Porque é que o Gato de Schrödinger continua a ser a experiência de pensamento mais controversa da ciência

Uma das ferramentas mais importantes na caixa de instrumentos do físico teórico é a experiência de pensamento. Se estudar a relatividade, a mecânica quântica ou qualquer outra área da física que se aplique a ambientes ou situações em que não pode (ou não deve) colocar-se, verá que passa muito mais tempo a trabalhar em cenários imaginários do que a montar instrumentos ou a efetuar medições.

Segundo a “Science Focus”, ao contrário das experiências físicas, as experiências de pensamento não têm a ver com a recolha de dados, mas sim com a colocação de uma questão imaginária e o trabalho através de uma sequência lógica “se/então” para explorar o que a teoria realmente significa.

Perguntar “o que é que tem de acontecer se a teoria for verdadeira?” é inestimável para desenvolver a intuição e antecipar novas aplicações. Nalguns casos, uma experiência de reflexão pode revelar as implicações filosóficas profundas de uma teoria, ou mesmo apresentar o que parece ser um paradoxo insolúvel.

Provavelmente, a mais famosa de todas as experiências de pensamento em física é a do Gato de Schrödinger – tanto porque envolve uma carnificina (puramente hipotética!), como porque as suas implicações para a natureza da realidade num mundo quântico continuam a desafiar estudantes e teóricos de todo o mundo.

A configuração experimental básica – mais uma vez, puramente hipotética – é a seguinte. Imaginemos que temos um material radioativo no qual existe uma probabilidade de 50 por cento de ocorrer um decaimento nuclear num determinado período (digamos, uma hora).

Com base nesta configuração, é fácil deduzir que, uma vez que a probabilidade de o átomo decair e desencadear o veneno é de 50%, metade das vezes que se faz a experiência, deve encontrar-se um gato vivo e metade das vezes, deve encontrar-se um gato morto, assumindo que não se está a reutilizar o mesmo gato de cada vez.

Mas quando Erwin Schrödinger descreveu a experiência de pensamento a Albert Einstein em 1935, fê-lo para realçar uma consequência aparente da teoria quântica que parecia aos dois cientistas ser um completo disparate: a ideia de que, antes de abrir a caixa, o gato está vivo e morto ao mesmo tempo.

Em última análise, tudo se resume ao princípio da incerteza da mecânica quântica. Ao contrário da mecânica clássica (o tipo de física que se aplica às nossas experiências quotidianas), na mecânica quântica, parece haver uma incerteza fundamental incorporada na natureza da realidade.

Quando se atira uma moeda ao ar (um acontecimento clássico), só é “aleatório” porque não se está a controlar suficientemente bem todos os movimentos e forças envolvidos. Se pudéssemos medir absolutamente tudo, poderíamos prever o resultado de cada vez – é determinístico.

Mas na versão mecânica quântica do lançamento de uma moeda ao ar, o decaimento radioativo, nada do que medimos pode dizer-nos o resultado antes de este ocorrer. No que diz respeito a um observador externo, até que ocorra a medição do lançamento quântico da moeda ao ar, o sistema comportar-se-á como se estivesse em ambos os estados ao mesmo tempo: o átomo está simultaneamente decaído e não decaído, naquilo a que chamamos uma sobreposição.

A sobreposição é um fenómeno real na mecânica quântica e, por vezes, podemos até utilizá-lo em nosso proveito. A computação quântica baseia-se na ideia de que um bit (ou qubit) de um computador quântico, em vez de ser apenas um ou zero, pode estar numa sobreposição de um e zero, aumentando enormemente a capacidade do computador para efetuar muitos cálculos complexos ao mesmo tempo.

No caso do Gato de Schrödinger, a conclusão aparentemente absurda de que o gato está simultaneamente vivo e morto resulta de se considerar todo o aparelho – o átomo, o dispositivo de ativação, o frasco de veneno e o gato – como um sistema quântico único, cada elemento do qual existe numa sobreposição.

O átomo está decaído e não está, o dispositivo é acionado e está inativo, o frasco está partido e está intacto, e o gato está, portanto, simultaneamente morto e vivo, até ao momento em que a caixa é aberta.

Se esta conclusão é de facto absurda é uma questão em aberto. O que tanto Schrödinger como Einstein concluíram foi que a incerteza verdadeira e fundamental simplesmente não se pode aplicar ao mundo real, macroscópico. Atualmente, a maioria dos físicos aceita que a incerteza é real, pelo menos para as partículas subatómicas, mas a forma como essa incerteza “colapsa” quando é feita uma medição continua a ser motivo de debate.

Numa interpretação, qualquer medição efetuada altera fundamentalmente a realidade – embora se argumente geralmente que o dispositivo de disparo, ou pelo menos o próprio gato, fornece uma medição para esse efeito. Noutra interpretação, designada por Muitos Mundos, todo o Universo se duplica de cada vez que uma moeda quântica é lançada ao ar, e a medição diz-nos simplesmente se estamos no universo do gato morto ou do gato vivo a partir de agora.

“Embora não possamos dizer quanto tempo demorará até compreendermos completamente o que realmente se passa na caixa negra da superposição quântica, as aplicações da teoria quântica já nos estão a trazer avanços tecnológicos incríveis, como os computadores quânticos. E, entretanto, experiências de pensamento inteligentes permitem-nos seguir a nossa curiosidade, sem correr o risco de matar nenhum gato”, conclui o site.