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Pode não haver sentido em torno do que Albert Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância". Com um experimento descrito hoje na revista Physical Review Letters - um feito que envolveu o aproveitamento da luz das estrelas para controlar as medições de partículas atiradas entre edifícios em Viena - alguns dos mais importantes cosmólogos e físicos quânticos do mundo estão fechando a porta sobre uma alternativa intrigante para o "emaranhamento quântico".

"Tecnicamente, esta experiência é realmente impressionante", disse Nicolas Gisin , um físico quântico na Universidade de Genebra, que estudou esta lacuna em torno de emaranhamento.

Segundo a teoria quântica padrão, as partículas não têm estados definidos, apenas probabilidades relativas de ser uma coisa ou 
outra - pelo menos, até que elas sejam medidas, quando elas parecem "rolar os dados" e saltar. Mais estranho ainda, quando duas partículas interagem, eles podem ficar "entrelaçadas", mudando suas probabilidades individuais e tornando-se componentes de uma função de probabilidade mais complicada que descreve ambas as partículas entre si. Esta função pode especificar que dois fótons emaranhados são polarizados em direções perpendiculares, com alguma probabilidade de que os fótons A sejam polarizados verticalmente e os fótons B é polarizados horizontalmente, e alguma chance de que ocorra o oposto. Os dois fótons podem viajar anos-luz de distância, mas permanecerão ligados: quando fótons A são polarizados verticalmente,  fótons B instantaneamente tornam-se polarizados horizontalmente, mesmo que o estado de B não tenha sido especificado um momento antes e nenhum sinal tenha tido tempo para viajar entre eles. Esta é chamada "ação fantasmagórica" ​​na qual Einstein era notoriamente cético em seus argumentos contra a integridade da mecânica quântica nos anos 1930 e 40.

Em 1964, o físico irlandês John Bell encontrou uma maneira de colocar esta noção paradoxal em teste. Ele mostrou que, se as partículas têm estados definidos, mesmo quando ninguém está olhando (um conceito conhecido como "realismo") e se de fato nenhum sinal viaja mais rápido do que a luz ("localidade"), então não há um limite superior para a quantidade de correlação que pode ser observada entre os estados medidos de duas partículas. Mas experiências têm demonstrado uma e outra vez que partículas entrelaçadas são mais correlacionadas do que o limite superior de Bell, favorecendo a visão de mundo quântico radical sobre o realismo local.

Só há um empecilho: Além de localidade e realismo, Bell fez outra suposição sutil para derivar sua fórmula - que foi largamente ignorada durante décadas. "As três premissas do teorema de Bell que são relevantes são localidade, realismo e liberdade", disse Andrew Friedman, do Massachusetts Institute of Technology, um co-autor do novo artigo. "Recentemente, foi descoberto que você pode manter localidade e realismo, dando apenas um pouco mais de liberdade." Isto é conhecido como a brecha de "liberdade de escolha".

Em um teste de Bell, fótons emaranhados A e B são separados e enviados para moduladores ópticos distantes - dispositivos que tanto bloqueiam fótons quanto deixá-os passar por detectores, dependendo se os moduladores estão alinhados ou não com as direções de polarização dos fótons. A desigualdade de Bell coloca um limite superior de quantas vezes, em um universo local-realista, os fótons A e B passam por seus moduladores e são detectados. (Os pesquisadores acreditam que fótons emaranhados estão correlacionados com mais frequência do que isso, violando o limite.) Essencialmente, a fórmula de Bell assume que as configurações dos dois moduladores 'são independentes dos estados das partículas que estão sendo testadas'. Nos experimentos, os pesquisadores normalmente usam geradores de números aleatórios para definir ângulos de orientação dos dispositivos. No entanto, se os moduladores não são realmente independentes - se a natureza de alguma forma limita as possíveis configurações que podem ser escolhidas, correlacionando essas configurações com os estados das partículas nos momentos antes de um experimento ocorre - esta liberdade reduzida poderia explicar os resultados que normalmente são atribuídos para o entrelaçamento quântico.

O universo pode ser como um restaurante com 10 itens de menu, disse Friedman. "Você acha que você pode encomendar qualquer um dos 10, mas, em seguida, disse ele, 'nós descartamos o frango" e descobrimos que existem só cinco das coisas que estavam realmente no menu anteriormente. Você ainda tem a liberdade de escolher entre os cinco restantes, mas você estava contando os seus graus de liberdade. "Da mesma forma", disse ele, "pode haver incógnitas, restrições, condições de contorno, leis de conservação que poderiam acabar por limitar suas escolhas de uma forma muito forma sutil quando a criação de um experimento, levando a aparente violações do realismo local."



Os membros da equipe de teste cósmico de Bell calibrando o telescópio usado para escolher as configurações de um de seus dois detectores localizados em edifícios distantes em Viena.
Esta eventual lacuna ganhou força em 2010, quando Michael Hall, agora, da Universidade de Griffith, na Austrália, desenvolveu uma forma quantitativa de reduzir a liberdade de escolha. Em testes de Bell, dispositivos de medição que têm duas configurações possíveis (correspondendo a um bit de informação: 1 ou 0), e por isso fazem com que dois bits de informação especifiquem suas configurações quando eles são verdadeiramente independentes. Mas Hall mostrou que se as configurações não são completamente independentes - se apenas um bit especificar uma vez em cada 22 execuções - isso reduz pela metade o número de possíveis configurações de medição disponíveis nessas 22 execuções. Isso reduziu a liberdade de escolha que correlaciona os resultados de medições suficientes para exceder o limite de Bell, criando a ilusão de emaranhamento quântico.

A ideia de que a natureza pode restringir a liberdade, mantendo o realismo local tornou-se mais atraente à luz das conexões emergentes entre informação e a geometria do espaço-tempo. A investigação sobre os buracos negros, por exemplo, sugere que a forte da gravidade em um volume de espaço-tempo, os menos bits podem estar guardados nessa região. A gravidade poderia ser a redução do número de possíveis configurações de medição em testes de Bell, um item secretamente impressionante do menu do universo?

 Friedman, Alan Guth e seus colegas do MIT se divertiam com tais especulações de alguns anos atrás, quando Anton Zeilinger, um pesquisador famoso do teste de Bell na Universidade de Viena, veio os visitar. Zeilinger também teve suas atenções para a brecha de liberdade de escolha. Juntos, eles e seus colaboradores desenvolveram uma ideia de como distinguir entre um universo que carece de realismo local e um que inibe a liberdade.

 Na primeira de uma série planejada de experiências de "testes cósmicos de Bell", a equipe enviou pares de fótons a partir do telhado do laboratório de Zeilinger em Viena através das janelas abertas de dois outros edifícios e para moduladores ópticos, registrando detecções coincidentes, como de costume. Mas desta vez, eles tentaram reduzir a chance de que as definições do modulador poderiam, de alguma forma, tornar-se correlacionados com os estados de fótons nos momentos antes de cada medição. Eles apontaram um telescópio para fora de cada janela, focando cada telescópio em uma estrela brilhante e convenientemente localizada (mas de outra forma aleatória), e, antes de cada medição, utilizou-se a cor de um fóton de entrada de cada estrela para definir o ângulo do modulador associado. As cores destes fótons foram decididas a centenas de anos atrás, quando eles deixaram as suas estrelas, aumentando a chance de que eles (e, portanto, as configurações de medição) sejam independentes dos estados de fótons sendo medido.

 E, no entanto, os cientistas descobriram que os resultados de medição ainda violam o limite superior de Bell, aumentando a sua confiança de que os fótons polarizados no experimento apresentam ação fantasmagórica à distância depois de tudo.

 A natureza ainda pode explorar a brecha na liberdade de escolha, mas o universo teria de excluir itens do menu de configurações possíveis de medição, pelo menos, 600 anos antes das medições ocorreu (quando a mais próxima das duas estrelas enviou sua luz para a Terra). "Agora é preciso que as correlações sejam estabelecidas antes mesmo de Shakespeare escrever: "Até eu saber desta certeza incerteza, eu vou me entreter com a  falácia oferecida", disse Hall.

 A equipe planeja usar a luz de quasares cada vez mais distantes para controlar suas configurações de medição, sondando mais para trás no tempo e dando o universo de uma janela ainda menor para correlacionar as configurações do dispositivo futuro e restringir liberdades. Também é possível (embora extremamente improvável) que a equipe encontre um ponto de transição onde as configurações de medição tornam-se não correlacionadas e violações de limite de Bell desaparecem - que iria provar que Einstein estava certo em duvidar da ação fantasmagórica.

 "Para nós, parece que uma espécie de ganha-ganha", disse Friedman. "Ou nós fechamos a brecha cada vez mais, e ficamos mais confiantes na teoria quântica, ou vemos algo que poderia apontar para uma nova física".

 Há uma possibilidade final que muitos físicos abominam. Pode ser que o universo restringiu a liberdade de escolha desde o início - todas as medidas foram predeterminados por correlações estabelecidas no Big Bang. O "Superdeterminismo", como eleé chamado, é "desconhecido", disse Jan-Åke Larsson, um físico da Universidade de Linköping, na Suécia; a tripulação de teste cósmica de Bell nunca será capaz de descartar correlações que existiam antes em estrelas, quasares ou qualquer outra fonte de luz no céu. Isso significa que a brecha de liberdade de escolha nunca pode ser completamente fechada.
Mas, dada a escolha entre o entrelaçamento quântico e superdeterminismo, a maioria dos cientistas tem emaranhamento como favorito - e, com ele, a liberdade. "Se as correlações foram, de fato definidas [no Big Bang], tudo está predestinado", disse Larsson. "Acho que é uma visão de mundo chata. Eu não posso acreditar que isso seja verdade."

 Traduzido de Quanta Magazine
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Houve uma época em que os buracos negros eram buracos que eram negros. Naqueles tempos, os buracos negros comprimiam matéria e energia em uma singularidade infinitamente densa, e não criavam um paradoxo de informações aparentemente insuperável. Sim, aqueles eram os bons e velhos dias.

Mas esses dias acabaram. Agora existem buracos com 50 tons de cinza e as leis da física fazem flexões sob outras leis da física. Estou falando do Paradoxo da Informação dos buracos negros.
Primeiro, vamos falar de informação. Quando os físicos falam de informações, eles estão se referindo ao estado específico de cada partícula do universo: massa, posição, rotação, temperatura, e o nome dela. É a impressão digital que identifica unicamente cada uma, e as probabilidades nas quais elas formam o Universo. Você pode alterar átomos, esmagá-los, mas a função de onda quântica que descreve-os deve ser sempre preservada.
A física quântica permite executar todo o universo para a frente e para trás, enquanto você inverter tudo em sua matemática: carga, paridade e tempo. Aqui está a parte importante. Os grandes cérebros dizem-nos que as informações devem sobreviver, não importa o que aconteça. Pense nisso como a energia. Você não pode destruir energia, tudo que você pode fazer é transformá-la.
Agora, entram os buracos negros. Naturalmente formados quando as maiores estrelas, aquelas com mais de 20 vezes a massa do Sol, colapsam-se violentamente e explodem. Aqui, a densidade da matéria é tão elevada que a velocidade de escape da estrela excede a velocidade da luz. Esses extravagantes objetos têm um disco de acreção super-aquecido que circunda matéria ao redor do horizonte de eventos do buraco negro, onde até mesmo a luz pode ser puxada em órbita.
Aqui, temos um dos mais estranhos efeitos colaterais da Relatividade: a dilatação do tempo. Imagine um relógio caindo para um buraco negro, movendo-se mais fundo no poço gravitacional. Eles ficariam mais lentos a medida que ficassem mais perto do buraco negro, e, eventualmente, congelariam na borda do horizonte de eventos, ou seja, o tempo pára em um buraco negro. Fótons do relógio iriam se estender para fora, e a cor do relógio iria se desviar para o vermelho. Eventualmente, ele desapareceria como os fótons estendidos para comprimentos de onda além do que nossos olhos pudessem detectar, como raios-x, por exemplo.
Se você pudesse olhar para um buraco negro por bilhões de anos, você iria ver tudo sendo engolido por ele, ficando preso para sempre do exterior como insetos no papel mata mosca. Você poderia jogar um relógio, o Titanic, um porta aviões, e teoricamente, você poderia identificar o estado quântico de cada partícula e dos fótons que caíssem no buraco negro. Desde que eles tenham um comprimento infinito de tempo para desaparecer completamente, está tudo bem.

Sua informação é preservada para sempre na superfície do buraco negro. Eles estarão todos totalmente mortos, mas a sua informação, a sua preciosa informação quântica, está totalmente segura.

Se você pudesse desvendar um buraco negro, você poderia começar descrevendo que a informação quântica do buraco negro é destruída, como eram nos bons e velhos tempos.
Mas em 1975, Hawking soltou uma bomba. Ele percebeu que os buracos negros têm uma temperatura e, através de grandes períodos de tempo, eles iriam evaporar até que não houvesse mais nada. Liberando sua massa e energia de volta para o Universo. Esse regurgito do buraco negro ele chamou apropriadamente de Radiação Hawking.
Mas essa nova ideia criou um paradoxo. As informações sobre o que aconteceu dentro do buraco negro são preservadas pela dilatação do tempo, mas com a própria massa do buraco negro evaporando. Mas, eventualmente, ele vai desaparecer completamente, e então, para onde é que nossa informação vai? Essa informação que antes podia ser destruída, agora não poderá ser?
Este paradoxo é estritamente perturbador e intriga os astrônomos. Eles trabalham há décadas para resolvê-lo. Há uma pilha opções aqui:
Os buracos negros não evaporam, e Hawking estava errado.
Buraco negro com disco e jatos. Crédito: ESA

Informações dentro do buraco negro de alguma forma vazam de volta enquanto a radiação Hawking está escapando.
O buraco negro mantém tudo até o fim, e a medida que as duas partículas finais evaporam, toda a informação é subitamente liberada de volta para o universo.
Tudo se transforma em pequenos pedaços e nada é perdido ou a informação é comprimida em um espaço microscópico, que permanece até que o buraco negro em si tenha evaporado.

 Qual é o paradoxo da informação em buracos negros?
Representação artistisca que mostra a saída de um buraco negro supermassivo no centro uma galáxia. Crédito: NASA / CXC / M.Weiss

E talvez, os físicos nunca vão descobrir. Hawking propôs recentemente uma nova ideia para resolver o paradoxo de informação dos buracos negros. Ele sugeriu que há uma maneira na qual a nova radiação Hawking poderia ser impressa com a informação da nova matéria que cai dentro do buraco negro.
Assim, as informações de tudo o que cai são preservadas pela radiação de saída, devolvendo-a ao universo e resolvendo o paradoxo. Isto é pura hipótese intuitiva, uma vez que a radiação Hawking si nunca foi detectada. Estamos décadas longe de saber se isso está na direção certa, ou mesmo se há uma maneira de resolver o paradoxo.
Situações como esta nos lembra o quão pouco sabemos sobre o universo. Alguns aspectos da nossa compreensão de todo este processo não estão claros, e isso vai custar muito mais trabalho de detetive e experimentação para nos deixar mais próximos da verdade.

 Traduzido e adaptado de Phys
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Um dos maiores dilemas da astrofísica é o paradoxo da informação - se os buracos negros realmente destroem cada pedaço de informação que entram neles. 

Agora, os físicos poderiam, finalmente, chegar a uma forma de testar o paradoxo de uma vez por todas, ao acelerar uma onda de elétrons carregados negativamente através de uma nuvem de plasma.

O buraco negro dispensa apresentações. É aquele famoso objeto astrofísico na qual a sua massa concentrada vai engolir você, para nunca mais voltar.

Mas na década de 1970, os físicos, incluindo Stephen Hawking propuseram que buracos negros não eram necessariamente para sempre.

Graças às peculiaridades da mecânica quântica, as partículas de fato irradiam longe dos buracos negros, disse Hawking, o que significa que, teoricamente, os buracos negros podem evaporar lentamente, sumindo ao longo do tempo.

Isto coloca o paradoxo de que a informação - a codificação fundamental das coisas no universo - não pode simplesmente desaparecer. Isso é uma grande regra. Mas quando um buraco negro se evapora, para onde a sua barriga cheia de informações vai? 

Uma pista pode ser encontrada na natureza da radiação Hawking descrito. Esta forma de radiação surge quando um par de partículas virtuais vem à existência contra a linha de não retorno de um buraco negro  - o "horizonte de eventos". 

Normalmente, essas partículas emparelhadas anulam-se mutuamente. Mas, no caso de radiação Hawking, uma dessas partículas cai através do horizonte para o aperto gravitacional do buraco negro. A outra escapa para fora no Universo como uma partícula autêntica. 

Os físicos têm teorizado que esta partícula que escapou preserva as informações de seus agradecimentos individuais para as peculiaridades da dinâmica quântica. Neste caso, o fenômeno do emaranhamento iria permitir que as partículas continuassem a partilhar uma ligação, mesmo separadas pelo tempo e espaço, deixando um legado duradouro do que quer que tenha sido devorado pelo buraco negro.

Para demonstrar isso, os físicos poderiam pegar uma partícula que escapou do horizonte de eventos de um buraco negro, e depois esperar que o buraco negro derramasse suas entranhas em muitos, muitos anos, para testar se há de fato uma correlação entre um dos fótons e seu gêmeo emaranhado. E isto não é relativamente prático. 

Agora, Pisin Chen, da Universidade Nacional de Taiwan e Gerard Mourou da École Polytechnique, na França, descreveram um método um pouco mais fácil. 


Eles sugerem que um espelho "high tech" acelerado deve oferecer a mesma oportunidade de separar partículas emaranhadas.

Isso soa estranho, mas é como um par de partículas existisse neste experimento hipotético e uma delas fosse refletida a partir do espelho acelerado, a medida que a outra ficasse presa na fronteira. Assim como pode acontecer em um buraco negro. 

Uma vez que o espelho parasse de se mover, o fóton "preso" seria libertado, assim como a energia seria lançada a partir de um buraco negro. 

O Espelho de Mourou e Chen seria feito por um laser pulsante de raios-X através de uma nuvem de gás ionizado em um acelerador de campo de plasma. O pulso deixaria um rastro de elétrons carregados negativamente, que serviria bem como um espelho. 

Ao alterar a densidade do plasma numa escala suficientemente pequena, o "espelho" aceleraria longe do pulso de laser. 

Tão inteligente quanto o conceito é, o experimento ainda está em sua fase de "bolha de pensamento". Mesmo com métodos estabelecidos e equipamentos confiáveis, o emaranhamento é um negócio complicado de se medir.

E a  radiação Hawking em si ainda precisa ser observada para se tornar uma coisa real.

No entanto, o modelo de Mourou e Chen e poderia ser construído utilizando a tecnologia existente e, como apontam os pesquisadores em seu artigo, também poderia servir para testar outras hipóteses sobre a física dos buracos negros.

Parece muito mais atraente do que esperar até o buraco negro tenha a boa vontade de vomitar sua partícula de volta em um longo tempo depois de engoli-la, pelo menos.  

Esta pesquisa foi publicada na revista Physical Review Letters .

Traduzido e adaptado de Science Alert
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Ao  estudar a luz emitida por uma estrela de nêutrons extremamente densa e fortemente magnetizada utilizando o Very Large Telescope do ESO, os astrônomos podem ter encontrado as primeiras indicações de observação de um efeito quântico estranho, previstos primeiramente na década de 1930. A polarização da luz observada sugere que o espaço vazio à volta da estrela de nêutrons é sujeito a um efeito quântico conhecido como birrefringência de vácuo. 


Uma equipe liderada por Roberto Mignani do INAF Milão (Itália) e da Universidade de Zielona Gora (Polônia), usando o Very Large Telescope do ESO (VLT) do Observatório Paranal no Chile para observar a estrela de nêutrons RX J1856.5-3754, a 400 anos-luz da Terra.

Apesar de estar entre as mais próximas estrelas de nêutrons, sua extrema escuridão significava que os astrônomos só podiam observar a estrela com luz visível utilizando o instrumento FORS2 no VLT, nos limites da tecnologia de telescópio atual.

Estrelas de nêutrons são os núcleos remanescentes muito densos de estrelas maciças, pelo menos 10 vezes mais massivas que nosso Sol - que explodiram como supernovas nas extremidades das suas vidas. Eles também têm campos magnéticos extremos, milhares de milhões de vezes mais forte que a do Sol, que permeiam a sua superfície exterior e arredores.

Estes campos são tão fortes que até mesmo afetar as propriedades do espaço vazio em torno da estrela. Normalmente, um vácuo é pensado como completamente vazio, e a luz pode viajar através dele sem ser alterado. Mas, na eletrodinâmica quântica (QED), a teoria quântica que descreve a interação entre fótons e partículas carregadas como elétrons, o espaço é cheio de partículas virtuais que aparecem e desaparecem o tempo todo. Campos Magnéticos muito fortes podem modificar este espaço para que ele afete a polarização da luz que passa através dele.

Mignani explica: "De acordo com QED, um vácuo altamente magnetizado se comporta como um prisma para a propagação de luz, um efeito conhecido como birrefringência do vácuo."

Entre as muitas previsões da QED, no entanto, somente a birefringência do vácuo precisava de uma demonstração experimental direta. As tentativas de detectá-la no laboratório foram falhas, desde os anos 80, quando ela foi prevista num artigo de Werner Heisenberg (do famoso princípio da incerteza) e Hans Heinrich Euler.
Esta imagem de campo amplo mostra o céu em torno da estrela de nêutrons muito fraca RX J1856.5-3754 na constelação de Corona Australis. Esta parte do céu também contém regiões interessantes de nebulosidade escura e brilhante em torno da estrela variável R Corona Australis (superior esquerdo), bem como o aglomerado globular NGC 6723. A estrela de nêutrons em si é muito fraco para ser vista aqui, mas ela está em alguma região muito próxima do centro da imagem. Crédito: ESO

"Este efeito pode ser detectado apenas na presença de campos magnéticos enormemente fortes, como aqueles em torno de estrelas de nêutrons. Isso mostra, mais uma vez, que as estrelas de nêutrons são laboratórios de valor inestimável para estudar as leis fundamentais da natureza." diz Roberto Turolla (Universidade de Pádua, Itália).

Após uma análise cuidadosa dos dados do VLT, Mignani e sua equipe detectaram polarização linear a um grau significativo de cerca de 16% - que eles dizem é provavelmente devido ao efeito de reforço da birrefringência  de vácuo ocorrendo na área de espaço vazio em torno RX J1856.5 -3754.

Vincenzo Testa (INAF, Roma, Itália) comenta: "Este é o objeto mais fraco para o qual a polarização já foi medido É necessário um dos telescópios maiores e mais eficientes do mundo, o VLT, e técnicas de análise de dados precisos para melhorar a. sinal de um fraco estrela tal. "

"A polarização linear elevada que medimos com o VLT não pode ser facilmente explicada pelos nossos modelos, a menos que os efeitos birefringentes do vácuo previstos pela QED estão incluídos", acrescenta Mignani.

"Este estudo VLT é o primeiro suporte observacional para as previsões destes tipos de efeitos QED's decorrentes extremamente de fortes campos magnéticos", observa Silvia Zane (UCL/MSSL, UK).

Mignani está animado com novas melhorias nesta área de estudo que poderiam acontecer com os telescópios mais avançados: "medições de polarização com a próxima geração de telescópios, como o European Extremely Large Telescope do ESO, poderia desempenhar um papel crucial no teste  previsões QED de birrefringência de vácuo efeitos em torno de muitos mais estrelas de nêutrons".

"Esta medição, feita pela primeira vez já em luz visível, também abre o caminho para medições semelhantes serem realizadas em comprimentos de onda de raios X," adiciona Kinwah Wu (UCL/ SSL, Reino Unido).

Este trabalho foi apresentado no documento intitulado "Evidência para birefringência de vácuo da primeira medição da polarimetria óptica da estrela de nêutrons isolada RX J1856.5-3754", por R. Mignani et al., no Monthly Notices da Royal Astronomical Society .
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AVISO: Este artigo contém spoilers da série original Netflix "Stranger Things".

A nova série "Stranger Things" é mais do que apenas um review da década de 1980 no qual todos nós temos estado à espera. A série mostra um grupo de crianças que estão tentando resolver uma série de desaparecimentos misteriosos em sua pequena cidade, mas logo percebem que nem tudo é como parece. Na verdade, as crianças logo percebem que as ocorrências assustadoras pode realmente ser decorrente de interações com um mundo alternativo.

Mesmo que um sinistro universo paralelo como o que "Stranger Things" mostra não possa estar pairando sobre o nosso próprio, a ideia básica de um mundo alternativo ecoa conceitos de multiversos que os físicos teóricos propõem por décadas, dizem os especialistas.


A ideia de que dois mundos paralelos são diferentes, e podem até mesmo interagirem, tem sido um pilar de teorias físicas que têm procurado explicar a mecânica quântica, a gravidade e outros aspectos inexplicáveis ​​do mundo natural, dizem os pesquisadores.

Isso não quer dizer que há definitivamente mundos alternativos repletos de monstros, mas a premissa básica "não está necessariamente em conflito com as leis da física ", disse Brian Greene, um físico teórico e autor na Universidade de Columbia em Nova York.

No entanto, a maioria das pessoas são céticas em relação a teorias de multiverso, porque não há provas que sustentem a sua existência, acrescentou Greene. 

Mais estranho que Ficção

Em "Stranger Things", os habitantes de Hawkins, Indiana, vivem na proximidade desconfortável de um universo chamado de "mundo invertido", que é preenchido com a morte, decadência e um musgo verde misterioso e viscoso. Um monstro se infiltra na pequena cidade bucólica de uma versão semelhante, estéril do mundo, e os moradores de Hawkins podem viajar para o universo alternativo através de um toco de árvore ou comunicar-se entre os dois mundos mexendo e desligando as luzes uma casa. Além disso, existem poderes psíquicos, espiões soviéticos e muitas outras referências nostálgicas dos anos 80.

Embora seja uma ficção de arrepiar, sua concepção de mundos paralelos parece ter sido inspirada na teoria física da "interpretação de muitos mundos" da mecânica quântica de Hugh Everett. De fato, em um episódio, o professor, o Sr. Clarke, faz referencia à teoria alucinante de Everett.

Everett, que era um físico na década de 1950 e 1960, propôs que sempre que alguém "medir" algo no universo - por exemplo, se você olhar para os sapatos e perceber ou não uma partícula de poeira está sobre eles - duas realidades separadas se ramificam a partir daí. 

"O universo acaba se ramificando em muitas cópias de si mesmo", disse Bill Poirier, um químico e físico quântico da Texas Tech University, em Lubbock.

No entanto, ao contrário do nosso mundo e do mundo invertido em "Stranger Things," estas vias que se ramificam nunca podem interagir, disse Poirier.

"Nenhuma quantidade de luz que passar rapidamente vai superar isso", disse Poirier Ciência Viva.

Muitos mundos interagindo

Nos últimos anos, Poirier propôs uma variante desta teoria, chamada de teoria de muitos mundos interativos, que ele descreveu em um artigo que foi publicado em 2014 na revista Physical Review X. A grande diferença é que esses mundos "falam" uns com outros.

Ao contrário da concepção de Everett, não há universos ramificados. Assim, uma pessoa pode conseguir ter um "gêmeo" mal em um universo alternativo, mas um indivíduo não seria dividido em dois. E enquanto os mundos interagem, as grandes diferenças entre o sombrio e sinistro de "mundo invertido" e a realidade monótona de Hawkins, Indiana, significaria, na teoria de Poirier, que as pessoas em um mundo nunca poderia viajar para o outro.

Para entender o porquê, imagine isso: uma série de mundos alternativos são empilhados como panquecas, com universos mais similares no topo da pilha de panquecas, enquanto aqueles com diferenças dramáticas estão na base. Qualquer diferença grande o suficiente para ser visto a olho nu significaria que universos seriam tão muito distantes um do outro que eles nunca poderiam viajar entre si, disse Poirier.

"Alguns objetos mudam um pouco, em nanoescala, um em relação ao outro: Esses são os mundos que podem realmente falar uns com os outros e interagirem", disse Poirier.

Mundos branas, queijo suíço e pães cósmicos

O campo da física teórica produziu quase tantas teorias de  mundos paralelos que existem ramificações de universos na teoria de muitos mundos de Everett.

Todos, no entanto, sofrem de uma falha fatal: Neste ponto no tempo, ninguém encontrou qualquer evidência que eles existem, disse Greene.

"Eu sou extremamente cético em relação a todas as propostas de multiverso, como deve ser toda a gente no planeta Terra", disse Greene. "Dito isto, acho que a ideia é tremendamente excitante."

Por exemplo, algumas teorias surgem naturalmente da física conhecida, disse Greene. Por exemplo, a matemática generalizada por trás do Big Bang , um período de inflação maciço de 13,8 bilhões de anos atrás, que criou o universo, poderia ser usado para produzir não apenas um, mas muitos Big Bangs. 

"Muitos Big Bangs significam muitos universos distintos", disse Greene.

Como um queijo suíço, em que cada buraco representa um universo à parte, "eles são todos encaixados dentro de uma extensão maior, cósmica", disse Greene.

Na ocasião, estes universos poderiam colidir, produzindo uma impressão cósmica na radiação de fundo de microondas que detectamos em nosso próprio universo, disse Greene.

Outra teoria, que emerge de algumas interpretações da teoria das cordas, é que dos chamados modelos de "mundo brana" em que "o nosso universo é comparado a uma fatia de pão em um pão cósmico gigante", disse Greene.

Outras fatias de pão seriam semelhantes a outros universos junto ao nosso em outra dimensão.

Se, de fato, vivemos em tal multiverso, vestígios destes mundos ocultos poderão aparecer no Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo, localizado perto de Genebra, na Suíça. Nesta instalação subterrânea, colisões de prótons poderiam produzir detritos que seriam ejetados do nosso universo e em outro, disse Greene.

Traduzido e adaptado de Space
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ER = EPR resume novas pistas para compreender o entrelaçamento e espaço-tempo




Os buracos de minhoca, túneis através do tecido do espaço-tempo que conectam locais muito distantes, são previstos pela teoria da relatividade geral de Einstein. Alguns físicos pensam que os buracos de minhoca poderiam ligar buracos negros no espaço, possivelmente fornecendo uma pista para os mistérios do entrelaçamento quântico e como fundir a relatividade geral com a mecânica quântica. Créditos; STOCKERNUMBER2/SHUTTERSTOCK



Há uma nova equação flutuando ao redor do mundo da física nos dias de hoje que deixaria Einstein orgulhoso.

É muito fácil de lembrar: ER = EPR.

Você pode suspeitar que, para esta equação funcionar, P deve ser igual a 1. Mas os símbolos desta equação não são números, mas nomes. E, como você já deve ter adivinhado, "E" significa Einstein. R e P são as iniciais - para os colaboradores em dois dos artigos mais intrigantes de Einstein. Combinadas nesta equação, essas letras expressam um possível caminho para reconciliar a relatividade geral de Einstein com a mecânica quântica.

A mecânica quântica e a relatividade geral são teorias espetacularmente bem-sucedidas. Ambas preveem fenômenos bizarros que desafiam concepções tradicionais de realidade. No entanto, quando postas à prova, a natureza sempre está em conformidade com os requisitos de cada teoria. Uma vez que ambas as teorias descrevem a natureza tão bem, é difícil explicar por que elas já resistiram a todos os esforços para fundi-las matematicamente. De alguma forma, e todos acreditam nisso, elas devem se encaixam no final. Mas a natureza até agora tem mantido a fórmula dessa conexão em segredo.

ER = EPR, no entanto, sugere que a chave para a sua ligação pode ser encontrada nos túneis de espaço-tempo conhecidos como buracos negros. Estes túneis, implícitos pela teoria da relatividade geral de Einstein, seriam como atalhos subespaciais que ligam fisicamente locais distantes. Parece que esses túneis podem ser o alter ego da ligação misteriosa entre partículas subatômicas conhecidas como entrelaçamento quântico.

Durante os últimos 90 anos ou mais, os físicos têm prosseguido duas questões principais da mecânica quântica separadamente: um, como interpretar a matemática quântica para dar sentido a sua estranheza (como o emaranhamento), e dois, como casar a mecânica quântica com a  gravidade. Acontece que, se ER = EPR estiver certo, ambas as perguntas terão a mesma resposta: esquisitice quântica só pode ser compreendido se você entender a sua ligação à gravidade. Buracos de minhoca pode forjar essa ligação.

Wormholes ou Buracos de Minhoca são tecnicamente conhecidos como pontes Einstein-Rosen (a parte "ER" da equação). Nathan Rosen colaborou com Einstein em um artigo descrevendo-os  em 1935. EPR é referido em um outro artigo que Einstein publicou junto com Rosen em 1935, juntamente com Boris Podolsky. Este último articulou os enigmas paradoxais do entrelaçamento quântico sobre a natureza da realidade. Durante décadas ninguém considerou seriamente a possibilidade de que os dois documentos tivessem algo a ver um com o outro. Mas em 2013, os físicos Juan Maldacena e Leonard Susskind propuseram que, em certo sentido, buracos de minhoca e emaranhamento descrever a mesma coisa.

Em um artigo recente, Susskind expôs algumas das implicações desta realização. Entre elas: a compreensão de que o emaranhamento de um buraco de minhoca pode ser a chave para a fusão mecânica quântica e da relatividade geral, que os detalhes da fusão explicaria o mistério do emaranhamento, que o espaço-tempo em si poderia emergir do entrelaçamento quântico, e que as controvérsias sobre como interpretar mecânica quântica poderia ser resolvido no processo.


"ER = EPR nos diz que a rede imensamente complicada de subsistemas emaranhados que compreendem o universo também é uma rede extremamente complicada (e tecnicamente complexa) de pontes de Einstein-Rosen," escreve Susskind. "Para mim, parece óbvio que se ER = EPR for verdade, isso será uma coisa gigantesca e deverá prejudicar as fundações e interpretações da mecânica quântica."

O entrelaçamento representa um dos maiores impedimentos para compreender a física quântica. Isso acontece, por exemplo, quando duas partículas são emitidas a partir de uma fonte comum. A descrição quântica de um tal par de partículas diz-lhe as chances de que uma medição de uma das partículas (digamos, seu spin) dar um resultado específico (por exemplo, anti-horário). Mas uma vez que um membro do par for medido, você imediatamente saberá o que o resultado será quando você faz a mesma medida, por outro, não importa o quão longe a partícula estiver. Einstein recusou-se a esta realização, insistindo que uma medição em um lugar não poderia afetar uma experiência distante (invocando a sua famosa condenação da "ação fantasmagórica à distância"). Mas muitas experiências reais  confirmaram o poder de emaranhamento para desafiar a preferência de Einstein. Mesmo que (como Einstein insistiu) nenhuma informação pode ser enviada instantaneamente de uma partícula para outra, uma delas, no entanto, parece "saber" o que aconteceu com o sua parceira emaranhada.

Normalmente, os físicos falam de emaranhamento entre duas partículas. Mas isso é apenas o exemplo mais simples. Susskind salienta que os campos quânticos - o material no qual as partículas são feitas - também pode ser emaranhado. "No vácuo de uma teoria quântica de campos os campos quânticos em regiões disjuntas de espaço estão entrelaçadas", escreve ele. Tem a ver com o bem conhecido (e bizarro) aparecimento de partículas "virtuais" que surgem constantemente dentro e fora da existência no vácuo. Estas partículas aparecem em pares, literalmente, do nada; sua origem comum garante que elas estão entrelaçadas. Em suas breves vidas , elas às vezes colidem com as partículas reais, que, em seguida, tornam-se emaranhadas.
Agora, suponha que Alice e Bob, universalmente reconhecidos como sendo os experimentadores quânticos mais capazes jamais imaginados, começam a recolher estas partículas reais entrelaçadas no vácuo. Alice leva um membro de cada par e Bob converte o outro. Eles voam para longe separadamente para reinos distantes do espaço e, em seguida, cada um deles esmaga suas partículas tão densamente que elas tornam-se um buraco negro. Por causa do entrelaçamento dessas partículas, Alice e Bob agora criaram dois buracos negros emaranhados. Se ER = EPR estiver correto, um buraco de minhoca irá ligar esses buracos negros; o emaranhamento, por conseguinte, pode ser descrito utilizando a geometria dos buracos negros. "Esta é uma afirmação notável cujo impacto ainda será apreciado", escreve Susskind.

Ainda mais notável, ele sugere, é a possibilidade de que duas partículas subatômicas emaranhadas estão, de alguma forma, ligadas por uma espécie de buraco de minhoca quântico. Estes buracos de minhoca são contorções da geometria do espaço-tempo - descritos por equações gravitacionais de Einstein - identifica-los com o entrelaçamento quântico seria forjar uma ligação entre a gravidade e a mecânica quântica.

Em qualquer caso, estes desenvolvimentos certamente enfatizam a importância de emaranhamento para compreender a realidade. Em particular, ER = EPR ilumina os debates controversos sobre como a mecânica quântica deve ser interpretada. A sabedoria padrão da quântica (a interpretação de Copenhage) enfatiza o papel de um observador, que ao fazer uma medição, "colapsa" múltiplas possibilidades quânticas em um resultado definitivo. Mas a interpretação concorrente de Everett (ou interpretação de "muitos mundos") diz que as múltiplas possibilidades ocorrem ao mesmo tempo e qualquer observador só pode experimentar apenas uma ramificação da cadeia consistente de vários eventos possíveis.

No ponto de vista de Everett, o colapso da nuvem de possibilidades (a função de onda) nunca acontece. Interações (isto é, medições) apenas causam uma interação para ocasionar o entrelaçamento. A realidade, então, "torna-se uma complicada rede de envolvimentos" Em princípio, todos os eventos entrelaçados poderia ser invertidos, de modo que nada nunca realmente colapsa - ou pelo menos seria enganoso dizer que o colapso é irreversível. Ainda assim, o modo de exibição padrão do colapso irreversível funciona muito bem na prática. Nunca é viável para desfazer a multiplicidade de interações complexas que ocorrem na vida real. Em outras palavras, Susskind diz, ER = EPR sugere que as duas visões da realidade quântica são "complementares".

Susskind passa a explorar em detalhe técnico como funciona o emaranhamento com múltiplos participantes e descreve as implicações para considerar o entrelaçamento para ser equivalente a um buraco de minhoca. Permanece válido, por exemplo, que buracos de minhocas não podem ser usado para enviar um sinal através do espaço mais rapidamente do que a luz. Alice e Bob não podem, por exemplo, enviar mensagens uns aos outros através do buraco de minhoca que ligam os seus buracos negros. Se eles realmente querem se comunicar, no entanto, eles poderiam saltar em seu buraco negro e se encontrarem no meio do buraco de minhoca. Essa reunião proporcionaria uma forte confirmação para o a ideia ER=EPR, embora Alice e Bob teriam problemas para obter o seu artigo publicado.

Nesse meio tempo, um grande número de artigos estão aparecendo sobre ER = EPR e outros trabalhos relacionados com a gravidade - a geometria do espaço-tempo - para o entrelaçamento quântico. Em um artigo recente, os físicos da Caltech ChunJun Cao, Sean M. Carroll e Spyridon Michalakis tentaram mostrar como o espaço-tempo pode ser "construído" a partir da vasta rede de entrelaçamento quântico no vácuo. "Neste trabalho, medidas foram tomadas para derivar a existência e as propriedades do próprio espaço a partir de uma descrição intrinsecamente quântica usando o  emaranhamento", escrevem eles. Eles mostram como as mudanças em "estados quânticos" - as descrições puramente quânticas da realidade - podem estar ligados à mudanças na geometria do espaço-tempo. "Nesse sentido", dizem eles, "a gravidade parece surgir da mecânica quântica de uma forma natural."

Cao, Carroll e Michalakis reconhecem que a sua abordagem permanece contendo pressupostos incompletos que precisam ser verificados mais tarde. "O que temos feito aqui é extremamente preliminar e conjectural," escreve Carroll em um post recente. "Não temos uma completa teoria de tudo, e até mesmo o que temos envolve uma grande quantidade de especulação e cálculos rigorosos não são suficientes."

No entanto, existe um consenso claro entre muitos físicos que um caminho para a mecânica quântica se unificar com a gravidade. Se ele estiver no caminho certo, observa Carroll, parece que não será difícil conseguir unir a gravidade com a mecânica quântica -  é algo automático. Susskind acredita que o caminho para a gravitação quântica - através do buraco de minhoca - demonstra que a unificação das duas teorias é mais profunda do que os cientistas suspeitam. A implicação de ER = EPR, diz ele, é que "a mecânica quântica e gravidade estão muito mais estreitamente relacionadas do que nós (ou pelo menos eu) nunca tinha imaginado."

Por Tom Siegfried em Science News 
Tradução e adaptação: Felipe Sérvulo

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O mundo pode fazer mais sentido se tivesse existido outros universos?

A nossa visão de universo, desde os gregos até os dias atuais, foi se expandindo. Antes pensávamos que a Terra e os cinco planetas constituíam o Universo, hoje, sabemos que ele vai muito além e nos perguntamos se o nosso próprio Universo é o único, com a criação da Teoria do Multiverso. Um físico da Massachusetts Institute of Technology hipotetizou que existem não só um, mas quatro tipos de multiverso, cada um com suas leis da física diferentes, e que podem ser explicados pela mecânica quântica.


A expansão do Universo, começando com o Big Bang, é um fenômeno físico bem atestado. Mas nos últimos 400 anos, o Universo também sofreu um tipo diferente de expansão — uma mental. Tudo começou com um big bang, a quebra das esferas de cristal, conceitos desenvolvidos no início do século XVII pelos astrônomos como Galileo Galilei e Johannes Kepler que até então supostamente seria a explicação para que os corpos celestes (planetas) ficassem em seus rumos corretos no firmamento.

Isso levou pessoas a perceberem  que as chamadas estrelas fixas, o cenário celestial, em que o movimento dos planetas é jogado para fora, são vastamente mais distantes do que imaginava antes. Isso conduziu, por sua vez,  um entendimento de que a Via Láctea, a faixa branca que pode ser vista no céu noturno, é na verdade a vista da Terra de um sistema gigantesco de estrelas, do qual o Sol é um único membro humilde.



Por um tempo, acreditou-se que a galáxia, que ficou conhecida mais tarde como Via Láctea (do grego, caminho de leite), seria todo o Universo. Então, cerca de 100 anos atrás, a medida que os telescópios cresceram em tamanho e poder, os astrônomos perceberam que é a galáxia era apenas um de muitos outros grupos de estrelas, e a imagem mental expandiu-se novamente, para onde é hoje — ou seja, uma galáxia cheia espaço que remonta a 13,8 bilhões de anos, e cuja evolução através desse período é compreendida agora, com algum detalhe.


Mas a questão do que constitui a universalidade não descansou. Alguns físicos suspeitam que, assim como a galáxia — no qual uma vez pensava-se ser a única — é apenas um exemplo de um fenômeno geral, então, da mesma forma, o Universo também não pode ser a fronteira final da realidade. A ideia deles é que não há só um Universo tanto quanto não há só um multiverso. Na verdade, pode haver mais de um tipo de multiverso. Estas são ideias grandes e difíceis de testar. Mas, se forem verdade, elas podem resolver algumas das perguntas mais intrigantes da existência.

Um dos principais proponentes do multiverso é Max Tegmark do Massachusetts Institute of Technology. Dr Tegmark sugere uma classificação quádrupla de tipos possíveis de Multiverso. Tem que ser dito que apenas três desses quatro parecem compreensíveis para meros mortais. Mas eles são um bom lugar para começar.

Mundos dentro de mundos

O Multiverso de Tegmark mais simples é uma extensão infinita do familiar. Os telescópios modernos podem ver um longo caminho, mas a velocidade finita da luz e a idade finita do universo fazem com que eles possam perscrutar apenas as coisas dentro de um raio limitado. O espaço estático, neste horizonte, conhecido como o raio de Hubble, seria de 13,8 bilhões anos-luz de distância. Na verdade, por causa da expansão do espaço após o Big Bang, o raio de Hubble hoje é de 42 bilhões de anos-luz.

Ninguém sabe o que há além do raio de Hubble. Mas algumas teorias sugerem que ele se estica até o infinito. Se isso fosse verdade, então todos os arranjos de matéria poderão existir em algum lugar. Eles até podem existir em números infinitos. Pode haver um número infinito de Terras, assim como os leitores que estão lendo esse artigo, sobre elas. Com efeito, estes lugares, delimitados uns dos outros por seus próprios raios de Hubble, seriam universos isolados,  termo compreendido atualmente pela ciência.

Isso pode parecer incompreensível, mas é trivial em comparação com o segundo tipo de Tegmark Multiverso. O primeiro tipo pressupõe que as leis da física são as mesmas em todos os lugares. O segunda sugere que elas [as leis da física] podem variar de um universo para outro. Mexer com as leis da física iria mudar a natureza da realidade, então estes universos seriam diferentes — Talvez muito diferentes — um do outro.

O terceiro tipo de Multiverso Tegmark, assim como o primeiro, diz que as leis da física são as mesmos de um para outro. Neste tipo, porém, os universos que o compõem são continuamente separados uns dos outros a medida que o tempo passa. A cada momento dentro de tal multiverso, todos os futuros possíveis permitidos pelas incertezas da mecânica quântica realmente acontecem em algum lugar, e esse lugar constitui um novo universo.


O tipo final do Multiverso que Dr Tegmark propõe que todos e quaisquer sistemas coerentes da matemática descrevem uma realidade física de algum tipo. O que isso se traduz na prática é difícil de conceber. É mais uma província de metafísica do que física. Mas os outros três tipos de multiverso, embora empurrem os limites da teoria física, não ultrapassam-as. Além disso, se o segundo e terceiro tipo se tornarem verdade, cada um iria resolver um problema profundo da realidade que é difícil de lidar: se o nosso Universo é o ser todo poderoso e único do cosmos, ou seja, se existem ou não outros universos por aí.

Em um Multiverso de tipo 2, cada um dos universos dentro dele começaram com algo parecido com o Big Bang que deu origem ao universo familiar aos seres humanos. A característica definidora do Big Bang foi um fenômeno chamado inflação. Pouco tempo depois que o universo veio à existência, ele foi submetido a uma expansão muito grande em um tempo muito curto (cerca de um trilionésimo de um trilionésimo de um trilionésimo de segundo).

A idéia de inflação foi proposta em 1979 por Alan Guth. Nos anos após Dr Guth publicar sua ideia, Andrei Linde a estendeu para sugerir que o Universo emergiu o que ele chamou de um campo inflacionário. Mas se este campo pôde gerar os seres humanos do Universo, não há razão porque ele não pudesse gerar outros. Não há, também, nenhuma razão para os universos gerados terem as mesmas leis da física. Na verdade, há uma boa razão para eles não terem.

Esta razão foi trabalhada uma década ou mais atrás por vários físicos, incluindo Leonard Susskind, da Universidade de Stanford e Martin Rees, astrônomo real britânico da Grã-Bretanha. Eles observaram que as equações da teoria das cordas, o tipo mais profundo de explicação no qual a matéria e energia são organizadas em partículas e campos, e que possui uma vasta gama de soluções possíveis. Alguns correspondem ao que a realidade observável tem para oferecer. A maioria não o faz. Mas Dr Susskind e Lord Rees sugerem que essas outras soluções descrevem a realidade em outros universos.

Esta ideia é intelectualmente agradável porque tem um problema intrigante: por que as condições no universo observável finalmente se ajustaram com as necessidades da humanidade? Mexa apenas ligeiramente com algumas constantes da física, tais como a força do eletromagnetismo ou a potência da força que vincula núcleos atômicos, e o universo resultante seria incapaz de sustentar os seres humanos, ou qualquer coisa parecida com eles (ver gráfico).
A zona de cachinhos dourados. Região no qual a vida pode se originar dentro de uma gama de possibilidades físicas.

O problema de ajuste fino, nome no qual este quebra-cabeça é conhecido, é resolvido por alguns pela invocação de um criador que fez coisas apenas coisas certas para que as pessoas evoluem (o velho argumento do deus das lacunas). Se universos são comuns, embora, e as regras que governam eles variam, então o problema de regularização — e, portanto, a necessidade de um criador de amigável — desaparece. Não é mais um golpe de sorte que pelo menos um universo tenha as condições para vida inteligente surgir, uma vez que também existem zilhões que não podem. E é inevitável que qualquer vida inteligente que evoluir, observaria que viveu em um universo cujas leis físicas estavam ajustadas para apoiar a sua existência.

Multiversos do tipo 2, no entanto, oferecem uma resposta para o problema de ajuste fino. Tipo três multiversos da mesma forma lidam com um dos problemas da física século 20, a chamada interpretação de Copenhague da teoria quântica. Na verdade, eles foram criados precisamente para este fim.

Antes de 1900, os físicos tinham amplamente dividido o universo em partículas e ondas. Esta divisão era aplicada particularmente a coisas fundamentais como luz (ondas) e átomos (partículas). Em meados do século XX, porém, tornou-se aparente que as ondas de luz, às vezes, se comportam como partículas e partículas às vezes se comportam como ondas. Esta "dualidade onda - partícula" é uma das bases da mecânica quântica e é descrita, matematicamente, pelo que é conhecido como uma função de onda.

Como Werner Heisenberg mostrou na década de 1920, em seu conhecido princípio de incerteza, que uma função de onda está ajustada com possibilidade de onde a partícula realmente está, e, portanto, o que ela pode fazer em seguida. Alguns resultados são mais prováveis do que outros. Mas a observação mostra, claro, acontece que existe apenas um resultado. Em colaboração com Niels Bohr, Erwin Schrödinger, sugeriu que o que ela está, de alguma forma, fixada pela observação. No jargão, o ato de observação "colapsa" a função de onda para um único resultado.

Embora o comportamento quântico fosse descoberto através do estudo individual de partículas elementares e luz, ele aplica-se a todos os objetos,  por mais que sejam. Schrödinger  ilustrou isso com um experimento de pensamento famoso em que um gato é colocado em uma caixa contendo um dispositivo letal, desencadeado com um decaimento de um único átomo radioativo. O decaimento radioativo sendo um fenômeno governado-pela-função-de-onda, isso transforma o gato, também, em uma criatura regulada pela mecânica quântica. Sua função de onda faz com que o gato esteja em um estado de vivo e morto até a caixa ser aberta, o gato observado, e a função de onda colapsa de uma maneira ou de outra. Bohr e Schrödinger trabalharam em Copenhagem, na época, e a cidade tornou-se homônimo para suas idéias.

Na década de 1950, no entanto, um americano chamado Hugh Everett ofereceu que uma interpretação diferente do que está acontecendo. O próprio universo, observado por Everett, pode ser descrito por uma função de onda. Ele raciocinou que, em vez da função de onda — seja ele de uma partícula, de um gato em uma caixa ou mesmo de todo o universo — entrando em colapso, todos os resultados que estas funções de onda permitem realmente irão ocorrer. Como conseqüência, o universo está constantemente passando por fissão múltipla em universos-filhos, cada um com sua própria realidade (o gato está morto; o gato está vivo). Qualquer observador, embora (ou, pelo contrário, qualquer versão futura do mesmo observador em um destes universos) verá apenas um resultado. Do seu ponto de vista, a função de onda aparecerá desmoronada. Mas não é o que realmente aconteceu.

Aposta a sua vida?

Intelectualmente, isto é uma explicação mais satisfatória do que a interpretação de Copenhague, porque ninguém foi capaz de explicar claramente apenas como o ato de observação faz com que uma função de onda se colapse. Mas isso é verdade?

Isso, claro, é a pergunta crucial para todas as versões da teoria multiversal. E há algumas idéias sobre como isso pode ocorrer. Stephen Feeney do Imperial College, em Londres, por exemplo, questiona se universos em um multiverso de tipo 2 podem bater uns contra os outros, deixando marcas no espaço do outro, como adjacentes bolhas de sabão. Tais impressões, argumenta ele, apareceria na radiação cósmica de fundo criada logo após o Big Bang (ver diagrama) — embora nenhuma ainda foi encontrada.

Se ocorresse uma colisão dentre dois universos, uma "ferida" iria se originar no outro universo, podendo ser captada facilmente pela radiação cósmica de fundo.

Há também uma experiência que, embora não prove a realidade de um multiverso de tipo três, certamente iria testar a crença do experimentador nele. Esta experiência é uma roleta russa quântica, uma versão do gato de Schrödinger, no qual o experimentador fica no lugar do infeliz animal. Em alguns futuros, ele será morto. Em alguns, ele permanecerá vivo. Mas uma vez que, do ponto de vista dele, ele vai estar ciente apenas deste último, ele sempre irá perceber que ele está vivo, evidentemente. Algum voluntário?

Traduzido e adaptado deThe Economist
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Quando se trata de física, as regras de gravidade estão em praticamente tudo o que pode vê no Universo - ela mantém os planetas orbitando estrelas, estrelas orbitando buracos negros, e, bem, todos nós presos no planeta.

Mas, uma vez que todos os objetos maciços no Universo têm uma influência sobre a gravidade, os investigadores não conseguiram mais uma vez mostrar uma conexão entre gravidade e a mecânica quântica.

Em outras palavras, a gravidade simplesmente não parece se preocupar com o mundo quântico. E isso é uma grande decepção para nossas esperanças de uma teoria de tudo.

Vamos voltar aqui um segundo, porque tudo isso - mundo quântico/clássico - pode ficar um pouco confuso para quem não está habituado. 

Na física, existem basicamente duas teorias na qual podemos explicar o universo - a física clássica, que abrange todo o trabalho feito antes do século 20, e que descreve o comportamento de praticamente tudo que você pode ver - planetas, estrelas, seres humanos, etc.

E depois há a mecânica quântica, a abordagem ousada mais recente, que tenta explicar o comportamento estranho de todas as mais ínfimas partículas no universo, tais como fótons, elétrons e o  indescritível bóson de Higgs.

Mas você provavelmente já ouviu falar que os físicos realmente querem unificar essas duas teorias para criar uma "teoria de tudo", que pode explicar o Universo como um todo, tanto o observável quanto o minúsculo, tudo em um simpático conjunto de poucas equações.
E este último estudo é parte do que uma equipe de cientistas chineses de Huazhong Universidade de Ciência e Tecnologia em Wuhan está tentando fazer. Eles usaram uma nova técnica de observar para qualquer tipo de conexão entre a gravidade e spin, o que seria uma evidência da física clássica e física quântica estarem ligadas.

 Assim, de acordo com a relatividade geral - a teoria que define a física clássica - a influência da gravidade é idêntica para todos os objetos.

 Isto é conhecido como o princípio da equivalência, e que basicamente significa apenas que, graças à gravidade, os objetos com exatamente a mesma massa seguirão trajetórias idênticas se eles estão em queda livre dentro de um vácuo.
Por mais louco que pareça, nós observamos a gravidade em ação desde Galileo que testou pela primeira vez ela (imperfeitamente, graças aos efeitos da resistência do ar) na Torre de Pisa em 1589, como conta a lenda - e você ainda pode vê-la em ação no vídeo abaixo:


Mas os cientistas a hipotetizaram que, se houver algum tipo de ligação entre a física clássica e a mecânica quântica, então - em algum nível pequeno, pelo menos - a gravidade deve agir de forma ligeiramente diferente dependendo do spin de um objeto.

O spin é um tipo de momento angular intrínseco que descreve o que um elétron ou átomo está fazendo, e, basicamente, se é que podemos encontrá-lo exercendo uma influência sobre a gravidade, seria incrivelmente promissor para a perspectiva de uma teoria unificada na futuro.

Os investigadores tentaram e falharam na procura dessa influência quântica da gravidade no passado, mas neste último experimento, a equipe chinesa testou essencialmente através da recriação do famoso experimento de queda livre feito por Galileu na Torre de Pisa em uma escala muito, muito pequena.

Eles levaram dois átomos de rubídio com spins opostos, arrefeceu-los a alguns milionésimos de grau acima do zero absoluto, e colocou-os em um tubo de vácuo.

Eles, então, os bombardearam com um feixe de laser de baixo para cima, o que impulsionou-os para cima no tubo - antes de, eventualmente, cairem para o fundo novamente. Criando uma "fonte" subindo e descendo de átomos.

Usando uma técnica chamada interferometria de átomos, que explora a natureza de onda dos átomos para monitorar seu movimento com um detalhe incrível, os pesquisadores mediram exatamente o quão rápido os átomos estavam caindo cada vez.

Eles descobriram que, apesar de ter spins opostos, a aceleração de queda livre dos dois átomos concordou com o outro para dentro de uma parte em 10 milhões - o que é muito muito idênticos.

E sugere que a gravidade é precisamente de zero abaixo do seu spin, o que é problemático para uma teoria unificada daqui para frente.

Mas - e este é um grande mas - este estudo apenas mostra que não houve efeito sobre a gravidade no qual pudéssemos medir. E como a história tem mostrado, os cientistas estão constantemente ficando melhor em medir as coisas.

Então segure seus chapéus e se prepare-se para mais destes estudos nos anos vindouros. Se alguém vê uma mudança no comportamento da gravidade, que poderia ser apenas mais um passo para uma teoria de tudo. E se não, bem, as possibilidades são tão emocionantes ... continue prestando atenção no espaço.

Esta pesquisa foi  publicada na  revista Physical Review Letters.

Traduzido e adaptado de Science Alert
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