Uma “não-localidade” para a (i)realidade quântica

“O ‘absurdo’ é a razão lúcida constatando os seus próprios limites.” (Albert Camus) 

EmFísica e Filosofia’, Werner Heisenberg  (1901-1976) pergunta… “Pode a linguagem descrever a Natureza?… Podem…’modelos matemáticos’…com base no conhecimento humano, explicar processos subatômicos?”  De fato, no “mundo do átomo” acontecem fenômenos tão estranhos…misteriosos… e incomuns que parece impossível descrevê-los…só em nossos conceitos de linguagem.

Tais fenômenos necessitam de novas ideias, novas palavras… novos paradigmas para serem comunicados…novas experimentações conceituais, novos usos…e significados.      Um bom desses exemplo é o salto quântico. – Trata-se, com efeito, de um problema fundamental. O progresso da técnica experimental de nosso tempo coloca ao alcance            da ciência, novos aspectos da Natureza, que são indescritíveis, em termos cotidianos.

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salto quântico, segundo o modelo de Bohr, para absorção e emissão de energia.

De acordo com o…”modelo de Bohr”,  um elétron nunca poderá ocupar um espaço intermediário entre 2 órbitas, mesmo durante o “salto quântico“.  Uma das interpretações do modelo é que o elétron…instantaneamente, se transfere de uma… para outra órbita. Ele desaparece em uma, e reaparece em outra, num salto descontínuoComo disse Niels Bohr…“A lavagem da louça … é como nossa linguagem, quando, com água e panos de prato sujos… — limpamos pratos e copos”.

Também na linguagem temos de trabalhar com conceitos pouco claros, e com um tipo de lógica cujo alcance é restrito e desconhecido. Não obstante, nós a usamos para introduzir clareza em nossa compreensão da natureza. – Porém…um problema bem mais complexo ocorre na teoria quântica… no que diz respeito à utilização da linguagem. Aqui não se tem…de início, nenhum critério simples para se correlacionar os símbolos matemáticos aos conceitos da ‘linguagem cotidiana’… – e a única coisa que sabemos – como ponto de partida…é que ‘conceitos comuns’ não são aplicáveis ao estudo das ‘estruturas atômicas’.

Para Werner Heisenberg, a dualidade onda/partícula impõe limites não só à linguagem, mas à lógica clássica.  Assim como um único objeto, pode ser, ao mesmo tempo, sob o mesmo aspecto, de 2 modos diferentes,       a…”mecânica quântica“…nos exige também… – uma “nova lógica“.

John Stewart Bell (1928-1990)

John Stewart Bell
(1928-1990)

O físico John Bell, por sua vez… toma caminho diverso, refletindo de modo diferente. Para ele…o problema está    em limitar o universo ao espaçotempo, e com isso achar que, se o elétron não está no espaçotempo… – logo, não está no universo, e como universo é tudo que existe… o elétron não ‘existe’ … durante o salto quântico.   

É isso que traz toda a confusão…Como “universo” é tudo que temos, ao identificar o universo com o espaçotempo,    e verificarmos que os elétrons não se encontram nele, ao longo do salto; chegamos ao absurdo de formular… – ou que alguma coisa ‘existe’, fora daquilo que contêm todas    as coisas…ou, que algo desaparece da ‘existência’, e a ela retorna, vindo de lugar algum, indo a um nada absoluto.

Bell então, elaborou um teorema para elucidar a questão. Segundo ele, as partículas correlacionadas estão para além do espaçotempo. E de acordo com tal conclusão, um enunciado belliano para explicar a questão…seria:    “Durante o salto quântico o elétron existe (é) em outro nível de realidade”.

Agora, a sentença “O elétron existe” pode ser aplicada sem embaraço — tanto para falarmos do elétron no espaçotempo, quanto para falarmos do elétron fora (ou além)         do espaçotempo… O ‘teorema de Bell’ resolve a questão, acrescentando o conceito           de ‘realidade não local’; nos fazendo abandonar a ideia de ‘localidade’, segundo           a qual, toda realidade se dispõe sobre o tecido do ‘espaçotempo’. – Assim, se antes, a situação era tão ‘embaraçosa‘, que postulávamos precisar de 2 linguagens, para uma    única realidadeagora, numa única linguagem explicamos 2 realidades simultâneas.

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Um salto de sapo, Jamais abolirá, O velho poço. – Escurece. Cresce tudo que carece. Believe or not, This very if, Is everything you got. (P. Leminski)

Mas… nesse caso – não estaríamos produzindo uma… “ginástica física” muito grande…apenas para nos preservar de embaraços em termos      de mero “enunciado”?

Ou pensarmos em outra realidade, efetivamente, seria o caminho natural pra podermos entender os… “saltos quânticos”?

 
Moral da história” 
 
No fundo, talvez Bell e Heisenberg se encontrem… isto é, talvez o ‘nível de possibilidades’ de Heisenberg – onde elétrons existem enquanto potenciais… e, o nível de ‘realidade não espaçotemporal’… – por Bell postulado… apontem para uma mesma realidade quântica  (ainda desconhecida). – Nesse caso, o que está em xeque…não é nem nossa linguagem… mas, nossa…”visão de mundo” – a crença de que nossa realidade se resume ao universo, constituído do “tecido espaçotempo”; da matéria que sobre ele se dispõe…bem como por leis e campos de forças, a moldá-la. (Vinicius Carvalho da Silva – texto base…fev/2010) ***********************************************************************************
 

Teorema de Bell (para Iniciantes)  Osvaldo Pessoa Jr.  

O teorema de Bell é um dos assuntos mais sutis da física moderna. – Todos o consideram importante, mas ninguém sabe ao certo por quê! O nome de John Stuart Bell foi proposto para ganhar o Prêmio Nobel, mas, como seu teorema não forneceu uma aplicação prática, ele não poderia ganhar. Mesmo assim, alguns acham este resultado o mais “profundo” da física teórica das últimas décadas. Será que é?… – Segundo alguns…o teorema de Bell diz que existe “não-localidade” na natureza. – Porém, as coisas não são tão simples assim. 

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Você deve saber que…Isaac Newton descobriu a “força da gravidade”…A Terra atrai a Lua e vice-versa; como resultado – a Lua gira à nossa volta.

Para ele, tal força é instantânea; ou  seja se a Lua de repente sumisse, no mesmo instante, quem estivesse na Terra…sentiria o baque…Só que, de fato — não é isso o que acontece.

Demoraria 1,3 segundos para sentirmos o ‘baque gravitacional’!…Isto porque tais efeitos    se propagam a velocidade finita (como diria Einstein, à velocidade da luz)…Tal restrição,  se chama “localidade” – nenhuma informação pode ser transmitida instantaneamente.  Mas em 1926, a “Física Quântica” foi descoberta para explicar os átomos e a radiação. E,    o seu mundo é muito estranho!Uma dessas estranhezas é que, por algum motivo, para    2 partículas – parece que… algo que acontece para uma delas – pode, instantaneamente, propagar-se à outra…ou seja…a teoria quântica parece funcionar de maneira não-local.  Mas será que a realidade é mesmo não-local, ou essa ‘não-localidade‘ é algo que existe    só na teoria?Um dos primeiros a pensar profundamente nisso foi Einstein…em 1935, juntamente com seus colegas Podolsky e Rosen…Outro que também considerou essa questão, em 1952, foi David Bohm. – Ele criou uma versão da teoria, em cuja realidade pode haver ‘propagação instantânea’ É uma teoria na qual a realidade é não-local!      A “teoria de Bohm” considera uma realidade física com “variáveis ocultas”. 

John Bell trabalhava no maior acelerador de partículas do mundo, o CERN na Suiça.       Nas horas vagas pensava nessa estória de não-localidade da teoria de Bohm, quando        no começo dos anos 1960, teve uma ideia! A ideia de Bell era que… talvez, toda teoria   física realista, que queira prever tudo que a Física Quântica prevê, tenha que ser não-local… – como a teoria de Bohm… O seu grande mérito foi ter feito a pergunta certa:   

“Será que toda teoria quântica realista tem que ser não-local?”. — Logo, ele                        encontrou a resposta… Sim!… Nascia assim, o famoso “teorema de Bell”,                      que diz haver uma certa grandeza, cujo valor para qualquer teoria quântica                realista local…é sempre menor ou igual ao número 2 – trata-se portanto de                      uma desigualdade…Obs. Para ateoria de Bohm (realista não-local)…n>2.

A maioria dos físicos da época (1964) interpretava a Teoria Quântica de modo “não realista”, então…para eles, o valor também poderia ser maior que 2. E passaram-se    vários anos até que outros físicos entendessem o que Bell quis dizer…Na década de          70, experimentos foram feitos – confirmando que o valor da grandeza mencionada    poderia ser maior do que 2…ao contrário do que previam as teorias realistas locais.

Sartre

O “dilema das consequências”    

Quais, então as consequências do teorema de Bell? A natureza é não-local?Bem, tudo depende de como interpretamos a Teoria Quântica. Nesse caso, o dilema em questão, é escolher qual sistema devemos rejeitar… o “realismo”…ou então… – a “localidade”.

1) Se você acha que a Física Quântica só serve para prever resultados de experimentos, e não para falar de uma realidade que existe, mesmo sem ninguém para observar (ou seja, se você rejeita o realismo), então você pode ir dormir tranquilo…pois as coisas que você observa e mede se comportam de maneira local. É impossível comunicação instantânea,    e não existem “ondas quânticas”… sofrendo a influência de “variáveis não-locais“.

2) Se você pensa como Bohm, e acha que a Teoria Quântica descreve a realidade, mesmo quando não tem ninguém observando, então você acredita na não-localidade. Ainda é impossível as pessoas se comunicarem instantaneamente, mas, haveria alguma coisa na natureza, talvez uma ‘onda quântica permitindo a transmissão instantânea de efeitos causais a grandes distâncias. O que, às vezes é também chamado de “ação à distância”.

3) Há uma terceira posição que não fala em “ação à distância”, mas fala jocosamente em uma “paixão à distância”. Ela é uma visão parecida com a de Bohm, sendo realista, mas não haveria um efeito causal entre partes distantes. Partículas distantes poderiam estar “correlacionadas”, exibindo propriedades semelhantes  –  sem que houvesse uma causa comum para este comportamento.  Ou seja,  duas coisas poderiam passar a ter um certo valor ao mesmo tempo, de maneira não-local, sem que houvesse alguma causa para isso.

Essa é uma situação engraçada. Pois não há uma única explicação para um experimento físico, mas há duas ou mais. Os cientistas não gostam disso: eles gostariam que houvesse uma única resposta; mas hoje em dia não há… — Será que um dia haverá?… (texto base************************************************************************************

A Mecânica Quântica, e suas Interpretações                                                                       Qualquer tentativa de complementar a Mecânica Quântica terá que violar o    ‘princípio da localidade’…preço teórico que poucos parecem dispostos a pagar.              

wallpaperdx.comUma ‘grandeza‘ só terá significado físico se pudermos atribuir valores a elaÉ isso que permitirá colocar  a noção de “correspondência”…em conformidade aos ‘fenômenos’ por meio da leitura… — em “aparelhos de medida”. Eé neste ponto, que vem a surgir…a mais fundamental dificuldade interpretativa na MQ:

Dados um estado quântico e uma grandeza física quaisquer – em geral, o ‘formalismo quântico’, simplesmente não atribui um valor à grandeza!… Parece então, que a teoria    está falhando, em uma de suas funções essenciais… – a justa predição dos fenômenos, pelos resultados de medida… – Mas, sendo assim… como interpretar essa deficiência?     Há 2 maneiras possíveis: i) Descrição quântica do objeto ‘incompleta‘…não prevendo valores exatos de grandezas mensuráveis; ii) Valores dessas grandezas inexistem…ou       não estão definidos antes que se efetue a medida…a medida então criaria, ou tornaria valores definidos…não sendo propriamente uma medida – no sentido usual do termo,       mas sim… “a mera revelação de uma propriedade preexistente do objeto investigado”.

Entre os fundadores da MQ… – Schrödinger, de Broglie e, sobretudo, Einstein, defenderam a posição (i)… – Bohr, Heisenberg e praticamente todos os outros sustentaram a posição (ii)… que se tornou dominante. Essa divergência básica,              então se amplificou, e ramificou, ao longo das…”interpretações” subsequentes:

a) Incompletude. Para mostrar que a descrição quântica das propriedades dos objetos é incompleta, Einstein, Podolsky e Rosen propuseram um interessante argumento em 1935, o chamado “argumento de EPR“. – Outro importante argumento para o mesmo fim foi proposto no mesmo ano por Schrödinger, argumento hoje conhecido pelo nome pitoresco de gato de SchrödingerNão obstante a força desses argumentos, e abalos causados, tal tese de incompletude se tornou redundante, pelos argumentos apresentados em 1931…32, por Gödel, e von Neumann, respectivamente, afirmando que… – “em todo sistema formal fechado, sempre existem indemonstrabilidades matemáticas”. Embora para cada “estado quântico”, o formalismo aplicado sempre deixe de especificar valores de certas grandezas, atribui, no entanto…”probabilidades” de se encontrar tais valores – empiricamente – por medições… Assim, a “teoria quântica” revelou sua impressionante “capacidade preditiva”.

David BohmContudo, os argumentos ‘EPR’, e os de Schrödinger tornaram-se pivô da maioria das discussões sobre os fundamentos da teoria até os dias de hoje; o que vem trazendo desdobramentos “super-produtivos”. Dentre eles se encontra a criação por David Bohm, em 1952, de uma…”teoria das variáveis ocultas“. – Teorias desse tipo são atualmente denominadas…“TVOs”. Apesar de suplantarem a Mecânica Quântica, na atribuição de valores às grandezas físicas, estas coincidem com ela…nas suas ‘predições probabilísticas’.  Então, ficou demonstrado, por importantes teoremas algébricos, que… – para reproduzir predições quânticas… as TVOs deveriam incorporar um traço conceitual … inteiramente “não-clássico”, chamado…“contextualismo” ou seja, os valores das grandezas físicas refletiriam… não apenas propriedades do objeto – mas também de todo o seu “contexto”.  Essa característica, mais tarde, levou David Bohm a desenvolver teoricamente a ideia de um tipo de “holismo“, como…”totalidade no mundo“. Intrigado com o fato da ‘TVO’    de Bohm ser ‘não-local’… ou seja… — permitir que valores atribuídos à grandezas sejam instantaneamente alterados em ações remotas, John Bell conseguiu provar, em 1964, que toda TVO…reproduzindo predições estatísticas da MQ…deverá de ser “não-local”.

b) Completude. Tese que postula da MQ descrever tudo o que há para ser descrito. Tem sido apresentada em conjunto com diversas outras — dando lugar a várias interpretações distintas da teoria, cujas principais são…”ortodoxa“; “potência“; e “outros mundos“.

1) “Interpretação ortodoxa“…Elaborada por Bohr e colaboradores, também conhecida como “Interpretação de Copenhague“. Uma das versões mais radicais sustenta que – ao contrário de todas as demais teorias físicas…a MQ não tem por objetivo descrever uma realidade transcendente aos fenômenos. – Sua função seria apenas descrever e relacionar fenômenos, com o auxílio de um ‘formalismo’…cujos conceitos não devem ser tidos como contrapartes teóricas de uma…’realidade objetiva. Filósofos denominam essa posição de ‘instrumentalismo‘. A teoria seria mero instrumento de predição ou cálculo. Ao deixar de tratar do plano ontológico, a teoria abdicaria de sua função explicativa. Assim, nessa variante ‘ortodoxa’, a MQ nada explicaria sobre o mundo real “extra-fenomênico“…Já uma outra versão filosófica tende à posição ‘idealista‘. — Neste caso, a teoria se refere à uma realidade não mais ‘objetiva, mas relativa aos agentes observacionais…A doutrina da…“complementaridade”, elaborada por Bohr…é parte integrante dessa perspectiva.

2) “Interpretação das potências”… Ao contrário da anterior, não há aqui qualquer distanciamento da visão filosófica do “realismo científico”…pela qual a ciência objetiva descreve uma realidade independente de qualquer observação, ou cognição…Aceita-se,    todavia, o desafio de uma reformulação radical nas concepções clássicas da ‘realidade’. 

Em particular, procura-se conceber uma ‘ontologia‘ compatível com a informação contida nas ‘funções de onda quântica’…sendo uma de suas consequências… – a “existência” de ‘objetos virtuais‘, impossíveis de      se atribuir “propriedades clássicas”. (Um elétron num ‘estado quântico’, que fosse ‘impossível‘ determinar sua velocidade… – na verdade, não teria velocidade alguma… ou então, poderia ser concebido, como tendo infinitas “velocidades potenciais“.)

O grande desafio dessa proposta está em determinar, fisicamente, as condições em que essas ‘potências’ se atualizariam – e, em descrever esse processo,matematicamente. (A sugestão ortodoxa de que é a própria ‘mensuração‘…ou ato de observação por agente consciente, que determina essa transição…é rejeitada, por subjetivista.) Esse programa comporta… – presentemente… – algumas linhas de investigação bastante promissoras.

3) “Interpretação dos muitos mundos”…Outra proposta que merece atenção,            não obstante a estranheza que causa, é a de que todas as propriedades na proposta anterior – dadas como meramente potenciais – de fato existem… ao mesmo tempo.      Como nunca observamos, e sequer podemos conceber tal coisa, sugere-se que cada            um desses valores exista, em um mundo diferente… através de uma multiplicidade  infinita de universos. E o caráter definido de nossas observações se deveria ao fato,            de existirmos em versões múltiplas…onde em cada uma delas – nos associaríamos            ao conjunto definido das grandezas físicas dos objetos – com os quais interagimos.

texto base: ‘A Interpretação da Mecânica Quântica’ consulta: ‘A Realidade da Função de Onda’ # ‘Impulso para a realidade quântica’‘Função de onda: A matemática que virou realidade’ # Videoteca USP… ‘Absurdos da Mecânica Quântica’ # ‘Contestando Einstein’  **********************************************************************************

Falhas da Teoria Quântica na Dedução da Realidade(18/04/20071ªversão)    Para atualização em experimento…“ação fantasmagórica à distância”…é uma 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 se medem 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 experimentalmente. Para o físico M. Aspelmeyer: ”A questão de fato, sempre foi saber se podemos ir além dessa descrição probabilística”.

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.

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.   E 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 em um, depende   da do outro e vice-versa; como 1 par de dados lançados que interconectados, apresentam“sempre”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 então…qual das hipóteses deve estar errada?… – ou ainda, como sugere Aspelmeyer: ”Talvez possa ser possível…preservar o ‘realismo’ – variando sua condição de localidade”.  Desse modo, Aspelmeyer – em colaboração com Anton Zeilinger – e colegasrealizaram novamente o experimento (real, não local) onde influências viajam instantaneamente; mas partículas possuem propriedades reaisEles 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, detetaram 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”. E, nesse caso… ‘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) *********************************************************************************

Experimento põe em xeque o ‘realismo’ da realidade (18/04/2007 – 2ª versão)      Teste realizado com pares de fótons sugere que a ideia de propriedades bem definidas das partículas — mesmo antes de serem ‘observadas’— pode não ser verdadeira.

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 de… “localidade” 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 Markus Aspelmeyer… “Não acredito que a ‘consciência’ da pessoa que realiza        a observação exerça alguma ‘influência’…Para a observação, basta haver interação com      um ‘sistema físico’ – complexo o bastante para reter informação de modo irreversível”.   

O…’clique’…de um detetor de fótons — por exemplo — pode                                responder pela geração irreversível de milhões de elétrons.

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, ganhador do Nobel de Física de 2003…a pesquisa deduziu uma série de resultados que surgiriam… se algumas teorias que defendem o realismo – mesmo               abrindo mão da localidade, fossem válidasMas, por experimentos constatou-se,                que os resultados esperados não se realizaram… As considerações finais do artigo          então sugerem que… – qualquer futura extensão da teoria quântica que esteja em concordância com os experimentos – terá que abandonar algumas características               das descrições realistas… – e, nesse caso… uma incorporação da não-localidade”          poderá levar a resultados ainda mais bizarros… tais como…o colapso dalógica aristotélica…na ausência de uma ação (causa) sobre suas consequências (efeito).

Questão de gosto?

Em comentário ao artigopublicado 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 certo tipo de não-localidade, são ‘incompatíveis’ (havendo ainda outros tipos de modelos – com…não-localidade)“.

Todavia, segundo Aspelmeyer…Leggett demonstrou numa pressuposição conjunta de ‘não-localidade’… com uma noção específica de ‘realismo físico’ – que fótons possuírem polarização (independente de observações), e obedecerem à Lei de Malus é que está em conflito com a teoria quântica. Assim, segundo ele… “Nosso experimento demonstra a validade das previsões quânticas. A conclusão correta é que, pelo menos uma delas 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      tal cenário seria no mínimo intrigante… De que modo uma propriedade macroscópica poderia não obedecer ao realismo?… – Essa ocorrência demonstraria a ‘estranheza‘ da ‘teoria quântica’ – em sua forma mais radical”. ‘texto base’ (Carlos Orsi – 18/04/2007)    *********************************************************************************

Existirão Influências escondidas para além do ‘espaçotempo’? (nov/2012)            A proposta vem de uma equipe internacional de pesquisadores, e foi publicada na revista ‘Nature Physics’… como um tipo de… – desigualdade por influência oculta’.

Pode não se tratar apenas de uma teoria mais fundamental,

Pode se tratar de uma realidade mais fundamental.

Implicações bizarras da teoria quântica vêm incomodando os físicos… desde que a teoria foi criada, no início do século 20…Ela prevê, por exemplo, comportamento ‘emaranhado’ de partículas – como 2 fótons, agindo como um, mesmo distantes. Esse comportamento não-local no espaço e tempo – que parece violar o senso de ‘causa e efeito‘, Einstein chamou… ‘ação fantasmagórica à distância’. 

Pelo…”senso comum”…tal comportamento coordenado seria resultado de um desses 2 preceitos…a) ser “viabilizado” com alguma antecedência…b) ou então…”sincronizado” por um sinal… enviado entre as partículas.

Na década de 1960…J. Bell sugeriu o 1º teste; então chamado desigualdade de Bell“, para verificar se o comportamento de duas ‘partículas entrelaçadas’ poderia ser feito em obediência a acordos prévios… – Se as medições violassem a desigualdade – os pares de partículas estariam fazendo…o predito pela “teoria quântica”… — agindo sem quaisquer “variáveis locais ocultas” dirigindo seu destino… – E, o que acontece…é que…a partir da década de 80… todas as experiências… sempre… têm encontrado “violações”.    A teoria quântica venceu…era o que parecia. No entanto, os testes das desigualdades de Bell nunca podem matar completamente a esperança do…”senso comum”…que envolve sinais que não violem princípios da relatividade, isto é…cuja informação não ultrapasse       a velocidade da luzPara isso, seria preciso elaborar uma nova desigualdade capaz de    investigar, diretamente, a função dos sinais. Contudo, experimentos já mostraram,      que utilizando a comunicação para explicar esses fenômenos…os sinais teriam de estar viajando mais rápido do que a luz … na verdade — mais de 10 mil vezes esta velocidade.

Sabendo-se que a teoria de Einstein define a velocidade da luz como um limite de velocidade universal, esta ideia já faz soar o alarme. – Porém, os físicos têm uma          “válvula de escape”… – tais sinais podem permanecer como ‘influências ocultas‘,            sem utilização prática, e assim sem violar a ‘relatividade‘. Desse modo, esta seria ‘contestada abertamente’… – apenas no caso dos sinais serem usados…para uma comunicação superluminar. No entanto, a nova desigualdade por influência              oculta mostra que… — para ‘previsões quânticas‘… — o artifício não funciona.

emaranhamentoPara obter a nova desigualdade, foram consideradas 4 partículas…conectadas          por influências ocultas à velocidade          finita arbitrária. Matematicamente,          estas restrições definem um objeto de          80 dimensões. Assim, a ‘desigualdade’ testável da influência oculta é o limite          da sombra que a forma 80-D projeta,            em 44 dimensões. Todavia, previsões quânticasficariam fora desse limite.

“Estamos interessados em saber…se podemos explicar os estranhos fenômenos que observamos…sem sacrificar o nosso sentido normal               do que acontece no espaço e tempo. – E, por incrível que pareça, há         uma perspectiva real de efetuar este teste” …  (Jean-Daniel Bancal)

Nesse caso, há 2 escolhas. Por um lado, há a opção de desafiar a relatividade, e achar as influências; o que significa aceitar uma comunicação mais rápida do que a luz. Sabendo que a relatividade é uma teoria bem sucedida da qual não se duvida impunemente, esta então pode ser considerada para muitos, a possibilidade mais remota. A opção restante      é aceitar que as influências devam ser infinitamente rápidas, ou que há algum processo, que tenha o mesmo efeito, quando aplicado em nosso espaçotempo. – O teste atual não pode distingui-los. De todo modo isso significa que o universo é ‘fundamentalmente não-localno sentido de que todos seus bits podem ser interconectados em qualquer lugar, instantaneamenteSeria o ‘efeito borboleta‘ levado ao extremo, no sentido de que alguma coisa poderia afetar uma outra… – em qualquer parte do Universo… – não numa cadeia de acontecimentos sucessivosmas sim…de uma forma direta e imediata.

Que tais conexões sejam possíveis desafia nossa intuição cotidiana e representa uma outra solução extrema…mas sem dúvida preferível a uma comunicação mais rápida do que a luz. E Nicolas Gisin, físico experimental da “Universidade de Genebra”/Suíça — assim conclui:

“Nosso resultado dá força à ideia de que correlações quânticas, de alguma                            forma surgem a partir de fora do espaçotempo, no sentido de que nenhum                            processo característico do espaço e tempo pode descrevê-los”.  (texto base)  **********************************************************************

Emaranhamento x Não-Localidade

O ‘emaranhamento’ foi revelado em 1935, por Einstein, Podolsky, Rosen, e também Schroedinger, no sentido matemático, de que o estado de um sistema quântico não pode ser escrito (‘decomposto‘)… como o produto de ‘estados de seus subsistemas.

Os ‘estados emaranhados‘ violam as “desigualdades de Bell”…mostrando que a teoria quântica exibe uma forma de não-localidade, isto é, sistemas quânticos podem afetar um ao outro instantaneamente, independente de sua separação espacial… Mas, será possível medir quantitativamente o emaranhamento destes estados quânticos? Como determinar    o ‘grau de emaranhamento‘ entre eles?… De fato, a relação entre emaranhamento    e não-localidade é mais sutil do que parece. Os 2 conceitos não são equivalentes. Existem ‘estados emaranhados mistos’ que não geram correlações não-locais, isto é, não violam as ‘desigualdades de Bell‘... Dado um estado emaranhado qualquer ρAB, existe outro estado σAB que não viola a desigualdade mais simples de Bell (“CHSH“)… tal que – contudo…”a combinação desses estados seja não-local”.

Por isso, “estados emaranhados” sempre têm uma…”não-localidade oculta”…passível de ativação — sugerindo assim … uma troca de input (genial) do clássico… pelo quântico. Satisfazer a desigualdade de Bell implica em localidade…não satisfazê-la implica em não-localidade, o que significa que um ponto altera outro ponto do espaço instantaneamente.  Na generalização semi-quântica de Bell…instruções de medidas correspondem a estados quânticos não ortogonais, que não podem ser perfeitamente distinguíveis. Tal abstração traz uma relação estreita entre ‘emaranhamento’…e ‘não-localidade’… De fato, ela prova que… “todos os estados quânticos emaranhadossão não-locais“. (p/consulta)    ******************************(texto complementar)********************************

Realidade, Localidade (& indeterminação) – ideias inspiradas                                          no livro “Pura Picaretagem” … de Daniel Bezerra & Carlos Orsi 

Realidade pode ser definida como a relação (unívoca) entre o observador,  e toda coisa…direta ou indiretamente observada. No caso cosmológico seria como alguma…’estrutura subjacente’, fixada pela ‘função de onda inicial do Universo…Localidade…por sua vez, se definiria como um ‘princípio físico’ determinando que…2 ou mais corpos tenham a necessidade de um campo de interação“…para se comunicarem.

De acordo com a ‘Relatividade’ de Einstein…esse campo é definido através do limite (c) da velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas… A fim de determinar o “fenômeno EPR” de…’entrelaçamento quântico’ – o qual gera um reflexo entre spins, com velocidade superior à da luz, o Teorema de Bell, experimentalmente, afirma que: “nenhuma teoria, com variáveis ocultas locais…é capaz de impedir propriedades correlacionadas não-locais, em partículas emaranhadas”. Nestas condições… só é possível criar teorias que expliquem tal experimento através de variáveis ocultas não-locais, aceitando-se para tanto, uma realidade última racionalmente indeterminável(comum às ideias de Gödel/Neumann)  ***********************************************************************************

Solipsismo x Realidade Objetiva                                                                                            “As proposições da física quântica que desafiam nossa visão comum da                              realidade, refletem outro domínio…da linguagem…e ordem simbólica.” 

Embora o contexto de Hegel seja totalmente diferente do de Bohr … um escrevia sobre        o conhecimento filosófico do absoluto enquanto o outro se encontrava às voltas com        medição de partículas atômicas e suas implicações epistemológicas, a linha subjacente      de argumentação dos 2 se faz estritamente homóloga. Ambos rejeitam uma posição        que, a princípio, coloca uma lacuna entre o sujeito sapiente, e o objeto a ser conhecido, para depois lidar com o (auto) problema então criado … de como transpor essa lacuna.      A solução (bergsoniana) dos 2 é praticamente a mesma…qual seja: incluir o sujeito no movimento próprio do objeto a ser conhecido… — de modo que este saindo de suas próprias limitações, possa comparar sua perspectiva à realidade em si — O termo hegeliano para essa inclusão se chama…”reflexividade”. A inclusão do ato reflexivo          no objeto…faz com que a distância entre o objeto e sua reflexão se torne característica intrínseca do próprio objeto… O objeto é em si e a reflexão é como ele aparece ao observador… E assim… o objeto torna-se o que épor sua própria reflexão.

A exterioridade implícita, através da noção de ‘reflexividade’ é um tipo de ‘exterioridade interior… O fato de não gerarmos nosso conhecimento à distância…observando a realidade por uma visão    objetiva externa não entrelaçadanão faz negar a “objetividade”.

O sujeito pode atingir a ‘realidade objetiva, independente de estar preso ao círculo de suas ‘representações subjetivas… – através de sua unidade ontológica básica – ou seja, o fenômeno ao qual os 2 lados se encontram… irredutível… e inextricavelmente enlaçados.  A leitura subjetivista… – ou idealista da física quântica (“a mente cria a realidade, não há realidade independente de nossa mente”), portanto, é falsa… A verdadeira implicação da física quântica é o oposto…obrigando-nos a conceber como o saber da realidade se inclui nesta própria realidade. — Slavoj Zizek… — “A Ontologia da Física Quântica”… (resumo) **********************************************************************************

Mecânica quântica pode colocar um objeto em 2 lugares ao mesmo tempo          “Noutros métodos, sempre existem vários lasers e um aparato complicado…mas neste        caso…é apenas um laser, e a partícula”. (Markus Aspelmeyer, coordenador da equipe)

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Esfera de vidro apresentando “comportamentos quânticos” só vistos até agora em átomos individuais. [K. Dare]

Um novo método para manipular o estado quântico de partículas abre caminho que nos permite observar um objeto em dois lugares ao mesmo tempo (lembrando que a ação fantasmagórica à distância já é visível). – Por enquanto, a técnica foi usada para resfriar uma pequena esfera de vidro — fazendo-a atingir um estado — antes só observado em partículas atômicas. O objetivo dessa linha de pesquisas é verificar se existe, e se existir, onde está… – uma fronteira entre os bizarros comportamentos observados pela ação da mecânica quântica…e os comportamentos tradicionais (“clássicos“)…na escala humana.  Ao se atingir escalas extremamente pequenascalor e movimento são intercambiáveis: quanto mais uma partícula está se movendo, mais quente ela é. Então, para esfriar uma pequena partícula…é necessário fazê-la parar de se mover. Como as regras da mecânica quântica definem, que nunca se pode saber exatamente com que rapidez uma partícula está se movendo… – existe um limite para o quão fria uma partícula pode ser resfriada; limite esse conhecido como estado fundamental da partícula, ou energia do ponto zero.

Resfriamento com luz                                                                                                        Segundo a mecânica quântica, tal padrão de interferência de luz só pode                            existir em determinadas frequências… – Isso permite aos pesquisadores                                selecionar uma… “frequência precisa”  com que a luz atinja a partícula.

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Esquema do experimento, que revelaria segredos da gravidade quântica e “superposição”. [Uros Delic]

Uros Delic e equipe da Universidade de Viena empregaram um único laser para resfriar uma partícula de vidrode 150 nms de largura, fazendo-a chegar a seu ‘estado fundamental’. – O laser levita a partícula — usando um efeito chamado “aprisionamento óptico”…no qual a luz interage…para mantê-la no lugar. – De ambos os lados espelhos fazem a luz se sobrepor einterfir com ela mesma, criando assim, umagarra de luz (pinças ópticas ou raios tratores)…que cumpre manter a nanoesfera no lugar.

À medida que esta partícula vibre para frente e para trás, algumas frequências de luz a aceleram, fornecendo pequenas quantidades de energia, enquanto outras diminuem a velocidade, removendo energiaAo se deixar passar só as frequências que retardam a partícula, ela irá ficando cada vez mais fria…até atingir seu estado fundamental – esseresfriamento com luzaliás, promete coisas interessantes, como geladeiras a laser. No experimento idealizado por Delic isso ocorreu a uma temperatura de 0,000012 kelvin (cerca de -273°C), uma fração acima do zero absoluto, a mínima temperatura possível.    Métodos semelhantes já foram usados antes para resfriar gases, mas nunca partículas sólidas…A técnica poderá eventualmente ser usada para criar um estado quântico, no    qual 1 macro objeto ocupe 2 lugares ao mesmo tempo, conhecido como superposição espacial…como assim explicou Aspelmeyer…“Outros experimentos com átomos frios também podem criar superposições e estados quânticos, mas o que nunca fizeram foi      criar uma superposição de todos átomos num lugar; e todos átomos…noutro lugar”.

A partícula neste experimento tinha cerca de 100 milhões de átomos, embora apenas seu interior tenha atingido o estado fundamental. E esse fato é interessante, porque – devido ao laser aquecer os elétrons no material… a superfície da esfera de vidro é extremamente quente, em torno de 300 °C. Entretanto, o movimento do centro de massa da partícula é ultrafrio, em torno de 0,00001 ºC acima do zero absoluto…comprovando-se assim que a partícula quente se move de maneira quântica. O resfriamento de sólidos e a medição de seu estado quântico é fundamental para o objetivo prático de investigar as propriedades quânticas da gravidade, pois é bem mais fácil testar a gravidade de um ‘sólido compacto’, do que um gás difuso. Tal configuração permitiria, por exemplo, verificar se a gravidade do objeto estaria em 2 lugares ao mesmo tempo, com implicações a objetos quânticos de maneira mais geral eventualmente…respondendo à questão da possível existência das “partículas gravitacionais” (grávitons) na natureza. (texto base) (fev/2020) (p/consulta**********************************************************************************

‘Função de onda quântica’ é fotografada pela primeira vez (nov/2020)                    É muito fácil imaginar uma partícula, mas não é tão simples imaginar uma onda fundamental, que não ondula em nada. Por isso que se diz que a função de onda,                  é a matemática que virou realidade. E uma realidade que agora se tornou visível:            Zhehao Ge e equipe da Universidade da Califórnia de Santa Cruz a fotografaram.

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Esquema do ponto quântico em visualização direta. 

Imagem de um “ponto quântico”

Ge tentava fotografar umponto quânticouma espécie de ‘poço’ onde elétrons caem    e ficam presos – formando uma estrutura semicondutoraEmbora já sejam usados pela indústria na fabricação de telas…e monitores, células solares…LEDs, a física fundamental desses ‘pontos quânticos‘ ainda está longe da… “perfeita descrição”.

De fato, como os elétrons ficam se embaralhando numa área minúscula, constantemente eles ficam em superposição, o fenômeno quântico que permite que uma partícula guarde vários dados ao mesmo tempo Isso significa que essas nanoestruturas semicondutoras poderão vir a ser empregadas como qubits para a…”computação quântica”  e qubits já fabricados em escala industrial são o ‘sonho de consumo‘ dos engenheiros da área; como assim explicou o professor Jairo Velasco… – membro da equipe e coautor do trabalho:

“Mesmo havendo um bocado de trabalho para o desenvolvimento deste sistema — na ciência da…’informação quântica’ — ainda nos falta uma compreensão de como os elétrons se parecem nesses pontos quânticos”.

Ge conseguiu fotografar o ponto quântico, ao construir um…em 2 camadas sobrepostas de grafeno, depositadas sobre uma camada isolante de nitreto de boro. A alta tensão efetuada na estrutura, usando a ponta de um microscópio de tunelamento, cria cargas no nitreto de boro, que servem para confinar eletrostaticamente elétronsna camada dupla de grafeno. O que o pesquisador não esperava é que um ‘penetra’ muito benvindo, aparecesse na foto:

A imagem permite ver claramente cada “elétron-onda”, ou onda eletrônica – ou seja, o elétron entendido como uma onda – e não como uma partícula.

funcao-de-onda

Ao fotografar um ponto quântico, físicos capturaram o formato detalhado da função de onda dos elétrons em seu interior. [Zhehao Ge/Frederic Joucken/Jairo Velasco Jr.]

Ao contrário do previsto teoricamente: o campo elétrico‘…funcionando como uma cerca para prender os elétronso que a imagem mostra…é o que se pode chamarquebra de simetria rotacional‘, incluindo em seu centro3 picosem vez das esperadas ‘ondas concêntricas’. 

Vemos anéis ‘circularmente simétricos’ nas monocamadas de grafeno…mas no grafeno com 2 camadas os estados dos “pontos quânticos” têm simetria tripla.

Os picos representam locais de alta amplitude na função de onda.                    Os elétrons possuem uma natureza dual … onda/partícula … e as propriedades de onda do elétron são vistas no…”ponto quântico”.

Além de uma curiosidade histórica e de marcar mais um sucesso da teoria quântica a compreensão da natureza da função de onda é importante porque essa propriedade básica determina várias características relevantes no processamento das ‘informações quânticas’: como – espectro de energia do elétron…interações entre elétrons…e o acoplamento ao seu ambiente. E Velasco conclui, afirmando que: “Esse trabalho avança nossa compreensão fundamental do sistema, e seu potencial para tecnologias de informação quântica…É uma peça que faltava no quebra-cabeças, que acredito se tornará um sistema útil.” (texto base)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para Uma “não-localidade” para a (i)realidade quântica

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