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Experimento quântico mostra que nosso universo pode não ser holográfico; entenda

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Será que a “realidade” que experimentamos por meio dos nossos sentidos é mesmo real? Essa pergunta, às vezes, se torna o cerne de alguns estudos científicos, mas o fato é que não podemos descobrir isso através da nossa própria observação. Mas um novo estudo, conduzido por brasileiros, pode ser o início da solução para este dilema.

Quando cientistas falam sobre a realidade do universo, isso geralmente se refere a possíveis explicações para as lacunas entre a mecânica quântica e a mecânica clássica. É que algumas das propostas mais conhecidas para uma teoria unificada, como a Teoria das Cordas, envolvem outras dimensões que funcionam mais ou menos como hologramas.

Mas essas são apenas hipóteses que buscam explicar a dualidade de funções de partículas e encontrar uma possível gravidade quântica. Este é o maior problema da física atual, mas talvez a solução não esteja em um universo holográfico, e é isso o que o novo estudo pode nos revelar.

O físico Pedro R. Dieguez liderou um experimento que poderá, um dia, ser considerado o passo inicial na busca para definir e demonstrar a realidade objetiva da matéria do universo. Não só isso, pode ser o princípio de um método para unificar a mecânica clássica e a mecânica quântica.

Na Teoria das Cordas, uma dimensão "acima" das três dimensões espaciais conhecidas projeta a superfície da matéria, como um holograma (Imagem: Reprodução/M. Amon/Universidade Friedrich Schiller)
Na Teoria das Cordas, uma dimensão "acima" das três dimensões espaciais conhecidas projeta a superfície da matéria, como um holograma (Imagem: Reprodução/M. Amon/Universidade Friedrich Schiller)

Nossa percepção do mundo e do universo não é muito diferente daquela de um peixe em um aquário. Embora possamos compreender algumas coisas sobre a matéria, há muito que não podemos alcançar com nossos sentidos, nem mesmo com os instrumentos mais modernos do mundo.

Por exemplo, podemos constatar facilmente que uma maçã cairá da árvore; podemos inclusive usar a fórmula da gravitação de Isaac Newton para descobrir detalhes desse evento. Mas, quando ampliamos a matéria ao nível quântico, as leis regentes são muito diferentes de qualquer coisa que experimentamos no mundo macroscópico.

Uma das coisas estranhas do universo quântico é o fato de partículas possuírem função de onda — elas são ondas e partículas ao mesmo tempo, mas só podemos observá-la como uma dessas funções. Também não podemos determinar a velocidade e a posição de uma partícula simultaneamente.

Quando os cientistas começaram a observar essas peculiaridades das partículas, houve um desconforto (o que é bastante compreensível). Alguns afirmaram haver um “potencial” quântico, ou seja, a função de onda poderia ser o potencial daquilo que haveria de se tornar.

No entanto, o físico Niels Bohr defendeu o oposto: a dualidade das funções não é contraditória, mas complementar. Ainda assim, não poderia ser medida simultaneamente. Isso ajudou a mecânica quântica a avançar, mas a manteve afastada da mecânica clássica.

Os resultados do experimento mostram pela primeira vez a possibilidade de sobrepor a função de onda e de partícula (Imagem: Reprodução/Nature/Dieguez et al.)
Os resultados do experimento mostram pela primeira vez a possibilidade de sobrepor a função de onda e de partícula (Imagem: Reprodução/Nature/Dieguez et al.)

Agora, os cientistas brasileiros que conduziram o novo experimento podem ter validado o princípio de Bohr, usando uma solução bastante perspicaz: uma “engenharia reversa” das medições quânticas para obter resultados que, de outro modo, não poderiam ser observados.

Isso equivalente a dizer que podemos demonstrar uma faceta da “realidade” que confirma a função de onda e partícula simultaneamente, sem observação direta. É mais ou menos como investigar um veículo em movimento pelo seu rastro, e não tentando observá-lo enquanto corre em alta velocidade.

Se isso for validado em mais experimentos, é possível que os cientistas possam obter resultados “clássicos” (como velocidade e posição para cada instante do movimento da partícula) no mundo quântico. Ainda que os resultados sejam menos precisos do que gostaríamos, este seria um avanço incrível para uma teoria unificada.

O artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Canaltech

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