Paul Sparks
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Muitos cientistas pensam que grandes efeitos quânticos como o emaranhamento, no qual partículas separadas por vastas distâncias misteriosamente ligam seus estados, não deveriam funcionar para os seres vivos. Mas um novo artigo argumenta que isso já aconteceu - que os cientistas em 2016 já criaram uma espécie de gato de Schrödinger - apenas com bactérias emaranhadas quânticas.
Normalmente, descrevemos a física quântica como um conjunto de regras que governa o comportamento de coisas extremamente pequenas: partículas de luz, átomos e outros objetos infinitesimalmente pequenos. O mundo maior, na escala bacteriana (que também é a nossa escala - o reino caótico da vida) não deveria estar em qualquer lugar perto daquele estranho.
Isso foi o que o físico Erwin Schrödinger quis dizer quando propôs seu famoso experimento mental com o gato de Schrödinger, como Jonathan O'Callaghan apontou no Scientific American. Nesse experimento mental, um gato em uma caixa seria exposto a uma partícula radioativa que tinha chances iguais de se decompor ou não. Até que a caixa fosse aberta, o pobre gato estaria vivo e morto ao mesmo tempo, o que parecia claramente absurdo para Schrödinger. Há algo sobre o mundo quântico que não parece fazer sentido no nosso. [Como funciona o entrelaçamento quântico (infográfico)]
Mas os cientistas não concordam sobre onde fica a fronteira entre o mundo comum e o quântico - ou se ela existe. Chiara Marletto, física da Universidade de Oxford e coautora do artigo recente, publicado em 10 de outubro no Journal of Physics Communications, disse que não há razão para esperar que haja um limite para o tamanho dos efeitos quânticos.
"Estou interessada em estudar a fronteira onde as regras quânticas param de se aplicar", disse ela. "Algumas pessoas dizem que a teoria quântica não é uma teoria universal, então ela não se aplica a nenhum objeto no universo, mas na verdade irá quebrar em algum ponto. Meu interesse é mostrar que, na verdade, não é esse o caso."
Para tanto, Marletto e seus colegas voltaram e analisaram um artigo publicado em 2017 na revista Small que parecia mostrar alguns efeitos quânticos limitados nas bactérias. Eles construíram um modelo teórico do que realmente pode ter acontecido naquele experimento da Universidade de Sheffield, e mostra que essas bactérias podem, de fato, ter ficado emaranhadas com partículas de luz.
Veja por que essa ideia é tão radical:
Olhe para você mesmo e depois para a pessoa ao seu lado. Vocês são seres fisicamente separados, certo?
Mas a mecânica quântica nos diz que esse não precisa ser o caso. As partículas, ou coleções de partículas, podem ficar ligadas umas às outras, "emaranhadas" de forma que suas formas de onda se entrelaçam. Nenhuma das partículas pode ser compreendida ou descrita sem também descrever a outra. E medir uma característica física de uma partícula "colapsa" a forma de onda de ambas as partículas. Separe as partículas por milhares de quilômetros e você ainda poderá aprender instantaneamente o estado físico de uma delas medindo apenas a outra.
De acordo com a teoria quântica atual, não há limite para esse efeito. O que funciona para um próton deve funcionar para um elefante. Mas, na prática, sistemas maiores são muito mais difíceis de emaranhar. E os cientistas têm debatido se os seres vivos são simplesmente complexos demais para se enredar. Você lutaria para enredar dois elefantes pela mesma razão que lutaria para ensiná-los a patinação artística em pares em um nível olímpico: não existe uma lei específica da natureza dizendo que isso é impossível, mas a maioria das pessoas concordaria que não é possível.
Mesmo assim, em 2017, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Sheffield, na Inglaterra, disse ter criado um estado conhecido como acoplamento quântico em bactérias fotossintéticas. Eles colocaram algumas centenas de bactérias em uma pequena sala espelhada e refletiram a luz. (Com base no comprimento da mini-sala, apenas um determinado comprimento de onda de luz persistiu ao longo do tempo, conhecido como frequência de ressonância.) Com o tempo, seis das bactérias pareceram desenvolver uma conexão quântica limitada com a luz. Portanto, a frequência ressonante da luz dentro da minúscula sala parecia sincronizar-se com a frequência com que os elétrons saltavam para dentro e para fora de posição dentro das moléculas fotossintéticas da bactéria. (Para saber mais sobre este efeito, verifique este link.)
Marletto disse que seu modelo mostra que esse efeito provavelmente envolveu mais do que apenas acoplamento quântico. Provavelmente estava acontecendo algo ainda mais estranho do que aqueles experimentalistas descreveram, disse ela
As bactérias, ela e seus colegas mostraram, provavelmente ficaram emaranhadas com a luz. O que isso significa é que as equações usadas para definir cada uma das formas de onda - tanto da luz quanto das bactérias - se tornam uma equação. Nenhum é solucionável sem o outro. (De acordo com a mecânica quântica, todos os objetos podem ser descritos como partícula e onda, mas praticamente falando, em objetos "grandes" como bactérias, as formas de onda são impossíveis de ver ou medir.)
Como o proverbial gato de Schrödinger em uma caixa, todo o sistema parecia existir em um submundo incerto: as partículas de luz parecem ter atingido simultaneamente e não acertado as bactérias.
Isso não prova que as bactérias e a luz estavam definitivamente emaranhadas, no entanto - há outras explicações possíveis que envolvem a física clássica, e essas ainda não foram descartadas, disse ela..
"O que está faltando neste experimento é a capacidade de confirmar o emaranhamento de forma mais profunda", disse ela..
Os experimentos quânticos geralmente envolvem a medição de características físicas de uma partícula emaranhada para descobrir se essas características influenciam a outra partícula. Nesse caso, isso significaria medir as características físicas da bactéria em conjunto com as características físicas da luz. Isso não foi possível neste experimento, mas Marletto disse que experimentos já estão sendo projetados para demonstrar o verdadeiro emaranhamento.
Ainda mais interessante, ela disse, é a questão de saber se a bactéria usa o emaranhamento de alguma forma que seja útil para eles, embora responder a essa pergunta exigiria muito mais trabalho experimental.
"É possível que a seleção natural tenha levado as bactérias a aproveitarem os efeitos quânticos", disse ela.
Originalmente publicado em .