por Osvaldo Pessoa Jr.
O teorema de Bell é um dos assuntos mais “sutis” da física moderna. Todo mundo acha importante, mas ninguém sabe ao certo por quê! O nome de John Stuart Bell foi proposto para ganhar o Prêmio Nobel, mas como seu teorema não forneceu uma aplicação prática, ele não poderia ganhar. Mesmo assim, alguns acham este resultado o mais “profundo” da física teórica das últimas décadas. Será que é?
Segundo alguns, o teorema de Bell diz que existe não-localidade na natureza. Mas as coisas não são tão simples assim. Vejamos primeiramente o que é esta “não-localidade”.
Você deve saber que Isaac Newton descobriu a força da gravidade, não sabe? A Terra atrai a Lua e a Lua atrai a Terra e, como resultado, a Lua fica girando à nossa volta. Para Newton, esta força é instantânea. Ou seja, se um gigante superpoderoso, maior do que todos os monstros que você já viu, desse um peteleco imenso na Lua, e a Lua saísse voando para os confins do Universo, quem estivesse na Terra sentiria um baque no mesmo instante do peteleco (segundo Newton)!
Só que, na verdade, não é isso que aconteceria. Na verdade, demoraria 1,3 segundos depois do peteleco para você sentir o baque gravitacional e ver a Lua desaparecer! Por quê? Porque os efeitos na natureza se propagam a uma velocidade finita, igual à velocidade da luz (quem descobriu isso, no caso da gravidade, foi Albert Einstein). Um nome dado a isso é “localidade”. Nenhuma informação pode ser transmitida instantaneamente. Se você telefonar para alguém no Japão, demora pelo menos 1/15 de segundo para a sua voz ser ouvida por ele.
Física quântica
Em 1926, uma nova teoria foi descoberta para explicar os átomos e a radiação. Chama-se Física Quântica. O mundo da Física Quântica é muito estranho! Uma das coisas estranhas é que, para duas partículas, parece que algo que acontece para uma delas pode se propagar instantaneamente para a outra. Ou seja, a teoria quântica parece funcionar de maneira “não-local”.
Mas será que a realidade mesma é não-local, ou essa não-localidade é algo que aparece só na teoria? Um dos primeiros a pensar profundamente nisso foi, de novo, nosso amigo Einstein, em 1935, juntamente com seus colegas Podolsky e Rosen.
Outro que pensou nesses assuntos, em 1952, foi o David Bohm, que na época veio morar em São Paulo, pois ele era perseguido político nos Estados Unidos. Ele bolou uma versão da teoria quântica que fala de uma realidade na qual uma causa pode se propagar instantaneamente. É uma teoria na qual a realidade é não-local!
Aí veio o Bell. Nascido na Irlanda do Norte, ele trabalhava no maior acelerador de partículas do mundo, o CERN, na Suiça. Nas horas vagas, ele pensava nessa estória de não-localidade, na teoria de Bohm, quando de repente teve uma idéia!
Teoria de Bohm
A teoria de Bohm pode ser chamada de “realista”, pois ela fala que existe uma realidade física, com “variáveis ocultas”, que ninguém jamais pode observar diretamente. A idéia de Bell era de que talvez toda teoria física realista, que queira prever tudo o que a Física Quântica preveja, tenha que ser não-local, como a teoria de Bohm. O grande mérito de Bell foi ter feito a pergunta certa: será que toda teoria quântica realista tem que ser não-local? Feita a pergunta, não demorou muito para ele conseguir demonstrar a resposta: sim! Nascia assim o famoso “teorema de Bell”.
Teorema de Bell
Este teorema diz o seguinte: há uma certa grandeza cujo valor, para qualquer teoria quântica realista local, é sempre menor ou igual ao número 2 (trata-se portanto de uma desigualdade). Já para a teoria quântica usual este valor pode ser maior do que 2. A teoria do Bohm é realista não-local, então o valor pode ser maior do que 2.
A maioria dos físicos da época interpretava a Teoria Quântica de maneira “não realista”, então, para eles, o valor também poderia ser maior do que 2.
Isso foi em 1964. Demoraram vários anos para os outros físicos entenderem o que Bell quis dizer. Na década de 1970, eles fizeram uns experimentos e confirmaram que o valor da grandeza mencionada poderia ser maior do que 2, ao contrário do que previam as teorias realistas locais.
Quais então as conseqüências do teorema de Bell? A natureza é não-local? Bem, depende de como você interpreta a Teoria Quântica. O dilema é se devemos rejeitar o realismo ou a localidade.
1) Se você acha que a Física Quântica só serve para prever resultados de experimentos, e não para falar de uma realidade que existe mesmo quando não tem ninguém observando (ou seja, se você rejeita o realismo), então você pode ir dormir tranqüilo, pois as coisas que você observa e mede se comportam de maneira local. Não é possível uma pessoa se comunicar com outra instantaneamente, e não há nenhuma “onda quântica” que exista de verdade e que sofra alterações não-locais.
2) Se você pensa como o Bohm, e acha que a Teoria Quântica descreve a realidade, mesmo quando não tem ninguém observando, então você acredita na não-localidade. É impossível as pessoas se comunicarem instantaneamente, mas haveria alguma coisa na natureza, talvez a onda quântica, que transmite um efeito causal instantaneamente a grandes distâncias. Isso é às vezes chamado de “ação à distância”.
Só que, na verdade, não é isso que aconteceria. Na verdade, demoraria 1,3 segundos depois do peteleco para você sentir o baque gravitacional e ver a Lua desaparecer! Por quê? Porque os efeitos na natureza se propagam a uma velocidade finita, igual à velocidade da luz (quem descobriu isso, no caso da gravidade, foi Albert Einstein). Um nome dado a isso é “localidade”. Nenhuma informação pode ser transmitida instantaneamente. Se você telefonar para alguém no Japão, demora pelo menos 1/15 de segundo para a sua voz ser ouvida por ele.
Física quântica
Em 1926, uma nova teoria foi descoberta para explicar os átomos e a radiação. Chama-se Física Quântica. O mundo da Física Quântica é muito estranho! Uma das coisas estranhas é que, para duas partículas, parece que algo que acontece para uma delas pode se propagar instantaneamente para a outra. Ou seja, a teoria quântica parece funcionar de maneira “não-local”.
Mas será que a realidade mesma é não-local, ou essa não-localidade é algo que aparece só na teoria? Um dos primeiros a pensar profundamente nisso foi, de novo, nosso amigo Einstein, em 1935, juntamente com seus colegas Podolsky e Rosen.
Outro que pensou nesses assuntos, em 1952, foi o David Bohm, que na época veio morar em São Paulo, pois ele era perseguido político nos Estados Unidos. Ele bolou uma versão da teoria quântica que fala de uma realidade na qual uma causa pode se propagar instantaneamente. É uma teoria na qual a realidade é não-local!
Aí veio o Bell. Nascido na Irlanda do Norte, ele trabalhava no maior acelerador de partículas do mundo, o CERN, na Suiça. Nas horas vagas, ele pensava nessa estória de não-localidade, na teoria de Bohm, quando de repente teve uma idéia!
Teoria de Bohm
A teoria de Bohm pode ser chamada de “realista”, pois ela fala que existe uma realidade física, com “variáveis ocultas”, que ninguém jamais pode observar diretamente. A idéia de Bell era de que talvez toda teoria física realista, que queira prever tudo o que a Física Quântica preveja, tenha que ser não-local, como a teoria de Bohm. O grande mérito de Bell foi ter feito a pergunta certa: será que toda teoria quântica realista tem que ser não-local? Feita a pergunta, não demorou muito para ele conseguir demonstrar a resposta: sim! Nascia assim o famoso “teorema de Bell”.
Teorema de Bell
Este teorema diz o seguinte: há uma certa grandeza cujo valor, para qualquer teoria quântica realista local, é sempre menor ou igual ao número 2 (trata-se portanto de uma desigualdade). Já para a teoria quântica usual este valor pode ser maior do que 2. A teoria do Bohm é realista não-local, então o valor pode ser maior do que 2.
A maioria dos físicos da época interpretava a Teoria Quântica de maneira “não realista”, então, para eles, o valor também poderia ser maior do que 2.
Isso foi em 1964. Demoraram vários anos para os outros físicos entenderem o que Bell quis dizer. Na década de 1970, eles fizeram uns experimentos e confirmaram que o valor da grandeza mencionada poderia ser maior do que 2, ao contrário do que previam as teorias realistas locais.
Quais então as conseqüências do teorema de Bell? A natureza é não-local? Bem, depende de como você interpreta a Teoria Quântica. O dilema é se devemos rejeitar o realismo ou a localidade.
1) Se você acha que a Física Quântica só serve para prever resultados de experimentos, e não para falar de uma realidade que existe mesmo quando não tem ninguém observando (ou seja, se você rejeita o realismo), então você pode ir dormir tranqüilo, pois as coisas que você observa e mede se comportam de maneira local. Não é possível uma pessoa se comunicar com outra instantaneamente, e não há nenhuma “onda quântica” que exista de verdade e que sofra alterações não-locais.
2) Se você pensa como o Bohm, e acha que a Teoria Quântica descreve a realidade, mesmo quando não tem ninguém observando, então você acredita na não-localidade. É impossível as pessoas se comunicarem instantaneamente, mas haveria alguma coisa na natureza, talvez a onda quântica, que transmite um efeito causal instantaneamente a grandes distâncias. Isso é às vezes chamado de “ação à distância”.
3) Há uma terceira posição, que não fala em “ação à distância”, mas fala jocosamente em uma “paixão à distância”. Ela é uma visão parecida com a de Bohm, sendo realista, mas não haveria um efeito “causal” entre partes distantes. Partículas distantes poderiam estar “correlacionadas”, exibindo propriedades semelhantes, sem que houvesse uma causa comum para este comportamento semelhante. Ou seja, duas coisas poderiam passar a ter um certo valor ao mesmo tempo, de maneira não-local, sem que houvesse algo que “causasse” este valor.
Essa é uma situação engraçada. Pois não há uma única explicação para um experimento físico, mas há duas ou mais. Os cientistas não gostam disso: eles gostariam que houvesse uma única resposta, mas hoje em dia não há. Será que no futuro a gente vai descobrir? Ninguém sabe. Talvez você possa um dia ajudar a humanidade a descobrir esta resposta, ou a desvendar outros mistérios da ciência. http://www2.uol.com.br/vyaestelar/teorema_de_bell.htm
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