Roger Penrose - O que significa a teoria quântica?

A Teoria Quântica e a Dança com a Relatividade: a Visão de Penrose. A teoria quântica há muito tempo deslumbra deslumbrante com sua capacidade de explicar o comportamento das menores partículas, mas ela se choca com as vastas e abrangentes leis da relatividade geral que governam galáxias inteiras e o tecido do espaço-tempo. No centro do quebra-cabeça está uma questão profunda: o que a teoria quântica realmente significa e suas regras podem coexistir com as da relatividade? O mundo quântico insiste que as partículas podem existir em vários estados ao mesmo tempo, graças ao princípio da superposição. Mas esse princípio leva a cenários bizarros — pense no gato de Schrödinger, vivo e morto, ou em um único objeto que existe em dois lugares — coisas que nunca aparecem em nossa realidade cotidiana. A questão fica ainda mais complicada quando a gravidade, conforme descrita pela relatividade geral, entra na mistura. A relatividade vê a gravidade não como uma força, mas como a curvatura do próprio espaço-tempo, moldada pela massa e pela energia. Então, o que acontece quando um objeto quântico é pesado o suficiente para que sua própria gravidade não possa ser ignorada? Imagine um experimento quântico em uma mesa, mas agora a atração sutil da gravidade é significativa. As regras quânticas permitem que você trate a gravidade como apenas mais uma força, mas a visão radical de Einstein, de que a gravidade é indistinguível da aceleração, exige um cálculo mais profundo. As transformações entre diferentes quadros de referência significam que a função de onda, o coração matemático da teoria quântica, muda de uma maneira que não pode ser ignorada se houver uma superposição de dois campos gravitacionais diferentes. Isso leva à estranha noção de "dois vácuos diferentes", um conceito da teoria quântica de campos que sugere superposições impossíveis e que a estrutura atual está incompleta. Esse dilema do vácuo significa que a superposição quântica não pode durar para sempre. Há um limite de tempo calculável, após o qual o sistema deve "escolher" uma única realidade. Isso aponta para a necessidade de novas regras — a teoria quântica, como está, não pode ser a história completa quando a gravidade está envolvida. A maioria dos físicos argumentaria que a mecânica quântica é mais fundamental e que a gravidade deve ser feita para se encaixar em sua estrutura, talvez inventando uma teoria quântica da gravidade. Mas há um argumento convincente para tratar a teoria quântica e a relatividade geral como iguais, cada uma com princípios fundamentais poderosos demais para serem ignorados ou simplesmente subordinados ao outro. Afinal, a relatividade geral prevê buracos negros e outros fenômenos cósmicos que a física newtoniana nunca poderia. O caminho a seguir pode ser um casamento de iguais — uma teoria nova e mais profunda que tira o melhor da mecânica quântica e da relatividade geral, modificando cada uma quando necessário. Há até uma sugestão provocativa de que, nos primeiros momentos do universo, a física clássica poderia ter sido suficiente, com a gravidade quântica desempenhando um papel apenas nos ambientes mais extremos, como singularidades de buracos negros. A busca por essa união harmoniosa continua, uma teoria que finalmente revelará o que a teoria quântica significa na grande tapeçaria do cosmos. Até lá, a dança entre o muito pequeno e o muito grande continua sendo uma das maiores aventuras da ciência.