Entre a vida e a morte: explicando o paradoxo do gato de Schrödinger 

Até que um observador abrisse a caixa, surpreendentemente, o felino poderia estar em dois estados – vivo e morto.

O gato de Schrödinger constitui uma experiência mental proposta pelo físico Erwin Schrödinger em 1935. A experiência visa ilustrar a interpretação de Copenhague da mecânica quântica, que afirma que as partículas subatômicas podem existir em mais de um estado simultaneamente.

Na experiência de Schrödinger, um gato é inserido em uma caixa vedada junto com um frasco de veneno, que se conecta a um sensor de radiação. Desse modo, se o dispositivo detectar radiação, ele quebra o frasco, liberando o veneno e matando o gato.

Segundo a interpretação do filósofo Copenhague, antes de abrirmos a caixa, o gato se encontra em superposição de estados. Em outras palavras, da mesma forma que ele pode ser considerado vivo também pode ser considerado morto.

Sendo assim, somente quando abrimos a caixa e interagimos com o sistema, que o gato é obrigado a entrar em um estado único – vivo ou morto.

O paradoxo do gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger ficou conhecido como um paradoxo, porque é difícil imaginar como um gato pode viver e morrer simultaneamente. Se o gato está vivo, o contador de radiação não deve ter detectado radiação. Mas se o sensor de radiação não detectou radiação, o frasco de veneno não quebrou e o felino não morreu de fato.

A análise de Copenhague da mecânica quântica afirma que o gato está em superposição de estados. Mas essa interpretação é difícil de ser aceita para a maioria das pessoas.      

Desvendando a superposição quântica

Em termos simples, a superposição quântica é um fenômeno que ocorre no mundo subatômico. Assim, as partículas subatômicas, tais como elétrons, prótons e nêutrons, podem existir em mais de um estado ao mesmo tempo até o momento de observação.

Por exemplo, um elétron pode se encontrar em superposição de estados de forma a estar em dois lugares simultaneamente.

Perceba que a superposição quântica é uma ideia bastante contraintuitiva. Isso porque consegue desafiar a nossa compreensão da realidade. Ora, se as partículas subatômicas podem estar em mais de um estado ao mesmo tempo, o que mais poderia estar?

O paradoxo da fada em contraste

Certamente, o paradoxo do gato de Schrödinger consiste no mais conhecido exemplo de superposição. Mas existem outros paradoxos de superposição além deste, como o paradoxo da fada, criado pelo físico teórico australiano David Deutsch em 1997.

Uma fada é colocada em uma caixa hermética. Se a fada estiver presente, ela irá mover uma partícula de poeira. Mas se ela estiver ausente, a partícula de poeira permanecerá imóvel.

Conforme a proposta de Copenhague, a fada está presente e ausente antes que a caixa seja aberta. Por consequência, antes de abrirmos a caixa, a partícula de poeira está em superposição de estados, podendo estar em movimento e imóvel.

Deutsch argumenta que isso é absurdo, uma vez que a partícula de poeira não pode estar em dois estados opostos ao mesmo tempo. Ele afirma que a teoria de Copenhague deve estar errada.

Como a ciência pode salvar o gato de Schrödinger?

Quando a partícula passa por análise, a transição imprevisível e abrupta entre esses estados energéticos é identificada como um salto quântico. É justamente esse fenômeno de transição que os físicos conseguiram não apenas antecipar, mas também controlar e alterar seu desfecho.

A investigação foi conduzida em átomos artificiais denominados qubits, que são também empregados como unidades fundamentais de informação em computadores quânticos. Zlatko Minev, responsável pela pesquisa, comentou que a finalidade era verificar a viabilidade de receber um aviso antecipado, indicando que uma transição está prestes a acontecer em breve.

A notável manifestação desse experimento é a intensificação da coerência durante a transição, mesmo quando observada. Segundo Zlatko Minev, é possível tirar proveito disso não apenas para identificar a transição, mas também para revertê-la.

Isso porque, na realidade, a pesquisa evidenciou que o fenômeno é mais próximo de uma transição e pode ser manipulado, o que, no contexto do gato de Schrödinger, poderia resultar em sua salvação.

Para os físicos, a reversão de um desses eventos implica que a evolução do estado quântico possui uma natureza determinística ao invés de aleatória. O salto sempre acontece de maneira previsível a começar de seu ponto de origem, que, por sua vez, é aleatório.

Dessa forma, Minev analogamente comparou o fenômeno à erupção de um vulcão, embora sejam imprevisíveis, com o monitoramento adequado, é possível identificar um aviso prévio de um desastre prestes a ocorrer e se antecipar para que não aconteça.