A física quântica, como sabemos, é um reino totalmente diferente e estranho da física. Lá, coisas estranhas e inimagináveis no nível normal da física acontecem, como o entrelaçamento quântico e outros fenômenos. E por incrível que pareça, as coisas acabaram de ficar mais estranhas. Um experimento acaba de comprovar uma questão que tem intrigado os cientistas que estudam este campo da física há anos: será que duas versões da realidade podem existir ao mesmo tempo? Os físicos dizem que a resposta para essa pergunta é afirmativa – pelo menos no mundo quântico.
O experimento colocou em prática uma teoria: dois indivíduos observando o mesmo fóton poderiam chegar a diferentes conclusões sobre o estado desse fóton – e, no entanto, ambas as suas observações estariam corretas. Pela primeira vez, os cientistas replicaram as condições descritas neste experimento mental. Seus resultados, publicados em 13 de fevereiro, confirmaram que, mesmo quando os observadores descreviam estados diferentes no mesmo fóton, as duas realidades conflitantes poderiam ser ambas verdadeiras.
O experimento colocou em prática uma teoria: dois indivíduos observando o mesmo fóton poderiam chegar a diferentes conclusões sobre o estado desse fóton – e, no entanto, ambas as suas observações estariam corretas. Pela primeira vez, os cientistas replicaram as condições descritas neste experimento mental. Seus resultados, publicados em 13 de fevereiro, confirmaram que, mesmo quando os observadores descreviam estados diferentes no mesmo fóton, as duas realidades conflitantes poderiam ser ambas verdadeiras.
“Você pode verificar as duas”,
confirma Martin Ringbauer, um dos co-autores do estudo e pesquisador de
pós-doutorado do Departamento de Física Experimental da Universidade de
Innsbrück, na Áustria.
Mas Como Isso é Possível?
A ideia desconcertante de duas
realidades coexistindo é de Eugene Wigner, vencedor do Prêmio Nobel de Física
em 1963. Em 1961, Wigner introduziu um experimento mental que ficou conhecido
como “amigo de Wigner”. Começa com um fóton – uma partícula de luz. Quando um
observador em um laboratório isolado mede o fóton, ele descobre que a
polarização da partícula – o eixo no qual ela gira – é vertical ou horizontal.
Entretanto, antes que o fóton seja medido, ele exibe as duas polarizações de
uma só vez, conforme ditado pelas leis da mecânica quântica; ele existe em uma
“superposição” de dois estados possíveis.
Uma vez que a pessoa no
laboratório mede o fóton, a partícula assume uma polarização fixa. Mas para
alguém de fora daquele laboratório fechado que não conhece o resultado das
medições, o fóton não medido ainda está em estado de superposição. A observação
desta pessoa de fora e, portanto, sua realidade, divergem da realidade da
pessoa no laboratório que mediu o fóton. No entanto, nenhuma dessas observações
conflitantes é considerada errada, de acordo com a mecânica quântica.
Estados Alterados
Durante décadas, esta proposta
bizarra de Wigner foi apenas uma interessante experiência mental. Mas nos
últimos anos, avanços importantes na física finalmente permitiram que
especialistas colocassem a proposta de Wigner à prova. “Os avanços teóricos
foram necessários para formular o problema de uma maneira testável. Então, o
lado experimental precisou de desenvolvimentos no controle de sistemas
quânticos para implementar algo assim”, explica Ringbauer ao portal Live
Science.
Ringbauer e seus colegas
testaram a ideia original de Wigner com um experimento ainda mais rigoroso que
duplicou o cenário. Eles designaram dois “laboratórios” onde os experimentos
aconteceriam e introduziram dois pares de fótons emaranhados, o que significa
que seus destinos estavam interligados, de modo que saber o estado de um
automaticamente informa o estado do outro. Os fótons da configuração eram
reais. Quatro “pessoas” no cenário, chamadas de “Alice”, “Bob” e um “amigo” de
cada um, não eram reais, mas representavam observadores do experimento.
Os dois amigos de Alice e Bob,
que estavam localizados “dentro” de cada um dos laboratórios, mediam um fóton
em um par entrelaçado. Isso quebrou o emaranhamento e colapsou a superposição,
o que significa que o fóton medido existia em um estado definido de
polarização. Eles gravaram os resultados em memória quântica – copiados na
polarização do segundo fóton.
Alice e Bob, que estavam
“fora” dos laboratórios fechados, foram então apresentados a duas escolhas para
realizar suas próprias observações. Eles podiam medir os resultados de seus
amigos armazenados na memória quântica e, assim, chegar às mesmas conclusões
sobre os fótons polarizados, mas também poderiam conduzir sua própria
experiência entre os fótons emaranhados.
Neste experimento, conhecido
como experimento de interferência, se os fótons atuam como ondas e ainda
existem em uma superposição de estados, Alice e Bob veriam um padrão
característico de franjas claras e escuras, onde os picos e vales das ondas de
luz adicionam ou cancelam uma à outra. Se as partículas já tivessem “escolhido”
seu estado, eles veriam um padrão diferente do que se elas não tivessem. Wigner
havia proposto previamente que isso revelaria que os fótons ainda estavam em um
estado emaranhado.
Os autores do novo estudo
descobriram que, mesmo em seu cenário duplicado, os resultados descritos por
Wigner eram válidos. Alice e Bob puderam chegar a conclusões sobre os fótons
que eram corretas e prováveis e que ainda diferiam das observações de seus
amigos – que também eram corretas e prováveis, de acordo com o estudo.
Outras Regras
A mecânica quântica descreve
como o mundo funciona em uma escala tão pequena que as regras normais da física
não se aplicam mais. Segundo Ringbauer, especialistas que estudam o campo já
ofereceram inúmeras interpretações do que isso significa durante várias
décadas. No entanto, se as medidas em si não são absolutas – como essas novas
descobertas sugerem – isso desafia o próprio significado da mecânica quântica.
“Parece que, em contraste com
a física clássica, os resultados das medições não podem ser considerados
verdade absoluta, mas devem ser entendidos em relação ao observador que
realizou a medição. As histórias que contamos sobre mecânica quântica têm que
se adaptar a isso”, diz ele ao Live Science. “O método científico baseia-se em fatos,
estabelecidos através de medições repetidas e acordados universalmente, independentemente de quem os observou.
Na mecânica quântica, a objetividade das
observações não é tão clara”, diz Maximiliano Proietti, outro dos co-autores do
estudo, no artigo publicado no jornal pré-impresso AirXiv.
É como se a máxima “ver para
crer” não fosse suficiente para este bizarro e sensacional campo da física.
