A resposta está formulada por cientistas da Universidade Federal do ABC (UFABC), na região metropolitana de São Paulo, no Brasil, o grupo adicionou o combustível a pergunta quando afirmou em um trabalho científico de que a realidade pode estar “nos olhos do observador”.
Nós podemos perder horas, dias e meses questionando se a realidade realmente existe ou se ela toma forma quando um observador a mede?
O conceito de dualidade onda-partícula mesmo discutido por vários cientistas do século passado, o tormento não chega ao fim mesmo com a insistência em tentar encontrar o desenho experimental.
Um artigo em um portal americano conta que a realidade existe ou toma forma quando um observador a mede? Semelhante ao velho enigma de se uma árvore faz um som se cair em uma floresta sem ninguém por perto para ouvi-lo, a pergunta acima continua sendo uma das mais tentadoras no campo da mecânica quântica, o ramo da ciência que lida com o comportamento das partículas subatômicas no nível microscópico.
Em um campo onde prevalecem fenômenos intrigantes e quase misteriosos como “superposição quântica” – uma situação em que uma partícula pode estar em dois ou mesmo “todos” lugares possíveis ao mesmo tempo – alguns especialistas dizem que a realidade existe fora de sua própria consciência, e há nada que você possa fazer para mudar isso. Outros insistem que “realidade quântica” pode ser alguma forma de massinha que você molda em diferentes formas com suas próprias ações. Agora, cientistas da Universidade Federal do ABC (UFABC) na região metropolitana de São Paulo, no Brasil, estão adicionando combustível à sugestão de que a realidade pode estar “nos olhos do observador”.
Em sua nova pesquisa, publicada na revista Communications Physics em abril, os cientistas brasileiros tentaram verificar o “princípio da complementaridade” proposto pelo famoso físico dinamarquês Niels Bohr em 1928. Ele afirma que os objetos vêm com certos pares de propriedades complementares, que são impossível observar ou medir ao mesmo tempo, como energia e duração, ou posição e momento. Por exemplo, não importa como você monte um experimento envolvendo um par de elétrons, não há como estudar a posição de ambas as quantidades ao mesmo tempo: o teste ilustrará a posição do primeiro elétron, mas obscurecerá a posição do segunda partícula (a partícula complementar) ao mesmo tempo.
“Deus não joga dados”
Para entender como esse princípio de complementaridade se relaciona com a realidade objetiva, precisamos mergulhar na história, cerca de um século atrás. Um debate lendário ocorreu em Bruxelas em 1927 entre Bohr e o célebre físico teórico alemão Albert Einstein durante a quinta Conferência Solvay (a mais importante conferência internacional anual de física e química).
Diante dos olhos de outros 77 cientistas brilhantes, todos reunidos na capital austríaca para discutir o campo nascente da teoria quântica, Einstein insistiu que os estados quânticos tinham sua própria realidade, independentemente de como um cientista agisse sobre eles. Bohr, por sua vez, defendeu a ideia de que os sistemas quânticos só podem ter sua própria realidade definida após o cientista ter montado o desenho experimental. “Deus não joga dados”, disse Einstein.
“Um sistema se comporta como uma onda ou uma partícula dependendo do contexto, mas você não pode prever o que ele fará”, argumentou Bohr, apontando para o conceito de dualidade onda-partícula, que diz que a matéria pode aparecer como uma onda em um momento, e aparecem como uma partícula em outro momento, uma ideia que o físico francês Louis de Broglie apresentou pela primeira vez em 1924.
O “Princípio da Complementaridade”
Não demorou muito após a conclusão da Conferência Solvay de 1927 para Bohr articular publicamente seu princípio de complementaridade. Nas próximas décadas, a controversa noção de Bohr seria testada e retestada até o osso. Um dos que experimentaram o princípio da complementaridade foi o físico teórico americano John Archibald Wheeler.
Wheeler tentou reimaginar o experimento de dupla fenda de Thomas Young em 1801 nas propriedades da luz em 1978. O experimento de duas fendas envolve iluminar uma parede com duas fendas paralelas. À medida que a luz passa por cada fenda, do outro lado do divisor, ela difrata e se sobrepõe à luz da outra fenda, interferindo uma na outra. Isso significa que não há mais linhas retas: o padrão gráfico que surge no final do experimento é um padrão de interferência, o que significa que a luz está se movendo em ondas. Essencialmente, a luz tem uma natureza tanto de partícula quanto de onda, e essas duas naturezas são inseparáveis.
Wheeler fez seu dispositivo alternar entre um “aparelho de medição de ondas” e um “aparelho de medição de partículas” depois que a luz já havia viajado pela maior parte da máquina. Em outras palavras, ele fez uma escolha retardada entre se a luz já havia se propagado como uma onda ou uma partícula, e descobriu que mesmo depois de retardar a escolha, o princípio da complementaridade não foi violado.
No entanto, pesquisas mais recentes, que tentaram aplicar o princípio da superposição quântica no experimento de escolha retardada, viram as duas possibilidades coexistirem (assim como duas ondas na superfície de um lago podem se sobrepor). Isso sugeriu um comportamento híbrido de onda e partícula dentro do mesmo aparato, contrariando o princípio da complementaridade.
Realidade quântica controlada
Os cientistas brasileiros decidiram também projetar um experimento de realidade controlado por quantum.
“Usamos técnicas de ressonância magnética nuclear semelhantes às usadas em imagens médicas”, disse Roberto M. Serra, pesquisador de ciência e tecnologia da informação quântica da UFABC, que liderou o experimento, à Popular Mechanics.
Partículas como prótons, nêutrons e elétrons têm um spin nuclear, que é uma propriedade magnética análoga à orientação de uma agulha em uma bússola. “Nós manipulamos esses spins nucleares de diferentes átomos em uma molécula empregando um tipo de radiação eletromagnética. Nesta configuração, criamos um novo dispositivo de interferência para um spin nuclear de prótons para investigar sua realidade de ondas e partículas no reino quântico”, explica Serra.
“Esse novo arranjo produziu exatamente as mesmas estatísticas observadas que os experimentos quânticos anteriores de escolha tardia”, Pedro Ruas Dieguez, agora pesquisador de pós-doutorado no Centro Internacional de Teoria das Tecnologias Quânticas (ICTQT) na Polônia, que fez parte do estudo, diz Mecânica Popular.
“No entanto, na nova configuração, conseguimos conectar o resultado do experimento com a forma como as ondas e partículas se comportam de uma forma que verifica o princípio de complementaridade de Bohr”, continua Dieguez.
A principal conclusão do estudo de abril de 2022 é que a realidade física no mundo quântico é feita de entidades mutuamente exclusivas que, no entanto, não se contradizem, mas se completam.
Este é um resultado fascinante, dizem os especialistas. “Os pesquisadores brasileiros criaram uma estrutura matemática e uma configuração experimental correspondente que permite testar a teoria quântica, particularmente entendendo a natureza da complementaridade estudando o realismo físico do sistema”, diz Stephen Holler, professor associado de física da Fordham University. Mecânica Popular.
É um estudo que destaca o velho ditado do icônico físico quântico americano e ganhador do Prêmio Nobel Richard Feynman: “Se você acha que entende a mecânica quântica, você não entende a mecânica quântica”, diz Holler. “Há muito a aprender sobre a teoria e os pesquisadores continuam avançando para entender até mesmo os princípios básicos, o que é especialmente importante à medida que avançamos para a era em que os dispositivos quânticos e a computação estão começando a proliferar”.
Dieguez está exultante. “O fato de uma partícula material poder se comportar como uma onda e a luz como uma partícula, dependendo do contexto, ainda é um dos mistérios mais intrigantes e belos da física quântica”, diz ele.
Paradoxalmente, essa “estranheza” inerente da mecânica quântica pode ser bastante útil: “Quanto mais desvendamos a mecânica quântica, mais somos capazes de fornecer tecnologias quânticas disruptivas que superam suas contrapartes clássicas, computadores quânticos, criptografia quântica, sensores quânticos e tecnologias térmicas quânticas. dispositivos incluídos”, diz Serra.
Que a realidade possa estar nos olhos do observador é um aspecto muito peculiar da realidade física no domínio quântico, e o mistério em si não mostra sinais de diminuir, ambos os pesquisadores concordam.
