A teoria da mecânica quântica é bem apoiada por experimentos. Agora, Contudo, um experimento mental realizado por físicos da ETH produz contradições inesperadas. Essas descobertas levantam algumas questões fundamentais - e são especialistas em polarização.

Provavelmente, nenhuma outra teoria científica é tão bem fundamentada quanto a mecânica quântica. Por quase 100 anos agora, foi repetidamente confirmado com experimentos altamente precisos, no entanto, os físicos ainda não estão totalmente felizes. Embora a mecânica quântica descreva eventos em nível microscópico com muita precisão, ela esbarra em seus limites com objetos maiores - especialmente objetos para os quais a força da gravidade desempenha um papel. A mecânica quântica não pode descrever o comportamento dos planetas, por exemplo, que permanece o domínio da Teoria da Relatividade Geral. Esta teoria, por sua vez, não pode descrever corretamente os processos de pequena escala. Muitos físicos, portanto, sonham em combinar a mecânica quântica com a relatividade para formar uma visão de mundo coerente.

Em direção a objetos maiores

Embora ambas as teorias descrevam os processos físicos em seus domínios com muita precisão, eles diferem muito. Como eles podem ser combinados? Uma possibilidade é conduzir experimentos de física quântica com objetos cada vez maiores, na esperança de que eventualmente apareçam discrepâncias que apontem para possíveis soluções. Mas os físicos devem trabalhar com restrições rígidas. O famoso experimento de dupla fenda, por exemplo, que pode ser usado para mostrar que as partículas sólidas se comportam simultaneamente como ondas, não pode ser realizado com objetos do cotidiano.

Experimentos de pensamento, por outro lado, pode ser usado para transcender as fronteiras do mundo macroscópico. Renato Renner, professor de física teórica, e sua ex-aluna de doutorado Daniela Frauchiger conduziram tal experimento mental em uma publicação em Nature Communications . A grosso modo, em seu experimento de pensamento, os dois consideram um físico hipotético examinando um objeto de mecânica quântica e, em seguida, usam a mecânica quântica para calcular o que esse físico observará. De acordo com nossa visão de mundo atual, esta observação indireta deve produzir o mesmo resultado que a observação direta, no entanto, os cálculos do par mostram que este não é o caso. A previsão do que o físico observará é exatamente o oposto do que seria medido diretamente, criando uma situação paradoxal.

Sem soluções simples

Embora o experimento mental só agora esteja sendo publicado oficialmente em uma revista científica, já se tornou um tópico de discussão entre especialistas. Como o processo de publicação foi repetidamente atrasado, outras publicações já estão abordando as descobertas - em si uma situação paradoxal, Notas de Renner.

A reação inicial mais comum de seus colegas da área é questionar os cálculos, Renner diz, Mas por enquanto, ninguém conseguiu refutá-los. Um revisor admitiu que, nesse ínterim, fez cinco tentativas para encontrar um erro nos cálculos - sem sucesso. Outros colegas apresentaram explicações concretas sobre como o paradoxo pode ser resolvido. Após uma inspeção mais detalhada, no entanto, eles sempre acabaram sendo soluções ad hoc que, na verdade, não resolvem o problema.

Conclusões desconcertantes

Renner acha notável que a questão evidentemente polarize as pessoas. Ele ficou surpreso ao notar que alguns de seus colegas reagiram muito emocionalmente às suas descobertas - provavelmente devido ao fato de que as duas conclusões óbvias das descobertas de Renner e Frauchiger são igualmente desconcertantes. A única explicação é que a mecânica quântica aparentemente não, como se pensava anteriormente, aplicável universalmente e, portanto, não pode ser aplicado a objetos grandes. Mas como é possível que uma teoria seja inconsistente quando repetidamente confirmada com tanta clareza por experimentos? A outra explicação é que a física, como política, sofre de falta de fatos claros, e que existem outras possibilidades além do que consideramos ser verdade.

Renner tem dificuldades com ambas as interpretações. Ele acredita que o paradoxo será resolvido de alguma outra maneira:"Quando olhamos para a história, em momentos como este, a solução muitas vezes veio de uma direção inesperada, "ele explica. A Teoria da Relatividade Geral, por exemplo, que resolveu contradições na física newtoniana, baseia-se na constatação de que o conceito de tempo, como era comumente entendido naquela época, estava errado.

"Nosso trabalho agora é examinar se nosso experimento de pensamento assume coisas que não deveriam ser assumidas dessa forma, "Renner diz." E quem sabe, talvez tenhamos até que revisar nosso conceito de espaço e tempo mais uma vez. ”Para Renner, essa seria definitivamente uma opção atraente:"É apenas quando repensamos fundamentalmente as teorias existentes que obtemos insights mais profundos sobre como a natureza realmente funciona."