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Crédito: Lorenzo Nocchi
Pesquisadores da Academia Austríaca de Ciências, da Universidade de Viena e da Universidade de Genebra propuseram uma nova interpretação da física clássica sem números reais. Este novo estudo desafia a visão tradicional da física clássica como determinística.
Na física clássica, geralmente se assume que, se soubermos onde está um objeto e sua velocidade, podemos prever exatamente para onde ele irá. Uma suposta inteligência superior, com o conhecimento de todos os objetos existentes no momento, seria capaz de conhecer com certeza o futuro e o passado do universo com precisão infinita. Pierre-Simon Laplace ilustrou esse argumento, mais tarde chamado de demônio de Laplace, no início de 1800, para ilustrar o conceito de determinismo na física clássica. Geralmente, acredita-se que foi apenas com o advento da física quântica que o determinismo foi desafiado. Os cientistas descobriram que nem tudo pode ser dito com certeza e só podemos calcular a probabilidade de que algo possa se comportar de uma certa maneira.
Mas a física clássica é realmente completamente determinística? Flavio Del Santo, pesquisador do Instituto de Ótica Quântica e Informações Quânticas da Academia Austríaca de Ciências e da Universidade de Viena, e Nicolas Gisin, da Universidade de Genebra, abordam essa questão em seu novo artigo "Física sem Determinismo: Interpretações Alternativas de Classical Physics ", publicado na revista Physical Review A. Com base nos trabalhos anteriores deste último autor, eles mostram que a interpretação usual da física clássica é baseada em suposições adicionais tácitas. Quando medimos algo, digamos o comprimento de uma tabela com uma régua, encontramos um valor com precisão finita, ou seja, com um número finito de dígitos. Mesmo se usarmos um instrumento de medição mais preciso, encontraremos apenas mais dígitos, mas ainda assim um número finito deles. No entanto, a física clássica assume que, mesmo que não sejamos capazes de medi-las, existe um número infinito de dígitos predeterminados. Isso significa que o comprimento da tabela é sempre perfeitamente determinado.
Imagine agora jogar uma variante do Bagatelle ou jogo de pin-board (como na figura), onde um tabuleiro é preenchido simetricamente com pinos. Quando uma bolinha rola pelo tabuleiro, ela bate nos pinos e se move para a direita ou para a esquerda de cada uma delas. Em um mundo determinístico, o conhecimento perfeito das condições iniciais sob as quais a bola entra no tabuleiro (sua velocidade e posição) determina inequivocamente o caminho que a bola seguirá entre os pinos. A física clássica assume que, se não podemos obter o mesmo caminho em diferentes séries, é apenas porque, na prática, não fomos capazes de definir precisamente as mesmas condições iniciais. Por exemplo, porque não temos um instrumento de medição infinitamente preciso para definir a posição inicial da bola ao entrar no tabuleiro.
Os autores deste novo estudo propõem uma visão alternativa: após um certo número de pinos, o futuro da bola é genuinamente aleatório, mesmo em princípio, e não devido às limitações de nossos instrumentos de medição. A cada tacada, a bola tem uma certa propensão ou tendência a saltar à direita ou à esquerda, e essa escolha não é determinada a priori. Para os primeiros hits, o caminho pode ser determinado com certeza, ou seja, a propensão é de 100% para um lado e 0% para o outro. Após um certo número de pinos, no entanto, a escolha não é pré-determinada e a propensão atinge gradualmente 50% para a direita e 50% para a esquerda para os pinos distantes. Dessa forma, pode-se pensar em cada dígito do comprimento da nossa tabela como determinado por um processo semelhante à escolha de ir para a esquerda ou direita a cada acerto do pequen bola. Portanto, após um determinado número de dígitos, o comprimento não é mais determinado.
O novo modelo introduzido pelos pesquisadores recusa a atribuição usual de um significado físico a números reais matemáticos (números com dígitos pré-determinados infinitos). Em vez disso, afirma que, após um certo número de dígitos, seus valores se tornam verdadeiramente aleatórios, e apenas a propensão de obter um valor específico está bem definida. Isso leva a novas idéias sobre a relação entre a física clássica e a quântica. De fato, quando, como e sob quais circunstâncias uma quantidade indeterminada assume um valor definido é uma questão notória nos fundamentos da física quântica., conhecido como problema de medição quântica. Isso está relacionado ao fato de que no mundo quântico é impossível observar a realidade sem alterá-la. De fato, o valor de uma medida em um objeto quântico ainda não está estabelecido até que um observador realmente o mede. Este novo estudo, por outro lado, aponta que o mesmo problema sempre poderia estar oculto também por trás das regras tranquilizadoras da física clássica.
Mais informações: Flavio Del Santo et al. Física sem determinismo: interpretações alternativas da física clássica, Physical Review A (2019). DOI: 10.1103 / PhysRevA.100.062107
Informações da revista: Revisão Física A
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro
da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
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Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
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