Interpretação de Penrose - Penrose interpretation

A interpretação de Penrose é uma especulação de Roger Penrose sobre a relação entre a mecânica quântica e a relatividade geral . Penrose propõe que um estado quântico permanece em superposição até que a diferença da curvatura do espaço-tempo atinja um nível significativo.

Visão geral

A ideia de Penrose é inspirada na gravidade quântica , porque usa as constantes físicas e . É uma alternativa à interpretação de Copenhague , que postula que a superposição falha quando uma observação é feita (mas que não é de natureza objetiva), e a interpretação de muitos mundos , que afirma que os resultados alternativos de uma superposição são igualmente "reais ", enquanto sua decoerência mútua impede interações observáveis ​​subsequentes.

A ideia de Penrose é um tipo de teoria objetiva do colapso . Para essas teorias, a função de onda é uma onda física, que experimenta o colapso da função de onda como um processo físico, com os observadores não tendo nenhum papel especial. Penrose teoriza que a função de onda não pode ser sustentada em superposição além de uma certa diferença de energia entre os estados quânticos. Ele dá um valor aproximado para essa diferença: uma massa de matéria de Planck , que ele chama de nível "'um gráviton'". Ele então levanta a hipótese de que essa diferença de energia faz com que a função de onda entre em colapso para um único estado, com uma probabilidade baseada em sua amplitude na função de onda original, um procedimento derivado da mecânica quântica padrão . O critério de "nível de um gráviton" de Penrose forma a base de sua previsão, fornecendo um critério objetivo para o colapso da função de onda. Apesar das dificuldades de especificar isso de forma rigorosa, ele propõe que os estados básicos nos quais o colapso ocorre são matematicamente descritos pelas soluções estacionárias da equação de Schrödinger-Newton . Trabalhos recentes indicam uma inter-relação cada vez mais profunda entre a mecânica quântica e a gravitação.

Consequências físicas

Aceitando que as funções de onda são fisicamente reais, Penrose acredita que a matéria pode existir em mais de um lugar ao mesmo tempo. Em sua opinião, um sistema macroscópico, como um ser humano, não pode existir em mais de um lugar por um tempo mensurável, pois a diferença de energia correspondente é muito grande. Um sistema microscópico, como um elétron , pode existir em mais de um local significativamente por mais tempo (milhares de anos), até que a separação da curvatura do espaço-tempo alcance o limite do colapso.

Na teoria de Einstein , qualquer objeto que tenha massa causa uma deformação na estrutura do espaço e do tempo ao seu redor. Essa deformação produz o efeito que sentimos como gravidade. Penrose aponta que pequenos objetos, como partículas de poeira, átomos e elétrons, também produzem dobras espaço-tempo. Ignorar essas distorções é onde a maioria dos físicos se engana. Se uma partícula de poeira estiver em dois locais ao mesmo tempo, cada um deve criar suas próprias distorções no espaço-tempo, produzindo dois campos gravitacionais sobrepostos. De acordo com a teoria de Penrose, é preciso energia para sustentar esses campos duais. A estabilidade de um sistema depende da quantidade de energia envolvida: quanto maior a energia necessária para sustentar um sistema, menos estável ele é. Com o tempo, um sistema instável tende a voltar ao seu estado mais simples e de menor energia: neste caso, um objeto em um local produzindo um campo gravitacional. Se Penrose estiver certo, a gravidade puxa os objetos de volta para um único local, sem a necessidade de invocar observadores ou universos paralelos.

Penrose especula que a transição entre os estados macroscópico e quântico começa na escala das partículas de poeira (cuja massa é próxima à massa de Planck ). Ele propôs um experimento para testar essa teoria, chamado FELIX ( experimento de órbita livre com raios X de interferometria a laser ), no qual um laser de raios X no espaço é direcionado para um pequeno espelho e fissionado por um divisor de feixe de dezenas de milhares de quilômetros de distância, com os quais os fótons são direcionados para outros espelhos e refletidos de volta. Um fóton atingirá o espelho minúsculo enquanto se move para outro espelho e move o espelho minúsculo de volta quando ele retorna e, de acordo com as teorias quânticas convencionais, o espelho minúsculo pode existir em superposição por um período significativo de tempo. Isso evitaria que qualquer fóton chegasse ao detector. Se a hipótese de Penrose estiver correta, a superposição do espelho entrará em colapso para um local em cerca de um segundo, permitindo que metade dos fótons atinja o detector.

No entanto, como esse experimento seria difícil de organizar, uma versão de mesa que usa cavidades ópticas para capturar os fótons por tempo suficiente para atingir o atraso desejado foi proposta em seu lugar.

Resposta

David Deutsch , do Centro de Computação Quântica de Oxford , endossa a interpretação de muitos mundos. Ele descarta a interpretação de Penrose como "baseada mais na estética do que na ciência", já que nenhuma anomalia experimental foi observada. No entanto, Penrose respondeu que, se sua previsão for verdadeira, nenhum experimento foi realizado no nível particular de "um gráviton", onde a teoria quântica é dominada por efeitos macroscópicos.

Veja também

Livros relevantes de Roger Penrose

Referências

links externos