Existe passado e presente onde no h ningum para testemunhar?

Nanotecnologia

Com informações da Universidade de Viena – 28/06/2021

Probabilidades e incertezas

A mecnica quntica famosa por seu indeterminismo, mas geralmente podemos usar probabilidades para quantificar nossa incerteza sobre as observaes e prever fenmenos futuros.

No entanto, uma equipe de fsicos da Universidade de Viena (ustria) e do Instituto Perimeter (Canad) mostrou agora que, em determinados cenrios, no possvel fazer essas previses probabilsticas, levando a incerteza ao extremo.

A base da demonstrao o conhecido “experimento mental do amigo de Wigner”, que o fsico Eugene Wigner – Nobel de Fsica de 1963 – props como uma extenso do famoso gato de Schroedinger.

Neste ltimo, um gato fica preso em uma caixa com veneno que ser liberado se um tomo radioativo se decompor. Regido pelas leis da mecnica quntica, o tomo radioativo est em uma superposio entre decaimento e no-decaimento, o que tambm significa que o gato est em uma superposio entre vivo e morto.

Wigner queria saber o que o gato sente quando est na superposio. Para isso, ele aprofundou a questo, levando a teoria quntica aos seus limites conceituais: Wigner investigou o que acontece quando um observador tambm tem propriedades qunticas – algo como um observador em uma superposio de conhecimento e ignorncia.

Experimento mental de Wigner

Neste experimento mental, um observador, geralmente chamado de “amigo de Wigner”, realiza uma medio quntica e obtm um resultado. Do ponto de vista de outro observador, chamado “Wigner”, o processo de medio do amigo pode ser descrito como uma superposio quntica.

O fato de a teoria quntica no estabelecer limites de validade para sua aplicao leva a uma clara tenso entre a percepo do amigo – que v um nico resultado especfico – e a descrio de Wigner – que observa o amigo em uma superposio de diferentes percepes.

Isto naturalmente levanta a questo: O que significa para um observador em uma superposio quntica observar o resultado de uma medio? Um observador pode sempre confiar no que v e usar esses dados para fazer previses sobre medies futuras? O que significa sua certeza quando um “olheiro” externo lhe der ateno e fizer sua medio colapsar noutro estado?

Foi a que entraram agora Philippe Gurin e seus colegas, que se propuseram a investigar os limites que o experimento mental de Wigner impe capacidade de um observador de prever suas prprias observaes futuras – em outras palavras, de fazer da cincia o que se espera dela, nomeadamente fazer previses sobre a realidade.

Presente mais real que passado e futuro

Os pesquisadores comearam selecionando uma srie de suposies, todas tradicionalmente consideradas como o cerne do formalismo quntico. Isso inclui, por exemplo, o pressuposto de que um observador, em situaes experimentais padro, preveja as probabilidades de resultados futuros com base em seus experimentos anteriores. Essas suposies “obrigam” as probabilidades a obedecer s leis da mecnica quntica, mantendo a coeso do aparato terico.

No entanto, os pesquisadores provaram que essas suposies no podem ser todas satisfeitas para o amigo de Wigner no experimento mental. “Nosso trabalho mostra que pelo menos uma das trs principais premissas da mecnica quntica deve ser violada; qual delas depende da sua interpretao preferida da mecnica quntica,” disse Gurin.

Esta prova formal levanta questes importantes sobre a “realidade persistente” das percepes do amigo. De fato, os pesquisadores demonstraram que impossvel considerar que as percepes do amigo de Wigner coexistam em diferentes momentos.

Isso torna questionvel se um observador quntico qualquer poderia considerar suas prprias experincias passadas ou futuras to reais quanto as presentes.

“Este teorema implica que se deve (1) propor uma modificao no-linear da regra de Born para previses de dois tempos, (2) algumas vezes proibir o uso de informaes presentes para prever o futuro – reduzindo assim o poder preditivo da teoria quntica – ou ( 3) negar que a mecnica quntica unitria faa previses vlidas em um nico momento para todos os observadores,” concluiu a equipe.

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