O erro brilhante de Einstein: Estados entrelaçados - Chad Orzel

Veja a aula completa em: http://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel

Quando você pensa em Einstein e na Física, provavelmente a primeira coisa que lhe vem à mente é E=mc^2. Mas, na verdade, uma de suas maiores contribuições nesse campo veio na forma de uma estranha nota de rodapé filosófica em um artigo de 1935, que ele escreveu em parceria, e que acabou se mostrando equivocado. Chad Orzel explica em detalhes o artigo "EPR" de Einstein e seus insights sobre o estranho fenômeno dos estados entrelaçados.

Aula de Chad Orzel e animação de Gunborg/Banyai.

Albert Einstein teve um papel fundamental
no lançamento da mecânica quântica,

com sua teoria do efeito fotoelétrico,

porém permaneceu muito incomodado
com as implicações filosóficas.

E embora a maioria de nós
ainda lembre dele pela fórmula E=MC^2,

na verdade sua última grande contribuição
à Física foi um artigo, de 1935,

feito em parceria com seus jovens colegas
Boris Podolsky e Nathan Rosen.

Visto como uma estranha nota filosófica
de rodapé até meados dos anos 80,

esse artigo EPR se tornou essencial
a um novo entendimento da física quântica,

por sua descrição de
um estranho fenômeno

agora conhecido
como "estados entrelaçados".

O artigo começa considerando uma
fonte que emita pares de partículas,

cada um com duas
propriedades mensuráveis.

Cada uma dessas medições
tem dois possíveis resultados,

de igual probabilidade.

Digamos, 0 ou 1 para
a primeira propriedade

e A ou B para a segunda.

Quando uma medição é realizada,

as medições subsequentes
da mesma propriedade na mesma partícula

vão fornecer o mesmo resultado.

A estranha implicação dessa situação

não é que apenas
o estado de uma partícula

é indeterminado até que seja medido,

mas também que a medição,
por sua vez, determina o estado.

E além disso, uma medição afeta a outra.

Medindo-se que uma
partícula se encontra no estado 1

e em seguida efetuando
o segundo tipo de medição,

haverá 50% de chance
de se obter A ou B.

Mas se em seguida você
repetir a primeira medição,

você terá 50%
de chance de obter 0,

embora a partícula
já tenha sido medida como 1.

Portanto, trocar a propriedade sendo
medida embaralha o resultado original,

permitindo obter um valor novo e aleatório.

Isso fica ainda mais estranho
quando analisamos as duas partículas.

Cada uma delas vai
produzir resultados aleatórios,

mas se você comparar os dois

vai descobrir que eles são sempre
perfeitamente correlatos.

Por exemplo: se ambas as partículas
forem medidas como 0,

o relacionamento sempre se manterá.

Os estados das duas são entrelaçados.

Medindo uma delas se obtém
a medição da outra com absoluta segurança.

Mas esse entrelaçamento parece desafiar a
famosa teoria da relatividade de Einstein,

pois nada limita a
distância entre as partículas.

Se você medir uma delas
em Nova Iorque, ao meio-dia,

e a outra em São Francisco,
um nanossegundo depois,

você vai obter
exatamente o mesmo resultado.

Mas se a medição determina mesmo o valor,

isso requer que uma partícula
envie algum tipo de sinal para a outra

13 milhões de vezes mais rápido
do que a velocidade da luz,

o que, de acordo com a teoria
da relatividade, é impossível.

Por isso, Einstein descartou
o entrelaçamento

como "spukhafte fernwirkung",

ou "ação fantasmagórica à distância".

Concluiu que a mecânica
quântica era incompleta,

uma mera aproximação de uma realidade
mais profunda, onde ambas as partículas

possuem estados predeterminados,
ocultos de nós.

Os defensores da teoria quântica ortodoxa,
liderados por Niels Bohr,

afirmavam que os estados quânticos são
mesmo, por natureza, indeterminados,

e o entrelaçamento permite
que o estado de uma partícula

dependa do estado de sua parceira distante.

Por trinta anos, a Física
permaneceu num impasse,

até que John Bell percebeu que a chave
para testar o argumento do EPR

era analisar casos envolvendo
várias medições das duas partículas.

As teorias das variáveis ocultas locais,
apoiadas por Einstein, Podolsky e Rosen,

limitavam estritamente a frequência
de possíveis resultados como 1A ou B0

porque os resultados precisariam
ser definidos de antemão.

Bell mostrou que a abordagem
puramente quântica,

na qual o estado fica realmente
indeterminado até que seja medido,

possui limites diferentes
e prevê resultados de medições mistos

que são impossíveis
na situação pré-determinada.

Assim que Bell elaborou a forma
de testar o argumento EPR,

os físicos o colocaram em prática.

Começando com John Clauser nos anos 70
e com Alain Aspect no início dos anos 80,

dezenas de experimentos
testaram a previsão EPR,

e todos descobriram a mesma coisa:

a mecânica quântica está certa.

As correlações entre os estados
indeterminados

de partículas entrelaçadas são reais

e não explicáveis por
nenhuma variável mais profunda.

[O QUE É O AMOR?]

O artigo EPR acabou se mostrando
equivocado, mas de forma brilhante.

Ao levar os físicos
a refletir profundamente

sobre os fundamentos da física quântica,

ele levou a maiores
elaborações da teoria

e ajudou a lançar as pesquisas
sobre temas como informação quântica,

hoje um campo próspero,

com potencial de desenvolver
computadores de poder inigualável.

Infelizmente, a aleatoriedade
dos resultados obtidos

impede cenários de ficção científica

como usar partículas entrelaçadas
para enviar mensagens

mais rápido do que a velocidade da luz.

Portanto a relatividade
está segura, por enquanto.

Mas o universo quântico é muito mais
estranho do que Einstein queria crer.