A aleatoriedade dos eventos físicos constitui o núcleo da mecânica quântica. Mas de onde vem essa aleatoriedade? Pode-se encontrar uma justificativa fundamental para ela? Essas perguntas motivam um novo estudo publicado na revista Quantum Research, que propõe uma abordagem inovadora para investigar a origem da imprevisibilidade no mundo quântico.
Atualmente, acredita-se que a aleatoriedade na mecânica quântica não pode ser derivada de nenhuma fonte. Contudo, nem todos concordam com isso. O artigo, de autoria de Alexey V. Melkikh, da Ural Federal University, sugere que a aleatoriedade pode ser consequência de padrões subjacentes mais profundos, e não uma propriedade irredutível da natureza.
O papel da função de onda
O conceito fundamental da mecânica quântica é a função de onda. O quadrado do módulo dessa função fornece a densidade de probabilidade de encontrar um sistema em um determinado elemento de pequeno volume. A própria função é considerada imensurável e é definida a menos de um fator de fase.
Um dos princípios da física teórica é o seguinte: tudo o que não é proibido pela lei é permitido. Nenhuma lei proíbe que a fase da função de onda, ou a própria função de onda, assuma um valor específico para o mesmo quadrado do seu módulo. Essa liberdade abre espaço para questionar a natureza da aleatoriedade.
Desigualdades de Bell e suas implicações
Em 1964, o físico John Bell derivou uma fórmula matemática, as desigualdades de Bell. Se Einstein e os proponentes das variáveis ocultas locais estiverem corretos, os resultados das medições de partículas entrelaçadas sempre obedecerão a essas desigualdades. Se a mecânica quântica estiver correta e as partículas não possuírem propriedades fixas até o momento da medição, essas desigualdades serão violadas.
Nas décadas seguintes, foram realizados inúmeros experimentos práticos com fótons e outras partículas entrelaçadas. Os resultados mostraram violações das desigualdades de Bell. Isso significa que micropartículas não possuem parâmetros ocultos predeterminados antes de realizarmos uma medição. Elas existem em uma superposição de probabilidades, uma rejeição do realismo.
Além disso, partículas entrelaçadas “sentem” umas às outras instantaneamente a qualquer distância, como se fossem um único objeto, embora não haja transmissão de sinal entre elas por meio de campos físicos ordinários. Isso representa uma rejeição da localidade.
Limitações das conclusões de Bell
No entanto, essas conclusões são sempre verdadeiras? Observe que as desigualdades de Bell são válidas apenas sob certas hipóteses. Primeiro, é impossível provar a ausência de variáveis ocultas em todos os casos possíveis porque as demonstrações se baseiam em um conjunto limitado de axiomas conhecidos da mecânica quântica.
Em topologia, as distâncias entre os objetos não são importantes, apenas sua conectividade. Portanto, se as partículas quânticas operam em um espaço topológico, o raciocínio de Bell não se aplica a elas. Essa possibilidade abre uma brecha para reinterpretar os resultados experimentais.
Uma nova hipótese: caos dinâmico
O artigo propõe que as fases da função de onda antes e depois do espalhamento inelástico são conectadas por meio de um procedimento dinâmico caótico. Essa conexão sugere que a aleatoriedade observada pode emergir de um processo determinístico, mas extremamente sensível às condições iniciais.
Se essa hipótese estiver correta, a aleatoriedade quântica não seria fundamental, mas sim uma manifestação de dinâmicas caóticas subjacentes. Isso ecoa a famosa citação de Einstein: “Eu, pelo menos, estou convencido de que [Deus] não joga dados.” Se por “Deus” entendermos as leis do Universo, então esta afirmação se aplica à proposta apresentada no artigo.
Testando a hipótese experimentalmente
Os experimentos a seguir podem ser propostos para testar a hipótese. É possível realizar verificações em larga escala dos resultados de experimentos quânticos para examinar sua aleatoriedade. Métodos para tais testes já foram desenvolvidos para geradores de números aleatórios.
Quanto menor o efeito, mais rigorosos os requisitos para o teste de aleatoriedade e mais desafiador o experimento se torna. No entanto, tal experimento é viável. Um resultado positivo em tais experimentos indicaria que a aleatoriedade não é uma propriedade fundamental e irredutível da mecânica quântica, mas sim uma consequência de padrões subjacentes mais profundos.
O estudo, intitulado “Generalized quantum computing and the problem of randomness origin in quantum mechanics”, foi publicado na revista Quantum Research, volume 1, edição 1, 2026, com DOI 10.55092/qr20260003.
Fonte
- www.inovacaotecnologica.com.br
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