Função de onda: A matemática que virou realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/02/2015

Procurando por uma realidade subjacente à função de onda - representada pela letra grega psi (Ψ).
[Imagem: Martin Ringbauer/Benjamin Duffus]

Realidade objetiva

Em 2011, um trio de físicos publicou uma demonstração teórica que chocou não apenas seus colegas, mas também os filósofos da ciência.

Eles mostraram que a função de onda é uma entidade real, e não apenas uma ferramenta matemática.

A função de onda é uma descrição matemática de uma onda que descreve as partículas atômicas e subatômicas - lembre-se que as partículas nessa escala podem ser interpretadas como partículas ou como ondas.

Agora, uma equipe australiana fez um experimento que parece comprovar a realidade objetiva da função de onda, dando sustentação prática ao argumento teórico.

"Nossos resultados sugerem que, se existe uma realidade objetiva, a função de onda faz parte dessa realidade," disse Martin Ringbauer, idealizador do experimento.

Isto tem inúmeras implicações não apenas para a física quântica, mas também para a própria interpretação da realidade.

E se vivermos em um Universo Holográfico e a realidade não for nada do que interpretamos que ela seja?
[Imagem: Fermilab]

Interpretações da realidade

Há uma discussão entre os cientistas - uma discussão que já dura quase um século - sobre se existe uma descrição objetiva do mundo ou se a descrição que obtemos depende do observador.

Lembre-se, por exemplo, do gato de Schrodinger, que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo, até que alguém abra a caixa, olhe para ele e decida seu destino. Isso corresponde a medir uma partícula quântica (o gato) para conhecer suas propriedades (vivo ou morto), o que causa o colapso da função de onda - ela é resolvida - dando então "realidade objetiva" à situação da partícula (ou do gato). Por outro lado, o gato pode já estar ou vivo ou morto e apenas ficamos sabendo sua situação quando abrimos a caixa.

Aqueles que sentem necessidade de uma descrição objetiva do mundo, independente do observador, ficam com a segunda opção, o que significa que a função de onda é meramente uma ferramenta matemática que expressa nossa ignorância da realidade, e só sabemos seu valor quando medimos o fenômeno - Einstein, por exemplo, que preferia essa chamada "interpretação sistêmica", disse uma vez: "Você realmente acredita que a lua só existe quando olhamos para ela?"

Mas a lua talvez não seja um bom exemplo, porque, quando usaram fótons - estes sim, corpos sujeitos às leis da mecânica quântica - os pesquisadores australianos demonstraram que a função de onda é uma entidade real.

Usando fótons em quatro estados diferentes, e submetendo-os a medições muito precisas, eles descartaram a visão mais popular entre os físicos de que a descrição do gato como morto e vivo é apenas devido a uma falta de conhecimento sobre o seu estado real. Em vez disso, é um fato objetivo que será decidido pela medição, pela ação do observador.

O experimento pode não capturar influências escondidas além do espaço-tempo.
[Imagem: Timothy Yeo/CQT/National University of Singapore]

Outras realidades

Ringbauer afirma que o resultado do experimento pode explicar por que não podemos descrever estados quânticos com certeza total, o que é uma característica central da mecânica quântica - descrita pelo Teorema da Incerteza de Heisenberg.

Segundo a equipe, conforme as técnicas de medições forem sendo aprimoradas ainda mais, os físicos vão ficar com duas interpretações possíveis da função de onda: ou a função de onda é completamente real, ou nada é real, não existindo nada como uma "realidade objetiva".

De acordo com o grupo, optar pela interpretação sistêmica levaria a coisas que eles consideram "estranhas" como múltiplos mundos influenciando-se mutuamente ou o futuro influenciando o passado.

Mas talvez não seja o caso de se assustar com essas possibilidades, porque outros experimentos de fato já questionaram o tradicional esquema de causa e efeito e não faltam propostas para descrever multiversos interagindo uns com os outros.

De fato, talvez seja cedo demais para tomar qualquer uma das interpretações como definitiva.

Por exemplo, recentemente um experimento lançou dúvidas sobre a influência do observador e a Incerteza de Heisenberg. O experimento foi feito usando uma nova técnica chamada "medição fraca", que não altera o estado da partícula que está sendo medida. Contudo, logo depois, a própria técnica de medição fraca foi posta em dúvida, com outros físicos alegando que tudo o que ela faz pode ser replicado pela mecânica clássica e, portanto, a medição fraca não mediria efeito quântico nenhum.

Além disso, podem existir fenômenos subjacentes à "realidade" medida pelo novo experimento que o próprio experimento não é capaz de detectar - por exemplo, influências escondidas além do espaço-tempo.

• A natureza é decididamente imprevisível

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