Cientistas propõem uma nova solução para o paradoxo do gato de Schrödinger

Há muito tempo que os físicos se debatem com os desafios da unificação da mecânica quântica com a teoria da relatividade geral de Einstein. Uma equipa de físicos italianos propõe agora uma forma de tirar o gato do purgatório.

Um estudo recente sugere uma potencial solução para este enigma, modificando o paradoxo do gato de Schrödinger de uma forma que poderia reconciliar o mundo quântico com a física clássica.

A mecânica quântica é conhecida pelos seus princípios bizarros, como a ideia de que as partículas podem existir em múltiplos estados simultaneamente, um fenómeno chamado “sobreposição”.

Este conceito foi ilustrado de forma famosa pelo paradoxo do gato postulado por Erwin Schrödinger em 1935, em que um gato numa caixa selada com veneno que tinha 50% de probabilidade de o matar, estaria simultaneamente morto e vivo até a caixa ser aberta e o gato observado, provocando o “colapso” da sobreposição.

No entanto, esta ideia de sobreposição é difícil de aplicar a sistemas maiores, como o próprio universo, que geralmente parece seguir as regras clássicas da física, tal como definidas pela teoria da relatividade geral de Einstein.

O paradoxo surge da questão: Se as leis quânticas se aplicam a tudo, porque é que os objetos maiores, como os gatos ou mesmo as galáxias, não apresentam sobreposição?

Matteo Carlesso, físico teórico da Universidade de Trieste, em Itália, e os seus colegas propõem modificações à equação de Schrödinger, que rege a forma como os estados quânticos evoluem ao longo do tempo, para resolver este paradoxo.

A equipa sugere que a adição de termos específicos à equação pode captar a forma como os sistemas interagem entre si e levar à quebra da sobreposição. “Modificações específicas da equação de Schrödinger podem resolver o problema”, duz Carlesso, em entrevista ao Live Science.

Estas modificações não afetam os sistemas quânticos microscópicos, como os átomos e as moléculas, mas permitem que sistemas maiores entrem em colapso com mais frequência, resultando em valores definidos para os seus estados.

O estudo de Carlesso e colegas foi apresentado num artigo publicado em fevereiro no Journal of High Energy Physics.

Neste novo modelo, os investigadores eliminam a necessidade de um dispositivo de medição distinto para colapsar o estado quântico. Em vez disso, propõem que cada sistema colapse espontaneamente a intervalos regulares, conduzindo a um comportamento clássico.

Este colapso espontâneo é mais frequente em sistemas maiores, o que explica o facto de parecerem clássicos e obedecerem às leis da relatividade de Einstein. Assim, segundo os autores do estudo, os sistemas quânticos mais pequenos, como os átomos, apresentam colapsos menos frequentes, o que lhes permite manter as suas características quânticas.

“Sem qualquer ação de entidades externas, qualquer sistema localiza-se (ou colapsa) espontaneamente num determinado estado. Em vez de um gato estar morto E vivo, encontramo-lo morto OU vivo”, explica Carlesso.

Esta teoria pode ajudar a explicar porque é que o universo parece ser clássico, com a geometria do espaço-tempo a seguir as regras da relatividade geral, apesar de ter tido origem num estado quântico.

Testar este modelo quântico modificado pode ser um desafio. O trabalho futuro visa conceber experiências que possam observar os efeitos das modificações do colapso ou estabelecer limites para os seus parâmetros. Como observa Carlesso, “isto é completamente equivalente a testar os limites da teoria quântica”.