Uma das coisas mais chatas sobre o tempo é que ele só viaja para a
frente, não é mesmo? Bom, pelo menos para nós. No mundo quântico, muita coisa
maluca pode acontecer.
Uma equipe de
físicos russos e americanos, por exemplo, conseguiu quebrar a segunda lei da
termodinâmica e, quando eu explicar o que isso significa, você vai ficar
impressionado.
Segunda lei da termodinâmica
A segunda lei da
termodinâmica postula que “a quantidade de entropia de qualquer sistema isolado
termodinamicamente tende a aumentar com o tempo, até alcançar um valor máximo”.
(Caso você esteja se perguntando, a primeira lei da termodinâmica dita que “a
variação de energia interna de um sistema é dada pela diferença entre o calor
trocado com o meio exterior e o trabalho realizado no processo termodinâmico”).
No entanto, os
próprios cientistas admitem que essa lei pode ser encarada mais como um
princípio que guia o universo. Ainda assim, é um princípio muito generalizado.
É por causa dele
que coisas quentes esfriam ao longo do tempo, que um ovo mexido não pode ser
“desmexido”, que não podemos criar uma máquina de movimento perpétuo e que
podemos lembrar o que comemos no Natal passado, mas jamais o que comeremos no
próximo Natal.
“Essa lei é a
coisa mais próxima que temos da noção de ‘flecha do tempo’ que postula uma
direção única do passado para o futuro”, explicou o físico quântico Gordey
Lesovik, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (Rússia).
No mundo quântico…
No mundo macro dos ovos mexidos e Natais em
família, realmente não dá para esperar ver as coisas andando para trás. Porém,
se focarmos no domínio das coisas minúsculas, como elétrons solitários, podemos
ter boas surpresas.
Os detalhes desses elétrons – que são como
pedaços de informação que ocupam espaço – são definidos por uma equação muito
estranha da mecânica quântica, chamada de “equação de Schrödinger”. Ela
descreve como o estado quântico de um sistema físico muda com o tempo.
Você já deve ter ouvido o nome do físico
austríaco Erwin Schrödinger antes, só que por outro motivo: seu famoso gato. O
experimento mental conhecido como “gato de Schrödinger” serve justamente para
ilustrar esses efeitos malucos da mecânica quântica difíceis de entender quando
pensamos no mundo muito maior no qual vivemos.
Se a equação fosse aplicada a objetos do dia a
dia, como gatos, isso significaria que um gato dentro de uma caixa (o qual não
estamos vendo) poderia estar tanto vivo quanto morto ao mesmo tempo. É isso
mesmo. E se quiséssemos abrir a caixa para dar uma olhada e verificar esaa
informação, interferiríamos neste estado ambíguo e seríamos, em tese,
responsáveis pelo gato agora estar definitivamente vivo ou morto.
Com elétrons a coisa é menos sombria; a equação
de Schrödinger mede as possibilidades entre determinadas características dos
elétrons, como sua posição e velocidade. Só que, se calcularmos sua velocidade,
não saberemos sua posição e vice versa.
Bom, pelo menos no geral. A questão sobre a
equação de Schrödinger é que ela é reversível. De acordo com o cientista de
materiais Valerii Vinokur, do Laboratório Nacional de Argonne (EUA),
matematicamente, isso significa que, sob uma certa transformação chamada
conjugação complexa, a equação pode descrever um elétron que já viajou
localizado de volta em determinada região do espaço, durante o mesmo período.
Como uma bola branca de bilhar que você já lançou pela mesa retornando a sua
mão.
Entra o computador quântico
Claro, tal conjugação complexa é bem rara. Na
teoria, ela pode ocorrer espontaneamente, mas precisaríamos observar dez
bilhões de elétrons a cada segundo por todo o tempo que nosso universo existe
(mais de 13 bilhões de anos, para sua informação) para ver isso acontecer uma única vez.
Não rola sentar e esperar, não é mesmo? É por
isso que os pesquisadores utilizaram um computador quântico como sua “máquina
do tempo” personalizada. Os qubits serviram como estados possíveis de elétrons
e, uma vez que o computador entrou em ação, esses estados se arranjaram em
diversas possibilidades.
Como a equação reversível não ocorre tão fácil,
os físicos configuraram o computador para aumentar as chances dos elétrons
“rebobinarem” no tempo, iniciando o computador novamente em seguida.
Em cerca de 85% dos testes baseados em apenas
dois qubits, eles de fato “voltaram” no tempo, como bolas de bilhar espalhadas
retornando a uma pirâmide de início de jogo.
Aplicações
Em termos práticos, os algoritmos utilizados
neste estudo para manipular a equação de Schrödinger podem ajudar os cientistas
a tornar os computadores quânticos mais precisos.
Além disso, experimentos que forçam os limites
das leis da física, mesmo em escalas quânticas, permitem que compreendamos
melhor por que o universo “flui” do jeito que faz.
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