Além do espaço tempo

"Influências escondidas" podem existir além do espaço-tempo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/11/2012

Pode não se tratar apenas de uma teoria mais fundamental, "por baixo" da Relatividade e da Mecânica Quântica, mas de uma outra realidade, "por baixo" da realidade do nosso próprio Universo.[Imagem: Yasdani Group/Princeton]

Metafísica

Físicos estão propondo um experimento que pode nos obrigar a fazer uma escolha entre explicações radicais para descrever a natureza e o comportamento do Universo.

Explicações muito mais radicais do que a recentemente demonstradanatureza fundamental das partículas quânticas.

Se o resultado do experimento der um cabalístico 7, então o Universo segue as leis da relatividade de Einstein, tudo se move suavemente e a velocidade da luz continuará sendo o limite universal de velocidade - tudo continuará bem familiar.

Mas se o resultado superar o 7 - para ser mais exato, se ele chegar a 7,3 - então não apenas os físicos, mas também os filósofos terão que fazer uma convenção mundial para tentar traçar parâmetros para uma forma totalmente nova de pensar o mundo - e superar a velocidade da luz passaria a ser algo trivial.

Relatividade versus Mecânica Quântica

O experimento visa responder uma questão que desafia os físicos há um século: Qual é a explicação mais fundamental para a natureza do Universo?

Seria a Relatividade, seria a Mecânica Quântica, ou haveria algo mais fundamental por baixo de tudo?

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O que Jean-Daniel Bancal e seus colegas agora estão cogitando é que pode não se tratar apenas de uma teoria mais fundamental, "por baixo" de tudo, mas de uma outra realidade, "por baixo" da realidade do nosso próprio Universo.

Quando duas ou mais partículas ficam entrelaçadas, tudo o que acontecer a uma imediatamente afeta a outra, independentemente da distância que as separe. [Imagem: Timothy Yeo/CQT/National University of Singapore]

Universo não-local

A Teoria da Relatividade está longe de ser simples, mas, em um campeonato de estranhices, a Mecânica Quântica ganha disparado.

Então, se a natureza quântica do mundo for confirmada, o que isso significaria?

Há duas possibilidades.

A primeira é confrontar a Relatividade de Einstein e aceitar que é possível mover informações, ou o que seja, mais rápido do que a luz.

O problema é que a Relatividade é uma teoria extremamente bem-sucedida, e não é fácil encontrar pesquisadores que a questionem frontalmente. Assim, para muitos físicos, esta seria a possibilidade mais radical.

Mas dificilmente se poderia negar à outra possibilidade de explicação do mundo o adjetivo "radical".

A opção restante seria aceitar que existe algum processo subjacente - por assim dizer, "fora" do nosso Universo - que tem um efeito sobre o nosso espaço-tempo equivalente a considerar que uma coisa pode afetar outra, independentemente da distância entre elas, em uma velocidade infinita.

Seria o efeito borboleta levado ao extremo dos extremos, no sentido de que alguma coisa poderia afetar outra, em qualquer parte do Universo, não como uma cadeia de acontecimentos sucessivos, mas direta e imediatamente.

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Estaríamos então em um Universo marcado pelo que os físicos chamam de "não-localidade".

Em um Universo não-local, cada pedaço do Universo pode ser conectado a qualquer outro pedaço, em qualquer lugar, instantaneamente - seria algo como a abolição do movimento como fenômeno necessário para interligar dois pontos.

É claro que isso desafia a nosso senso comum sobre a realidade, representando uma outra solução radical.

Mas os físicos afirmam que é preferível aceitar essa opção do que a comunicação a uma velocidade mais rápida do que a da luz, porque então eles não teriam nenhum outro fenômeno, e os experimentos mostram que nem neutrinos superam a velocidade da luz.

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"Nosso resultado dá peso à ideia de que as correlações quânticas surgem, de alguma forma, de fora do nosso espaço-tempo, no sentido de que nenhuma história no espaço e no tempo conseguiria descrevê-las," explicou Nicolas Gisin, da Universidade de Genebra, na Suíça, membro da equipe internacional que está propondo esse desempate entre Relatividade e Mecânica Quântica.

Como explicar o entrelaçamento quântico

O experimento propriamente dito consiste em medir as interações não-locais entre quatro partículas quânticas entrelaçadas.

O entrelaçamento quântico - ou emaranhamento quântico - já está muito bem demonstrado experimentalmente, sendo utilizado, entre outros, na busca pela construção dos computadores quânticos.

Quando duas ou mais partículas ficam entrelaçadas, tudo o que acontecer a uma imediatamente afeta a outra, independentemente da distância que as separe.

E, como isso não é teoria, mas realidade, a questão é como elas fazem isso.

Aqui também há duas possibilidades.

A primeira é que elas "combinariam" de antemão a modificação e, por algum processo desconhecido, saberiam exatamente quando sofrer a alteração. Essa proposta tem sido sistematicamente rejeitada por experimentos que mostram violações da chamada inequalidade de Bell.

A outra opção é que as duas partículas trocariam um "sinal" para que uma soubesse que a outra foi afetada, e alterar-se igualmente.

Autores da proposta (da esquerda para a direita): primeira fila, Yeong-Cherng Liang e Jean-Daniel Bancal; fila do meio, Antonio Acín e Nicolas Gisin; fila superior, Valerio Scarani e Stefano Pironio. [Imagem: QuantumLah]

Influências escondidas

O problema é aceitar que esse "sinal" - essencialmente uma informação, que seria usada pela segunda partícula para alterar-se em resposta a uma alteração da primeira - possa viajar mais rápido do que a luz.

Por exemplo, se há mesmo uma troca de sinais, no experimento agora proposto, essa informação teria que viajar mais de 10.000 vezes mais rápido do que a velocidade da luz.

Então a equipe de físicos que propôs o teste embalou junto uma nova teoria: a de que os sinais não seriam informação, mas "influências escondidas" que não seriam usadas para nada - assim, elas não violariam a Teoria da Relatividade.

Se essas influências escondidas existirem de fato, elas poderiam ser deduzidas de um sistema de quatro partículas quânticas entrelaçadas, que estariam conectadas por influências absolutamente fantasmagóricas - de fora do nosso espaço-tempo.

É bom lembrar que Einstein chamou o "mero" entrelaçamento quântico de "ação fantasmagórica à distância" - seria interessante saber como ele chamaria essas influências quânticas escondidas, que seria algo como "úteis, mas inservíveis".

80 dimensões

Matematicamente, o sistema quântico do experimento proposto é descrito por um objeto de 80 dimensões.

A inequalidade escondida - cujo resultado poderá ser até 7, ou até 7,3 - é o limite da sombra que esse objeto de 80 dimensões projeta sobre 44 dimensões.

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O grupo mostrou que as previsões quânticas podem estar fora desse limite, o que significa que elas estariam indo contra um dos pressupostos.

Fora do limite, ou as influências não podem ficar escondidas, ou elas devem ter uma velocidade infinita.

Entrelaçar quatro partículas é algo já feito por vários grupos experimentalistas, o que torna o teste agora proposto viável em um futuro próximo.

Antes, porém, a precisão dos experimentos terá de melhorar para tornar a diferença mensurável.

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Bibliografia:

Quantum nonlocality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signalling
Jean-Daniel Bancal, Stefano Pironio, Antonio Acín, Yeong-Cherng Liang, Valerio Scarani, Nicolas Gisin
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/NPHYS2460