Desde seus primórdios, a mecânica quântica não deixou de nos surpreender com sua peculiaridade, tão difícil de entender. Por que uma partícula parece passar por duas fendas simultaneamente? Por que, em vez de previsões específicas, podemos apenas falar sobre evolução de probabilidades? De acordo com teóricos de universidades de Varsóvia e Oxford, as características mais importantes do mundo quântico podem resultar da teoria da relatividade especial, que até agora parecia ter pouco a ver com a mecânica quântica.

Desde a chegada da mecânica quântica e da teoria da relatividade, os físicos perderam o sono por causa da incompatibilidade desses três conceitos (três, uma vez que existem duas teorias da relatividade:especial e geral). É comumente aceito que a descrição da mecânica quântica é a mais fundamental e que a teoria da relatividade terá de ser ajustada a ela. Dr. Andrzej Dragan da Faculdade de Física, A Universidade de Varsóvia (FUW) e o Prof. Artur Ekert da Universidade de Oxford (UO) acabam de apresentar seu raciocínio que leva a uma conclusão diferente. No artigo "The Quantum Principle of Relativity, "publicado no New Journal of Physics , eles provam que as características da mecânica quântica que determinam sua singularidade e seu exotismo não intuitivo - aceito, O que mais, na fé (como axiomas) - pode ser explicado dentro da estrutura da teoria da relatividade especial. Basta decidir sobre um determinado passo um tanto heterodoxo.

Albert Einstein baseou a teoria da relatividade especial em dois postulados. O primeiro é conhecido como o princípio da relatividade de Galileu (que, Observe, é um caso especial do princípio de Copérnico). Isso afirma que a física é a mesma em todos os sistemas inerciais (ou seja, aquele que está em repouso ou em um movimento em linha reta constante). O segundo postulado, formulado com base no resultado do famoso experimento Michelson-Morley, impôs a exigência de uma velocidade constante da luz em todos os sistemas de referência.

"Einstein considerou o segundo postulado crucial. Na realidade, o que é crucial é o princípio da relatividade. Já em 1910 Vladimir Ignatowski mostrava que com base apenas neste princípio é possível reconstruir todos os fenômenos relativísticos da teoria da relatividade especial. Um raciocínio extremamente simples, levando diretamente do princípio da relatividade ao relativismo, também foi apresentado em 1992 pelo professor Andrzej Szymacha de nosso corpo docente, "diz o Dr. Dragan.

A teoria da relatividade especial é uma estrutura coerente que permite três tipos de soluções matematicamente corretas:um mundo de partículas movendo-se a velocidades subluminais, um mundo de partículas movendo-se na velocidade da luz e um mundo de partículas movendo-se em velocidades superluminais. Esta terceira opção sempre foi rejeitada por não ter nada a ver com a realidade.

"Colocamos a questão:o que acontece se - por enquanto, sem entrar na fisicalidade ou não fisicalidade das soluções - levarmos a sério não fazer parte da teoria da relatividade especial, mas tudo isso, junto com o sistema superluminal? Esperávamos paradoxos de causa e efeito. Enquanto isso, vimos exatamente aqueles efeitos que formam o núcleo mais profundo da mecânica quântica, "dizem o Dr. Dragan e o Prof. Ekert.

Inicialmente, ambos os teóricos consideraram um caso simplificado:espaço-tempo com todas as três famílias de soluções, mas consistindo em apenas uma dimensão espacial e uma dimensão de tempo (1 + 1). Uma partícula em repouso em um sistema de soluções parece mover-se superluminalmente no outro, o que significa que a própria superluminosidade é relativa.

Em um continuum espaço-tempo construído desta forma, eventos não determinísticos ocorrem naturalmente. Se em um sistema no ponto A houver geração de uma partícula superluminal, mesmo completamente previsível, emitido em direção ao ponto B, onde simplesmente não há informações sobre os motivos da emissão, então, do ponto de vista do observador no segundo sistema, os eventos vão do ponto B ao ponto A, então eles começam a partir de um evento completamente imprevisível. Acontece que efeitos análogos aparecem também no caso de emissões de partículas subluminais.

Ambos os teóricos também mostraram que, depois de levar em consideração as soluções superluminais, o movimento de uma partícula em múltiplas trajetórias simultaneamente aparece naturalmente, e uma descrição do curso dos eventos requer a introdução de uma soma de amplitudes de probabilidade combinadas que indicam a existência de superposição de estados, um fenômeno até agora associado apenas à mecânica quântica.

No caso do espaço-tempo com três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo (3 + 1), isso é, correspondendo à nossa realidade física, a situação é mais complicada. O princípio da relatividade em sua forma original não é preservado - os sistemas subluminal e superluminal são distinguíveis. Contudo, os pesquisadores perceberam que quando o princípio da relatividade é modificado para a forma:"A capacidade de descrever um evento de forma local e determinística não deve depender da escolha de um sistema de referência inercial, “limita as soluções àquelas em que todas as conclusões da consideração em (1 + 1) espaço-tempo permanecem válidas.

"Nós percebemos, aliás, a possibilidade de uma interpretação interessante do papel das dimensões individuais. No sistema que parece superluminar ao observador, algumas dimensões do espaço-tempo parecem mudar seus papéis físicos. Apenas uma dimensão da luz superluminal tem caráter espacial - aquela ao longo da qual a partícula se move. As outras três dimensões parecem ser dimensões de tempo, "diz o Dr. Dragan.

Uma característica das dimensões espaciais é que uma partícula pode se mover em qualquer direção ou permanecer em repouso, enquanto em uma dimensão de tempo ele sempre se propaga em uma direção (o que chamamos de envelhecimento na linguagem cotidiana). Então, três dimensões de tempo do sistema superluminal com uma dimensão espacial (1 + 3) significariam, portanto, que as partículas inevitavelmente envelhecem três vezes simultaneamente. O processo de envelhecimento de uma partícula em um sistema superluminal (1 + 3), observada a partir de um sistema subluminal (3 + 1), pareceria como se a partícula estivesse se movendo como uma onda esférica, levando ao famoso princípio de Huygens (cada ponto em uma frente de onda pode ser tratado como uma fonte de uma nova onda esférica) e dualismo de onda corpuscular.

"Toda a estranheza que aparece ao considerar soluções relacionadas a um sistema que parece superluminal acaba por não ser mais estranho do que o que a teoria quântica comumente aceita e experimentalmente verificada há muito vem dizendo. Pelo contrário, levando em consideração um sistema superluminal, é possível - pelo menos teoricamente - derivar alguns dos postulados da mecânica quântica da teoria da relatividade especial, que eram geralmente aceitos como não resultantes de outros, razões mais fundamentais, "Dr. Dragan conclui.

Por quase cem anos, a mecânica quântica tem esperado uma teoria mais profunda para explicar a natureza de seus fenômenos misteriosos. Se o raciocínio apresentado pelos físicos da FUW e UO resistir ao teste do tempo, a história zombaria cruelmente de todos os físicos. A teoria "desconhecida" buscada por décadas, explicando a singularidade da mecânica quântica, seria algo já conhecido desde o primeiro trabalho sobre a teoria quântica.