Há pouco mais de uma década, físicos vêm estudando um estranho fenômeno do mundo quântico. Em uma escala muito pequena, pode ser que a ordem temporal entre diferentes eventos nem sempre esteja bem definida.
A física quântica descreve o mundo microscópico com uma precisão impressionante. Suas previsões ainda não foram contestadas por nenhum experimento. Mas ela também é
conhecida por suas
estranhezas.
De fato, os objetos microscópicos se comportam de maneira contraintuitiva. Primeiramente, suas propriedades (como posição e velocidade) às vezes só podem assumir certos valores bem específicos. Para fazer uma analogia com nosso mundo macroscópico, é como se, ao nos movermos em uma linha reta, só pudéssemos nos deslocar por "saltos" de um metro, sem nunca poder estar em posições intermediárias.
Além disso, duas entidades parecem ser capazes de se influenciar a grandes distâncias, a velocidades superiores à da luz. Por fim, certos objetos possuem propriedades (como posição ou velocidade) que se encontram em "superposições quânticas" de vários valores. O que significa, para um objeto, estar em uma "superposição" de várias posições? O objeto não está em lugar nenhum? Em todos os lugares ao mesmo tempo? Essas questões intrigam físicos e filósofos há décadas.
Mais uma estranheza no mundo quântico
No entanto, a última década trouxe novas descobertas que aumentam a complexidade do problema. Trabalhos de físicos espalhados por todo o mundo indicam que, quando dois eventos ocorrem no mundo quântico,
a ordem temporal entre esses eventos às vezes é indefinida.
Em nossa escala, é sempre possível dizer se uma pessoa espirrou primeiro e se desculpou depois, ou o contrário. A física quântica parece indicar que, em escala pequena,
pode ser que nenhuma dessas possibilidades seja a correta.
Ora, a ordem temporal entre diferentes eventos está fortemente relacionada às relações de causalidade. De fato, uma causa deve sempre preceder seu efeito. Assim, se a ordem temporal entre diferentes eventos é indefinida, o mesmo pode ocorrer com sua ordem causal.
Como compreender um mundo no qual as coisas não ocorrem em uma ordem bem definida? Essa questão é um desafio para os filósofos da ciência. Respostas ousadas certamente serão propostas, e talvez tenhamos que aceitar uma profunda revisão de nossa visão do mundo físico.
Uma experiência intrigante
Podemos observar ordens causais indefinidas em laboratório, por exemplo,
graças ao "quantum switch", uma configuração experimental muito particular já realizada em diversas ocasiões. Vejamos uma das
realizações experimentais. Dois experimentadores realizam cada um uma operação sobre a mesma partícula de luz, chamada fóton.
Essas manipulações consistem, por exemplo, em modificar uma propriedade desse fóton, chamada "modo espacial". A ordem entre as duas operações não é determinada pelos próprios cientistas, mas pelo valor de outra propriedade do fóton, chamada "polarização".
Quando a polarização do fóton está em uma "superposição quântica" de dois valores distintos, e após um terceiro experimentador medir essa polarização no final da experiência, toda essa configuração experimental não pode ser descrita nem pelo cenário em que a partícula foi manipulada primeiro pelo primeiro experimentador antes de ser enviada ao segundo, nem pelo cenário inverso.
Essas pesquisas intrigantes ainda estão em sua fase inicial. Elas permitirão estudar o comportamento das relações temporais ou causais em escala muito pequena, no mundo quântico. É importante dar sentido à ausência de ordem temporal ou causal entre eventos. De fato, a ordem dos eventos ao longo do tempo (e do espaço) forma a base sobre a qual o ser humano constrói sua compreensão de tudo.
Por exemplo, quando um objeto se quebra depois de cair, explicamos isso pelo impacto com o solo, após ele seguir uma trajetória bem definida pelo ar. Da mesma forma, a história da humanidade é contada ao se desenrolar uma sucessão contínua de fatos que ocorreram em diversos locais no mundo, em momentos bem específicos.
Para preservar nossos modos clássicos de raciocínio, é necessário entender o que acontece com as noções de tempo e espaço no mundo quântico. Também é necessário dar sentido à sua possível ausência. Para responder a essas perguntas, alguns filósofos e físicos
consideram, por exemplo, que o futuro possa influenciar o passado. Outros contemplam a ideia de que o tempo e o espaço sejam apenas o "subproduto" de fenômenos mais fundamentais,
cuja natureza ainda está
por ser compreendida.
A gota decola antes de aterrissar?
Elias Kauerhof/Unsplash, CC BY Por fim, a descoberta do "quantum switch" e das ordens causais indefinidas pode revelar-se útil no campo da computação quântica e para o desenvolvimento de futuros "computadores quânticos" de um novo tipo. De fato, a existência desses fenômenos poderia ser explorada para realizar novas tarefas. Eles também poderiam permitir executar certos cálculos de forma mais eficiente do que com computadores quânticos mais convencionais.
Assim, as pesquisas recentes em física quântica prometem possíveis revoluções, tanto filosóficas quanto tecnológicas.
Por Laurie Letertre - Doutoranda em filosofia da física, Universidade de Grenoble Alpes (UGA).
Cyril Branciard, pesquisador do CNRS, revisou este artigo, e a autora deseja agradecê-lo.
Fonte: The Conversation sob licença Creative Commons