de Crédito: Aleksei Isachenko/Alamy
No mundo, e o mais famoso experimento de pensamento, o físico Erwin Schrödinger descrito como um gato em uma caixa poderia ser em um incerto destino. As regras peculiares da teoria quântica significavam que ela poderia estar viva e morta, até que a caixa fosse aberta e o estado do gato medido., Agora, dois físicos conceberam uma versão moderna do paradoxo substituindo o gato por um físico fazendo experimentos — com implicações chocantes.
A Teoria Quântica tem uma longa história de experimentos de pensamento, e na maioria dos casos estes são usados para apontar fraquezas em várias interpretações da mecânica quântica. Mas a versão mais recente, que envolve vários jogadores, é incomum: mostra que se a interpretação padrão da mecânica quântica é correta, então diferentes experimentadores podem chegar a conclusões opostas sobre o que o físico na caixa tem medido., Isto significa que a teoria quântica se contradiz.
a experiência conceitual tem sido debatida com gosto nos círculos de física por mais de dois anos — e deixou a maioria dos pesquisadores perplexos, mesmo em um campo acostumado a conceitos estranhos. “Eu acho que este é um novo nível de estranheza”, diz Matthew Leifer, um físico teórico da Universidade Chapman em Orange, Califórnia.
Os autores, Daniela Frauchiger e Renato Renner do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH), em Zurique, publicado a primeira versão do argumento online em abril de 2016., O documento final figura nas comunicações sobre a natureza em 18 de Setembro (‘). Frauchiger deixou a academia.)
Weird world
Quantum mechanics underlies nearly all of modern physics, explaining everything from the structure of atoms to why magnets stick to each other. Mas os seus fundamentos conceituais continuam a deixar os investigadores à procura de respostas. Suas equações não podem prever o resultado exato de uma medição — por exemplo, da posição de um elétron — apenas as probabilidades de que ele possa produzir valores particulares.,objetos quânticos como os elétrons, portanto, vivem em uma nuvem de incerteza, matematicamente codificados em uma ‘função de onda’ que muda de forma suave, assim como ondas ordinárias no mar. Mas quando uma propriedade como a posição de um elétron é medida, ela sempre produz um valor preciso (e produz o mesmo valor novamente se medido imediatamente depois).
A maneira mais comum de entender isso foi formulada na década de 1920 pelos pioneiros da teoria quântica Niels Bohr e Werner Heisenberg, e é chamada de Interpretação de Copenhague, depois da cidade onde Bohr viveu., Diz que o ato de observar um sistema quântico faz com que a função de onda “colapse” de uma curva estendida para um único ponto de dados.
A interpretação de Copenhague deixou em aberto a questão de por que diferentes regras devem se aplicar ao mundo quântico do átomo e ao mundo clássico das medições laboratoriais (e da experiência cotidiana). Mas também foi tranquilizador: embora os objetos quânticos vivam em Estados incertos, a observação experimental acontece no Reino clássico e dá resultados inequívocos.Frauchiger e Renner estão sacudindo os físicos desta posição reconfortante., Seu raciocínio teórico diz que o quadro básico de Copenhague — bem como outras interpretações que compartilham alguns de seus pressupostos básicos — não é internamente consistente. o que está na caixa?
o Seu cenário é consideravelmente mais envolvido do que gato de Schrödinger — proposto em 1935, em que o felino viveu em uma caixa com um mecanismo que poderia lançar veneno sobre a base de uma ocorrência aleatória, como o decaimento de um núcleo atômico. Nesse caso, o estado do gato era incerto até que o experimentador abriu a caixa e a verificou.,em 1967, o físico Húngaro Eugene Wigner propôs uma versão do paradoxo em que ele substituiu o gato e o veneno por um amigo físico que vivia dentro de uma caixa com um dispositivo de medição que poderia retornar um de dois resultados, como uma moeda mostrando cabeças ou caudas. A função de onda colapsa quando o amigo de Wigner fica ciente do resultado? Uma escola de pensamento diz que sim, sugerindo que a consciência está fora do Reino quântico., Mas se a mecânica quântica se aplica ao físico, então ela deve estar num estado incerto que combina ambos os resultados até Wigner abrir a caixa.Frauchiger e Renner têm uma versão ainda mais sofisticada (ver “new cats in town”). Eles têm dois Wigners, cada um fazendo uma experiência em um amigo físico que eles guardam em uma caixa. Um dos dois amigos (chamá — la Alice) pode jogar uma moeda e — usando seu conhecimento de Física Quântica-preparar uma mensagem quântica para enviar para o outro amigo (chamá-lo Bob)., Usando seu conhecimento da teoria quântica, Bob pode detectar a mensagem de Alice e adivinhar o resultado de seu lançamento da moeda. Quando os dois Wigners abrem suas caixas, em algumas situações eles podem concluir com certeza em que lado a moeda caiu, diz Renner — mas, ocasionalmente, suas conclusões são inconsistentes. “Um diz, ‘Tenho certeza que é Coroa’, e o outro diz, ‘Tenho certeza que é cara'”, diz Renner.,
A experiência não pode ser posta em prática, porque isso exigiria a Wigners para medir as propriedades quânticas dos seus amigos, o que inclui a leitura de suas mentes, aponta o teórico Lídia Del Rio, um colega da Renner na ETH de Zurique.,
Mas pode ser viável para fazer dois computadores quânticos tocar as partes de Alice e Bob: a lógica do argumento requer apenas que eles sabem que as regras da física e tomar decisões com base nelas, e, em princípio, pode-se detectar o completo estado quântico de um computador quântico. (Computadores quânticos sofisticados o suficiente para fazer isso ainda não existem, ressalta Renner.)
dueling interpretations
Physicists are still coming to term with the implications of the result., Tem desencadeado respostas acaloradas de especialistas nos fundamentos da teoria quântica, muitos dos quais tendem a ser Protetores de sua interpretação pet. “Alguns ficam emocionados”, diz Renner. E diferentes pesquisadores tendem a tirar conclusões diferentes. “A maioria das pessoas afirma que a experiência mostra que sua interpretação é a única que está correta.”
para Leifer, produzir resultados inconsistentes não deve necessariamente ser um problema. Algumas interpretações da mecânica quântica já permitem visões da realidade que dependem da perspectiva., Isso poderia ser menos desagradável do que ter que admitir que a teoria quântica não se aplica a coisas complexas como as pessoas, diz ele.Robert Spekkens, um físico teórico do Perimeter Institute for Theoretical Physics em Waterloo, Canadá, diz que a saída do paradoxo poderia se esconder em algumas suposições sutis no argumento, em particular na comunicação entre Alice e Bob.”para mim, há muitas situações em que levar o conhecimento de alguém a bordo envolve alguma tradução do seu conhecimento.,”Talvez a inconsistência advenha de Bob não interpretar a mensagem de Alice corretamente, diz ele. Mas ele admite que ainda não encontrou uma solução.por enquanto, é provável que os físicos continuem a debater. “Acho que não fizemos sentido para isto”, diz a Leifer.