O futuro pode afetar o passado?

Com informações da Physics World - 06/08/2012

A "causalidade retrospectiva" pode ser revelada quando se olha o Universo não como um ambiente 3D normal, mas em 4D, onde as três dimensões espaciais recebem a companhia do tempo, compondo o espaço-tempo.
[Imagem: Cortesia Shutterstock/Sam72]

Invertendo o tempo

O que você faz hoje pode afetar o que aconteceu ontem.

Esta é a conclusão de um experimento mental de física quântica descrito em um artigo que acaba de ser colocado no servidor de pré-impressão arXiv, da Universidade de Cornell.

É algo que soa impossível, e de fato parece violar um dos princípios mais fundamentais da ciência - a causalidade.

Mas os pesquisadores afirmam que as regras do mundo quântico conspiram para preservar a causalidade "escondendo" a influência de escolhas futuras até que essas escolhas sejam realmente feitas.

Para descobrir isso, segundo eles, basta olhar o Universo não como um ambiente 3D normal, mas em 4D, onde as três dimensões espaciais recebem a companhia do tempo, compondo o espaço-tempo.

E, por mais estranho que possa parecer, as influências reversas parecem estar na agenda dos físicos já há algum tempo. Recentemente, eles defenderam que o futuro do Universo pode estar influenciando o presente, embora digam também que a natureza é decididamente imprevisível.

Ação fantasmagórica à distância

No coração da ideia está o fenômeno quântico da "não-localidade", no qual duas ou mais partículas existem em estados inter-relacionadas, entrelaçados, que permanecem indeterminados até que se faça uma medição em um deles.

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Uma vez que a medição seja feita em uma das partículas, o estado da outra partícula é instantaneamente fixado, não importando o quão longe ela esteja da primeira.

Albert Einstein chamou isto de "ação fantasmagórica à distância" quando, em 1935, ele argumentou que isso significava a teoria quântica deveria estar incompleta.

Experimentos modernos confirmaram que essa ação instantânea é, de fato, real, e hoje ela é explorada pela criptografia e pela computação quântica.

Yakir Aharonov e seus colegas estão agora propondo um experimento que deverá ser feito com um grupo grande de partículas entrelaçadas.

Eles argumentam que, sob certas condições, a escolha feita pelo experimentador quanto à medição dos estados das partículas pode afetar os estados em que as partículas se encontravam no passado.

4D, em vez de 3D

O fenômeno inusitado, segundo eles, pode ser confirmado fazendo previamente uma medição fraca, que não altere esses estados.

O que acontece, segundo eles, é que a medição fraca antecipa a escolha feita pelo experimentador na sua medição para valer, a medição forte, que só será feita mais tarde.

O elemento fundamental do trabalho é ver as correlações entre as partículas no espaço-tempo 4D, e não no espaço 3D.

Esta é uma forma de pensar sobre o entrelaçamento quântico que os físicos chamam de "formalismo vetorial de dois estados".

"Em três dimensões, o fenômeno parece uma influência milagrosa entre duas partículas distantes. No espaço-tempo como um todo, é uma interação contínua que se estende entre eventos passados e futuros," explica Avshalom Elitzur, coautor do estudo.

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[Imagem: mptvimages.com]

Medições fracas

A demonstração de tudo isso na prática - já há equipes trabalhando no experimento real - depende das medições fracas, que, ao contrário das medições tradicionais de fenômenos quânticos, não altera as partículas sendo medidas.

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A teoria da medição fraca estabelece que é possível medir "fracamente" - ou "cuidadosamente" - um sistema quântico e obter algumas informações sobre uma propriedade (por exemplo, a posição) sem perturbar a propriedade complementar (o momento).

Embora a quantidade de informação obtida para cada medição fraca seja muito pequena, a média de várias medições dá uma estimativa exata da medição final da propriedade, sem distorcer aquele valor final.

No experimento agora proposto, os resultados dessas medições fracas batem com os resultados das medições fortes feitas posteriormente.

E é só durante a medição forte que o experimentador escolhe livremente o que medir, ainda que o estado das partículas esteja indeterminado após as medições fracas.

"Uma partícula entre as duas medições possui os dois estados indicados tanto pelo passado quanto pelo futuro," diz Elitzur.

Causa e efeito quânticos

A interpretação é que apenas adicionando informações posteriores, obtidas pelas medições fortes, pode-se revelar o que as medições fracas "realmente" significavam.

A informação já estava lá, mas de forma "criptografada" e somente revelada em retrospecto.

Assim, a causalidade é preservada, mesmo que não exatamente como nós normalmente pensamos em causa e efeito.

Por que existe essa censura é algo que ainda não está claro, a não ser a partir de uma perspectiva quase metafísica.

"Sabemos que a natureza é exigente quanto a nunca parecer inconsistente," diz Elitzur. "Assim, ela não vai apreciar nada como uma causalidade retrospectiva evidente - as pessoas matando seus avós e assim por diante."

Elitzur diz que alguns especialistas em óptica quântica já manifestaram interesse em realizar o experimento em laboratório, o que ele acha que não deve ser mais difícil do que estudos anteriores de entrelaçamento.

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