Os dados de Einstein vs o Gato de Schrödinger

Como duas mentes combateram a aleatoriedade quântica para produzir uma nova teoria unificada? Um novo livro mostra a polêmica controvérsia  que ocorrera entre Einstein e Schrödinger no final dos anos 40.  

À esquerda, Albert Einstein, no início dos anos 30. à direita, Erwin Schrödinger, em 1950. Science & Society /Agence France-Presse

Em um dia frio de janeiro, em 1947, Erwin Schrödinger subiu ao pódio na Royal Academy irlandesa em Dublin e triunfante anunciou que havia conseguido algo na qual o próprio Albert Einstein tinha falhado nos últimos 30 anos. Schrödinger disse que tinha inventado uma teoria que unificava  tudo o que reconciliou a teoria da relatividade geral com a mecânica quântica. O anúncio causou sensação na imprensa internacional, que vergonhosamente assemelhou-se ao confronto de Davi e Golias, para grande desconforto de Schrödinger e irritação de Einstein. Ele quase destruiu sua amizade de longa data. A matéria tornou tão amarga em um ponto, com rumores de possíveis ações judiciais, que um outro colega, Wolfgang Pauli, interveio para mediar. Um total de três anos se passariam antes que os amigos distantes cautelosamente começassem a trocar cartas novamente.

Esta história dos dois físicos, sua busca compartilhada da unificação e o frenesi da mídia que lhes rasgaram ao meio é o foco do último livro de Paul Halpern, "O gato de Schrödinger e os dados de Einstein."

Esses homens eram aliados naturais. Ambos foram laureados com o Nobel, reconhecidos pelo trabalho fundamental nos primórdios da mecânica quântica. Cada um tinha uma inclinação filosófica forte, que moldou sua visão de mundo. Einstein favoreceu o trabalho de Spinoza, enquanto Schrödinger teve uma afinidade para Schopenhauer e se envolveu no misticismo oriental. Essas influências filosóficas contribuiram para a sua antipatia mútua da natureza probabilística da mecânica quântica, apesar de seu sucesso experimental deslumbrante.

Einstein não foi tímido em expressar suas objeções, quando famosamente declarou que Deus "não joga dados", o que levou Niels Bohr retrucar, "Pare de dizer a Deus o que fazer!" e Schrödinger vacilar um pouco mais em sua postura - mantendo, segundo Halpern, "uma superposição quântica de pontos de vista contrastantes" - mas, com tristeza,  confessou: "Eu não gosto disso, e eu sinto muito, eu nunca tive nada a ver com isso", para destacar o absurdo da interpretação de Copenhague da mecânica quântica, na qual ele propôs seu famoso paradoxo do gato.

Na sua essência, este é também o conto de duas equações: equação da relatividade geral  de Einstein e equação de onda de Schrödinger, que regem os reinos do muito grande e o muito pequeno. O físico Paul Dirac reconciliou a equação de onda com a relatividade especial, em 1928, dividindo o Prêmio Nobel com Schrödinger por seus esforços. Mas a relatividade geral, até agora , tem resistido a todos os esforços em ser semelhante assimilada com uma teoria completa da gravidade quântica. Para compreender por como isso acontece, exige um aprofundamento em algum material muito inebriante e  matematicamente densa.

Halpern, um físico da Universidade de Ciências da Filadélfia, faz o seu melhor para aterrar o leitor casual com analogias criativas e prosas salpicadas com flashes de sagacidade. O espaço tempo negativamente curvado (hiperbólico) - geralmente descrito como uma forma de sela - torna-se "uma batata frita curvada". A Noção dos quanta de Max Planck é visualizada como "encher um cofrinho com um pilha de moedas de várias denominações", enquanto equação de onda de Schrödinger é semelhante a "um scanner que processa funções de onda e, em alguns casos lê seu valor energético e os guarda, enquanto em outros casos ele os descarta".

Muitos estudantes de física tem rangido os dentes em frustração sobre a matemática da relatividade geral. Para entender essa difícil matemática, alguns recorrem à analogias. Então, consideremos esta seguinte: Imagine um deserto plano e sem limites, com pedras de vários tamanhos espalhados por toda a sua superfície, cuja massa cria protuberâncias de diversas profundidades na areia. Uma tendal resistente paira sobre este deserto, firmemente esticado em um esqueleto de tendas ligados por barras, combinando o levantar e o mergulhar das areia abaixo. O deserto é toda a matéria e energia do universo, enquanto a tenda é a geometria do espaço-tempo. Os postes e barras são as equações da relatividade geral, conectando as coisas do universo com a forma do universo. Como Halpern escreve: "Massa e  energia deformam espaço-tempo, dizendo-lhe onde e como curvar-se. A forma do espaço-tempo, por sua vez, controla o modo como as coisas se movem dentro dele. "

Apesar deste dom para explicação clara, tais momentos são muitas vezes precedidos por grandes pedaços de prosas técnicas, cheias de jargões e novas versões no chão bem explorado da história. A primeira metade do livro, sobretudo, padece neste matéria; há um pequena parcela de coisas novas que podem surpreender e encantar o leitor. Continua a ser uma questão relevante, evidenciada pela chamada "velocidade mais rápida do que a luz" em neutrinos no fiasco visto a alguns anos atrás, quando um experimento OPERA Europeu apelou e surpreendeu o mundo com um anúncio público prematuro que tinha cronometrado neutrinos viajando a frações de segundo mais rápido do que a velocidade da luz - uma aparente violação do limite de velocidade cósmica de Einstein. (Esse resultado foi posteriormente demonstrado ser um erro de calibração e não uma violação da relatividade.)

Em toda essa emoção midiática sobre as tentativas de Einstein na unificação, Halpern observa com razão que seus colegas foram em grande parte indiferente. A corrente principal da física deixou para trás como o Modelo Padrão da física das partículas tomou forma, e as abordagens matemáticas, uma vez exploradas por Einstein e Schrödinger tem dado forma a teoria das cordas e gravidade quântica em loop, dois dos candidatos mais promissores para a gravitação quântica.

Os físicos devem finalmente terão êxito e corrigir suas falhas e descreverão inteiramente o nosso universo? 

Halpern não suspeita, pois ainda há muitas questões em aberto na física; ele cita a natureza misteriosa da matéria escura e energia escura como exemplos. No entanto, eles vão perseverar, como Einstein, que pediu um lápis e suas notas do dia antes de morrer para que ele pudesse continuar a trabalhar em seus cálculos e foi até o fim na sua busca sonhadora da unificação.

Traduzido e adaptado do The New York Times