Pode haver uma forma de espreitar o gato de Schrödinger – a famosa experiência mental baseada em felinos que descreve o comportamento misterioso das partículas subatómicas – sem matar permanentemente o animal hipotético.
O gato de Schrödinger é um paradoxo bem conhecido que é usado para ilustrar o conceito de superposição, a capacidade de existir dois estados opostos simultaneamente, e a imprevisibilidade da física quântica. A ideia é que um gato seja colocado numa caixa selada com uma fonte radioativa e um veneno que será ativado se um átomo da substância radioativa se desintegrar.
A teoria da superposição da física quântica sugere que, até que alguém abra a caixa, o gato está vivo e morto, uma superposição de estados. Ao abrir a caixa para observar, o gato muda abruptamente o seu estado quântico aleatoriamente, forçando-o a estar vivo ou morto.
Um novo estudo publicado na semana passada na revista especializada New Journal of Physics descreve uma nova forma de espreitar o gato sem forçá-lo a viver ou a morrer. Ao fazer isso, avança a compreensão dos cientistas sobre um dos paradoxos mais fundamentais da Física.
“Normalmente pensamos que o preço que pagamos por ver não é nada”, disse o autor principal do estudo, Holger F. Hofmann, professor associado de física da Universidade de Hiroshima, no Japão. “Isso não está correto. Para olhar, é preciso ter luz e a luz muda o objeto.” Isto, de acordo com o LiveScience, ocorre porque até apenas um único fotão de luz transfere energia para longe ou para o objeto que se está a ver.
Hofmann e Kartik Patekar, que trabalha no Instituto Indiano de Tecnologia de Bombaim, perguntavam-se se havia uma forma de ver sem “pagar o preço”. Os investigadores encontraram uma estrutura matemática que separa a interação inicial (olhar para o gato) da leitura (saber se está vivo ou morto).
Ao fazer isso, Hoffman e Patekar podem assumir que todos os fotões envolvidos na interação inicial são capturados sem perder nenhuma informação sobre o estado do gato. Portanto, antes da leitura, tudo o que há para saber sobre o estado do gato ainda está disponível. Apenas quando lemos as informações, é que perdemos algumas delas.
Digamos que o gato ainda está na caixa, mas, em vez de olhar para dentro para determinar se o gato está vivo ou morto, configura-se uma câmara fora da caixa que, de alguma forma, pode tirar uma fotografia para dentro dela. Depois de a fotografia ser tirada, a câmara tem dois tipos de informações: a forma como o gato mudou como resultado da foto e se o gato está vivo ou morto após a interação. Nenhuma dessas informações foi perdida e, dependendo do que se escolher, pode-se recuperar uma ou outra informação.
Ao LiveScience, Hofmann deu o exemplo do lançamento da moeda ao ar. Podemos optar por saber se uma moeda foi lançada ou se atualmente está cara ou coroa, mas não podemos conhecer os dois. Além disso, se se souber a forma como um sistema quântico foi alterado e se essa mudança é reversível, é possível restaurar o seu estado inicial. No caso da moeda, podíamos lançá-la ao ar mais uma vez.
Já no caso do gato, isso significaria tirar uma fotografia, mas em vez de a revelar para o ver claramente, revelá-lo de forma a restaurar o seu estado de morto-vivo.
A escolha da leitura vem com uma troca entre a resolução da medição e a sua perturbação, que são exatamente iguais. A resolução refere-se à quantidade de informação que é extraída do sistema quântico e a perturbação refere-se a à quantidade de alterações irreversíveis que o sistema sofre. Assim, quanto mais se souber sobre o estado atual do gato, mais o alterará irremediavelmente.
