A consciência muda as regras da mecânica quântica?
Talvez nossa compreensão do emaranhamento quântico seja incompleta, ou talvez haja algo fundamentalmente único sobre a consciência.
- Nos últimos anos, os cientistas mostraram que objetos macroscópicos podem ser submetidos ao emaranhamento quântico.
- Ponderar os limites do emaranhamento quântico nos permite considerar como a mecânica quântica pode ser unificada com a física em uma escala maior.
- Pode haver algo único em nosso papel como observadores conscientes do mundo ao nosso redor.
Este é o quarto artigo de uma série de quatro partes sobre entrelaçamento quântico. No primeiro, discutimos o básico de entrelaçamento quântico. Discutimos então como o emaranhamento quântico pode ser usado praticamente em comunicações e de detecção . Neste artigo, damos uma olhada nos limites do emaranhamento quântico e como o emaranhamento em grande escala pode até desafiar nossa própria base da realidade.
Todos podemos concordar que o emaranhamento quântico é estranho. No entanto, não nos preocupamos muito com isso, além de alguns de seus aspectos mais prático formulários. Afinal, o fenômeno se desenrola em escalas muito menores do que nossas experiências cotidianas. Mas talvez a mecânica quântica e o emaranhamento não se limitem ao ultra-pequeno. Os cientistas mostraram que objetos macroscópicos (embora pequenos) podem ser colocados em emaranhado. Isso levanta a questão: existe um limite de tamanho para o emaranhamento quântico? Levando a ideia adiante, poderia um pessoa se enredar, junto com sua consciência?
Fazer essas perguntas não apenas nos permite sondar os limites da mecânica quântica, mas também pode nos levar a uma teoria unificada da física – que funciona igualmente bem para qualquer coisa, de elétrons a planetas.
Tambores emaranhados
Nos últimos cinco anos, os físicos vêm tentando colocar objetos maiores em estados emaranhados. Estas não são apenas partículas simples; são, antes, coleções de milhares ou mesmo bilhões de átomos.
Em 2021, dois grupos independentes de físicos, um na Universidade de Aalto, na Finlândia, e outro na Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, conseguiram colocar dois pequenos “tambores” emaranhados. Esses tambores tinham apenas 10 mícrons de diâmetro – pequenos, mas ainda assim macroscópicos. Por seus esforços, as equipes venceram o Avanço Mundial da Física do Ano .
Cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia foram capaz de observar diretamente o emaranhamento entre sistemas de tambor macroscópicos. E um grupo do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague colocar dois objetos macroscópicos diferentes em emaranhado quântico um com o outro: Um tambor de alguns milímetros de comprimento estava emaranhado com uma nuvem contendo um bilhão de átomos de césio.
Embora esses objetos ainda sejam muito pequenos, eles contêm grandes coleções de átomos. Sistemas com um grande número de partículas levam a um emaranhamento mais complicado. Eles também ilustram como o emaranhamento pode se mover para o mundo macroscópico e, ao fazê-lo, nos levam a perguntar: existe um limite para o tamanho de um objeto que é colocado em emaranhamento?
Pode não haver um limite teórico, embora à medida que os objetos aumentam, o papel da gravidade, que afeta sua função de onda, cresce. De qualquer forma, é uma questão interessante, que nos leva ao reino do metafísico. Por exemplo, as pessoas – consciência e tudo – podem ficar emaranhadas?
Pessoas emaranhadas
O físico vencedor do Prêmio Nobel Eugene Wigner ponderou sobre o papel da consciência na física quântica no início dos anos 1960. Na época, muitos físicos achavam que não havia nada de especial na consciência ou na mente humana. Mas Wigner discordou. Ele olhou para a mecânica quântica e argumentou que a consciência era necessária para que uma função de onda entrasse em colapso – isto é, para que qualquer coisa estivesse em um estado específico.
Para ilustrar isso, ele apresentou o seguinte experimento mental, muitas vezes chamado de Amigo de Wigner.
Digamos que temos uma cientista, chamada Debbie, em um laboratório isolado. Debbie mede um sistema no qual, digamos, o spin de um elétron pode ser para cima ou para baixo.
Fora de seu laboratório fechado, outro cientista, Bob, não sabe a medição que Debbie fez. De sua perspectiva, a função de onda do elétron não entrou em colapso – ainda está em uma superposição de para cima e para baixo. Semelhante ao Gato de Schrödinger, da perspectiva de Bob, Debbie fez uma observação de rotação para cima e para baixo. Só quando ele abre a porta do laboratório, e Debbie lhe conta a medida que fez, ele vê a função de onda entrar em colapso.
Então, quando a função de onda entra em colapso: quando Debbie faz sua observação ou quando Bob faz? Existe uma verdade objetiva na ciência? Nesse caso, as observações que Debbie e Bob fazem devem concordar. Mas se dois observadores veem coisas diferentes, os fundamentos de nossa ciência são questionados.
Se tudo isso parece ridículo, esse foi precisamente o ponto de vista de Wigner. A consciência muda as coisas, argumentou. É especial. Algumas pessoas argumentam que resolver o Paradoxo de Wigner é essencial para uma compreensão completa da mecânica quântica, inclusive se ela pode ser reconciliada com o mundo macroscópico.
A mecânica quântica e a natureza da realidade
Em 2020, cientistas da Universidade de Brisbane, na Austrália, expandiram o Paradoxo de Wigner para incluir o emaranhamento quântico. Não só isso, eles realmente colocaram à prova. O experimento deles fez a pergunta: os observadores podem concordar com uma “verdade”?
Seus experimentar é mais ou menos assim: dois cientistas em dois laboratórios fechados – vamos chamá-los de Charlie e Debbie – medem um par de fótons emaranhados. Ninguém além de Charlie e Debbie agora sabe o resultado desse experimento. Fora do laboratório, há outro par de “super-observadores”, Alice e Bob. De sua perspectiva, os fótons ainda estão em uma superposição de estados. Mais do que isso, Charlie e Debbie se envolvem. Isso significa, em essência, que Charlie e Debbie estão emaranhados com suas partículas e, portanto, emaranhados um no outro. Portanto, sempre que Charlie fizer uma observação, Debbie fará a mesma observação e vice-versa.
Agora Alice e Bob escolhem aleatoriamente abrir a porta do laboratório de seus amigos e perguntar o que viram ou realizar algum outro experimento.
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada todas as quintas-feirasVamos fazer uma pausa e pensar sobre o que sabemos, ou pelo menos o que pensamos que sabemos, sobre o mundo real. Primeiro, se Charlie e Debbie fizerem uma observação, presumimos que ela aponta para uma verdade. Em outras palavras, o que eles viram realmente aconteceu. Em segundo lugar, Alice e Bob têm a liberdade de escolher abrir a porta e perguntar a Charlie e Debbie o que viram ou realizar outro experimento. E, finalmente, a escolha que eles fazem não deve afetar os resultados que Charlie e Debbie já viram. No mundo macroscópico, todas essas afirmações parecem ser verdadeiras.
Quando eles realmente realizaram esse experimento, os pesquisadores não usaram pessoas, mas “simples observadores” – fótons emaranhados que têm uma polarização para cima e para baixo até serem observados. A observação neste experimento acontece quando o fóton escolhe um dos dois caminhos, dependendo de sua polarização. Quando essa escolha é feita, o fóton é, em essência, observado. Essa escolha de caminho desempenha o papel da observação de Charlie e Debbie no experimento. As medições do detector de fótons desempenham o papel dos “super-observadores”, Alice e Bob. Eles escolhem detectar o fóton (o equivalente a perguntar a Charlie e Debbie o que viram) ou não. Desta forma, o experimento faz suas próprias medições.
Se o que acreditamos estar certo (com base em nossas experiências no mundo macroscópico) é de fato verdade, o experimento deve mostrar uma certa quantidade de correlações entre os caminhos. Se a mecânica quântica estiver correta, nós realmente veríamos mais correlações entre os resultados. Em outras palavras, nossa ideia de realidade – que há uma verdade universal nas observações, que temos liberdade de escolha e que essa escolha não pode afetar o que acontece no passado ou à distância – não é consistente com a mecânica quântica .
Então, o que o experimento deles mostrou? O número de correlações que eles viram era consistente com o que a mecânica quântica poderia prever.
Agora, pode-se argumentar que esse experimento usou apenas “observadores simples”. As coisas poderiam mudar se pudéssemos realizar um experimento onde os observadores fossem pessoas reais e conscientes. Mas então pergunte a si mesmo: Por quê? Por que a consciência mudaria os resultados do experimento? O que há de tão especial na consciência?
Sua mente está explodida ainda? Deveria ser.
Talvez nunca cheguemos ao estágio em que poderíamos realizar tal experimento, mas pensar sobre isso levanta várias questões interessantes. Por que o que acreditamos sobre como o mundo funciona é inconsistente com a mecânica quântica? Existe uma realidade objetiva, mesmo em escala macroscópica? Ou o que você vê é diferente do que eu vejo? Temos escolha no que fazemos?
Pelo menos uma coisa é certa: não estamos vendo todo o quadro. Talvez nossa compreensão da mecânica quântica esteja incompleta, ou talvez algo mude quando a escalamos para o mundo macroscópico. Mas talvez nosso papel como observadores conscientes do mundo ao nosso redor seja, de fato, único.
Compartilhar:
