Enquanto o mundo quântico está ao nosso redor, encolher até o tamanho de um átomo para experimentar esse estranho reino seria difícil para os humanos

Crédito da imagem: Nivens/Shutterstock

Em 2022, três físicos ganharam o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho sobre o emaranhamento quântico “assustador”. Alguns buscadores quânticos agora imaginam ter uma festa de Halloween no mundo subatômico. Lá, eles esperam experimentar em primeira mão os estranhos efeitos quânticos que há muito alimentam sua imaginação.

Mas como seria o mundo subatômico e como você chegaria lá?

O reino quântico

A boa notícia é que o mundo quântico não está longe. Nós vivemos nele. A teoria da mecânica quântica descreve todo o universo, incluindo o mundo cotidiano com o qual estamos familiarizados. 

“[Os humanos] teriam que descobrir alguma maneira de alterar as constantes fundamentais do universo para alterar o tamanho de seus átomos. Não há como fazer isso”, diz Kakalios.

Mas e se você conseguisse fugir das leis da física e encolher até o tamanho de um átomo? “Quando você está nesse tamanho, suas interações com a luz serão muito diferentes do que você costuma ver”, diz Kakalios. “ Nossos olhos podem detectar fótons únicos. […] Tudo seria meio estático e estranho ao invés de um fluxo contínuo. Fótons únicos de luz atingiriam seus olhos como chuva em um telhado de zinco. Como você seria capaz de processar isso é muito difícil de dizer”.

Dois olhos humanos podem ser comparados aos experimentos de dupla fenda do cientista Thomas Young do início de 1800, que são famosos por nos levar ao caminho da mecânica quântica. Nos experimentos, que foram revisitados no século 20, os cientistas procuraram determinar se a luz é uma onda ou um fluxo de partículas e descobriram que a luz de fato atua tanto como uma onda quanto como um fluxo de partículas. Em uma versão do experimento, um fóton de cada vez foi enviado através das fendas e um padrão de onda se formou ao longo do momento na placa fotográfica atrás da barreira.

À medida que a luz entra em nossos olhos no mundo subatômico, fóton por fóton, “eu acho que você pode ver essa imprecisão estranha, e que você teria que olhar para algo por um tempo antes de ver uma predefinição padrão e, mesmo assim, a predefinição padrão será um padrão de interferência”, diz Kakalios.

O emaranhamento, que ocorre quando você junta duas partículas idênticas e depois as separa cuidadosamente, pode ser mais fácil de observar no reino quântico. “As duas partículas”, diz Kakalios, “seriam descritas por uma única função de onda mesmo se você as separasse por uma grande distância. E se você fizer algo com uma partícula, os efeitos seriam 'instantaneamente' sentidos pela outra partícula porque ainda estão sendo descritas por uma única função de onda”.

No entanto, Kakalios diz que a ideia é impraticável, mesmo considerando a tecnologia futura.

Um micromundo

Não podemos nos encolher no reino quântico, mas Spiros Michalakis, físico matemático da Caltech, que foi o conselheiro científico do Homem-Formiga e o inventor do reino quântico do filme, tem uma ideia. Que tal trazer o reino quântico para nossa escala?

“Nós vivemos neste mundo, [e] queremos viajar no tempo neste mundo, não no micromundo. Queremos nos teletransportar neste mundo. Queremos ter superpoderes neste mundo na Terra. A ciência diz que tudo isso é possível”, diz Michalakis.

O reino quântico, diz Michalakis, é uma espécie de “código-fonte da realidade” hackeável. E “a física quântica diz que você pode fazer qualquer coisa que possa imaginar se souber como juntar as coisas. Se você tiver os ingredientes e a receita, pode fazer o que quiser”, diz Michalakis.

Michalakis prevê um futuro de superpotências de engenharia quântica, uma internet quântica, estados de matéria que criam pequenos blocos de realidade de Lego e muito mais, todos derivados do reino quântico.

“O que queremos fazer é criar uma versão macroscópica do reino quântico”, diz Michalakis.

Mas, de acordo com Hideo Mabuchi, professor de física aplicada em Stanford, “uma característica embutida da mecânica quântica é que todas as coisas realmente estranhas só acontecem sob o capelo, você nunca poderia interagir diretamente com elas. Mesmo se você pudesse se imaginar encolhendo até o tamanho de um átomo, você nunca veria ou sentiria literalmente uma partícula na superposição de duas posições diferentes [...] como isso se pareceria ou sentiria? Isso não é algo que estamos programados para experimentar”.

Mabuchi é cético de que qualquer tecnologia macroscópica em tamanho real se comporte de uma maneira que seja como na mecânica quântica. “Você teria que isolar perfeitamente grandes coisas de qualquer interferência ambiental por muito tempo”, diz Mabuchi.

No entanto, com a realidade virtual, Mabuchi acha que poderíamos ter uma versão de microscopia avançada. “Você poderia […] usar esse equipamento científico e fazer uma festa de Halloween no mundo atômico, pelo menos por uma espécie de procuração. Isso é algo que eu […] poderia imaginar que um dia se tornaria realidade”, diz Mabuchi.

Embora possamos querer encolher como o Homem-Formiga, a tecnologia de realidade virtual ainda não está aqui. O mais próximo que podemos chegar de uma experiência como o mundo quântico estranho pode ser um passeio na floresta à noite.

“Você já esteve na floresta em uma noite sem lua andando por aí?” Pergunta Lucas Wagner, professor de física da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. “Seus olhos se ajustam e você pode ver as coisas, [mas] elas são muito, muito escuras. As bordas das coisas começam a ficar confusas e parecem estar se movendo um pouco", diz ele. "Acho que, dado o que sei da física, tudo seria mais ou menos assim [no reino quântico]".

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook, twitter e instagram. Inscreva-se no boletim informativo. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:

JAKUBOWICZ, Peter. If you could shrink down to the size of an atom, what would you see? Astronomy, 08, nov. 2022. Disponível em: <https://astronomy.com/news/2022/11/if-you-could-shrink-down-to-the-size-of-an-atom-what-would-you-see>. Acesso em: 08, nov. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.