Físicos teóricos propuseram uma nova solução para o problema Paradoxo do gato de SchrödingerO que pode permitir que as teorias da mecânica quântica e da relatividade de Einstein vivam em melhor harmonia.
Leis estranhas Física quântica Ele assume que os objetos físicos podem existir em vários estados, como estar em dois lugares ao mesmo tempo ou ter velocidades diferentes simultaneamente. Segundo essa teoria, o sistema permanece nessa “superposição” até interagir com um dispositivo de medição, e só adquire valores específicos como resultado da medição. Essa mudança repentina no estado do sistema é chamada de colapso.
O físico Erwin Schrödinger resumiu esta teoria em 1935 com o seu famoso paradoxo do gato – usando a metáfora de um gato numa caixa fechada que está vivo e morto até a caixa ser aberta, colapsando assim a condição do gato e revelando o seu destino.
No entanto, a aplicação destas regras a cenários do mundo real enfrenta desafios e é aqui que surge o verdadeiro paradoxo. Embora as leis quânticas se apliquem ao mundo das partículas elementares, os objetos maiores comportam-se de acordo com a física clássica, conforme previsto pela teoria de Einstein. Teoria geral da relatividade, e nunca são observados em uma superposição de estados. Descrever todo o universo usando princípios quânticos apresenta obstáculos ainda maiores, já que o universo parece ser bastante clássico e carece de qualquer observador externo que sirva como um dispositivo de medição para o seu estado.
“A questão é: pode o universo, que não tem ambiente circundante, existir em tal superposição?” Autor principal Matteo CarlisoO físico teórico da Universidade de Trieste, na Itália, disse ao Live Science por e-mail. “As observações dizem que não: tudo corre de acordo com as previsões clássicas da relatividade geral. Então, o que quebra tal superposição?”
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Para responder a esta questão, Carleso e os seus colegas propuseram modificações à equação de Schrödinger, que rege a forma como todos os estados, incluindo aqueles em sobreposição, evoluem ao longo do tempo.
“Modificações específicas na equação de Schrödinger poderiam resolver o problema”, disse Carleso. Em particular, a equipe adicionou termos à equação que explicam como o sistema interage consigo mesmo, além de adicionar alguns outros termos específicos. Isto, por sua vez, leva ao colapso da superposição.
“Tais efeitos são mais fortes quanto maior for o sistema”, acrescentou Carleso.
É importante ressaltar que essas modificações têm pouco efeito em sistemas quânticos microscópicos, como átomos e moléculas, mas permitem que sistemas maiores – como o próprio universo – entrem em colapso em intervalos recorrentes, dando-lhes valores específicos que se ajustam às nossas observações do universo. A equipe descreveu a equação de Schrödinger modificada em fevereiro na revista Jornal de Física de Altas Energias.
Remova o gato do desinfetante
Na sua versão modificada da física quântica, os investigadores eliminaram a distinção entre objetos medidos e dispositivos de medição. Em vez disso, propuseram que o estado de cada sistema sofre colapso espontâneo em intervalos regulares, fazendo com que adquira valores específicos para alguns de seus atributos.
Para grandes sistemas, o colapso espontâneo ocorre frequentemente, tornando-os de aparência clássica. Objetos subatômicos interagindo com esses sistemas tornam-se parte deles, levando ao rápido colapso de seu estado e à aquisição de coordenadas específicas semelhantes a medições.
“Sem ação por parte de entidades externas, qualquer sistema automaticamente se acomoda (ou entra em colapso) em um determinado estado”, disse Carleso. “Em vez de um gato estar vivo e morto, encontra-se vivo ou morto”.
O novo modelo pode explicar por que… Tempo livre A geometria não existe numa superposição de estados e é governada pelas equações clássicas da teoria da relatividade de Einstein.
“Nosso modelo descreve um universo quântico que eventualmente entrou em colapso e efetivamente se tornou clássico”, disse Carleso. “Mostramos que modelos de colapso espontâneo podem explicar o surgimento do universo clássico a partir de uma superposição quântica de universos, onde cada um desses universos tem uma geometria de espaço-tempo diferente.”
Embora esta teoria possa explicar porque é que o universo parece ser governado pelas leis da física clássica, ela não faz novas previsões sobre processos físicos em grande escala.
No entanto, faz previsões sobre como os átomos e as moléculas se comportarão, embora com desvios mínimos da mecânica quântica clássica.
Como resultado, testar o modelo quantitativo modificado não será tão simples. Trabalhos futuros terão como objetivo desenvolver tais testes.
“Juntamente com colaboradores experimentais, estamos tentando testar os efeitos das modificações do colapso ou derivar limites para seus parâmetros. Isso é exatamente equivalente a testar os limites da teoria quântica.”
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