Em um artigo recente, publicado na revista Journal of High Energy Physics, uma equipe de físicos de diversos países introduziu algumas modificações teóricas no icônico paradoxo do gato de Schrödinger. Uma das metáforas mais conhecidas do mundo, a teoria explica o conceito da superposição quântica.
Conceito fundamental da física quântica, essa fórmula matemática descreve como objetos físicos podem existir em uma combinação de múltiplos estados, como vivo e morto ao mesmo tempo, no caso do gato, até ser observado. No novo estudo, os físicos propõem estender os princípios da superposição quântica a objetos macroscópicos como o Universo.
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Isso vai esbarrar no verdadeiro paradoxo do gato na caixa, pois, se as leis quânticas prevalecem no reino das partículas elementares, nos objetos maiores a interação entre átomos faz com que a superposição colapse. Essa perda da superposição, chamada de decorrência, ocorre muito mais rapidamente em sistemas maiores.
Paradoxo do gato de Schrödinger: pensando fora da caixa
Representação gráfica do espaço-tempo na teoria da relatividade geral de Einstein.Fonte: Getty Images
Tentar unir as teorias da mecânica quântica e da relatividade de Einstein pode ser bem mais complicado do que parece, pois descrever o universo inteiro na forma de princípios quânticos é um obstáculo aparentemente intransponível. Isso porque o cosmos necessitaria de um observador externo para funcionar como dispositivo de medição do seu estado.
Para saber se é possível a um objeto circundante, como o Universo, estar em superposição quântica, o site Live Science questionou o autor principal do estudo, Matteo Carlesso, físico da Universidade de Trieste, na Itália. Em um e-mail, o pesquisador reconhece que "as observações dizem que não: tudo segue as previsões clássicas da Relatividade Geral".
Por isso, a questão "o que está quebrando tal superposição?" transformou-se no problema da pesquisa. A hipótese proposta, explicou Carlesso, foram "modificações específicas da equação de Schrödinger". A equipe incluiu termos que representavam como o sistema interage consigo mesmo, ou seja, como o estado do próprio gato (vivo ou morto) pode influenciar o ambiente dentro da caixa e vice-versa.
Como os físicos estenderam a física quântica ao mundo macroscópico?
Os efeitos da nova teoria são mais fortes quanto maior for o sistema analisado.Fonte: Getty Images
Com pouco ou nenhum impacto em sistemas quânticos microscópicos, a versão “turbinada” da física quântica elimina a dicotomia entre objetos medidos e sistemas de medição. Em vez de um colapso quântico apenas no ato da medição, os autores propõem que cada sistema sofra colapsos espontâneos em intervalos regulares.
A nova dinâmica atribui valores definidos para alguns de seus atributos, mesmo na ausência de um observador externo. Assim, o colapso espontâneo ocorre com frequência, conferindo-lhes uma aparência clássica. Já os objetos subatômicos interagem com esses sistemas e se tornam parte deles. Com isso, há uma integração entre os estados quânticos de ambos que os leva a um rápido colapso do estado quântico.
O modelo proposto mostra um Universo quântico entrando em colapso e se tornando, dessa maneira, clássico. "Mostramos que os modelos de colapso espontâneo podem explicar o surgimento de um Universo clássico a partir de uma superposição quântica de Universos, onde cada um desses Universos tem uma geometria espaço-temporal diferente", conclui Carlesso.
O próximo passo, testar o modelo quântico modificado, será a difícil tarefa para um próximo trabalho.
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