Critica ao Gato de Shrodinger

Crítica ao Gato de Shrödinger

Vamos ver um dos principais mistérios da mecânica quântica, que trata do paradoxo do gato. Esta experiência de pensamento foi proposta pelo grande físico Erwin Shrödinger que foi um dos arquitetos dessa revolucionária teoria a qual junto com a Teoria da Relatividade, de Albert Einstein, geraram uma revolução no pensamento científico-filosófico.

O leitor pode ter estranhado que os físicos fiquem tratando de um assunto que mais parece uma brincadeira. Aprisionar um gato numa caixa na qual tem uma fonte radioativa, um detector de radiação e um gás venenoso que é liberado quando é detectada uma partícula, matando o gato, não é somente uma brincadeira, é o cúmulo da malvadeza. Mas se trata apenas de uma experiência de pensamento e, segundo dizem os biógrafos, Shrödinger era uma bela alma. Outra versão, é, segundo Penrose, dada por David Bohm e que consiste numa fonte de luz, um espelho semi-prateado e um detector de luz (uma fotocélula, por exemplo) que está acoplado a uma arma que mata o gato quando é detectado um fóton. Nesta versão o espelho semi-prateado divide o estado quântico do fóton incidente numa superposição de dois estados diferentes, um refletido e outro que é transmitido pelo espelho. O fato é que em ambos os casos, o gato vive numa superposição de vida e morte. Vamos agora abordar a versão original.

No caso do gato aprisionado na caixa, o detector de partículas só é acionado uma vez por minuto. Vamos supor que a probabilidade de emissão de uma partícula pela fonte radioativa seja 0,5 durante aquele tempo. A teoria quântica não prediz a detecção deste evento radioativo. Apenas diz que a probabilidade do mesmo acontecer é 50%. Se a partícula é detectada, o gás venenoso é liberado e o gato morre. Podemos colocar o gato num satélite artificial de modo que ninguém saiba se o gato está vivo ou morto.

Segundo a interpretação da Escola de Copenhague (esta escola foi liderada por Niels Bohr) mesmo após ter passado um minuto, nós, que estamos aqui na terra, não podemos dizer se o gato está num estado definido de vida ou morte, simplesmente porque realmente não o observamos. A mecânica quântica descreve isto atribuindo uma função de onda (uma onda de probabilidade) ao estado físico do gato vivo e outra ao estado físico do gato morto. O gato na caixa é então descrito corretamente como um estado de superposição ondulatória consistindo numa medida igual da onda para o gato vivo e para o gato morto. Este estado de superposição para o gato na caixa é caracterizado por probabilidades. Não tem sentido dizer se o gato está vivo ou morto.

Suponhamos agora que um grupo de cientistas se dirija para o espaço numa nave, por exemplo, um ônibus espacial, para verificar o estado do gato. Ao abrirem a caixa, vêem que o gato está vivo. A interpretação da escola de Copenhague para este evento é que os cientistas ao abrirem a caixa, fazem uma observação, colocando o gato num estado quântico definido, que é o gato vivo. Mas por algum motivo o sistema de comunicação da nave com a terra falha e os cientistas de lá ficam impedidos de se comunicar com os daqui. Para os cientistas da Terra, o gato na caixa e os cientistas da nave constituem um estado de superposição ondulatória de gato vivo e gato morto. Vejam agora que o estado de superposição fica maior.

Finalmente os cientistas da nave conseguem um link com um computador da terra e transmitem a informação que o gato está vivo, ficando esta informação na memória do computador, sem que alguém leia o que está na memória. Agora é o computador e os cientistas que ficaram na terra que constituem um estado de superposição ondulatória. Quando aquela informação é lida os cientistas da Terra reduzem o estado de superposição a um estado bem definido. Eles contam a novidade aos colegas que estão nas outras salas e assim por diante. Segundo essa interpretação, a realidade só salta a vista quando a observamos. De outro modo ela só existe num estado de superposição. Mesmo a realidade do mundo macroscópico não tem objetividade até que nós a observemos.

A análise da experiência do gato sugere que uma observação requer uma consciência. Objetos como cadeiras, mesas e animais como gatos não têm existência definida a não ser que sejam observados por uma consciência. Acontece que o ponto de vista da Escola de Copenhague só é necessária para o mundo microscópico e não deve ser aplicada para objetos da vida comum. Segundo o físico norte - americano Heinz Pagels (1939-1988; foi diretor executivo do New York Academy of Science e escreveu o livro O Código Cósmico) veja o que realmente acontece quando se faz uma observação.

Ao observarmos um objeto, a primeira impressão que temos deste é através da energia luminosa que atinge nossos olhos. Porém, o mais importante da observação é a informação. Sabe-se que do estudo da mecânica estatística que não é possível se obter informação sem o aumento da entropia (a entropia é uma medida da desorganização de um sistema), que é uma conseqüência da Segunda Lei da Termodinâmica. Este aumento da entropia implica que o tempo tem uma flecha - há irreversibilidade temporal e existem processos físicos que armazenam informação; a memória é possível. Conclui-se que a irreversibilidade do tempo é o principal aspecto da observação, não a consciência da observação, ainda que esta, naturalmente, imprime irreversibilidade porque envolve a memória. As observações podem ser realizadas por computadores porque eles têm uma memória magnética. O principal ponto desta análise da observação é que sendo a informação do mundo quântico irreversível no mundo macroscópico, seguramente podemos atribuir um significado objetivo a ela - não se pode resvalar para trás ao mundo quântico da terra de ninguém. Assim, parece que cai por terra a interpretação de Copenhague, que se consubstancia numa visão extrema da realidade.

Mas se ficarmos no nível quântico, uma medida pode gerar indeterminações. Até que ponto a indeterminação quântica pode afetar nossa vida, neste mundo macroscópico ? Vejamos.

Antigamente os computadores eram formados por componentes eletrônicos que se podiam destacar numa rápida inspeção de seu interior. Os transistores, diodos, resistores, capacitores e até válvulas eletrônicas compunham as principais peças do computador. A miniaturização desses componentes foi relativamente rápida, devido a sofisticadas técnicas de impressão de circuitos, e, atualmente aqueles componentes já estão chegando à escala das dimensões moleculares e a tendência é chegar a escala atômica e talvez até a sub -atômica. Há anos atrás os computadores 286 eram considerados tecnologia de ponta e hoje já se encontram no museu. Pois bem, quando havia um problema com algum daqueles componentes, como, por exemplo, a queima de um circuito ou um fio partido, sua substituição por um técnico era possível. Já com os novos computadores isso não é possível devido a microscópica dimensão daqueles componentes os quais não se vê mais a olho nu. Todavia, temos agora um novo tipo de malfuncionamento destes computadores e que é denominado 'erros de software´. Este ocorre quando uma micro-chave falha durante uma operação e logo em seguida passa a funcionar normalmente. Os engenheiros não podem fazer este tipo de concerto porque nenhum componente físico foi danificado. O que causa estes erros de software ?

São partículas quânticas de alta energia que podem voar através das micro-chaves eletrônicas, causando aqueles nossos conhecidos bugs; ao contrário, nada fazem com os componentes eletrônicos maiores. Essas partículas podem ser raios cósmicos ou simplesmente partículas emitidas pela radioatividade natural existente no material de que é feito o micro - chip. Assim os erros de software fazem parte do universo indeterminado da mecânica quântica. Sua localização e efeitos são totalmente aleatórios. Alguém já especulou que seria possível o desencadeamento de um holocausto nuclear produzido por essas partículas aleatórias, isto é, por um erro aleatório. Assim os computadores militares das grandes potências são blindados e têm a radioatividade natural reduzida com o objetivo de que a probabilidade de tal ocorrência seja mínima. Outro exemplo é o que ocorre no momento da concepção de uma criança: a combinação aleatória das moléculas de DNA dos pais da criança. Nesse momento atua o aspecto quântico da ligação química entre as moléculas de DNA. Portanto, a indeterminação quântica pode sim afetar nossa vida. Agora aqueles que transportam essa indeterminação para objetos macroscópicos, como gatos e objetos, o fazem, segundo Pagels, gratuitamente.

A seriedade do problema do gato de Shrödinger pode ser apreciada com a extensão deste problema para o da origem do Universo. Segundo Penrose, após o instante inicial do Big Bang e durante a vigência do tempo de Planck (10-44segundos) o correspondente intervalo de espaço é o comprimento de Planck (10-33centímetros), números estes 'ridículos', o espaço-tempo tenta se bifurcar. Existe uma situação que leva a uma superposição de dois espaços - tempo, um dos quais representa o gato vivo e o outro o gato morto. É nesse intervalo de espaço que a natureza deve escolher ou um ou outro espaço-tempo de acordo com alguma regra que ainda desconhecemos.

Esses 'números ridículos' aos quais Penrose se refere são várias ordens de grandeza menores que aqueles que caracterizam o estado das partículas elementares. Quando o Universo tinha 'apenas' 10-33segundos de idade, ocorreu uma súbita expansão determinada por um fator de 1060, e que dá início a uma nova era, delineada por Alan Guth, como o Universo Inflacionário. Essa teoria é rejeitada por Penrose e, entre outros, pelo diretor da Nature (uma das revistas mais respeitadas do mundo) que opõe séries restrições a esse modelo e ao próprio Big Bang. Eu acredito que é apenas um modelo ou uma teoria forjada para concordar com as observações atuais feitas por telescópios terrestres e pelo telescópio espacial Hubble, principalmente sobre a radiação de fundo cósmica observada por Panzias e Wilson (com isso, eles ganharam o Prêmio Nobel de Física).