Física Quântica 13 - A Escolha Demorada

A Escolha Demorada

por Osvaldo Pessoa Jr.

O leitor José M. Medeiros me perguntou a respeito do experimento de escolha demorada (ou retardada), que aparece no livro A Física da Alma (Ed. Aleph, 2005) de Amit Goswami.

Este autor conclui que “um objeto quântico percorre um caminho [como uma partícula] ou ambos [como uma onda], exatamente em harmonia com nossa escolha” (p. 58). Ou seja, a realidade seria determinada pela escolha consciente do observador! Isso é cabível?

No texto “O Dilema do Místico”, define duas atitudes possíveis do místico, em face da física quântica.

A atitude “desafiadora” vai contra as evidências experimentais aceitas pela ciência ortodoxa, ao passo que a atitude “conciliadora” é consistente com elas.

Em muitas partes de sua obra, Goswami desafia a ciência ortodoxa, mas neste trecho ele apresenta uma interpretação possível da teoria quântica (dentre dezenas de outras maneiras diferentes de explicar o experimento), ou seja, sua análise deste experimento é de tipo conciliador com a ciência. 

Para entender a questão, precisamos introduzir um equipamento experimental chamado “interferômetro de Mach-Zehnder”, retratado na figura abaixo.

Uma fonte de luz (laser) emite uma onda contínua de luz, que se divide em duas partes em um vidro semi-refletor S1. Os espelhos E1 e E2 redirecionam os dois componentes do feixe, de forma que eles se reencontram no espelho semi-refletor S2.

Note, na figura, o que acontece para os componentes indo para o detector D2: o componente que veio de A cancela o componente que veio de B! Isso é um exemplo de interferência destrutiva.

Toda a luz que saiu do laser acaba caindo em D1 (nada acaba chegando em D2). 

Isso é um bocado estranho! Pois se eu tapar o componente que vai por B, e só deixar livre o componente A, 50% da luz resultante cairá em D2.

Mas se eu o destapar, voltando à situação inicial de soma de luz de A e B, 0% chega em D2. Ou seja, nessa situação, se eu tentar bloquear a luz (em B), acaba passando mais luz (em D2)!

Isso ainda é um experimento clássico. Para se tornar quântico, duas coisas devem ser feitas: reduzir muito a intensidade do feixe de luz, e melhorar muito a sensibilidade dos detectores.

Nesse domínio quântico, podemos agora aplicar a noção de dualidade onda-partícula, que introduzimos no texto “O Yin-Yang da Complementaridade”.

Quando um quantum de luz (“fóton”) aparece em D1, associamos a ele um fenômeno ondulatório.

Ou seja, na terminologia introduzida por Niels Bohr, “só podemos compreender o fenômeno associando a ele o quadro conceitual da física clássica de ondas”. Não se pode associar uma trajetória única ao quantum detectado. 

Porém, se retirarmos o espelho S2, a situação muda drasticamente, conforme a figura abaixo.

Agora, a luz pode cair tanto em D1 quanto em D2. Se o fóton for detectado em D1, sabemos que trilhou o caminho B.

Como podemos inferir trajetórias passadas, segundo Bohr, “associamos a este fenômeno um quadro conceitual da física clássica de partículas”.

Seu princípio de complementaridade diz que os fenômenos são ou ondulatórios ou corpusculares (associado a partículas), nunca ambos ao mesmo tempo.

Para entender o experimento da “escolha demorada”, falta um último elemento, que é o seguinte. A luz pode ser emitida em pulsos curtos, cujo instante de chegada nos detectores é previsível (dentro dos limites do princípio de incerteza).

Assim, durante um certo intervalo de tempo, podemos dizer que o pulso “está dentro” do interferômetro, e podemos escolher retirar ou deixar o espelho S2, mesmo depois que o pulso passou pelo primeiro espelho semi-refletor S1. O que significa isso?

Para Bohr, só é possível “associar um quadro”, ondulatório ou corpuscular, após o término do experimento, quando uma observação é feita. Antes disso, devemos nos calar quanto ao tipo de fenômeno.

A razão disso é justamente o experimento de escolha demorada: se, quando o pulso está dentro do interferômetro, quiséssemos concluir apressadamente que o fenômeno é ondulatório, alguém poderia retirar o espelho S2 e transformar o fenômeno em corpuscular!

Assim, para Bohr, que conhecia este tipo de experimento ¬– proposto em outro contexto por Carl von Weizsäcker, em 1931 ¬–, um fenômeno só se completa com a medição (observação).

Note que Bohr não considera que a luz é ondulatória, ou é partícula. Bohr não é um “realista”, nesse sentido. Para ele, a tarefa da ciência não é dizer o que a luz “é”, mas sim fazer previsões sobre medições.

Em sua interpretação, podemos associar “quadros conceituais” a diferentes experimentos, mas isso é diferente de dizer que a realidade é assim ou assada.

Em 1978, o físico norte-americano John Wheeler passou a discutir o experimento de escolha demorada com o interferômetro que vimos acima.

No entanto, em sua discussão, ele passou a ter uma atitude mais “realista” para com os fenômenos ondulatório e corpuscular, como se eles existissem na realidade.

Ao fazer isso, Wheeler chegou à conclusão de que é apenas quando o “observador participante” decide se o fenômeno será corpuscular ou ondulatório (deixando ou retirando S2) é que a realidade passada adquire uma existência “atualizada”.

Ou seja, antes disto, é como se o passado não existisse! Em suas palavras:

“É errado pensar naquele passado como ‘já existindo’ em todos os detalhes. O ‘passado’ é teoria. O passado não tem existência enquanto ele não é registrado no presente.

Ao decidirmos quais perguntas o nosso equipamento quântico de registro irá fazer no presente, temos uma escolha inegável sobre o que temos o direito de perguntar sobre o passado.”

Assim, em sua interpretação da física quântica, pode acontecer de o passado se atualizar apenas no presente!

É a esta interpretação que Goswami se refere ao escrever que “as possibilidades tornam-se realidade de forma aparentemente retroativa, o que parece ser uma causação ‘à ré’”.

Os fundadores da mecânica quântica encontraram semelhante problema com relação ao princípio de incerteza (ver o último parágrafo do texto “O Princípio de Incerteza”), mas não o interpretaram de maneira realista.

Por exemplo, em 1930, Heisenberg escreveu que “este conhecimento do passado é de caráter meramente especulativo [...] É uma questão de crença pessoal se a tal cálculo referente à história passada do elétron pode ser atribuído a qualquer realidade física ou não”.

Para finalizar, notemos que este poder que a consciência humana tem de determinar a natureza do fenômeno quântico (onda ou partícula) é diferente do poder, atribuído pela interpretação subjetivista (e compartilhada por Goswami – ver o texto “A Consciência Legisladora”), que a consciência teria de provocar um colapso do estado quântico.

Neste segundo caso, o observador não pode escolher qual será o estado final do objeto quântico (ele apenas provocaria um colapso, sem poder decidir qual será o estado colapsado).

Já no experimento da escolha demorada, o observador tem um poder de escolha, mas esse poder é o mesmo poder que todos nós temos, por exemplo, para retirar ou deixar um lápis na mesa.

Com isso podemos alterar o futuro de um objeto quântico, certamente. E se adotarmos a interpretação realista da complementaridade de Wheeler, podemos considerar que temos o poder de atualizar, ou mesmo alterar, o passado!

Isso é consistente com o formalismo mínimo da teoria quântica, e com os experimentos quânticos. Mas não é a única maneira de interpretar a situação.

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