Podem existir duas versões da realidade ao mesmo tempo? Os físicos dizem que podem - no nível quântico, isto é.
Pesquisadores recentemente conduziram experimentos para responder a uma questão de física teórica de décadas sobre duelo de realidades. Esse experimento de pensamento complicado propôs que dois indivíduos observando o mesmo fóton pudessem chegar a conclusões diferentes sobre o estado desse fóton - e, no entanto, ambas as observações seriam corretas.
Pela primeira vez, os cientistas replicaram as condições descritas no experimento mental. Seus resultados, publicados em 13 de fevereiro na revista de pré-impressão arXiv, confirmaram que, mesmo quando os observadores descreveram estados diferentes no mesmo fóton, as duas realidades conflitantes poderiam ser verdadeiras.
"Você pode verificar os dois", disse o co-autor do estudo, Martin Ringbauer, pesquisador de pós-doutorado do Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbrück, na Áustria, ao Live Science.
Amigo de Wigner
Essa ideia desconcertante foi criada por Eugene Wigner, vencedor do Prêmio Nobel de Física em 1963. Em 1961, Wigner havia introduzido um experimento mental que ficou conhecido como "amigo de Wigner". Começa com um fóton - uma partícula de luz. Quando um observador em um laboratório isolado mede o fóton, ele descobre que a polarização da partícula - o eixo em que gira - é vertical ou horizontal.
No entanto, antes que o fóton seja medido, o fóton exibe as duas polarizações de uma só vez, conforme ditado pelas leis da mecânica quântica; existe em uma "superposição" de dois estados possíveis.
Uma vez que a pessoa no laboratório mede o fóton, a partícula assume uma polarização fixa. Mas para alguém fora daquele laboratório fechado que não sabe o resultado das medições, o fóton não medido ainda está em um estado de superposição.
A observação desse estranho - sua realidade - diverge, portanto, da realidade da pessoa no laboratório que mediu o fóton. No entanto, nenhuma dessas observações conflitantes é considerada errada, de acordo com a mecânica quântica.
Estados alterados
Por décadas, a proposta alucinante de Wigner foi apenas um experimento interessante. Porém, nos últimos anos, importantes avanços na física finalmente permitiram que especialistas colocassem a proposta de Wigner à prova, disse Ringbauer.
"Avanços teóricos eram necessários para formular o problema de uma maneira que pudesse ser testada. Em seguida, o lado experimental precisou de desenvolvimentos no controle de sistemas quânticos para implementar algo assim", explicou ele.
Ringbauer e seus colegas testaram a idéia original de Wigner com um experimento ainda mais rigoroso que dobrou o cenário. Eles designaram dois "laboratórios" onde os experimentos aconteceriam e introduziram dois pares de fótons emaranhados, o que significa que seus destinos estavam ligados, de modo que o conhecimento do estado de um informa automaticamente o estado do outro. (Os fótons na configuração eram reais. Quatro "pessoas" no cenário - "Alice", "Bob" e um "amigo" de cada uma - não eram reais, mas representavam observadores do experimento).
Os dois amigos de Alice e Bob, que estavam localizados "dentro" de cada um dos laboratórios, mediram um fóton em um par emaranhado. Isso quebrou o emaranhado e derrubou a superposição, significando que o fóton que eles mediam existia em um estado definido de polarização. Eles registraram os resultados na memória quântica - copiada na polarização do segundo fóton.
Alice e Bob, que estavam "fora" dos laboratórios fechados, receberam duas opções para conduzir suas próprias observações. Eles podiam medir os resultados de seus amigos armazenados na memória quântica e, assim, chegar às mesmas conclusões sobre os fótons polarizados.
Mas eles também poderiam conduzir seu próprio experimento entre os fótons emaranhados. Nesse experimento, conhecido como experimento de interferência, se os fótons agem como ondas e ainda existem em uma superposição de estados, Alice e Bob verão um padrão característico de franjas claras e escuras, onde os picos e vales das ondas de luz se somam ou cancelam-se mutuamente. Se as partículas "escolherem" seu estado, você verá um padrão diferente do que se não tivesse. Wigner havia proposto anteriormente que isso revelaria que os fótons ainda estavam em um estado emaranhado.
Os autores do novo estudo descobriram que, mesmo em seu cenário duplicado, os resultados descritos por Wigner mantiveram-se. Alice e Bob poderiam chegar a conclusões sobre os fótons que eram corretos e prováveis e que ainda diferiam das observações de seus amigos - que também eram corretos e prováveis, de acordo com o estudo.
A mecânica quântica descreve como o mundo funciona em uma escala tão pequena que as regras normais da física não se aplicam mais; ao longo de muitas décadas, especialistas que estudam o campo ofereceram inúmeras interpretações do que isso significa, disse Ringbauer.
No entanto, se as medidas em si não são absolutas - como sugerem essas novas descobertas -, isso desafia o próprio significado da mecânica quântica.
"Parece que, ao contrário da física clássica, os resultados das medições não podem ser considerados verdade absoluta, mas devem ser entendidos em relação ao observador que realizou a medição", disse Ringbauer.
"As histórias que contamos sobre mecânica quântica precisam se adaptar a isso", disse ele.
