Efeméride: Erwin Schroedinger

Erwin Schrödinger (12 de Agosto de 1887 – 4 Janeiro de 1961)

O físico austríaco Erwin Schrödinger é hoje recordado no Google com um doodle. Nasceu faz hoje 126 anos. Foi um dos fundadores da teoria quântica, sendo mais conhecido pela célebre equação que tem o seu nome, a qual, como as equações de Newton, descreve o movimento de um corpo, mas sob a forma de onda.

O nome de Schrödinger está também associado ao chamado paradoxo do "seu" gato, que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo. Esse assunto tem sido alvo de vários posts neste blog, pelo que não será aqui discutido hoje. Foi no artigo sobre o gato, publicado em 1935, na sequência de um artigo de Einstein e colaboradores sobre a "Descrição da Realidade Física", que Schrödinger introduziu um dos conceitos mais misteriosos da teoria quântica — o conceito de "entrelaçamento" (entanglement em inglês).

 O entrelaçamento ocorre quando duas partículas, como fotões, electrões ou mesmo moléculas, interagem fisicamente e depois se separam. O facto de terem interagido implica que, se não houver qualquer acção exterior, o par tenha de ser descrito como um todo, mesmo depois de as partículas se terem separado, ficando algumas das propriedades de uma das partículas condicionadas pelo valor das propriedades da outra, por mais afastadas que estejam. Isso tem a sua lógica, por um lado, porque no par, tomado como um todo, há conservação de certas propriedades como energia e momento, e também o spin total, de modo que, quando as partículas se separam, as somas dessas grandezas mantêm-se constantes. Consideremos o spin (componente segundo uma dada direcção) de um par de electrões emparelhados, um com spin +1/2 e o outro, com spin -1/2, sendo, portanto, o spin total, zero. Se separarmos os dois electrões e os afastarmos um do outro, quando se mede o spin de um deles, fica automaticamente a saber-se o spin do outro, se for medido na mesma direcção: se se medir +1/2  para um, fica a saber-se que o outro terá spin -1/2 , esteja onde estiver.

O que nos põe os cabelos em pé, é que podemos, já depois de os electrões do par se separarem, orientar, numa qualquer direcção escolhida aleatoriamente, o spin de um dos electrões por meio de um campo magnético, e depois medir o spin de qualquer dos electrões: se encontrarmos, por exemplo, o valor +1/2, ficamos automaticamente a saber que o valor do spin do outro electrão, se for medido na mesma direcção, será -1/2. Nas palavras de Schrödinger, isto apenas e nada mais significa que o conhecimento do valor do spin de um electrão está inextricavelmente ligado ao conhecimento do valor do spin do outro. É a esta inextricável correlação que Schrödinger chamou entanglement ou entrelaçamento.

Façamos uma analogia: suponhamos que cortamos uma moeda ao meio, pelo bordo, separando as duas faces, e enviamos meia moeda para Marte e ficamos aqui com a outra. Suponhamos ainda que aplico um certo processo, que, já depois de as enviar, muda aleatoriamente a face da meia moeda que ficou comigo. No instante em que vejo a face da minha meia moeda, fico a saber a face da que está em Marte. Como é que a meia moeda que está em Marte sabe a face que eu vi? Estranho, não é? Esta experiência hipotética parece implicar uma acção à distância! — a que Einstein chamava spooky action. Uma acção, que, segundo a teoria quântica, quando da minha observação e instantaneamente, faça com que a face da moeda em Marte se torne complementar da que ficou comigo. A mecânica quântica diz-me mesmo mais do que isso! Diz-me que as meias moedas, se forem quânticas, não têm faces definidas antes de serem observadas!

Esta situação tem sido confirmada com inúmeras experiências, a primeira das quais realizada em 1982 por Alain Aspect com um par de fotões entrelaçados.

Estes e outros mistérios da teoria quântica estão discutidos em detalhe e de maneira accessível no meu novo livro.

Luís Alcácer