Traduzido por Julio Batista
Original de Paul Sutter para a Live Science
Um dos aspectos mais desconcertantes da mecânica quântica é que pequenas partículas subatômicas não parecem “escolher” um estado até que um observador externo as mensurem. O ato de mensurar converte todas as vagas possibilidades do que poderia acontecer em um resultado definido e concreto. Embora a matemática da mecânica quântica forneça regras de como esse processo funciona, essa matemática não explica realmente o que isso significa em termos práticos.
Uma ideia é que a consciência – uma consciência de nós mesmos e do impacto que temos sobre o que nos cerca – desempenha um papel fundamental na medição e é a nossa experiência do Universo que o converte de meramente imaginado em verdadeiramente real.
Mas se for esse o caso, então é possível que a consciência humana possa explicar algumas das estranhezas da mecânica quântica?
Medição quântica
A mecânica quântica são as regras que regem o zoológico de partículas subatômicas que compõem o Universo. A mecânica quântica nos diz que vivemos em um mundo fundamentalmente probabilístico e espontâneo. Em outras palavras, pelo menos quando se trata do mundo das minúsculas partículas, é impossível, não importa o quão inteligentes sejam os cientistas em seu projeto experimental ou quão perfeitamente eles conheçam as condições iniciais do experimento, prever com certeza o resultado de qualquer experimento. Você conhece a força que age sobre um próton? Não há um local definido onde certamente estará daqui a alguns segundos – apenas um conjunto de probabilidades de onde poderia estar.
Felizmente, esse probabilismo e essa esponteaneidade ocorre apenas no mundo subatômico; no mundo macroscópico, tudo funciona de acordo com as leis determinísticas clássicas da física (e não, não sabemos exatamente por que essa divisão acontece, mas isso é um problema para outro dia).
Quando os físicos realizam um experimento em sistemas quânticos (por exemplo, tentando medir os níveis de energia de um elétron em um átomo), eles nunca têm certeza de qual resposta obterão. Em vez disso, as equações da mecânica quântica preveem as probabilidades desses níveis de energia. Uma vez que os cientistas realmente conduzem o experimento, no entanto, eles obtêm um desses resultados e, de repente, o Universo se torna puramente determinístico novamente; uma vez que os cientistas conhecem o nível de energia do elétron, por exemplo, eles sabem exatamente o que ele vai fazer, porque sua “função de onda” entra em colapso e a partícula escolhe um determinado nível de energia.
Essa mudança do probabilismo para o determinismo puro é totalmente estranha, e não há outra teoria na física que opere da mesma maneira. O que torna o ato de medição tão especial? Inúmeras interações quânticas acontecem no Universo o tempo todo. Então, essas interações experimentam o mesmo tipo de inversão mesmo quando ninguém está olhando?
O papel da consciência
A interpretação padrão da mecânica quântica, conhecida como interpretação de Copenhague, diz para ignorar tudo isso e focar apenas em obter resultados. Nessa visão, o mundo subatômico é fundamentalmente inescrutável e as pessoas não deveriam tentar desenvolver imagens coerentes do que está acontecendo. Em vez disso, os cientistas deveriam se considerar sortudos por pelo menos poderem fazer previsões usando as equações da mecânica quântica.
Mas para muitas pessoas, isso não é satisfatório. Parece que há algo incrivelmente especial no processo de medição que aparece apenas na teoria quântica. Essa especialidade torna-se ainda mais impressionante quando você compara a medição com, digamos, literalmente qualquer outra interação.
Por exemplo, em uma nuvem de gás distante, nas profundezas da vastidão do espaço interestelar, não há ninguém por perto; ninguém está olhando. Se, dentro dessa nuvem de gás, dois átomos se chocarem, isso é uma interação quântica, então as regras da mecânica quântica devem ser aplicadas. Mas não há “medição” nem resultado – é apenas uma das trilhões de interações aleatórias que acontecem todos os dias, não observadas pelos humanos. E assim as regras da mecânica quântica nos dizem que a interação permanece probabilística.
Mas se esses mesmos dois átomos colidirem dentro de um laboratório, os cientistas podem medir e registrar o que aconteceu. Como ocorreu uma medição, as mesmas regras da mecânica quântica nos dizem que o probabilismo virou determinístico — foi isso que permitiu anotar um resultado concreto.
O que há de tão diferente entre esses dois casos? Ambos envolvem partículas subatômicas interagindo com outras partículas subatômicas. E cada etapa do processo de medição envolve partículas subatômicas em algum nível, portanto não deve haver um distanciamento das regras quânticas usuais que dizem que o resultado deve ser probabilístico.
Alguns teóricos, como o pioneiro da física quântica Eugene Wigner, apontam que a única diferença entre esses dois cenários é que um envolve um observador consciente e pensante e o outro não. Assim, o que é chamado de “colapso” na mecânica quântica (a transição de probabilidades não-definidas para um resultado concreto) depende da consciência.
Sonhos do Universo
Como a consciência é tão importante para os humanos, tendemos a pensar que há algo de especial nela. E uma maneira de interpretar as regras da mecânica quântica é seguir essa lógica até seu extremo: o que chamamos de medição é, na verdade, a intervenção de um agente consciente em uma cadeia de interações subatômicas mundanas.
Essa linha de pensamento exige que a consciência seja diferente de todas as outras físicas do Universo. Caso contrário, os cientistas poderiam argumentar (e argumentam) que a própria consciência é apenas a soma de várias interações subatômicas. Se for esse o caso, não há ponto final na cadeia de medição. E se assim for, então o que os cientistas fazem no laboratório realmente não é diferente do que acontece em nuvens de gás aleatórias.
Embora não seja estritamente uma teoria física, o conceito de consciência como diferente e separado do universo material tem uma longa tradição na filosofia e na teologia.
No entanto, até que alguém descubra uma maneira de testar esse conceito de consciência separado do restante das leis físicas em um experimento científico, ele terá que permanecer no reino da especulação.
