Um dos aspectos mais estranhos da mecânica quântica é o emaranhamento, uma vez que duas partículas emaranhadas afetam uma à outra em grandes distâncias, o que à primeira vista viola o princípio físico fundamental da localidade: o que acontece em um determinado ponto do espaço só pode afetar pontos próximos. Mas e se a localidade - e o próprio espaço - não for tão fundamental, afinal? George Masser explora as possíveis consequências disso em seu novo livro Spooky Action At a Distance. (Albert Einstein chamou o emaranhamento quântico de "ação misteriosa à distância").
Quando a filósofa Jennan Ismael tinha dez anos, seu pai, um professor nascido no Iraque na Universidade de Calgary, comprou um grande armário de madeira em um leilão. Depois de remexer nele, ela tropeçou em um velho caleidoscópio e ficou maravilhada. Ela experimentou por horas e descobriu como funcionava. “Não contei à minha irmã que o encontrei porque estava com medo de que ela aceitasse”, lembra ela.
Quando você perscruta o caleidoscópio e gira o tubo, as figuras multicoloridas começam a florescer, girar e se unir de uma forma aparentemente inexplicável e imprevisível, como se estivessem tendo um efeito estranho uma sobre a outra à distância. Porém, quanto mais você os admira, mais percebe padrões em seus movimentos. As formas nas extremidades opostas de seu campo visual mudam em uníssono, e essa simetria permite que você entenda o que realmente está acontecendo: essas formas não são objetos físicos, mas imagens de objetos - cacos de vidro que giram dentro de um tubo de espelho.
“Há um pedaço de vidro que aparece redundantemente em diferentes partes do espaço”, diz Ismael. “Se você focar no espaço abrangente, a descrição física de um caleidoscópio tridimensional seria uma história causal bastante direta. Há um pedaço de vidro que se reflete nos espelhos e assim por diante. Visto na realidade, o caleidoscópio não é mais um mistério, embora ainda surpreenda.
Décadas depois, preparando-se para uma palestra sobre física quântica, Ismael lembrou-se do caleidoscópio e comprou um tubo de cobre reluzente em folha em uma caixa de veludo. Ele se tornou, como ela percebeu, uma metáfora para a não localidade na física. Talvez partículas em experimentos de emaranhamento ou galáxias em limites galácticos distantes se comportem de maneira estranha, visto que são projeções - criações secundárias, em certo sentido - existentes em uma região de objetos completamente diferente.
“No caso do caleidoscópio, sabemos o que temos que fazer: temos que ver todo o sistema; temos que ver como a imagem do espaço é criada, diz Ismael. - Como construir um análogo disso para efeitos quânticos? Para fazer isso, você precisa ver o cosmos que conhecemos - o cosmos cotidiano, no qual medimos eventos localizados em diferentes partes do cosmos - como uma estrutura indissolúvel. Talvez quando olhamos para as duas partes, vemos o mesmo evento. Interagimos com o mesmo elemento da realidade em diferentes partes do espaço."
Junto com outros, ela questiona a suposição, seguida por quase todos os físicos e filósofos desde Demócrito, de que o espaço é o nível mais profundo da realidade física. Assim como o roteiro de uma peça descreve as ações dos atores no palco, mas precede o palco, as leis da física tradicionalmente consideram a existência do espaço como garantida. Sabemos hoje que o universo é mais do que apenas coisas no espaço. O fenômeno da não localidade salta sobre o espaço; não há lugar onde seja limitado. Ela se manifesta no nível da realidade mais profundo que o espaço, onde o conceito de distância não importa mais, onde coisas distantes parecem estar próximas, como se a mesma coisa aparecesse em mais de um lugar, como inúmeras imagens de um pedaço de vidro em um caleidoscópio.
Quando pensamos em termos neste nível, as conexões entre partículas subatômicas em uma bancada de laboratório, dentro e fora de um buraco negro e entre partes opostas do universo não parecem mais tão assustadoras. Michael Heller, físico, filósofo e teólogo da Pontifícia Academia de Teologia de Cracóvia, Polônia, diz: “Se você concorda que a física é fundamentalmente não local, então é bastante natural, visto que duas partículas distantes uma da outra residem em um nível não local fundamental. Para eles, espaço e tempo não importam. É apenas quando você tenta visualizar esses fenômenos de uma perspectiva espacial - o que é perdoável, já que estamos acostumados a pensar dessa forma - que eles confundem nosso entendimento.
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A ideia de um nível profundo parece natural porque, afinal, os físicos sempre se esforçaram por isso. Sempre que eles não conseguiam entender certos aspectos de nosso mundo, presumiam que ainda não haviam descoberto tudo. Eles ampliaram e viram os blocos de construção. Que a água líquida pode ferver ou congelar é um tanto misterioso. Mas essas transformações fazem sentido se representarmos o estado líquido, gasoso e sólido não como substâncias elementares, mas como diferentes formas de uma substância fundamental.
Aristóteles considerava diferentes estados de água como diferentes encarnações da chamada matéria primordial, e os atomistas - perspicazmente - pensavam que os átomos são reorganizados em estruturas mais rígidas ou livres. Em massa, esses blocos de construção de matéria adquirem propriedades que faltam individualmente. Da mesma forma, o espaço pode ser feito de partes que não são espaciais em si mesmas. Essas partes também podem ser desmontadas e remontadas em estruturas não espaciais, como aquelas que sugerem buracos negros e o Big Bang.
“O espaço-tempo não pode ser fundamental”, diz a teórica Nima Arkani-Hamed. "Deve ser feito de algo mais simples."
Esse pensamento muda completamente a física. A não localidade não é mais um mistério; é a realidade, e a localidade se torna o verdadeiro mistério. Quando não podemos mais considerar o espaço um dado adquirido, temos que explicar o que ele é e de onde surge, independentemente ou em processo de união com o tempo.
Obviamente, construir um espaço não será tão fácil quanto fundir moléculas em um líquido. Quais poderiam ser seus blocos de construção? Costumamos dizer que os blocos de construção devem ser menores do que as coisas que os constituem. Se você montar uma Torre Eiffel detalhada com palitos de dente, não precisará explicar que os palitos são menores que a torre.
Mas quando se trata de espaço, não há “menos”, porque o próprio tamanho é um conceito espacial. Os blocos de construção não podem preceder o espaço se for necessário explicá-los. Eles não devem ter tamanho nem espaço; eles devem estar em todos os lugares, em todo o universo e em nenhum lugar ao mesmo tempo, para que não possam ser cutucados. O que a falta de posição significa para alguma coisa? Onde ela estará? “Quando falamos sobre o escoamento do espaço-tempo, isso deve resultar de alguma estrutura da qual estamos muito distantes”, diz Arkani-Hamed.
Na filosofia ocidental, o reino fora do espaço tem sido tradicionalmente considerado o reino fora da física - o lugar da presença de Deus na teologia cristã. No início do século 18, as "mônadas" de Gottfried Leibniz - que ele representava como elementos primitivos do universo - existiam, como Deus, fora do espaço e do tempo. Sua teoria foi um passo em direção ao espaço-tempo emergente, mas permaneceu no campo da metafísica, estando vagamente ligada ao mundo das coisas concretas. Se os físicos conseguirem explicar o espaço emergente, eles terão que desenvolver seu próprio conceito de ausência de espaço.
Einstein previu essas dificuldades. “Talvez … devêssemos, em princípio, abandonar o continuum espaço-tempo”, escreveu ele. - É bem possível imaginar que a engenhosidade humana um dia encontrará métodos que possibilitarão esse caminho. No momento, porém, esse programa parece uma tentativa de respirar no espaço vazio."
John Wheeler, um renomado teórico da gravidade, sugeriu que o espaço-tempo foi construído a partir da "pré-geometria", mas admitiu que era apenas "ideia por ideia". Até Arkani-Hamed compartilha suas dúvidas: “Esses problemas são muito complexos. É impossível discuti-los na linguagem a que estamos acostumados”.
O que leva Arkani-Hamed e seus colegas a continuar é encontrar o tipo de maneiras que Einstein descreveu - maneiras de descrever a física na ausência de espaço, respirando no vácuo. Ele explica essas tentativas em termos de história: “Por mais de 2.000 anos, as pessoas têm feito perguntas sobre a natureza profunda do espaço e do tempo, mas eram prematuras. Finalmente chegamos a uma era em que você pode fazer essas perguntas e esperar obter algumas respostas significativas."
Baseado em materiais do Gizmodo
Ilya Khel
