Para salvar a física, os especialistas sugerem que precisamos presumir que o futuro pode afetar o passado: WebCuriosos

Em 2022, o prêmio Nobel de física foi premiado por trabalhos experimentais que mostram que o mundo quântico deve quebrar algumas das nossas intuições fundamentais sobre como o Universo funciona.

Muitos olham para essas experiências e concluem que desafiam a “localidade” – a intuição de que objetos distantes precisam de um mediador físico para interagir. E, de facto, uma ligação misteriosa entre partículas distantes seria uma forma de explicar estes resultados experimentais.

Outros, em vez disso, pensam que as experiências desafiam o “realismo” – a intuição de que existe um estado de coisas objectivo subjacente à nossa experiência. Afinal de contas, as experiências só são difíceis de explicar se se pensar que as nossas medições correspondem a algo real.

De qualquer forma, muitos físicos concordam sobre o que tem sido chamado “a morte por experiência” do realismo local.

Mas e se ambas as intuições puderem ser salvas, à custa de uma terceira?

Um grupo crescente de especialistas pensa que deveríamos abandonar a suposição de que as ações presentes não podem afetar acontecimentos passados. Chamada de “retrocausalidade”, esta opção pretende resgatar tanto a localidade quanto o realismo.

Causalidade

Afinal, o que é causalidade? Vamos começar com a frase que todos conhecem: correlação não é causalidade. Algumas correlações são causais, mas não todas. Qual é a diferença?

Considere dois exemplos. (1) Existe uma correlação entre a agulha do barômetro e o clima – é por isso que aprendemos sobre o clima olhando para o barômetro. Mas ninguém pensa que a agulha do barômetro esteja causando o clima. (2) Beber café forte está correlacionado com um aumento da frequência cardíaca. Aqui parece correto dizer que o primeiro está causando o segundo.

A diferença é que se “movermos” a agulha do barômetro, não mudaremos o clima. O clima e o ponteiro do barômetro são controlados por uma terceira coisa, a pressão atmosférica – é por isso que estão correlacionados. Quando controlamos a agulha, quebramos a ligação com a pressão do ar e a correlação desaparece.

Mas se intervirmos para alterar o consumo de café de alguém, normalmente também alteraremos a frequência cardíaca. Correlações causais são aquelas que ainda se mantêm quando alteramos uma das variáveis.

Hoje em dia, a ciência que procura estas correlações robustas é chamada de “descoberta causal”. É um grande nome para uma ideia simples: descobrir o que mais muda quando mexemos nas coisas ao nosso redor.

Na vida cotidiana, geralmente presumimos que os efeitos de uma manobra aparecerão mais tarde do que a própria manobra. Esta é uma suposição tão natural que não percebemos que estamos fazendo isso.

Mas nada no método científico exige que isso aconteça, e isso é facilmente abandonado na ficção fantástica. Da mesma forma, em algumas religiões, oramos para que os nossos entes queridos estejam entre os sobreviventes do naufrágio de ontem, por exemplo.

Estamos imaginando que algo que fazemos agora pode afetar algo no passado. Isso é retrocausalidade.

Retrocausalidade quântica

A ameaça quântica à localidade (que objetos distantes precisam de um mediador físico para interagir) decorre de um argumento da Irlanda do Norte físico John Bell na década de 1960.

Bell considerou experimentos nos quais dois físicos hipotéticos, Alice e Bob, recebem partículas de uma fonte comum. Cada um escolhe uma das diversas configurações de medição e, em seguida, registra um resultado de medição. Repetido muitas vezes, o experimento gera uma lista de resultados.

Bell percebeu que a mecânica quântica prevê que haverá correlações estranhas (agora confirmadas) nestes dados. Eles pareciam implicar que a escolha do cenário por Alice tem uma influência sutil “não local” no resultado de Bob, e vice-versa – mesmo que Alice e Bob possam estar a anos-luz de distância.

O argumento de Bell é disse representar uma ameaça à teoria da relatividade especial de Albert Einstein, que é uma parte essencial da física moderna.

Mas isso ocorre porque Bell presumiu que as partículas quânticas não sabem quais medidas encontrarão no futuro. Modelos retrocausais propõem que as escolhas de medição de Alice e Bob afetam as partículas na fonte. Isto pode explicar as estranhas correlações, sem quebrar a relatividade especial.

Em trabalhos recentes, nós propusemos um mecanismo simples para a estranha correlação – envolve um fenômeno estatístico familiar chamado O preconceito de Berkson (veja nosso resumo popular aqui).

Existe agora um grupo próspero de estudiosos que trabalham com retrocausalidade quântica. Mas ainda é invisível para alguns especialistas na área. Fica confuso com uma visão diferente chamada “superdeterminismo”.

Superdeterminismo

Superdeterminismo concorda com a retrocausalidade de que as escolhas de medição e as propriedades subjacentes das partículas estão de alguma forma correlacionadas.

Mas o superdeterminismo trata-o como a correlação entre o tempo e o ponteiro do barómetro. Assume que existe uma terceira coisa misteriosa – um “superdeterminador” – que controla e correlaciona tanto as nossas escolhas como as partículas, da mesma forma que a pressão atmosférica controla tanto o clima como o barómetro.

Portanto, o superdeterminismo nega que as escolhas de medição sejam coisas que somos livres para manipular à vontade, elas são predeterminadas. Movimentos livres quebrariam a correlação, tal como no caso do barómetro.

Críticos objeto que o superdeterminismo, portanto, enfraquece as suposições fundamentais necessárias para realizar experimentos científicos. Dizem também que isso significa negar o livre arbítrio, porque algo está controlando tanto as opções de medição quanto as partículas.

Essas objeções não se aplicam à retrocausalidade. Os retrocausalistas fazem descobertas causais científicas da maneira usual, livre e tortuosa. Dizemos que são as pessoas que rejeitam a retrocausalidade que se esquecem do método científico, se se recusam a seguir a evidência até onde ela o leva.

Evidência

Qual é a evidência da retrocausalidade? Os críticos pedem provas experimentais, mas essa é a parte fácil: as experiências relevantes acabaram de ganhar um Prémio Nobel. A parte complicada é mostrar que a retrocausalidade dá a melhor explicação para estes resultados.

Mencionamos o potencial para remover a ameaça à relatividade especial de Einstein. Essa é uma grande dica, em nossa opinião, e é surpreendente que tenha demorado tanto para explorá-la. A confusão com o superdeterminismo parece ser a principal causa.

Além disso, nós e outros argumentaram que a retrocausalidade dá melhor sentido ao fato de que o micromundo das partículas não se importa com a diferença entre passado e futuro.

Não queremos dizer que tudo seja fácil. A maior preocupação com a retrocausação é a possibilidade de enviar sinais para o passado, abrindo a porta para os paradoxos da viagem no tempo.

Mas para criar um paradoxo, o efeito no passado tem de ser medido. Se a nossa jovem avó não consegue ler o nosso conselho para evitar casar com o avô, o que significa que não existiríamos, não há paradoxo. E no caso quântico, é sabido que nunca podemos medir tudo de uma vez.

Ainda assim, há trabalho a fazer na elaboração de modelos retrocausais concretos que imponham esta restrição de que não se pode medir tudo de uma vez.

Portanto, encerraremos com uma conclusão cautelosa. Nesta fase, é a retrocausalidade que tem o vento a favor, por isso corra rumo ao maior prémio de todos: salvar a localidade e o realismo da “morte por experiência”.

Uau Preçobolsista emérito, Trinity College, Universidade de Cambridge e Ken WhartonProfessor de Física e Astronomia, Universidade Estadual de São José

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