Os físicos há muito suspeitam que a mecânica quântica permite que dois observadores experimentem realidades diferentes e conflitantes. Agora eles realizaram o primeiro experimento que prova isso.
Em 1961, o físico ganhador do Prêmio Nobel, Eugene Wigner, delineou um experimento mental que demonstrou um dos paradoxos menos conhecidos da mecânica quântica. O experimento mostra como a natureza estranha do universo permite que dois observadores - digamos, o amigo de Wigner e Wigner - vivenciem realidades diferentes.
Desde então, os físicos usaram o experimento mental "Amigo de Wigner" para explorar a natureza da medição e discutir se os fatos objetivos podem existir. Isso é importante porque os cientistas realizam experimentos para estabelecer fatos objetivos. Mas se eles experimentam realidades diferentes, o argumento vai, como eles podem concordar sobre o que esses fatos podem ser?
Isso proporcionou algum alimento interessante para a conversa depois do jantar, mas o experimento mental de Wigner nunca foi mais do que isso - apenas um experimento mental.
No ano passado, no entanto, os físicos notaram que os recentes avanços nas tecnologias quânticas tornaram possível reproduzir o teste Friend da Wigner em um experimento real. Em outras palavras, deve ser possível criar realidades diferentes e compará-las no laboratório para descobrir se elas podem ser reconciliadas.
E hoje, Massimiliano Proietti, da Universidade Heriot-Watt, em Edimburgo, e alguns colegas dizem que realizaram esse experimento pela primeira vez: criaram realidades diferentes e as compararam. Sua conclusão é que Wigner estava correto - essas realidades podem se tornar irreconciliáveis, de modo que é impossível concordar com fatos objetivos sobre um experimento.
O experimento mental original de Wigner é direto em princípio. Começa com um único fóton polarizado que, quando medido, pode ter uma polarização horizontal ou uma polarização vertical. Mas antes da medição, de acordo com as leis da mecânica quântica, o fóton existe em ambos os estados de polarização ao mesmo tempo - uma suposta superposição.
Wigner imaginou um amigo em um laboratório diferente medindo o estado desse fóton e armazenando o resultado, enquanto Wigner observava de longe. Wigner não tem nenhuma informação sobre a medida de seu amigo e é forçado a assumir que o fóton e a medição estão em uma superposição de todos os resultados possíveis do experimento.
Wigner pode até realizar um experimento para determinar se essa superposição existe ou não. Este é um tipo de experimento de interferência mostrando que o fóton e a medição estão de fato em uma superposição.
Do ponto de vista de Wigner, isso é um “fato” - a superposição existe. E este fato sugere que uma medição não pode ter ocorrido.
Mas isso está em contraste gritante com o ponto de vista do amigo, que de fato mediu a polarização do fóton e a registrou. O amigo pode até chamar Wigner e dizer que a medição foi feita (desde que o resultado não seja revelado).
Então as duas realidades estão em conflito umas com as outras. "Isso põe em dúvida a situação objetiva dos fatos estabelecidos pelos dois observadores", dizem Proietti e col.
Essa é a teoria, mas no ano passado, Caslav Brukner, da Universidade de Viena, na Áustria, inventou uma maneira de recriar o experimento de Wigner's Friend no laboratório, por meio de técnicas que envolvem o entrelaçamento de muitas partículas ao mesmo tempo.
O avanço que Proietti e co fizeram é levar a cabo isso. "Em um experimento de 6-fótons de última geração, percebemos esse cenário de amigo estendido de Wigner", dizem eles.
Eles usam esses seis fótons emaranhados para criar duas realidades alternativas - uma representando Wigner e outra representando a amiga de Wigner. O amigo de Wigner mede a polarização de um fóton e armazena o resultado. Wigner então realiza uma medição de interferência para determinar se a medição e o fóton estão em uma superposição.
O experimento produz um resultado inequívoco. Acontece que ambas as realidades podem coexistir, embora produzam resultados irreconciliáveis, exatamente como Wigner previu.
Isso levanta algumas questões fascinantes que estão forçando os físicos a reconsiderar a natureza da realidade.
A ideia de que os observadores podem finalmente reconciliar suas medições de algum tipo de realidade fundamental é baseada em várias suposições. A primeira é que fatos universais realmente existem e que observadores podem concordar com eles.
Mas existem outras suposições também. Uma é que os observadores têm a liberdade de fazer as observações que quiserem. E outra é que as escolhas que um observador faz não influenciam as escolhas que outros observadores fazem - uma suposição que os físicos chamam de localidade.
Se existe uma realidade objetiva com a qual todos podem concordar, então todas essas suposições são válidas.
Mas o resultado de Proietti e co sugere que a realidade objetiva não existe. Em outras palavras, o experimento sugere que uma ou mais das suposições - a ideia de que há uma realidade com a qual podemos concordar, a ideia de que temos liberdade de escolha ou a ideia de localidade - devem estar erradas.
Naturalmente, há outra saída para aqueles que se apegam à visão convencional da realidade. Isto é que existe alguma outra lacuna que os experimentadores negligenciaram. De fato, os físicos tentaram fechar brechas em experimentos semelhantes durante anos, embora admitam que talvez nunca seja possível fechar todos eles.
No entanto, o trabalho tem importantes implicações para o trabalho dos cientistas. "O método científico baseia-se em fatos, estabelecidos através de medições repetidas e acordados universalmente, independentemente de quem os observou", dizem Proietti e co. E no entanto, no mesmo artigo, eles minam essa ideia, talvez fatalmente.
O próximo passo é ir além: construir experimentos criando realidades alternativas cada vez mais bizarras que não podem ser reconciliadas. Para onde isso nos levará, ninguém sabe. Mas Wigner e seu amigo certamente não ficariam surpresos.
Ref: arxiv.org/abs/1902.05080 : Rejeição Experimental da Independência de Observadores no Mundo Quântico
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