Em 1925, um jovem de 23 anos chamado Werner Heisenberg, passeando numa ilha inóspita do mar do Norte, teve um primeiro vislumbre sobre o “estranho mundo quântico”. Em 2022, o tema continua a motivar discussões apaixonadas não só no meio científico, mas também no cidadão comum, intrigado com notícias de que o mais recente Prémio Nobel da Física atribuído aos trabalhos de Aspect, Clauser e Zeilinger vem reforçar a ideia de que Albert Einstein, ícone mediático do espírito científico, falhou teimosamente nas suas intuições.

Afinal, e ao contrário das convicções de Einstein (e de muitos outros, diga-se), parece que na Natureza podem acontecer arrepiantes efeitos à distância, ou seja, que um acontecimento físico num dado local poderá causar instantaneamente efeitos noutro local arbitrariamente distante, contradizendo a ideia de que na Natureza nada se pode propagar com uma velocidade superior à da luz. A mera afirmação de que algo pode ocorrer simultaneamente em lugares afastados do universo não tem sentido absoluto na Teoria da Relatividade, e já contradiz princípios de localidade. É, pois, compreensível que Einstein, o criador da Teoria da Relatividade, cujo princípio fundamental é a finitude da velocidade da luz e sua invariância em todos os pontos de observação, tivesse sentido um desconforto visceral ao imaginar tais efeitos à distância.

Até que seria fantástico se tais efeitos instantâneos existissem, isso permitiria, quem sabe, que certos cenários de ficção científica se pudessem tornar realidade. A superação do limite da velocidade da luz traria certamente fantásticas aplicações nas telecomunicações e, quem sabe, nas viagens espaciais. É que dizer “Pois...” por rádio entre a Terra e Marte é longe de instantâneo, leva no mínimo 20 minutos a chegar, o que dificulta qualquer conversa.

Mas é mesmo verdade? Então este Nobel vem confirmar que a Teoria da Relatividade, que é usada de forma rotineira na ciência e tecnologia atual, desde a rede GPS à compreensão da história e estrutura do Universo, está afinal errada?

A confusão e a dúvida estabelecem-se e proliferam nas redes sociais.

É preciso dizer que grande parte das dificuldades sobre os arrepiantes efeitos à distância resulta simplesmente de um elefante na sala, uma inconsistência, uma lacuna na física quântica, normalmente colocada debaixo do tapete, que é a ideia do “colapso” da onda quântica, a chamada “interpretação de Copenhaga”, dominante na comunidade da Física.

Sim, a Ciência também tem destas coisas, a teoria quântica fundamental, tal como definida por Heisenberg, Bohr, Born e Dirac e outros há quase 100 anos, está ainda, no momento presente, sujeita a interpretações diferentes, algumas sem justificação rigorosa, ou até imputáveis de inconsistência (nas palavras de Penrose).

Na física quântica, a evolução de um sistema é descrita por um conceito matemático chamado (função de) onda quântica, que apenas indica qual a probabilidade de todos e cada um dos estados possíveis futuros do dito sistema, e evolui de uma forma suave descrita pela equação de Schrödinger. Não é possivel prever de forma completamente definida a evolução futura de um sistema em termos de observações particulares: o famoso princípio da incerteza de Heisenberg. A física quântica é mesmo assim, até aqui tudo bem.

O problema é que, em laboratório, não se observa essa onda quântica que fala de todas as observações possíveis, mas observa-se sim um resultado particular de entre os possíveis, escolhido (pela Natureza?) de forma aleatória. Mas porquê? A teoria fundamental não explica tal facto de forma intrínseca.

Foi então preciso interpretar e postular, tendo surgido, depois de muitos debates nas décadas de 1920-30, a interpretação de Copenhaga. Copenhaga postula que se observa o dito resultado único devido a um colapso da onda quântica, o qual só sucede se houver uma interação entre o exterior e o sistema quântico em observação, que interrompe, de forma abrupta, a evolução produzida pela equação de Schrödinger.

Esta interpretação é, desde logo, problemática, pois vem explicar o mundo com uma amálgama de duas teorias físicas diferentes, uma para o mundo quântico e outra para o mundo “exterior”, o mundo “clássico” e macroscópico, o que não parece de todo razoável, o universo é só um. Mas, o problema mais difícil de aceitar é que o dito colapso se supõe instantâneo em toda a onda quântica, independentemente da distância a que se encontrem os objetos por si descritos. É assim este o postulado que tanto chocou Einstein, justamente, e que o levou a publicar o famoso artigo com Podelski e Rosen, usando como exemplo limite um paradoxo envolvendo duas partículas entrelaçadas.

O colapso da onda quântica não tem até hoje explicação devidamente fundamentada, é incoerente com a evolução global da onda quântica prevista pela teoria base, e vem motivar as mais bizarras especulações, como, por exemplo, que tal colapso possa ser causado pela intervenção de um observador consciente.

Existem várias alternativas à interpretação de Copenhaga, em particular a interpretação dos vários mundos, iniciada por Everett, com fortes defensores como Bryce DeWitt, Lev Vaidman, Sean Carrol e David Deutsch, entre muitos outros.

Na interpretação dos vários mundos não existe nenhum colapso e as várias alternativas previstas pela onda quântica coexistem na realidade, contendo o nosso universo, de certa forma, vários mundos paralelos. Para além de ser completamente coerente, ao contrário de Copenhaga, a interpretação dos vários mundos não sofre do paradoxo dos efeitos à distância, não viola qualquer princípio de localidade, é globalmente determinista, e explica de forma intuitiva os mistérios da física quântica. No entanto, os seus vários mundos não são necessariamente estatisticamente independentes, condição que é um pressuposto subjacente às extraordinárias experiências realizadas por Aspect, Clauser e Zeilinger.

David Deutsch, premiado com o 2023 Breakthrough Prize in Fundamental Physics pelas suas profundas contribuições para a computação quântica, avançou recentemente algumas razões pelas quais considera que a interpretação dos vários mundos não é ainda a consensual. Copenhaga “funciona” na prática laboratorial, e é ainda a tradicionalmente ensinada nas universidades, de forma conservadora, podendo não encorajar as novas gerações a mudar a sua visão, nem a abraçar o desconhecido, enfatizando o dictum “shut up and calculate!” (cala-te e calcula!) atribuído a vários físicos famosos. Parece relevante acrescentar que os mundos paralelos da interpretação dos vários mundos nada têm a ver com os universos paralelos da ficção científica. De facto, parecem ser uma realidade muito concreta, e já colocados ao serviço tecnológico da computação quântica.

O impressionante aumento de poder prometido pela computação quântica consiste exatamente em explorar a capacidade de computação tornada possível colocando os vários mundos de Everett a trabalhar em paralelo, a toda a força. Não sabemos ainda até que ponto a computação quântica vai honrar as suas promessas. Mas não haja dúvida que se baseia na existência real dos vários mundos, enquanto ramos sobrepostos e alternativos da onda quântica. Em geral, a teoria da informação quântica, e as ideias de John Wheeler popularizadas pelo seu slogan “It from bit”, defendendo que o último substrato compreensível da realidade poderá ser a informação pura, ganham cada vez mais presença.

Assim, a demanda e competição pelo Conhecimento progride, de forma irrequieta e entusiasmante, e, quem sabe, afinal Einstein, autor do trabalho que em 1905 iniciou os estudo dos quanta, ainda poderá ter razão.

O autor escreve segundo o novo acordo ortográfico