Você provavelmente já ouviu falar do gato de Schrödinger, o infeliz felino em uma caixa que está simultaneamente viva e morta até que a caixa seja aberta para revelar seu estado real. Bem, agora pense no tempo de Schrödinger, uma situação em que um evento pode ser simultaneamente a causa e o efeito de outro evento.
Tal cenário pode ser inevitável em qualquer teoria da gravidade quântica, uma área ainda obscura da física que procura combinar a teoria da relatividade geral de Albert Einstein com o funcionamento da mecânica quântica. Em um novo artigo, os cientistas criam um mashup dos dois imaginando naves estelares perto de um enorme planeta cuja massa retarda o tempo. Eles concluem que as naves estelares podem se encontrar em um estado em que a causa é revertida: um evento pode acabar causando outro evento que aconteceu antes dele.
"Podemos conceber esse tipo de cenário em que ordem temporal ou causa e efeito estão sobrepostos a serem revertidos ou não revertidos", disse o co-autor do estudo Igor Pikovski, físico do Centro de Ciência e Engenharia Quântica do Instituto Stevens de Tecnologia em Nova Jersey. "Isso é algo que esperamos que aconteça uma vez que tenhamos uma teoria completa da gravidade quântica".
Tempo quântico
O experimento de pensamento do famoso gato de Schrödinger pede ao espectador que imagine uma caixa segurando um gato e uma partícula radioativa que, uma vez deteriorada, matará o felino infeliz. Pelo princípio da superposição quântica, a sobrevivência ou a morte do gato é igualmente provável até ser medida - portanto, até que a caixa seja aberta, o gato estará simultaneamente vivo e morto. Na mecânica quântica, superposição significa que uma partícula pode existir em vários estados ao mesmo tempo, assim como o gato de Schrödinger.
O novo experimento mental, publicado em 21 de agosto na revista Nature Communications, combina o princípio da superposição quântica com a teoria da relatividade geral de Einstein. A relatividade geral diz que a massa de um objeto gigante pode diminuir o tempo. Isso está bem estabelecido como verdadeiro e mensurável, disse Pikovski; um astronauta que orbita a Terra experimentará o tempo apenas um pouquinho mais rápido do que seu irmão gêmeo no planeta. (É também por isso que cair em um buraco negro seria uma experiência muito gradual.)
Assim, se uma espaçonave futurista estivesse perto de um planeta massivo, sua equipe experimentaria o tempo um pouco mais devagar do que as pessoas em uma espaçonave companheira posicionada mais distante. Agora, instale um pouco de mecânica quântica, e você pode imaginar uma situação em que esse planeta seja sobreposto simultaneamente próximo e distante das duas naves espaciais.
O tempo fica estranho
Nesse cenário superposto de duas naves passando tempo em prazos diferentes, causa e efeito podem ficar instáveis. Por exemplo, digamos que os navios sejam solicitados a realizar uma missão de treinamento na qual disparam um contra o outro e evitam o fogo um do outro, sabendo muito bem o tempo que os mísseis lançarão e interceptarão suas posições. Se não há um planeta enorme por perto mexendo com o fluxo do tempo, este é um exercício simples. Por outro lado, se esse enorme planeta estivesse presente e o capitão do navio não levasse em conta a lentidão do tempo, a tripulação poderia se esquivar muito tarde e ser destruída.
Com o planeta em superposição, simultaneamente próximos e distantes, seria impossível saber se as naves se esquivariam tarde demais e se destruiriam ou se se afastariam e sobreviveriam. Além disso, causa e efeito podem ser revertidos, disse Pikovski. Imagine dois eventos, A e B, que são causalmente relacionados.
"A e B podem influenciar um ao outro, mas em um caso A está antes de B, enquanto no outro caso B está antes de A" em um estado de superposição, disse Pikovski. Isso significa que ambos A e B são simultaneamente a causa e o efeito um do outro. Felizmente para as tripulações provavelmente confusas dessas naves espaciais imaginárias, disse Pikovski, elas teriam uma maneira matemática de analisar as transmissões umas das outras para confirmar que estavam em um estado sobreposto.
Obviamente, na vida real, os planetas não se movem pela galáxia, quer ou não. Mas o experimento mental pode ter implicações práticas para a computação quântica, mesmo sem elaborar toda uma teoria da gravidade quântica, disse Pikovski. Ao usar superposições em cálculos, um sistema de computação quântica pode avaliar simultaneamente um processo como causa e como efeito.
"Os computadores quânticos podem usar isso para uma computação mais eficiente", afirmou ele.
