Mecânica quântica e Universos paralelos: o que é a Interpretação de Muitos Mundos?

Pergunta: O que é a Interpretação de Muitos Mundos da Física Quântica?

Você já ouviu falar na interpretação de muitos mundos (IMM) da física quântica? O que é a interpretação de muitos mundos? Qual é a diferença entre ela e outras interpretações da física quântica?

Resposta: A interpretação de Muitos Mundos (IMM) é uma teoria dentro da física quântica para explicar o fato de que o universo contém alguns eventos não-deterministas, mas a própria teoria tem a intenção de ser totalmente determinista.

Nesta interpretação, toda vez que um evento "aleatório" ocorre, o universo se divide entre várias versões distintas. Cada versão separada do universo contém um resultado diferente daquele evento. Em vez de uma linha de tempo contínua, o universo sob a interpretação de muitos mundos se parece mais com uma série de ramos de um galho de árvore.

Por exemplo, a teoria quântica indica a probabilidade de um elemento radioativo decair, mas não há nenhuma maneira de dizer precisamente quando (dentro desses intervalos de probabilidade) que esse decaimento ocorrerá. Se você tiver um grupo de átomos de elementos radioativos que têm uma chance de 50% de decaimento dentro de uma hora, posteriormente, em uma hora, 50% desses átomos seriam deteriorados. Mas a teoria não diz nada precisamente sobre quando um determinado átomo irá decair.

Segundo a teoria quântica tradicional (a interpretação de Copenhague), até que a medição seja feita para um determinado átomo, não há nenhuma maneira de saber se ele vai ser deteriorado ou não. Na verdade, de acordo com a física quântica, você deve tratar esses átomos como uma superposição de estados - tanto deteriorados quanto não deteriorados. 

Isto culmina no famoso experimento mental do Gato de Schrödinger, que mostra as contradições lógicas na tentativa de aplicar a função de onda de Schrödinger.

A interpretação de Muitos Mundos leva em conta esse resultado e aplica-o literalmente, como Everett Postulou:

Postulado de Everett

Hugh Everett III (1930 - 1982) foi um físico estadunidense que propôs a interpretação de muitos mundos (IMM) da física quântica, na qual ele chamou formulação do "estado relativo".

Segundo ele, todos os sistemas isolados evoluem de acordo com a equação de Schrödinger.

Se a teoria quântica indica que átomos podem estar deteriorados e não deteriorados ao mesmo tempo, então a interpretação de muitos mundos conclui que devem existir dois universos: um em que a partícula está deteriorada e outro em que isso não aconteceu. O universo, portanto, se ramifica cada vez que um evento quântico ocorre, criando um número infinito de universos quânticos. Fazendo uma analogia, é como se no instante que você estiver lendo esse artigo, outra versão de você está dormindo e outra, vendo uma série. 

Na verdade, o postulado de Everett implica que todo o universo (sendo um único sistema isolado) existe continuamente em uma superposição de estados múltiplos. Não há nenhum ponto do espaço em que a função de onda nunca colapse, porque isso implicaria que uma parte do Universo não segue a função de onda de Schrödinger.

História da interpretação de muitos mundos

A interpretação de muitos mundos foi criado por Hugh Everett III em 1956 em sua tese de doutorado, A Teoria da Função Universal da Onda. Mais tarde foi popularizada pelos esforços do físico Bryce DeWitt. Nos últimos anos, dentre alguns dos trabalhos mais populares, está o de David Deutsch, que aplicou os conceitos da interpretação de muitos mundos como parte de sua teórica na Computação Quântica.

Embora nem todos os físicos concordem com a interpretação de muitos mundos, existem sondagens informais e não científicas que têm apoiado a ideia de que ela é uma das interpretações dominantes da física, estando atrás apenas da interpretação de Copenhague e da Decoerência Quântica. Michael Nielsen escreveu  em seu blog em 2014 (que não existe mais) que a interpretação de muitos mundos não é apenas aceita por muitos físicos, mas também é a interpretação que é mais desaprovada pelos físicos. Os opositores não só discordam,  mas se opõem ativamente a ela, em princípio. Segundo eles, é uma abordagem muito controversa e a maioria dos físicos que trabalham com física quântica parecem acreditar que questionar sobre interpretações da mecânica quântica é perca de tempo (porque são hipóteses essencialmente não testáveis).

Outros nomes para a interpretação de muitos mundos

A interpretação de muitos mundos tem vários outros nomes, embora os trabalhos da década de 1960 e 1970 por Bryce DeWitt trouxeram o nome "muitos mundos" para um patamar mais popular. Alguns outros nomes como Teoria do Estado Relativo ou a Teoria da Função de Onda Universal foram criados.

Não-físicos, às vezes, usam os termos mais amplos como multiverso, megaverso, ou universos paralelos ao se referirem à interpretação de muitos mundos, nomes nos quais ficaram bem mais famosos devido aos filmes e séries de ficção científica e em HQ's. Essas teorias geralmente incluem classes de conceitos físicos que cobrem mais do que apenas os tipos de "universos paralelos" previstos pela interpretação de muitos mundos.

Mitos da Interpretação de Muitos Mundos

Na ficção científica, tais universos paralelos forneceram a base para uma série de grandes histórias, mas o fato é que nenhuma destas tem uma forte base na realidade científica por uma razão muito boa:

A interpretação de muitos mundos não permite, de forma alguma, a comunicação entre os universos paralelos.

Um bom filme que aborda conceitos de mecânica quântica e interpretação de muitos mundos é Coherence, de 2013. Apesar de apresentar o erro comum de quase todos os filmes de ficção na qual os personagens se comunicam com suas versões no multiverso, o filme é bem fiel à alguns conceitos de mecânica quântica e é preciso entender a IMM para poder compreender o final do mesmo. 

Os universos, uma vez divididos, são completamente distintos uns dos outros. Mais os autores de ficção científica têm sido muito criativos quando apresentam maneiras de contornar isso, mas eu não conheço nenhum trabalho científico sólido que mostrou como universos paralelos poderiam se comunicar uns com os outros. 

Traduzido e adaptado de About Physics