Física Quântica 36 - Interpretação da Localização Espontânea

 

Interpretação da Localização Espontânea

por Osvaldo Pessoa Jr.

Em 1986, o italiano Gian Carlo Ghirardi, e seus colegas Alberto Rimini & Tullio Weber, desenvolveram uma nova interpretação da mecânica quântica, que recebe o nome de “interpretação da localização espontânea”, ou simplesmente “GRW”.

Trata-se de uma visão ondulatória realista, que considera que as entidades quânticas, como átomos individuais, são ondas reais, espalhadas no espaço tridimensional, mas que têm a peculiaridade de se colapsarem de vez em quando, ao acaso, passando de uma onda espalhada para um pacote de onda bem localizada.

A diferença com as interpretações ondulatórias tradicionais é que a redução (ou colapso) não é causada pela presença de um observador consciente ou pela interação com um aparelho macroscópico.

É antes, uma redução sem causa, uma redução espontânea, uma instabilidade intrínseca à natureza.

A motivação para isso é buscar uma descrição objetiva do mundo quântico, que não dependa da presença ou ausência de um sujeito (ou seja, de um observador humano).

A probabilidade de ocorrência dessa hipotética localização espontânea, em um segundo, para um “núcleon” (ou seja, um próton ou um nêutron, que são os constituintes do núcleo do átomo), seria de 1 localização para cada 10 quadrilhões (10 elevado a 16) de núcleons.

Essa é a quantidade de núcleons presente em uma amostra de 50 microgramas de silício, usado em finas placas de detectores de partículas, correspondendo grosso modo a uma área de detecção equivalente à área de um fino fio de cabelo humano

Ou seja, nessa amostra, as localizações ocorreriam uma vez por segundo, em média.

Além disso, GRW estipulam outro parâmetro fundamental (além do tempo de ocorrência de uma localização), que é a distância resultante de um colapso, correspondendo a 0,1 micra.

Um nêutron que se propaga sozinho pelo espaço, espalhando-se como onda por todo canto, teria uma probabilidade ínfima de sofrer um colapso espontâneo, e assim ele mantém sua “coerência”, comportando-se como onda.

Porém, quando ele passa a interagir com uma placa detectora de silício, emaranhando-se com quintilhões de átomos da placa, a probabilidade de o sistema todo sofrer um colapso se torna altíssima.

Isso explicaria porque objetos quânticos sofrem colapso durante o processo de medição, e não seria necessário invocar um sujeito observador.

Uma consequência dessa interpretação é que não poderiam existir superposições macroscópicas, às vezes chamadas de “gatos de Schrödinger”. A questão das superposições macroscópicas está ainda em aberto na física quântica.

Essa interpretação tende a concordar com as abordagens que envolvem a noção de “de coerência induzida pelo ambiente”, só que ela não faz referência ao ambiente, e lida bem com colapsos individuais (ao contrário da abordagem da decoerência).

Um preço pago, porém, é a introdução de duas novas constantes da natureza (como vimos acima).

No modelo de GRW, as localizações espontâneas estão associadas à massa presente (ou seja, ao número de núcleons), e isso faz com que a gravidade acabe sendo a responsável pela redução de estado.

Tese essa aventada pela primeira vez pelo húngaro Frigyes Károlyházy (1966).

Em consequência, essa interpretação não atribui colapsos diretamente à luz (que não possui massa de repouso), mas apenas aos átomos que interagem com a luz nos detectores, formando os “fótons”.

Philip Pearle (1976) e Nicolas Gisin (1984) já desenvolviam estudos teóricos buscando descrever o processo de redução de estado por meio de um termo de correção da equação de Schrödinger, um termo não-linear “estocástico” (ou seja, aleatório).

Com o advento da abordagem de GRW, Pearle uniu esforços com os italianos, vendo no trabalho deles um modelo físico concreto que fundamentaria o seu tratamento mais abstrato.

O modelo resultante é conhecido como “localização espontânea contínua”.

Ghirardi e seu grupo aplicaram sua teoria para a situação em que um observador humano tem acesso visual a uma superposição quântica.

Será que os cérebros humanos entrariam em superposição, como defende a interpretação dos muitos mundos? Está claro que não!

Calculando a massa dos íons envolvidos na transmissão do sinal no nervo óptico, a partir da retina, Aicardi et al. (1991) concluíram que a superposição seria suprimida em menos de 0,01 segundos.

A exploração de novas interpretações da física quântica é ainda uma atividade marginal na física, e tal atividade também congrega matemáticos e filósofos da tradição analítica (que são fortes nos países de língua inglesa).

Quem trabalha em fundamentos da física quântica precisa se unir. Além dos congressos, nota-se uma tendência de se formar núcleos em diferentes departamentos universitários.

Defensores da interpretação das localizações espontâneas têm se unido aos partidários da mecânica bohmiana, na Universidade de Rutgers, em Nova Jérsei.

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