Escolha Retardada (ou Escolha Demorada)

De todas as experiências práticas da física, esta é a minha preferida. Seu arranjo inicial - figura - pode ser descrito como um emissor de luz (um laser, por exemplo) - ponto X -, que incide sobre um divisor de feixe ou um espelho semitransparente (50% dos fótons passam, os demais são refletidos) - ponto A. O feixe dividido têm trajetórias perpendiculares (90%).

Os fótons seguem até encontrar um espelho (reflete 100% da luz que incide sobre o mesmo) - pontos B e C. Estes dois espelhos estão equidistantes do divisor de feixes e tem como menor ângulo entre sua superfície refletora e o raio de luz incidente 45 graus. Assim, a trajetória dos raios de luz passa a ser concorrentes, a se dirigir ao um ponto comum.

No ponto de encontro - em D - é que ocorre a presença ou não de uma p

eça fundamental à experiência: outro espelho semitransparente, ou um novo divisor de feixes. Há ainda dois detectores de fótons.

Escolha retardada

O experimento pode ser conduzido sem o espelho semitransparente em D. O resultado é que o número de fótons recebidos por ambos os detectores é igual, ou seja, 50% de impactos em cada sensor (para grandes números de fotos).

Quando se acrescenta o divisor de feixe em D, ocorre algo surpreendente para a maioria dos leigos em física: só uns dos detectores acusa impacto.

Explicando de forma resumida, isso ocorre devido a arrumação do experimento (distância, espessura dos divisores de feixes, dentre outros detalhes) ser feita de forma a lançar na direção do detector que nada acusa os fótons com as mesmas características do emitido pelo feixe e o mesmo número de fótons com fase inversa (isso significa que quando há um pico no valor dos campos de um fóton há um vale no seu “gêmeo” invertido). O resultado é que eles se anulam.

Mas isso é esperado. O desconcertante é que isso ocorre mesmo que só seja lançado um fóton por vez pelo emissor em X.

Este experimento pode ser interpretado como o da dupla fenda no sentido de que a ação do pesquisador, ao escolher a presença do espelho  semitransparente em D, seleciona o comportamento do fóton como onda (com o espelho) ou partícula (sem o espelho).

Mas os fenômenos quânticos não param de nos surpreender. Raciocinando da forma convencional, se o fóton se comporta como partícula, ele segue ABD ou ACD. Caso se comporte como onda, segue ambas as trajetórias ao mesmo tempo.

Porém, se o experimento for feito de forma que as distâncias ABD e ACD sejam de tal ordem de grandeza que permita a decisão, e efetiva ação, de por o espelho semitransparente em D após a emissão do feixe, mesmo assim esta escolha é que determina a trajetória.

Se isso não espanta o leitor é porque ele não entendeu ou já conhecia a experiência. Vou explica de novo. Imagine a sequência temporal t0< t1< t2< t3< t4< t5. Digamos que o emissor em X dispara um fóton mo istante t0. O tempo que este fóton chega à bifurcação do ponto A é t1. Em t2, o cientista optou por o espelho, ou seja, o fóton deve ter o comportamento de onda.

Em t4 a opção do pesquisador é transformada em ação e o espelho está em D. Observe que o ponto em que trajetória é defina é t1, anterior a t2 (decisão) e t4 (ação). Nessa suposição, chamamos de t3 o momento em que fóton atinge B e t5 em que atinge C. Teoricamente, ele só atingirá os dois pontos, B e C, se o espelho tiver em D. Para isso ele precisa seguir as trajetórias ABD e ACD, como mencionado (comportamento onda). Mas a informação para ele seguir um ou ambos os caminhos só é pensada em t2 e transformada em ação em t4, após o tempo de passagem pelo ponto A.

O raciocínio análogo é valido quando o cientista não põe o espelho. De forma simples, ou admitimos que uma informação regride no tempo e é “percebido” pelo fóton em t1 (seja lá o que isso significar), ou o fóton "advinha" a opção do cientista e sempre acerta, ou que causa e efeito estão além dos laços convencionais do tempo. Mas esse raciocínio é de senso comum, não do ponto de vista de estudos da física.

Em termos de comportamento da natureza, dos fatos observados nesta experiência sob o "domínio" da mecânica quântica, conclui-se que um evento no que convencionamos a chamar de futuro, pode definir os padrões clássicos do que definimos como passado.

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Veja, também, aqui.

Faça você mesmo uma borracha quântica: com um equipamento simples, você pode fazer em casa uma experiência que ilustra um dos efeitos mais incríveis da mecânica quântica (veja como aqui, ou na edição 61 - Junho 2007  - da Scientific American Brasil).