Antoine Suarez é o diretor fundador do
Centro de Filosofia Quântica em Zurique, baseado em questões filosóficas levantadas nas décadas de 1970 e 1980 por
John Bell .
Suarez e Valerio Scarani, inspirados por discussões com Bell, propuseram em 1997 o experimento "antes-antes". Eles propuseram usar dispositivos de medição móveis para testar o emaranhamento quântico e a não-localidade (o experimento EPR ) para verificar se existe algum processo de ordenação por trás das correlações não-locais. Suarez esperava encontrar alguma falha na mecânica quântica padrão.
O experimento "antes-antes" utilizou a ideia de hiperplanos de simultaneidade da teoria da relatividade restrita. Na década de 1960, C.W. Rietdijk e Hilary Putnam argumentaram que o determinismo físico poderia ser comprovado por meio de experimentos com observadores se movendo em alta velocidade uns em relação aos outros. Roger Penrose desenvolveu um argumento semelhante em seu livro " A Nova Mente do Imperador", intitulado "O Paradoxo de Andrômeda" .
Suarez e Scarani demonstraram que, para certas velocidades relativas entre dois observadores A e B, o observador A podia "ver" a medição do observador B como estando em seu futuro, e vice-versa.
Como os dois experimentos têm uma separação "espacial" (nenhum está dentro do cone de luz causal do outro), cada observador pensa que realiza sua própria medição antes da do outro.
Em 2001, Suarez colaborou com Nicolas Gisin nesses testes. Suarez e Gisin descreveram a situação como alguma influência vinda "de fora do espaço-tempo" que causava as correlações de 100% encontradas em seus testes do Teorema de Bell .
Palestra TEDx de Suarez sobre Além do Espaço e do Tempo
Eles testaram os limites desse efeito movendo espelhos em um dos caminhos de um interferômetro de Mach-Zehnder. Mostraram que, assim como as outras desigualdades de Bell, a sugestão de "antes-antes" de Suarez e Scarani não conseguia eliminar a não-localidade e o emaranhamento. Seus testes confirmaram a mecânica quântica e refutaram a explicação temporal de Suarez.
Em seu recente ensaio "O Livre-Arbítrio Requer Nova Física", Suarez explora a possibilidade de o cérebro conter um gerador dos bits aleatórios observados em seus experimentos de não-localidade, e que a vontade possa, de alguma forma, controlar a ordem desses bits para formar "pedaços de informação". Isso se assemelha à ideia de causalidade descendente.
Assim como muitos físicos que propõem mecanismos específicos de livre-arbítrio , Suárez imagina um processo físico no cérebro relacionado ao trabalho em física com o qual ele está mais familiarizado. No caso dele, trata-se de um interferômetro de comprimento de percurso.
Suarez sabe que tomar uma decisão está intimamente ligado ao
problema da medição na mecânica quântica. Em nossa visão da física da informação, o "corte" ou "schnitt" de
John von Neumann entre o nível atômico e o aparato de medição macroscópico ocorre quando informações estáveis entram no universo. Estabilidade significa que a entropia de equilíbrio foi eliminada (o princípio de Ludwig-Landauer). Suarez sabe que o observador consciente tem pouca influência nisso. Ele diz:
A decisão sobre qual detector dispara (em um experimento de interferência, como o representado na Figura) não ocorre quando "um fóton encontra um detector", mas somente posteriormente, após uma cascata virtual envolvendo bilhões de elétrons ter sido desencadeada. Só então ocorre o registro irreversível de um resultado e um observador humano pode tomá-lo em consideração.
Um evento é "medido", ou seja, registrado de forma irreversível, somente se for possível a um observador humano tomar consciência dele.
A irreversibilidade é a marca registrada da criação estável de informação e do aumento da entropia termodinâmica. Suarez observa que a mecânica quântica pode precisar de uma "nova física" porque não consegue explicar precisamente quando uma medição ocorre. Ele diz:
O livre-arbítrio consciente implica irreversibilidade e, portanto, requer uma nova física capaz de definir bem esse conceito. Mas a própria mecânica quântica requer essa nova física. A teoria quântica não define quais condições determinam quando uma medição ocorre e um resultado se torna irreversivelmente registrado. Esse estado de coisas mostra claramente um ponto em que a teoria pode e deve ser completada.
Esperamos que a
visão da física da informação sobre o problema da medição possa ajudar a completar essa teoria. E nossa compreensão sobre a
origem da irreversibilidade pode ser adicionada à
decoerência para explicar os resultados experimentais.
Suarez cita o Teorema do Livre-Arbítrio de John Conway e Simon Kochen como um axioma que torna o livre-arbítrio inquestionável, sem o qual a própria ciência não poderia progredir. Suarez não acredita que seus movimentos atuais possam ser "explicados por uma cadeia de causalidade temporal que remonta ao Big Bang".
Com o apoio de Carlos Cavallé e seu Instituto de Tendências Sociais, Suarez organizou um encontro de especialistas sobre a questão "A ciência é compatível com nosso desejo de liberdade" em outubro de 2010. Diversos filósofos e cientistas interessados no problema do livre-arbítrio compareceram, incluindo Robert Kane , Alfred Mele , Bob Doyle e Martin Heisenberg .
Para Pesquisadores
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O arranjo experimental para testes de emaranhamento quântico é teoricamente simples, mas experimentalmente difícil. Dois elétrons de spin 1/2 são preparados em um estado, digamos com spins opostos, de modo que o momento angular de spin total dos elétrons seja zero. Diz-se que estão em um estado singleto. A maioria dos estudos recentes, como o de Gisin, utilizou pares de fótons polarizados emaranhados.)
Dois experimentadores (chamemo-los de A e B) medem os spins dos elétrons em algum momento posterior.
A conservação do momento angular exige que, caso um desses elétrons seja medido com spin para cima, o outro deva ter spin para baixo. É isso que se descreve como correlação "não local" dos resultados das medições de spin.
Uma maneira mais simples de encarar o problema é considerar a conservação do momento angular, uma lei da natureza que não pode ser violada. Como seria a ausência de "correlação" entre os spins dos elétrons? Ela incluiria algumas medições de spin para cima pelo experimentador A ao mesmo tempo que medições de spin para cima pelo experimentador B.
Mas isso é uma violação clara da lei de conservação do momento angular.
Essa lei de conservação não depende de modo algum de comunicações supraluminares entre partículas. Considerem-se dois elétrons em extremidades opostas da galáxia de Andrômeda, digamos a 100.000 anos-luz de distância. À medida que giram em torno do centro da galáxia, conservam perfeitamente seus momentos angulares orbitais.
Poderíamos dizer que as leis de conservação estão "fora do espaço-tempo".
Note-se que o experimento mental original do EPR envolvia elétrons movendo-se em direções opostas a partir de uma fonte central. Nesse caso, a lei de conservação regente era a do momento translacional ordinário. E note-se que experimentos modernos, como os de Suarez e Gisin, utilizam fótons circularmente polarizados. Mas ainda se trata de uma questão de conservação do momento angular.