Aqui há gato...

Numa troca de opiniões com o António Parente veio à baila a mecânica quântica, o que me inspirou para tentar esclarecer uma confusão muito frequente. O António transcreveu um texto de um amigo que não gosta de comentar em blogs (estranhamente apropriado, visto que o António não gosta que comentem no seu), e que passo a citar:

«Se nós acreditamos que existimos ou inexistimos é porque um observador exterior ao sistema, fora do tempo fora do espaço, realiza uma observação no nosso estado»

O contexto aqui é o problema da sobreposição de estados quânticos. Por exemplo, consideremos que os fotões podem ser destros ou canhotos. Isto é a polarização, ou orientação do momento de spin, e podia dizer para imaginarem que o fotão rodopia ou coisa do género. Mas como qualquer coisa que imaginemos estará completamente errada, o melhor é não imaginar nada. O fotão pode ser de dois tipos, e pronto.

Quando um fotão é criado pode estar numa mistura destes tipos, uma sobreposição dos dois estados. Isto não é apenas a nossa ignorância a atribuir uma probabilidade igual de estar num ou noutro, como podemos atribuir a uma moeda que caiu e que ainda não fomos ver como está. Estas partículas comportam-se mesmo como se, ao mesmo tempo, tivessem caído cara e coroa.

Se o fotão passar num detector e medirmos a sua polarização ele passa a ser ou uma coisa ou outra. Isto é o que se chama observação, e é onde começa a confusão. Como o amigo anónimo do António mostrou, muitos assumem que observação tem que ser um acto de consciência. Daí a tal experiência (até agora meramente hipotética) do gato de Schrödinger.

Imaginem que criávamos o tal fotão dentro de uma caixa, onde está um detector, um martelo, um frasco de cianeto, e um gato. O fotão parte numa sobreposição de dois estados. O detector fica também nessa sobreposição, o martelo ao qual o detector está ligado fica solto e preso, o frasco com cianeto fica partido e inteiro, e o gato fica morto e vivo, tudo em sobreposição. Até que alguém abra a caixa e observe, o gato vai estar numa sobreposição de estados quânticos. Foi daqui que o amigo do António concluiu que para nós existirmos o deus deles teve que observar o universo.

Mas «observação» não é uma pessoa olhar. É interagir com um detector macroscópico. O fotão isolado pode manter o estado de sobreposição, mas assim que interage com o detector o espaço de possibilidades aumenta imenso, pois o sistema agora é o fotão e todas as partículas do detector. Isto efectivamente quebra a sobreposição por afastar todos os elementos da função de onda por um espaço de fase muito maior.

Eu sei, isto assim não se percebe nada... mas estas coisas com bonecos não se vai lá; ou se segue a matemática, ou o melhor é deixar estar (que é o que eu faço). Resumindo, a interacção de um grande número de partículas faz com que um sistema macroscópico quase sempre se comporte como ou vivo, ou morto, partido ou inteiro, solto ou preso, e não como uma sobreposição de estados. Há excepções, como os lasers ou os supercondutores e outros materiais exóticos. Mas nem o gato nem o universo como um todo pertencem a esta classe. E isso não tem nada a ver com a consciência do observador, que, em mecânica quântica, até pode ser o detector de fotões.