Os dois extremos que explicam o comportamento do universo

Por , em 4.11.2012

Desde a invenção da teoria quântica (TQ), no início do século 20, suas implicações têm incomodado os físicos. Isso porque a TQ prevê comportamentos bizarros para as partículas, como por exemplo o entrelaçamento quântico, no qual duas partículas separadas se comportam como uma só.

Quando um comportamento parece violar nossa noção de causa e efeito no espaço-tempo, os físicos o chamam de um comportamento “não local”. Se pegamos um par de partículas que estão entrelaçadas, e fazemos o “spin” (giro) magnético de uma delas apontar em uma direção, o “spin” da outra partícula imediatamente irá apontar na direção oposta.

Pelo senso comum, existem duas maneiras de arranjar este comportamento coordenado. A primeira é que a coordenação seja previamente arranjada, e a segunda é que a coordenação seja feita usando um sinal de sincronização entre as partículas.

Nos anos 1960, John Bell criou o primeiro teste para ver se o comportamento de duas partículas pode ser baseada em arranjos prévios. Se as medições das partículas violam a desigualdade, os pares de partículas estão fazendo o que a TQ diz que elas fariam, ou seja, funcionando sem nenhuma “variável local oculta”. Os experimentos começaram nos anos 1980, e desde o início, as desigualdades de Bell têm sido violadas repetidamente.

Aparentemente, a TQ foi vencedora, exceto pelo problema que as desigualdades de Bell não podem descartar completamente sinais viajando mais rápido que a luz. E é por isto que os pesquisadores criaram uma nova desigualdade que deve testar a existência de sinais de comunicação diretamente.

Para que houvesse um sinal de comunicação entre partículas entrelaçadas, este sinal teria que viajar mais de 10.000 vezes mais rápido que a luz, violando a relatividade. A saída é fazer dos sinais “influências ocultas”, que não servem para nada, e portanto não violam a relatividade. Somente se os sinais puderem ser usados para comunicação mais rápida que a luz é que eles violam a relatividade.

E é algo nesta linha que o que os físicos estão propondo, uma “desigualdade influência oculta”. Eles configuraram uma medição de entrelaçamento entre quatro partículas, e consideraram os comportamentos possíveis para partículas conectadas por influências que permanecem ocultas e podem viajar a qualquer velocidade finita arbitrária.

Matematicamente, isso se traduz em um objeto de 80 dimensões, e o limite da “sombra” que esta forma de 80 dimensões lança sobre 44 dimensões é que determina o resultado do teste. Se as predições quânticas caírem fora dos limites, então as influências não podem ficar ocultas ou devem ter velocidade infinita.

O entrelaçamento de quatro partículas já foi feito em laboratório, mas a precisão dos equipamentos de medição tem que aumentar para definir se o universo segue as leis da relatividade ou as leis da física quântica. A medição vai resultar em um número. Se o número for 7, vence a relatividade. Se a vitoriosa for a física quântica, o número será maior, em torno de 7,3.

Se a medida for maior que 7, temos duas possibilidades. Pode ser que possamos desafiar a relatividade e “des-ocultar” as influências, o que significa comunicação mais rápida que a luz. Como esta possibilidade meche com a relatividade, uma teoria que tem tido muito sucesso, os físicos preferem ver esta possibilidade como a mais radical.

A outra possibilidade é aceitar que as influências devem ser infinitamente rápidas, ou que existe algum processo que tem o efeito equivalente quando visto em nosso espaço tempo – não há como distinguir estas duas alternativas com os testes que temos atualmente. De qualquer forma, significa que o universo é fundamentalmente não local, ou seja, cada parte dele pode ser conectada a qualquer outra parte em qualquer outro lugar instantaneamente. [Science Daily, arXiv]

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5 comentários

  • Antonio Augusto:

    Eu acredito que a teoria de múltiplos mundos de Hugh Everett pode ser correta.
    No entanto na teoria de Everett no momento da medida de uma propriedade de uma partícula criam-se outros universos (por exemplo um universo com um spin numa direção e outro com um spin noutra direção).
    Eu acho que estas possibilidades de universos já existem antes da escolha e não a partir do momento da escolha.
    E no momento que se faz a medição de uma propriedade de uma partícula escolhe-se em qual destes universos pré-existentes o experimentador passa e interagir.
    Isso poderia explicar o fenômeno de entrelaçamento quântico sem violar a velocidade da luz e a relatividade.

  • Paulo Henrique de Oliveira:

    legal mesmo seria usar o entrelaçamento como meio de comunicação. Seria muuuito útil se pudessemos usar os spins pra isso.

  • Durval Agnelo:

    Um título alternativo poderia ser: As duas formas de descrever matematicamente os comportamentos extremos do Universo. rsrs

  • Alberto Campos:

    Correção: A corda se mantém esticada pela força centrífuga, contrária a força de gravidade (seu oposto).

  • Alberto Campos:

    Há uma possibilidade da velocidade da gravidade ser superior a velocidade da luz. Não conhecemos a gravidade e é isto que impede esta afirmação. Sabemos que se colocarmos no espaço, dois corpos presos por uma corda e mantivermos estes corpos girando, a corda será mantida esticada pela força gravitacional. Se cortarmos a corda os dois corpos serão lançados para o espaço, instantaneamente, independente do ponto onde a corda foi cortada ou da distancia entre os corpos. O mesmo para uma balança com seu braço muito longos.

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