Você já esteve em mais de um lugar ao mesmo tempo? Se você for muito maior do que um corpúsculo, a resposta será não.

Mas átomos e partículas são governados pelas regras da mecânica quântica, em que várias situações possíveis diferentes podem coexistir ao mesmo tempo.

Os sistemas quânticos são governados pelo que é chamado de “função de vaga”: um objeto matemático que descreve as probabilidades dessas diferentes situações possíveis.

E essas diferentes possibilidades podem coexistir na função de vaga uma vez que o que é chamado de “sobreposição” de diferentes estados. Por exemplo, uma partícula que existe em vários lugares ao mesmo tempo é o que chamamos de “sobreposição espacial”.

Somente quando uma mensuração é feita, a função de vaga “entra em colapso” e o sistema termina em um estado definido.

Em universal, a mecânica quântica se aplica ao pequeno mundo de átomos e partículas. O júri ainda não sabe o que isso significa para objetos de grande graduação.

Em nossa pesquisa, publicado esta semana em Icsptica, propomos um experimento que pode resolver essa questão espinhosa de uma vez por todas.

Gato de Erwin Schrödinger

Na dezena de 1930, o físico austríaco Erwin Schrödinger fez sua famosa experiência de pensar em um gato em uma caixa que, segundo a mecânica quântica, poderia estar vivo e morto ao mesmo tempo.

Nele, um gato é posto em uma caixa lacrada na qual um evento quântico aleatório tem 50-50 chances de matá-lo. Até que a caixa seja ensejo e o gato seja observado, o gato está morto Eu vive ao mesmo tempo.

Em outras palavras, o gato existe uma vez que uma função de vaga (com múltiplas possibilidades) antes de ser observado. Quando observado, torna-se um objeto definido.

Depois de muito debate, a comunidade científica da era chegou a um consenso com o “versão de CopenhagenIsso basicamente diz que a mecânica quântica só pode ser aplicada a átomos e moléculas, mas não pode descrever objetos muito maiores.

Acontece que eles estavam errados.

Nas últimas duas décadas ou mais, os físicos eles criaram estados quânticos a objetos feitos de bilhões de átomos – grande o suficiente para ser visto a olho nu. Embora sim ainda não incluiu sobreposição espacial.

uma vez que uma função de vaga se torna real?

Mas uma vez que a função de vaga se torna um objeto “real”?

Isso é o que os físicos chamam de “problema de mensuração quântica”. Ele confundiu cientistas e filósofos por tapume de um século.

Se houver um mecanismo que elimine o potencial de superposição quântica de objetos em grande graduação, isso exigiria de alguma forma “perturbar” a função de vaga, e isso criaria calor.

Se esse calor for encontrado, isso implica que a sobreposição quântica em grande graduação é impossível. Se este calor for descartado, a natureza provavelmente não se importa em “ser quântica” em qualquer tamanho.

Se for esse o caso, com tecnologia avançada poderíamos colocar objetos grandes, talvez até seres sencientes, em estados quânticos.

Os físicos não sabem qual seria o mecanismo que evitaria sobreposições quânticas em grande graduação. De consonância com alguns, é um campo cosmológico incógnito. Outras suspeita de seriedade pode ter alguma coisa a ver com isso.

O Prêmio Nobel de Física deste ano, Roger Penrose, acha que isso pode ser uma consequência consciência de coisas vivas.

Perseguindo pequenos movimentos

Durante a última dezena ou mais, os físicos têm procurado febrilmente uma pequena quantidade de calor que indicaria uma diferença na função de vaga.

Para desenredar, precisaríamos de um método que possa suprimir (tão perfeitamente quanto verosímil) todas as outras fontes de calor “excessivas” que podem dificultar a mensuração precisa.

Devemos também manter sob controle um efeito chamado “retração” quântica, em que o objetivo de ser observado cria calor.

Em nossa pesquisa, formulamos este experimento, que poderia revelar se a sobreposição espacial é verosímil para objetos de grande graduação. Ao melhor experimentos até agora eles não tiveram sucesso.

Encontre a resposta com pequenos feixes vibratórios

Nosso experimento usaria ressonadores em frequências muito mais altas do que as usadas. Isso eliminaria o problema de qualquer aquecimento do mesmo refrigerador.

uma vez que foi o caso em experimentos anteriores, devemos usar um refrigerador a 0,01 kelvin supra do zero integral. (O zero integral é a temperatura mais baixa verosímil teoricamente).

Com essa combinação de temperaturas muito baixas e frequências muito altas, as vibrações dos ressonadores passam por um processo denominado “condensação de Bose”.

Você pode imaginar o ressonador congela com tanta força que o calor da geladeira não consegue movê-lo nem um pouco.

Também usaríamos uma estratégia de mensuração dissemelhante que não contempla em integral o movimento do ressonador, mas sim a quantidade de vontade que ele possui. Este método também suprimiria fortemente o calor de contração.

Mas uma vez que faríamos isso?

Partículas de luz simples entrariam no ressonador e ricocheteariam alguns milhões de vezes, absorvendo qualquer excesso de vontade. Eles acabariam abandonando o ressonador, carregando o excesso de vontade.

Medindo a vontade das partículas de luz que saem, podemos instaurar se há calor no ressonador.

Se houvesse calor, isso indicaria que uma natividade desconhecida (que não controlamos) alterou a função de vaga. E isso significaria que é impossível que a sobreposição aconteça em grande graduação.

Tudo é quântico?

O experimento que propomos é um duelo. Não é o tipo de coisa que você pode configurar casualmente em uma tarde de domingo. Pode levar anos de desenvolvimento, milhões de dólares e muitos físicos experimentais qualificados.

Mesmo assim, eu poderia responder a uma das perguntas mais fascinantes sobre nossa veras: tudo é quântico? E portanto certamente achamos que vale o esforço.

Quanto a colocar um humano ou gato em uma sobreposição quântica, não há realmente nenhuma maneira de saber uma vez que isso afetaria aquele ser.

Felizmente, por enquanto, essa é uma questão em que não devemos pensar.

Stefan Forstner, Pesquisador pós-doutorado, A Universidade de Queensland.

Este item foi publicado originalmente por A conversa. Leia o item original.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!