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Uma das questões mais profundas e não resolvidas da física reside na compreensão de como o mundo probabilístico e muitas vezes contra-intuitivo da mecânica quântica dá origem ao determinismo. mundo clássico que vivenciamos: como o mundo confuso e probabilístico das funções de ondas quânticas se transforma no mundo sólido e clássico que vivenciamos diariamente – átomos, jantares de filé ou passeios de montanha-russa?
Esta questão intrigou físicos por décadas. A chave está em entender como o quantum função de ondaque pode existir em um sobreposição de múltiplos estados, colapsa num estado único e definitivo que se alinha com a nossa realidade clássica. Apesar de ser um conceito central na teoria quântica, o mecanismo exato desta transição permanece indefinido, suscitando décadas de investigação e debate.
Um estudo recente realizado por teóricos quânticos da Espanha, publicado em Revisão Física Xpode lançar uma nova luz sobre esse quebra-cabeça. Usando simulações numéricas avançadas, a equipe demonstrou como as características do mundo clássico podem emergir do reino quântico inerentemente estranho, revelando mais sobre como as funções das ondas quânticas podem entrar em colapso físico.
“A física quântica está em desacordo com a nossa experiência clássica no que diz respeito ao comportamento de elétrons, átomos ou fótons individuais”, disse Philipp Strasberg, da Universidade Autônoma de Barcelona, principal autor do estudo, em um comunicado. declaração recente. “No entanto, se nos afastarmos e considerarmos quantidades grosseiras que nós, humanos, podemos perceber – por exemplo, a temperatura do nosso café da manhã ou a posição de uma pedra – os nossos resultados indicam que os efeitos de interferência quântica, que são responsáveis pelo estranho comportamento quântico, desaparecem. .”
Mundo Clássico em um Multiverso Quântico
A pesquisa baseia-se na interpretação de muitos mundos da mecânica quântica, que postula que cada evento quântico gera múltiplos ramos da realidade. No entanto, um desafio significativo com esta interpretação tem sido conciliar estes universos paralelos com a experiência clássica singular que observamos.
A equipe simulações abordou esta questão explorando como estruturas macroscópicas e estáveis – como o mundo que conhecemos – emergem dos inúmeros estados possíveis de um sistema quântico. Seu trabalho envolveu sistemas com até 50 mil níveis de energia e cinco intervalos de tempo, muito menores do que seriam necessários para simular fenômenos cotidianos.
“Em particular, fornecemos evidências claras de que esse desaparecimento [of quantum interference effects] acontece extremamente rápido – para ser preciso: exponencialmente rápido – com o aumento do tamanho do sistema”, disse Strasberg no comunicado. “Mesmo alguns átomos ou fótons podem se comportar de forma clássica. Além disso, é um fenómeno omnipresente e genérico que não requer qualquer ajuste fino: a emergência de um mundo clássico é inevitável.”
Decodificando a Flecha do Tempo
Um dos aspectos mais intrigantes o estudo são suas implicações para o conceito de tempo. Nas suas simulações, os investigadores observaram que características macroscópicas como ordem e estrutura podem surgir mesmo num sistema quântico que parece caótico em escalas menores. Isto ecoa os princípios da mecânica estatística, onde fenómenos observáveis como a temperatura e a pressão emergem do movimento aleatório das partículas.
O estudo também sugere a possibilidade de mundos com flechas do tempoonde entropia—frequentemente associado a distúrbios —diminui em vez de aumentar. Embora tais cenários sejam improváveis no nosso universo, eles expandem os limites teóricos de como a ordem e o tempo emergem do caos.
“Notavelmente, demonstramos explicitamente que mundos clássicos interessantes podem emergir de um sistema quântico que está globalmente em equilíbrio termodinâmico”, observou Strasberg. “Isso demonstra que ordem, estrutura e uma flecha do tempo podem emergir em ramos únicos de um multiverso quântico, que em geral parece caótico, não estruturado e simétrico no tempo.”
Embora as simulações da equipe sejam um avanço significativo, elas representam apenas o começo de uma exploração mais profunda. À medida que os físicos continuam a refinar a sua compreensão da mecânica quântica, estudos como este oferecem um vislumbre fascinante de como o universo transforma a estranheza do mundo quântico na ordem familiar da vida quotidiana.
Kenna Hughes-Castleberry é comunicadora científica da JILA (um instituto de pesquisa em física líder mundial) e redatora científica do The Debrief. Siga e conecte-se com ela no céu azul ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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