidade quântica propostas envolvem modificações no “princípio da incerteza” de Heisenberg, pedra fundamental da mecânica quântica, que diz que não é possível medir com precisão — tanto a posição… — quanto o momento de uma partícula.

Qualquer desvio – pela fórmula de Heisenberg – aparecerá na incerteza ‘posição-momento’ de um oscilador ótico-mecânico – pois, este é afetado pela gravidade.

A incerteza, em si, é infinitamente pequena…uma indefinição de cerca de 100 milhões de trilionésimos da largura de um próton, mas Igor Pikovski…teórico do grupo de Markus Aspelmeyer…físico da Universidade de Viena – descobriu uma técnica para detectá-la:

Quando um pulso de luz atinge o oscilador, Pikovski afirma que sua fase (a posição dos seus altos e baixos) passará por uma variação perceptível, dependente da incerteza. Os desvios das previsões tradicionais da ‘mecânica quântica’ poderiam ser uma evidência experimental da ‘gravidade quântica’.

macroscopic_superposition

A gravidade curva o espaço e o tempo em torno de objetos massivos. — O que acontece quando esses objetos estão em superposições quânticas  –  curvando o espaçotempo de 2 maneiras diferentes?

Nesse sentido, Aspelmeyer e sua equipe estão desenvolvendo 3 diferentes experimentos… sobre a ‘interface quântica‘ da gravidade; 2 em laboratório – e…um, via satélite orbital. No teste espacial, uma ‘nanosfera‘ será resfriada, até seu nível mais reduzido de energia cinética… – e um ‘pulso de laser‘ vai colocar a nanosfera numa ‘superposição quântica‘ de dois locais distintos – criando uma situação semelhante à ‘experiência da dupla fenda’.

A nanosfera vai se comportar como uma onda com dois picos de interferência, se movendo em direção a um detector. Cada nanosfera poderá ser detectada em apenas um único local, mas depois de múltiplas repetições do experimento, as franjas de interferência aparecerão em sua distribuição local.

Se a gravidade destruir as superposições, as franjas não aparecerão para as nanoesferas.

Muitos físicos esperam que a teoria quântica vença…Eles acreditam que a nanosfera deve, a princípio, ser capaz de existir em 2 lugares   ao mesmo tempo, assim como fótons fazem.   Seu ‘campo gravitacional‘ deve ser capaz       de se ‘auto-interferir’…assim como o campo eletromagnético do fóton faz …  —  durante  uma “superposição quântica“. E, assim complementou Aspelmeyer:

“Eu não vejo por que esses conceitos da teoria quântica, que provaram     ser eficientes para o caso da luz – devam falhar no caso de gravidade“.

No entanto, a incompatibilidade entre a ‘relatividade geral’ e a ‘mecânica quântica’, sugere que a gravidade possa se comportar de forma diferente. – Uma ideia interessante é que ela possa atuar como uma espécie de inevitável ‘ruído de fundo’, colapsando as superposições.

Enquanto você pode se livrar de moléculas de ar, e radiação eletromagnética, você não pode filtrar a gravidade. – Para mim, esta é como uma inevitável espécie de ambiente fundamental de fundo  comentou Miles Blencowe, físico da ‘Dartmouth College’/EUA. 

Decoerência gravitacional

A ideia de um ‘ruído de fundo’ foi concebida nas décadas de 1980, e 90 por Lajos Diósi, do Centro de Pesquisa Física Wigner/Hungria;   e independentemente, por Roger Penrose… da Oxford University.

Conforme o ‘modelo de Penrose‘, uma discreta ‘discrepância na curvatura do espaçotempo, pode acumular-se numa superposição, e…eventualmente… — destruí-la.

Quanto mais massivo… – ou energético o objeto envolvido… – e assim, maior seu campo gravitacional – mais rapidamente a ‘decoerência gravitacional‘ aconteceria… – Até que a discrepância do espaçotempo por fim, resultasse num nível irredutível de ruído na posição e momento das partículas, em consonância com o ‘princípio da incerteza’. Como assim explicou Milburn:

“Seria um resultado extraordinário… – se a explicação fundamental para o princípio da incerteza incluísse alguns efeitos quânticos do espaço e tempo”.

Inspirado pela possibilidade de testes experimentais… Milburn… – e outros teóricos, estão expandindo as ideias básicas de Diósi e Penrose. Em um artigo na Physical Review Letters, Blencowe derivou uma equação para a taxa de decoerência gravitacional… — modelando a gravidade como uma espécie de radiação ambiente. Sua equação contém uma quantidade chamada ‘energia de Planck’, a massa do menor buraco negro possível. – E, ele comentou:

“Quando falamos em energia de Planck, pensamos em ‘gravidade quântica‘. Então, pode ser que esse cálculo esteja lidando com elementos desta desconhecida teoria. E, se já tivéssemos uma, ela nos diria que a gravidade é…fundamentalmente, diferente de outras formas de decoerência.”

Os teóricos estão pensando em como desenvolver experimentos – e o que cada resultado significaria para uma ‘teoria unificada’, ao juntar a mecânica quântica com a relatividade geral; como comentou Philip Stamp, físico teórico da Universidade de British Columbia:

“O maior problema atual da física é como conciliar a gravidade com a mecânica quântica. – De repente, é claro que há uma forma!… Nenhuma delas, até hoje, falhou… porém, são incompatíveis. Se os experimentos conciliarem essa demanda, já será um grande avanço.”

Stamp está desenvolvendo…o que ele chama de ‘teoria do caminho correlato‘  da gravidade  quântica… o qual aponte a possibilidade de um ‘mecanismo matemático’ que ajude a explicar a ‘decoerência gravitacional.

Na ‘mecânica quântica‘ atual as probabilidades de resultados futuros se encontram…pela soma integral dos vários caminhos que uma partícula pode assumir – vide as ‘trajetórias simultâneas’ através das 2 fendas em um anteparo. — Stamp descobriu que incluindo a gravidade no cálculo, os caminhos se conectam – “Gravidade, basicamente, é a interação que permite a comunicação entre diferentes caminhos… – E… a correlação entre os caminhos resulta, mais uma vez em ‘decoerência’. Não há parâmetros ajustáveis. Sem nenhuma margem de manobra… – estas previsões são absolutamente definitivas”.

No confronto final entre a mecânica quântica e a gravidade, nossa compreensão de espaço e tempo será completamente mudada. Nós esperamos que estas experiências apontem o caminho“… — concluiu Gerard Milburn.  ‘texto original’  (Outubro/2013) ********************************************************************************

Dilatação do tempo (pela gravidade) destrói fenômenos quânticos  (23/06/2015)   As micropartículas agitam-se continuamente, mesmo quando formam objetos maiores. Esse movimento também é afetado pela dilatação do tempo – sendo retardado ao nível do chão… e acelerado, em altitudes mais elevadas.

Segundo a teoria de Einstein, a gravidade é a manifestação da curvatura do espaço e do tempo; e, o fluxo do tempo é alterado pela massa. A proposta agora – é que a causa da supressão de efeitos quânticos em escalas maiores é justamente essa dilatação do tempo devido à gravidade.

Igor Pikovski e equipe…de Viena e Harvard, calcularam que… – de acordo com que as partículas…de dimensão atômica, começam a se aglutinar… a partir de moléculas —  formando objetos maiores… a dilatação do tempo,  gerada pela gravidade da Terra  —  destrói o comportamento quântico dessas partículas.

Se eles estiverem corretos… — isto significa que muitos experimentos quânticos nunca poderão ser feitos com a devida precisão na superfície terrestre, devendo ser levados ao espaço para garantir resultados exatos.

Apesar de toda dificuldade em se resfriar as nanoesferas, submetidas à gravidade terrestre, o grupo de Pikovski está elaborando testes na superfície…Muito embora, para Aspelmeyer:

“Já se verifica que as plataformas ópticas em satélites orbitais,                          cumprem os requisitos necessários para nossos experimentos”.

Sua equipe ultrapassou, recentemente, uma etapa técnica decisiva para o experimento. Se tudo correr como planejado, ficará definida a relação entre a massa das nanoesferas e sua decoerência, relacionando gravidade com a mecânica quântica. É por essa assimetria que se dá a chamada decoerência  perda de ‘conexão’ entre os estados quânticosque tanta dor de cabeça traz aos pesquisadores que trabalham com qubits…na tentativa de construir ‘computadores quânticos‘.

A equipe conseguiu demonstrar que este efeito destrói a superposição quântica… assim obrigando os objetos maiores a se comportar de forma clássica; como vemos no ‘dia-a-dia’… em que cada coisa está no seu lugar… – e, só num lugar de cada vez.  texto base 

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Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979... (s/ diploma)
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Uma resposta para ‘Incerteza Entrelaçada’

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