Albert Einstein teve um papel fundamental no lançamento da mecânica quântica,
através da sua teoria do efeito fotoelétrico
mas manteve-se profundamente preocupado com as suas implicações filosóficas.
Apesar de muitos de nós ainda se lembrar dele pela fórmula E=MC^2,
a sua última grande contribuição para a Física foi um artigo de 1935,
feito em colaboração com os seus jovens colegas Boris Podolsky e Nathan Rosen.
Considerada como uma estranha e filosófica nota de rodapé até meados dos anos 80,
este artigo EPR foi recentemente considerado essencial
para um novo entendimento da mecânica quântica,
com a sua descrição de um estranho fenómeno
agora conhecido por "estados entrelaçados".
O artigo começa por considerar uma fonte que emite pares de partículas,
cada uma delas com duas propriedades mensuráveis.
Cada uma dessas medições tem dois resultados possíveis,
de igual probabilidade.
Consideremos 0 ou 1 para a primeira propriedade
e A ou B para a segunda.
Quando se realiza uma medição,
as medições subsequentes da mesma propriedade na mesma partícula
vão obter o mesmo resultado.
A estranha implicação desta situação
não é apenas que o estado de uma partícula
é indeterminado até ser medido,
mas também que, assim sendo, é a medição que determina o estado.
E, além disso, que as medições se afetam uma à outra.
Se medirmos uma partícula como estando no estado 1,
e de seguida fizermos um segundo tipo de medição,
haverá uma probabilidade de 50% de obter A ou B,
mas, se a seguir, repetirmos a primeira medição,
teremos 50% de probabilidade de obter 0
mesmo que a partícula já tenha sido medida como 1.
Assim, mudar a propriedade a ser medida baralha o resultado inicial,
permitindo a obtenção de um valor novo e aleatório.
Fica tudo ainda mais estranho quando olhamos para ambas as partículas.
Cada uma das partículas gerará um resultado aleatório
mas, se compararmos os dois,
vemos que ambos estão perfeitamente correlacionados.
Por exemplo, se ambas as partículas são medidas como zero,
esta relação irá manter-se sempre.
Os estados das duas partículas estão "entrelaçados".
A medição de uma irá dar-nos a da outra, sem margem para erro.
Mas este entrelaçamento parece desafiar
a famosa teoria da relatividade de Einstein
porque não há nada que limite a distância entre as partículas.
Se medirmos uma em Nova Iorque ao meio-dia
e outra em São Francisco um nanossegundo depois,
iremos obter exatamente o mesmo valor.
Mas se a medição determina o valor
isso implica que uma partícula envia uma espécie de sinal à outra
a uma velocidade 13 milhões de vezes superior à velocidade da luz,
o que é impossível, de acordo com a teoria da relatividade.
Por isso, Einstein rejeitou esse entrelaçamento
como sendo"spuckafte ferwirklung"
ou "ação fantasmagórica à distância".
Ele concluiu que a mecânica quântica devia estar incompleta,
uma mera aproximação de uma realidade mais profunda,
em que ambas as partículas possuem estados predeterminados
que estão ocultos para nós.
Os defensores da teoria quântica ortodoxa, liderados por Niels Bohr,
mantiveram que os estados quânticos são, por definição, indeterminados,
e o entrelaçamento permite que o estado de uma partícula
dependa do estado da sua parceira distante.
Durante 30 anos, a Física permaneceu num impasse,
até que John Bell percebeu que a chave para testar o argumento EPR
era analisar casos envolvendo diferentes medições das duas partículas.
As teorias das variáveis locais ocultas, apoiadas por Einstein, Podolsky e Rosen,
limitavam estritamente a frequência de possíveis resultados como 1A ou B0
porque os resultados tinham de ser predeterminados.
Bell mostrou que uma abordagem meramente quântica,
na qual o estado é realmente indeterminado até ser medido,
possui limites diferentes e prevê resultados de medições mistos
que são impossíveis numa situação predeterminada.
Assim que Bell conseguiu arranjar uma forma de testar o argumento EPR,
os físicos colocaram-na em prática.
Começando com John Clauser nos anos 70 e com Alain Aspect no início dos anos 80,
dezenas de experiências testaram a previsão EPR,
e todos descobriram o mesmo:
a mecânica quântica estava correta.
As correlações entre os estados entrelaçados indeterminados
das partículas são reais
e não podem ser explicadas por uma variável mais profunda
O artigo EPR acabou por estar errado, mas de forma brilhante.
O facto de levar os físicos a refletirem profundamente
sobre os fundamentos da física quântica,
levou a elaborações mais profundas da teoria
e ajudou a iniciar as pesquisas sobre temas como a informação quântica,
agora um campo próspero
com o potencial de desenvolver computadores de poder inigualável.
Infelizmente, a aleatoriedade dos resultados
impede cenários de ficção científica,
como usar partículas entrelaçadas para enviar mensagens
mais rapidamente do que a luz.
Por isso, a teoria da relatividade está segura, por agora.
Mas o universo quântico é muito mais estranho do que Einstein queria acreditar.