Uma estranha Natureza, em sua imprevisibilidade quântica

“É visão corrente entre vários cientistas que a mecânica quântica não nos fornece qualquer retrato da realidade… E, que o seu arcabouço teórico deve ser encarado simplesmente como um formalismo matemático…que não nos diz essencialmente       nada sobre uma realidade efetiva do mundo… Mas, de fato, nos permite calcular probabilidades alternativas dela ocorrer.” (Roger Penrose, ‘The Road to Reality’)

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Escher – “Birds-to-fish”

Há séculos… os métodos indutivo e dedutivo têm permitido aos cientistas caminharem do Todo…para as partes – e, das partes ao Todo, aprimorando seu conhecimento domundo natural‘ – em cada passo dessa caminhada. Tal aquisição de conhecimento só é possível, porque há uma estreita ligação entre o Todo, e o conhecimento de suas partes… – Quanto mais partes conhecidas mais entendemos  o Todo, e quanto mais o entendemos, maior  a compreensão de suas partes…Todavia, em seu estranho mecanismo, a ‘teoria quântica’ nos garante que podemos deduzir questões, mesmo faltando parte da ‘informação total’.

Pelo menos é isso que garantem Thomas Vidick e Stephanie Wehner da Universidade de Cingapura. – Os dois físicos usaram a “teoria quântica”…para demonstrar que é possível responder corretamente a praticamente qualquer questão sobre as partes de um sistema sem precisar conhecer o sistema inteiro. – Ou, invertida a proposição… que saber o todo   não é…absolutamente…uma garantia – para responder tudo… – sobre todas suas partes.  Imagine, por exemplo, que um aluno vai ao exame, tendo lido apenas metade do que lhe ensinaria o livro sobre a matéria… Em seu conhecimento incompleto sobre o ‘todo‘, terá que responder questões sobre suas partes. O senso comum diz que o aluno rapidamente será desmascarado…tão logo chegue nas questões cujas respostas estão nas páginas que não leu… No “mundo clássico”…isso sempre foi, e continuará sendo assim… — A “teoria quântica” porém não concorda com esse ‘senso comum’, e afirma que o aluno poderá se sair muito bem no teste – podendo até mesmo tirar um ‘10‘, se em vez das informações clássicas… — contidas em um “livro clássico”… – lidar com ‘informações quânticas‘.

“Os elétrons, por exemplo, não existem sempre…Existem apenas quando                            interagem…Materializam-se em um determinado lugar, ao se chocarem                            com alguma coisa. Nos saltos quânticos entre órbitas…se tornam ‘reais’.                            Um elétron é um conjunto de ‘saltos’…de uma interação a outra; porém,                            quando nada o perturba…ele não existe… em lugar algum.”  (C. Rovelli) 

Ignorância & Intuição quântica                                                                                “Observamos esse efeito… contudo, ainda não entendemos de onde ele surge…E,              não espere maiores explicações mais tarde…pois, como diria Richard Feynman,              uma compreensão intuitiva dos fenômenos quânticos… parece algo inatingível”.

No caso das informações quânticas… – não há como saber qual informação o aluno não detém… nem mesmo se o professor fica sabendo de antemão qual parte do livro o aluno leu. Ou seja, a dita ignorância quântica será preservada, e o aluno jamais desmascarado.

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Uma ilustração entre a incerteza inerente entre posição e momento no nível quântico. Há um limite para o quão bem podemos medir essas 2 quantidades simultaneamente, já que elas não são mais meramente propriedades físicas, mas sim operadores mecânicos quânticos com aspectos desconhecidos inerentes à sua natureza. A incerteza de Heisenberg aparece em lugares onde geralmente menos se espera. (Wikimedia Commons – Maschen /E. Siegel)

Essa impossibilidade de desmascarar uma ‘ignorância quântica’ parece ter vindo se somar a uma série de outros fenômenos quânticos, impossíveis de se ter uma clássica ‘explicação mecanicista’…Uma das questões centrais para a compreensão do “mundo físico”, é o quão nosso conhecimento do todo se relaciona ao conhecimento de partes…Ou, o quanto nossa ignorância sobre o todo, impede o conhecimento…de ao menos… – uma – de suas partes. Apenas pela “intuição clássica” poderíamos conjecturar que uma forte ignorância do todo não pode vir sem uma significativa ignorância de…ao menos uma de suas partes. Todavia, curiosamente… – essa conjectura é falsa na teoria quântica… – onde pode coexistir uma imensa ignorância do todo … com o saber quase perfeito, de qualquer uma de suas partes.

Além das implicações teóricas ainda não totalmente compreendidas, a descoberta pode trazer sérias implicações sobre “criptografia quântica”, em pesquisas na codificação de informações…’à prova de qualquer ataque’. A propósito, Stephanie Wehner foi também uma das autoras da surpreendente descoberta de uma relação, entre a assim chamada “ação fantasmagórica à distância”…e o “Princípio da Incerteza”. (texto base, ago/2011) ***********************************************************************************

A natureza é — decididamente… “imprevisível“… — dizem os físicos… (jul/2012)  “A teoria quântica fornece, essencialmente…o limite final na previsibilidade do Universo. Por seu apelo de natureza fundamental…em contraste à teoria clássica, conhecer a exata configuração do universo no ‘Big Bang’… não basta para prever sua evolução completa”.

Num artigo … que promete desmerecer ‘palpites futurólogos’ – e estremecer os fundamentos de quase todas previsões, pesquisadores afirmam que a natureza é definitivamente imprevisível. E, com efeito… muitas das previsões do dia-a-dia são vagas – geralmente incorretas, porque nossas informações — sobre o ‘evento’… não podem ser completas;  como, por exemplo, na ‘meteorologia’, quando tentamos — “prever o tempo”.

Na mecânica quântica, todavia, a coisa é pior – porque, mesmo se toda informação estiver disponível, os resultados de certos experimentos…são impossíveis de serem perfeitamente previstos de antemão. Tal imprecisão, em relação aos resultados de experimentos na física quântica…a partir das discussões entre Einstein e Bohr, tem sido objeto de intenso debate. E, mesmo dando a ideia de uma ferramenta inadequada na previsão de resultados, afirma-se agora que a ‘teoria quântica’ está perto de seu ideal… – em termos de “poder preditivo”.

“Em nosso experimento mostramos que toda e qualquer teoria que apresente menos aleatoriedade (do que na mecânica quântica) está destinada ao fracasso…ou seja, a teoria quântica fornece essencialmente o limite final na previsibilidade do Universo”.

A referência lembra Einstein, que disse certa vez em uma carta a seu colega Max Born:      ‘não acreditar que Deus jogasse dados’…ele próprio, acreditando em leis naturais bem precisas e definidas. – O trabalho da equipe de Wolfgang Tittel, da Calgary University /Canadá – no entanto… contesta essa precisão – dando razão ao filósofo David Hume,    que afirmava serem tais leis científicas, ‘meras probabilidades’, pois nada impede que,    até mesmo “eventos no futuro” – possam contestar  eventos observados no passado.

A “aleatoriedade” é uma das principais características da teoria quântica, geralmente expressa pelo “Princípio da Incerteza” de Heisenberg. – Esse estranho comportamento, tornou-se popularmente conhecido… – graças a experimentos…como o famoso “gato de Schrodinger”; Dupla Fenda”; além de trabalhos na “computação quântica”. (‘texto base’**********************************************************************************

Testando o “efeito do observador”                                                                                        Dylan Mahler e Lee Rozema usaram ‘fótons entrelaçados’ para fazer medições,                  cujos resultados questionam uma das interpretações do Princípio da Incerteza. 

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O “Princípio da Incerteza” de Heisenberg, formulado em 1927, é um dos bastiões da mecânica quântica. Apresentado como afirmação de uma “incerteza intrínseca” aos sistemas quânticos…é bem fundado, e largamente demonstrado… Heisenberg, no entanto – originalmente – o formulou em termos do…”efeito do observador“…a relação entre a precisão da medição de uma partícula quântica…e, a ‘perturbação‘  criada ao medirmos… – por exemplo… – a posição de um ‘elétron’ … por um ‘fóton’.

Embora essa seja a forma mais conhecida do ‘Princípio’, ela nunca foi experimentalmente comprovada; havendo inclusive, erros matemáticos em sua demonstração. – Mas o baque maior veio mais recentemente, ao cientistas canadenses demonstraram a possibilidade de avaliar o distúrbio gerado pela medição…concluindo que o ‘Princípio da Incerteza‘ era pessimista demais… – E agora então, essa mesma equipe usou a chamada “medição fraca(que não afeta o sistema quântico), para lançar uma dúvida mortal sobre a “Incerteza” de Heisenberg em seu aspecto ‘influência do observador‘. Eles idealizaram um experimento que avalia um sistema quântico, por meio de uma ‘interação mínima‘, permitindo que    a informação sobre o ‘estado inicial‘ desse sistema seja extraída, com pouca ou nenhuma perturbação… – O físico Lee Rozema…participante do grupo, assim explica a experiência:

“Projetamos um aparato para poder medir a polarização de um único fóton. – Em seguida…medimos a sua influência… – sobre aquele fóton. Cada execução só indicava, uma ínfima quantidade de informação do distúrbio… – No entanto – ao repetir o experimento várias vezes, conseguimos obter uma boa ideia … sobre quanto o fóton foi afetado”. 

Nessa experiência foi usada a ‘medição fraca’…registrando o fóton antes dele entrar         no aparato, e depois lá dentro, medido normalmente. Comparando-se os 2 resultados, verificou-se que a interferência da medição sobre o fóton é menor do que a necessária para justificar uma “visão pessimista”…do “Princípio da Incerteza” de Heisenberg.

O experimento não afeta em nada o Princípio… em termos da incerteza intrínseca de      um sistema quântico, mas descarta de vez sua pretensa validade geral para os efeitos gerados pelo observador sobre as medições…E conclui Rozema… – “Estes resultados        nos forçam a ajustar nossa visão … sobre quais limites a mecânica quântica impõe às medições… – Tais limites são importantes aos fundamentos da mecânica quântica, e centrais na tecnologia de uma segura criptografia quântica”  texto base (set/2012) *******************************************************************************

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

Num experimento em laboratório feito por físicos da Universidade de Viena…Xiao-Song Ma e equipe mostraram uma situação onde é impossível descrever a causalidade entre 2  eventos correlacionados, ou seja, sabe-se que um afeta o outro; mas não quem é a causa, ou o efeito… A ‘Interpretação de Copenhague’, a mais aceita da ‘física quântica’…diz que,  propriedades de um objeto quântico dependem dos aparelhos e da forma como se mede esse objeto, que assim poderá – na medição… revelar-se como onda ou partícula. Outro fenômeno bem conhecido é o entrelaçamento quântico ou emaranhamento, pelo qual uma…”partícula quântica”… – compartilhando propriedades com outra…é afetada instantaneamente…por algo que nela aconteça – não importando a distância entre elas.

Em ambos os casos, a 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, em termos de ‘causalidade‘, dar uma explicação lógica do que ocorre. – 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 Anton Zeilinger, chefe da equipe 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 ‘intercomunicação’ mais rápida do que a ‘velocidade da luz’… entrando em ‘confronto direto’ com a teoria de Einstein.” texto base (2013)  **********************************************************************

Efeito do Observador: átomos não se movem se você estiver olhando 

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Os átomos não se movem quando estão sendo observados, mas basta fazer as medições em intervalos maiores para que eles se movam. [Imagem: Y. S. Patil et al./PhysRevLett.]

Há poucos dias, num experimento histórico, físicos finalmente mostraram de uma forma incontestável que Einstein estava errado, ao menos numa – de suas ideias fundamentais, envolvendo o “princípio da incerteza” – e as “leis probabilísticas” da ‘mecânica quântica’.

Para não deixar margens a dúvidas – outra equipe finalmente demonstrou … de forma inequívoca…uma das bizarras previsões da teoria quântica justamente a que faz um sistema quântico não mudar … enquanto o pesquisador o estiver observando assim confirmando de fato que o observador influencia os … experimentos quânticos.

Segundo os físicos da Universidade de Cornell, EUA, responsáveis pelo experimento, esse experimento, além de resolver uma disputa de longa data entre os físicos, abre o caminho para uma técnica basicamente nova para controlar e manipular os “estados quânticos” de átomos – já permitindo … num primeiro momento – a criação de novos tipos de sensores.

Efeito Zeno Quântico                                                                                                                  “Olhe para eles, e eles ‘congelam’ no lugar; interrompa a medição, e eles voltam a tunelar”.

Para testar a ‘influência do observador’ sobre os experimentos quânticos – Yogesh Patil e Srivatsan Chakram resfriaram um gás contendo cerca de um bilhão de átomos de rubídio, no interior de uma ‘câmara de vácuo’ – até quase zero absoluto – e suspenderam a massa usando feixes de laser. – Nesse estado, os átomos se organizam em uma ‘grade ordenada’, como se estivessem em um cristal sólido‘…funcionando como uma entidade única – por essa razão, tal estrutura é muitas vezes chamada de “átomo artificial“…Em temperaturas tão baixas – os átomos podem…tunelar…de um lugar para outro, na…”rede atômica”.

O princípio da incerteza de Heisenberg diz que a posição e a velocidade de uma partícula estão relacionadas…e não podem ser simultaneamente medidas com precisão. – Sendo a temperatura uma medida do movimento da partículanum frio extremo, de quase ‘zero absoluto’ a velocidade então é praticamente zero – e…há muita ‘flexibilidade’ na posição: ao olharmos os átomos, eles são tão susceptíveis de estar num dado lugar na rede, como em qualquer outro. Os pesquisadores assim…demonstraram a possibilidade de suprimir    o “tunelamento quântico” (mudanças de posição) meramente observando os átomos. Esse procedimento então foi refeito, repetindo rapidamente as medições. E quanto mais rapidamente são realizados – menor é a probabilidade dos átomos terem saído do lugar.

Este chamadoEfeito Zeno Quântico– ou “Efeito do Observador” – deriva de uma proposta feita em 1977 por George Sudarshan e Baidyanath Misra, da Universidade          do Texas, que notaram que a ‘natureza estranha’ das medições quânticas permitiria “congelar” um sistema quântico através de medições repetidas, feitas em sequência.

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Como os átomos se mostraram altamente sensíveis às menores forças externas – as forças envolvidas em sua medição – isto tornará possível desenvolver sensores mais precisos. [Imagem: Y.S.Patil /PhysRevLett.]

Classicalidade emergente

 Como explicou Mukund Vengalattore, professor orientador do grupo…essa representa a primeira observação do “Efeito Zeno Quântico”…por uma medição do ‘movimento atômico’ no espaço real.

“Além disso, devido ao alto grau de controle que se conseguiu demonstrar nos experimentosfoi possível‘sintonizar’gradualmente a maneira pela qual esses átomos puderam ser observados. Através desse ‘ajuste’ fomos também capazes de demonstrar o efeito chamado…classicalidade emergente ocorrendo neste sistema quântico.”

Na “classicalidade emergente”…os efeitos quânticos desaparecem, e os átomos começam    a se comportar da maneira prevista pela ‘física clássica’…aparentemente muito mais intuitiva.

Com a confirmação desses experimentos definindo a realidade das esquisitices quânticas, as atenções agora começam a se voltar para a fronteira entre os reinos que obedecem às leis da física clássica ou da mecânica quântica. Embora tradicionalmente associados com as dimensões das partículas envolvidas, alguns indícios apontam que a gravidade possa ser usada para explicar afronteira clássico-quântico, enquanto outros propõem…que    a física quântica emerge nafronteira entre múltiplos universos‘. (texto base) (nov/2015) ***************************************************************************

Mecânica quântica desafia relações clássicas de causa e efeito                                Como consequência direta desse resultado, tem-se uma nova forma de “não classicalidade”, que é mais forte que as outras formas conhecidas até então;                      inclusive… – a “não localidade quântica”… implicada pelo “teorema de Bell”.

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A parte superior da ilustração mostra uma oscilação sinusoidal de um fóton em comportamento característico de onda; e na parte inferior mostra-o em seu comportamento típico de partícula. No intervalo, é caracterizada sua superposição partícula/onda”.

As relações de causa e efeito correspondem a um dos principais alicerces                              da física clássica. – São elas que permitem uma compreensão do mundo,                            que se manifesta em nosso dia a dia, identificadas em meio a correlações                      espúrias. – O mundo quântico, todavia… parece existir sob outras regras.

Já foi demonstrado que a mecânica quântica tem um caráter não local. Essa conclusão, viabilizada pelo famoso teorema de Bell, abalou noções clássicas de causa e efeito. Mas agora…um novo trabalho aprofunda essa investigação… – mostrando que é ainda mais complicado extrair “relações causais” em um ‘contexto quântico’…Isso porque, quando “estados quânticos” estão “emaranhados“…testes que classicamente funcionam para estabelecer…”relações de causa e efeito“… – aparentemente…deixam de funcionar.  Sobre issoRafael Chavespesquisador do Instituto Internacional de Física da UFRN (“Universidade Federal do Rio Grande do Norte”) – e principal autor desta pesquisa, publicada em dezembro de 2017 na revista científica… “Nature Physics” explica que:

“O primeiro resultado é que ‘efeitos quânticos’ podem levar a uma superestimação          da quantidade de ‘causalidade‘ – no sentido de que…usando uma teoria clássica, podemos concluir que 2 eventos têm causalidade positiva entre eles…enquanto, usando o fato de que… os ‘efeitos são quânticos’ – essa causalidade pode se anular.          O segundo é que testes muito importantes para quantificar a qualidade de nossas variáveis instrumentais, podem ser violados em estados quânticos emaranhados”.

O trabalho, que contou com a participação de Leandro Aolita, do Instituto de Física da UFRJ (Rio de Janeiro), e de um grupo de pesquisadores da ‘Universidade Sapienza’ de Roma, realizou testes fotônicos, para demonstrar a violação identificada teoricamente.  Além de todas implicações de ‘caráter fundamental’ – a pesquisa também pode incluir aplicações práticas, segundo os autores, no processamento de informação no contexto quântico… – e, em particular… – dentro de protocolos de “criptografia“. (texto base********************************************************************************

Mecânica quântica cada observador tem direito a seu próprio fato (out/2019)

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A equipe usou uma versão estendida do experimento de Wigner, em que um estado entrelaçado é enviado a dois laboratórios diferentes, cada um com um observador interno, e um observador externo. [Imagem: Proietti et al.]

O “método científico” se baseia em fatosestabelecidos através de medidas repetidas e acordadas universalmente, independentemente de quem fez as observações. Contudo, um grupo de físicos acaba de demonstrar que, no reino da mecânica quântica…os fatos podem depender não apenas de serem ou não observados… – mas também – de quem os observa.

Imagine jogar uma moeda. Uma moeda quântica pode existir              numa superposição de cara e coroa, até que ela seja observada,              proporcionando então a definição do resultado: cara ou coroa.

Na década de 1960, o físico Eugene Wigner (1902-1995), ganhador do Nobel de Física de 1963, propôs um experimento mental intrigante. Um pesquisador, comumente chamado de…”amigo de Wigner“…joga uma moeda quântica dentro de um laboratório fechado, observando um dos 2 resultados. Do lado de fora, não podemos dizer o que aconteceu, e    as regras da mecânica quântica nos permitem descrever o pesquisador e a moeda, como um sistema único. Fora do laboratório o amigo de Wigner e a moeda ficam entrelaçados,    o que significa que eles estão em uma… “superposição“… em que ambos os resultados, cara e coroa, ainda estão presentes … um fato que assim, pode ser estabelecido por um observador externo. Isso cria uma situação paradoxal, em que o fato estabelecido dentro     do laboratório parece criar uma ‘contradição‘, com o fato observado a partir do exterior.

Efeito de quem é o observador

Para testar essa previsão, Massimiliano Proietti, da Universidade Heriot-Watt – Escócia, realizou um teste quântico que envolve 4 observadores, implementados em um pequeno processador quântico fotônico. Num experimento envolvendo 6 partículas emaranhadas de luz, os dados demonstraram…que os observadores internos e externos realmente não conseguem concordar com o que aconteceu no experimento. A percepção então obtida é, que os “observadores quânticos” poderiam…realmente…ter direito a seus próprios fatos.

Se insistirmos que esse não deveria ser o caso para observadores humanos‘clássicos’, o desafio agora é fixar onde os 2 domínios [quântico e clássico] se separam. Isso pode, por exemplo, sugerir que a mecânica quântica não seja aplicável a objetos cotidianos‘, como explicou o professor Alessandro Fedrizzi (co-autor do trabalho)“Se alguém se apegar a premissas de localidade e livre escolha, o resultado tem como consequência, que a teoria quântica deve ser interpretada de uma maneira dependente do observador”. (texto base)

****************(Whitehead – “O Conceito de Natureza”) *********************            Um objeto científico – como um elétron, por exemploé um aspecto do caráter sistemático da correlação dos caracteres de todos eventos existentes na Natureza.                 O elétron não está simplesmente ali onde está sua ‘carga’; esta é apenas o caráter quantitativo de certos eventos decorrentes da introdução do elétron na Natureza.                O elétron é a totalidade de seu campo de força. Ou melhor, é a forma sistemática                  pela qual todos os eventos são modificados, quando expressam a sua introdução. ***************************(texto complementar)***************************

Reencarnação quântica: físicos ‘desmedem’ partículae ela retorna à vida     “A mecânica quântica não descrevepropriedades objetivasde um sistema físico,         mas sim… – oestado de conhecimentode quem o observa”. (Christopher Fuchs)

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[Imagem: Andrew N. Jordan]

As partículas quânticas, ou sub-atômicas, têm comprovadamente, comportamentos que parecem absolutamente impensáveis.  Assim como podem se comportar… como partículas…ou ondas… – podem também estar em vários lugares ao mesmo tempo.

A teoria atualmente aceita, afirma que um objeto quântico pode estar em qualquer lugar entre as possibilidades descritas por sua função de onda. Quando alguém tenta medir essa onda/partícula, entretanto, ela imediatamente “colapsa“…para estar tão somente naquele exato local onde é feita a medição…assim como um ‘objeto clássico’.

Pois bem, para demonstrar que o mundo quântico pode ser ainda mais estranho, os físicos Andrew Jordan e Alexander Korotkov propuseram, em 2006, que seria possível ‘desmedir’ – desfazer a onda/partícula, fazendo-a voltar ao seu exato estado quântico anterior; como se a medição não tivesse acontecido… e, portanto, a partícula não tivesse sofrido qualquer alteração… – E, somente agora…2 anos depois, uma equipe da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, EUA, conseguiu realizar esse experimento… comprovando que a teoria tem importância…quase transcendental…nas explicações físicas sobre o mundo quântico.

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A nova teoria sugere que a fronteira entre o mundo quântico, e o mundo clássico não é uma linha muito bem definida…como se pensava até hoje. Em vez disso … dados sugerem que, essa fronteira éna realidade, uma  “zona cinzenta” com amplitude ainda incerta mascujo tempo a    ser percorrida – é maior que zero.

Em recente artigo – Nadav Katz…e seu grupo de pesquisadores da UCSB/EUA   explicam como foram capazes de até “enfraquecer” a medição de uma ‘partícula quântica’, forçando apenas um…”colapso parcial”, algo como um “estado de coma” de uma partícula quântica. – A seguir… alterando certas propriedades da partícula…e refazendo a medição; esta retornou ao seu estado quântico…como se a ‘primeira medição’ não tivesse sido feita.  Esse mecanismo é de extremo interesse para se construir computadores quânticos…o que não é tarefa fácil…pois os ‘bits quânticos’ (qubits) desses ‘computadores futurísticos’ são muito sensíveis, sofrendo interferência de inúmeros fatores do ambiente – colapsando…e perdendo os dados… E assim, portanto, o novo “sistema de reversão” poderá representar uma possibilidade de se construir mecanismos de correção de erros…como explicou Katz:

“Enquanto vários cientistas afirmam que, como a simples medição de uma                            partícula quântica afeta seu comportamento – de certa forma – criamos a                            realidade, à medida que interferimos com ela…Agora…a demonstração de                            sermos capazes de reverter o “colapso” da partícula quântica…nos diz que,                          não podemos assumir que qualquer medição crie a realidade, pois sempre                            é possível apagar seus efeitos, e começar tudo de novo”. ‘texto base’ (2008)    **********************************************************************

Novo paradoxo quântico (“3º excluído”) em nossa visão do Universo (ago/2020)    “Enquanto as partes – necessariamente – condicionam o todo… – O todo não condiciona necessariamente as partes.” (Nietszche … “Sobre a teleologia de Kant” … obra inacabada)

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Pode uma pequena inteligência localizada – mesmo uma inteligência artificial – influir em todo o rumo do universo? [Imagem: Anthony Dunnigan]

Nos acostumamos com explicações que a ciência costuma nos dar sobre a natureza, frequentemente – considerando-as como “explicações definitivas“. — Mas não nos enganemos pelas aparências. Poucas das nossas teorias— se é que alguma delas,      pode ser considerada como“definitiva”.   

Afinal – além de extremamente jovem, a ciência está em ‘permanente construção’,          e nossa compreensão da natureza — está constantemente sendo…”ajustada”, para conseguir “dar conta” dos novos saberes.

Kok-Wei Bong e colegas da Universidade Griffith, na Austrália, acabam de nos dar mais um exemplo cabal dessa insustentável fluidez do saber, demonstrando que quando se trata de certas teorias longamente aceitas sobre a natureza, alguma coisa tem que ceder.    A equipe de físicos levantou um novoparadoxo quântico“, estabelecendo que – entre 3 princípios, devemos abrir mão de pelo menos 1 delespara que os outros se sustentem.

Pressupostos fundamentais sobre a natureza

Mesmo excepcionalmente eficaz para predizer o que observamos em objetos minúsculos, como átomos, a aplicação da “teoria quântica” em escalas muito maiores – em particular para os observadores que fazem as medições, traz questões conceituais complicadas. – O professor Eric Cavalcanti, um dos que elaborou o paradoxoexplica esta situação assim:

“O paradoxo significa que, se a ‘teoria quântica’ funcionar, ao descrever os observadores, os cientistas terão que desistir de uma das 3 suposições mais estimadas sobre o mundo.  A 1ª delas…é que, quando é feita uma medição, o resultado observado é um evento real e único no mundo…Esta suposição exclui, por exemplo, a ideia de que o Universo possa se dividir … com diferentes resultados sendo observados em diferentes universos paralelosO 2º pressuposto é que ‘cenários experimentais’ podem ser escolhidos livremente nos permitindo realizar testes aleatórios. E o 3º é que uma vez feita a escolha, sua influência não pode se espalhar no universo mais rápido do que a luz. Cada uma dessas suposições fundamentais parece inteiramente razoável…e amplamente aceita. No entanto, também    é amplamente aceito que experimentos quânticos podem ser escalonados para sistemas maiores; até mesmo a nível de observadores. Mas nós demonstramos que uma dessas crenças amplamente aceitas deve estar errada!… E abandonar qualquer uma delas, tem consequências de longo alcance para nossa compreensão do mundo” disse Cavalcanti.

lógicaParadoxo quântico-filosófico

A equipe estabeleceu o paradoxo analisando um cenário com “partículas quânticas entrelaçadas” bem separadas incluindo um “observador” quântico … um “sistema quântico” que pode ser manipulado e medido de fora, mas podendo ele mesmo fazer medições numa partícula Quem  explica o experimento … é a Dra. Nora Tischler:

“Com base nessas 3 hipóteses fundamentaisdeterminamos matematicamente os limites de quais resultados experimentais são possíveis nesse cenário. Contudo, a teoria quântica, quando aplicada aos observadores, prevê resultados que violam esses limites. Na verdade, já fizemos um experimento de ‘prova de conceito‘…usando fótons entrelaçados…achando uma violação exatamente como prevista na teoria quântica. Mas nosso ‘observador’ tinha um tipo de cérebro muito pequeno – por assim dizer… com apenas 2 estados de memória,  implementados como 2 caminhos diferentes para um fótonÉ por isso, que o chamamos de experimento deprova de princípio‘, e não uma demonstração conclusiva de que um dos 3 pressupostos fundamentais deste paradoxo deva estar errado”… ponderou Tischler.

E, acrescentou o professor Howard Wiseman…“Para uma implementação mais definitiva do paradoxo – nosso ‘experimento mental’…é aquele em que o observador quântico é um programa de inteligência artificial a nível humano, rodando num gigantesco computador quântico…Esse seria um bom teste para saber se a teoria quântica é observacionalmente falha, ou se uma das 3 suposições fundamentais é falsa. – Mas isso provavelmente levará décadas…para que possa ser realizado experimentalmente. – Há muito se reconhece que ‘computadores quânticos’ irão revolucionar nossa capacidade de resolver problemas difíceis. O que ainda não percebemos, é que eles também podem nos ajudar a responder problemas, tais como a natureza da relação entre mundosfísico e mental”. (texto base*********************************************************************************

Os primórdios da teoria quântica (ago/2021)

Tão logo a teoria quântica nasceu — já tinha duas formalizações matemáticas diferentes. E, não havia como saber qual era a correta. Nesse caminho, a pesquisapelos domínios de sua área, passou do formalismo matemático à ‘interpretação física’ — dando espaço à condição…onde a “filosofia” se insinua.

Mas a física subjacente às 2 interpretações é radicalmente distinta. Ondas e continuidade no caso de Schrödinger…partículas e descontinuidade, no caso de Heisenberg. O gênio de Neils Bohr encerraria a discussão com o “princípio da complementariedade”. – Ambas as visões não eram divergentes, mas complementares. E dependiam do modo de observação e do tipo de experimento que usássemos… O próprio Schrödinger mostrou a equivalência das 2 formulações. Porém…há grandes diferenças entre sua concepção e a de Heisenberg, especialmente no que se refere às hipóteses e consequências epistemológicas e filosóficas.

O realismo físico de Schrödinger difere do efeito do observador de Heisenberg.                    O misterioso salto quântico do elétron, de uma órbita a outra, parecia ter sido substituído por uma transição suave e contínua, entre uma onda estacionária                      e outra. — Entretanto, a “equação de Schrödinger” não tem sentido físico,          dentro da concepção realista clássica (por isso o célebre…‘paradoxo do gato’).

Sua ‘função de onda’ não é uma magnitude que possa ser medida diretamente,                porque inclui nºs complexos (reais e imaginários). É uma função inobservável,                  tão intangível que não pode ser medida. Mas…o quadrado de um nº complexo                    nos dá um número real que pode ser medido em laboratório. Esta foi a grande            descoberta de Max Born. Esse nº real determina a probabilidade de encontrar                        o sistema em um dado estado… No caso do elétron, o quadrado da função de                  onda mede a densidade da ‘carga elétrica’, em uma posição x e um momento t.

O “pacote de ondas”

Schrödinger introduz sua ideia do pacote de ondas… desafiando o próprio conceito de partícula. Elétron parece uma partícula, mas sua intimidade é ondulatória. A visão corpuscular é ilusória só existem ondas. O elétron em movimento…é um pacote de ondas se movendoNegando partículas e reduzindo tudo a ondas a física tentava    se livrar de descontinuidades… e saltos.

Mas essa visão não demorou a encontrar sérias dificuldades – já que não tinha sentido físico. O suposto “pacote de ondas” se dispersava e parecia superar a velocidade da luz,      não sendo capaz de explicar a ‘carga elétrica’, o ‘efeito fotoelétrico’ e o ‘efeito Compton’.

Max Born resolveu todas essas questões… A ideia era renunciar à revitalização da ‘teoria contínua clássica’ aproveitando o elegante formulismo matemático de Schrödinger preenchendo-o com novo conteúdo físico. Sua interpretação apelava à probabilidade… e desafiava o “determinismo” (interpretação que o próprio Schrödinger negaria) dando origem ao que acabaria por se chamar a…”interpretação de Copenhague”. – O “universo newtoniano” é estritamente determinista. Nele não há lugar ao azar, e a probabilidade é somente a manifestação da ignorância humana, pois tudo acontece segundo leis fixas. O determinismo clássico se associa diretamente à “causalidade” mas a nova física já não admite essas certezas. – Há uma diferença fundamental entre o possível e o provável. O quadrado da função de onda, diz Born, é um nº real que se move no âmbito do provável. Não nos indica a posição do elétron e sim a probabilidade de encontrá-lo em dado lugar.

Niels Bohr daria mais um passo … afirmando que um ‘objeto microscópico’ como o        elétron não existe, até o momento em que o observamos (realizando no laboratório        uma medição quando a função de onda “colapsa”, se reduzindo a um dos estados possíveis)… — Afirmação que provocará uma interminável discussão com Einstein.

Niels Bohr convidou Schrödinger para dar uma conferência em Copenhague, e discutir suas ideias no pequeno círculo do novo…”Instituto de Física Teórica” (financiado pelos cervejeiros dinamarqueses). — Era o outono de 1926… Quando desceu do trem, Bohr o estava esperando na plataforma… — Após os cumprimentos de praxe… teve início uma conversa, que só parou com a noite já bem adiantada…Bohr submeteu seu convidado a        um assédio implacável (como reconheceu Heisenberg … então lá presente). Não estava disposto a fazer a menor concessão…Mas, para Schrödinger…’salto quântico’ era “pura fantasia”. Poucos dias após, Schrödinger adoeceu. Enquanto a esposa de Bohr cuidava dele, o anfitrião permaneceu ao pé da cama para continuar com a discussãoNenhum deles se deixou convencer pelo outro. – Quando Schrödinger voltou para Zurique…sua impressão foi que haviam tratado de temas mais filosóficos do que físicos. (texto base

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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2 respostas para Uma estranha Natureza, em sua imprevisibilidade quântica

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