10 mitos sobre o universo quântico

Por , em 26.06.2020

O Ph.D em astrofísica, professor e autor, Ethan Siegel, escreveu sobre dez mitos relacionados ao mundo quântico. Ele explica que por séculos, se você soubesse a posição das partículas, velocidade com que se moviam e quais eram as forças entre elas a qualquer instante, seria possível saber exatamente onde e o que elas estriam fazendo a qualquer momento no futuro. Os limites estavam no conhecimento, e poder de medição e cálculo.

Isso mudou há pouco mais de 100 anos, quando começamos a perceber que em diversas circunstâncias seria possível prever apenas a probabilidade de vários resultados como consequência da natureza quântica do Universo. Junto com essa percepção da realidade surgiram mitos e equívocos, por isso Siegel fez uma lista com o que considera a verdadeira ciência por trás de dez deles.

1 – Efeitos quânticos acontecem apenas em pequenas escalas

Há efeitos em larga escala que são inerentemente quânticos. Como resfriar metais condutores, de forma que eles se tornem supercondutores, quando sua resistência cai para zero. Um exemplo é dos projetos em que ímãs levitam sobre faixas de supercondutores e se movem em torno delas sem diminuir a velocidade. Eles são construídos com efeitos quânticos inerentes. O autor destaca que nos últimos 25 anos, seis Prêmios Nobel foram concedidos a trabalhos envolvendo fenômenos quânticos macroscópicos.

2 – Quântico sempre significa discreto

Um conceito importante da física é a ideia da possibilidade de dividir matéria ou energia em partes individuais. Mas não abrange totalmente o que representa uma coisa ser quântica em natureza. O autor usa como exemplo os átomos que são feitos de núcleos com elétrons. Estes são entidades quânticas, mas suas posições são incertas até que sejam mensurados.

Quando diversos átomos são ligados, como em um supercondutor, mesmo que frequentemente existam níveis discretos de energia que os elétrons ocupam, eles podem estar posicionados em qualquer lugar do condutor. Siegel fala que muitos efeitos quânticos são contínuos na natureza. É possível que espaço e tempo também sejam contínuos em um nível quântico fundamental.

3 – Entrelaçamento quântico permite que a informação viaje mais rápido do que a luz

Siegel cita o experimento em que duas partículas são emaranhadas e separadas por uma grande distância. Depois uma propriedade quântica de uma delas é medida e assim é possível saber uma informação sobre o estado quântico da outra partícula de forma instantânea. Mas o autor não considera como transmissão de informação mais rápido do que a velocidade da luz, porque assim apenas são restringidos os possíveis resultados da outra partícula.

Se alguém medir a outra partícula, não terá como saber que a primeira já foi mensurada rompendo o entrelaçamento. A única forma de confirmar se as partículas ainda estão emaranhadas é medindo ambas e comparando os resultados, o que não pode ser feito mais rápido do que a velocidade da luz.

4 – Sobreposição é fundamental para a física quântica

O autor pede para imaginar um sistema que possa estar em diversos estados quânticos. Quando você for mensurá-lo, nunca verá uma mistura desses possíveis estados, mas apenas um dos resultados possíveis. Siegel fala que as sobreposições são úteis para determinar quais são os possíveis resultados e a probabilidade de cada um deles. Mas não podem ser medidas diretamente. Além disso, elas não podem ser igualmente aplicadas a todos os mensuráveis. Enquanto o entrelaçamento é um fenômeno quântico fundamental a sobreposição não é quantificável ou universalmente mensurável.

5 – Não há nada errado em escolhermos nossas interpretações quânticas favoritas

A física está relacionada com o que é possível prever, observar e mensurar no Universo, diz Siegel. Mas na física quântica é possível conceber o que ocorre em nível quântico de várias maneiras. Escolher uma forma de interpretação da realidade não nos ensina. O autor considera melhor aprender o que podemos observar e mensurar em diversas condições, porque isso é real do ponto de vista da física. Em vez de escolher uma interpretação que não tem benefício experimental em relação às outras.

6 – Teletransporte é possível graças à mecânica quantia

Embora exista um fenômeno conhecido como teletransporte quântico, não significa que seja possível teleportar um objeto físico de um lugar para outro. Nesse fenômeno é possível teleportar informação sobre um estado quântico indeterminado entre duas partículas emaranhadas, mas não matéria. Além disso, só funciona para partículas únicas.

7 – Tudo é incerto no Universo quântico

Embora existam coisas incertas, muitas são bem definidas e conhecidas no Universo quântico. Na física quântica não há certeza quanto a pares de quantidades físicas que tenham relação específica entre elas. Por outro lado, há quantidades que são conhecidas com exatidão como a massa em repouso ou a carga elétrica de um elétron.

8 – Toda partícula do mesmo tipo tem a mesma massa

Duas partículas idênticas, estáveis, com tempo de vida infinito e escala precisa teriam sempre a mesma massa uma em relação a outra. Mas se forem duas partículas instáveis, que decaem depois de pouco tempo, não seriam obtidos os mesmos valores.  Porque há incerteza inerente entre energia e tempo. Assim, se a partícula tem tempo finito de vida, sua quantidade de energia é incerta.

9 – Einstein negou a mecânica quântica

A famosa frase de Einstein, “Deus não joga dados com o Universo”, foi tirada de contexto. Ele argumentava sobre como interpretar a mecânica quântica e não contra ela, explica Siegel. Einstein se referia à possibilidade de ter coisas do Universo que não podiam ser observadas naquele momento. Se fosse possível entender as regras ainda não descobertas, talvez, o que parece aleatório revelasse não ser.

10 – Trocas de partículas na teoria quântica de campos descrevem totalmente nosso Universo

Siegel fala que a técnica mais usada para calcular interações entre duas partículas quânticas é de visualizá-las como partículas sendo trocadas entre dois quanta, junto com todas as outras torcas que poderiam ocorrer como passos intermediários. Essa técnica é uma aproximação, que não se sustenta depois de certo número. Embora muito útil, é fundamentalmente incompleta, escreve Siegel. Ele conclui dizendo que essa provavelmente não é a resposta final. [Forbes]

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