Teoria das variáveis ocultas

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Na física, uma teoria das variáveis ocultas é defendida por uma minoria de físicos que argumentam que a natureza estatística da mecânica quântica implica que ela é incompleta; ela é realmente aplicável somente ao conjuntos de partículas; novos fenômenos físicos além da mecânica quântica são necessários para explicar um evento individual.

A mecânica quântica é não determinística, o que significa que ela geralmente não prediz a obtenção de qualquer medição com absoluta certeza. Ao invés disto, ela simplesmente nos informa a probabilidade de obter determinadas saídas. Isto nos leva para uma estranha situação onde as medições de uma certa propriedade em dois sistemas idênticos podem fornecer diferentes respostas. A questão que naturalmente surge é se haveria uma realidade mais profunda escondida por debaixo da mecânica quântica, para ser descrita por uma teoria mais fundamental que possa sempre predizer as saídas de cada medição com absoluta certeza. Existe uma analogia com a pesquisa de intenção de voto: Não é que a intenção seja indefinida, mas somente se um amostra razoável da população foi consultada ela estará de acordo com a opinião geral.

Em outras palavras, a mecânica quântica por definição deve ser uma descrição incompleta da realidade. Para alguns físicos este grau de indeterminação é um fato objetivo. Uma teoria assim é conhecida como teoria das variáveis ocultas. A maioria acredita, porem, que não há uma realidade mais profunda na mecânica quântica — e, de fato, os experimentos tem mostrado que variáveis ocultas são incompatíveis com observações.

Em 1935, Einstein, Podolsky e Rosen escreveram um trabalho de quatro páginas chamados "Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?" [1], que argumenta que tal teoria é não somente possível, mas de fato necessária, propondo o paradoxo EPR como prova. Em 1964, John Bell mostrou, através do seu famoso teorema com suas desigualdades de Bell, que o tipo de teoria proposta por Einstein, Podolsky e Rosen produzem predições experimentais diferentes das fornecidas pela mecânica quântica ortodoxa. Outro obstáculo significativo para a teoria de variáveis ocultas é o teorema de Kochen-Specker.

Físicos como Alain Aspect têm realizado experimentos que podem ser interpretados como uma demonstração que estas considerações são corretas, mas as esperanças por uma teoria de variáveis local ocultas ainda estão muito vivas.

Uma teoria das variáveis ocultas, com seu dito determinismo, que é consistente com mecânica quântica devem ser não-locais, mantendo a existência de relações causais instantâneas entre entidades físicas separadas. Teorias não locais, isto é, teorias que permite aos sistemas interagirem a distância com velocidades maiores do que a velocidade da luz, não poderiam ser desconsideradas. A primeira teoria de variáveis ocultas foi a teoria da onda piloto proposta por Louis de Broglie no final de 1920. A teoria atualmente mais bem conhecida de variáveis ocultas, a mecânica Bohmian, do físico e filosofo David Bohm, criada em 1952, é uma teoria de variáveis ocultas não-local.

A interpretação de Bohm ainda goza de uma popularidade modesta entre os físicos, embora a maioria ache que ela seja teoricamente deselegante. Porem, não há consenso. O que Bohm fez, baseado na idéia original de de Broglie, foi posicionar a partícula quântica, por exemplo, um elétron, e um 'onda guia' oculta que governa seu movimento. Portanto, nesta teoria os elétrons são claramente definidos como partículas. Quando se realiza um experimento de dupla fenda (ver dualidade partícula-onda), ele irá passar através de uma fenda ou da outra. Contudo, sua escolha de fenda não é aleatória, mas governada pela onda guia, resultando no padrão de onda observável.

Esta visão contradiz a idéia simples de eventos locais que é usada no atomismo clássico e na teoria da relatividade. Isto aponta para uma visão mais holística, a de que o mundo é interdependente e está interagindo. De fato, o próprio Bohm se irritou com o aspecto holístico da teoria quântica em anos posteriores, quando ele começou a interessar pelas idéias de J. Krishnamurti. A interpretação de Bohm (como também de outros) foi tida como base de alguns livros que tentavam conectar a física como misticismo oriental e a "consciência".

A principal franqueza da teoria de Bohm e que ela parece ser tramada — o que ela realmente é. Ela foi deliberadamente criada para fornecer predições as quais são em todos detalhes idênticos a mecânica quântica. Sua intenção não era fazer uma contra-posposta séria, mas demonstrar que uma teoria de variáveis ocultas também era possível. Isto era realmente um atalho importante. Sua esperança era a de que isto poderia levar a novos insights e experimentos que poderiam levar a física além da teoria quântica atual.

Outro tipo de teoria determinística^[1] foi recentemente introduzida por Gerard 't Hooft. Esta teoria foi motivada pelos problemas que foram encontrados quando se tentou formular uma teoria unificada da gravitação quântica.

A maioria dos físicos, contudo, tem a convicção que a verdadeira teoria do universo não é uma teoria de variáveis ocultas e que as partículas não têm qualquer informação extra que não esteja presente na sua descrição feita pela mecânica quântica. Estas outras interpretações da mecânica quântica tem seus próprios propósitos filosóficos. Um número muito pequeno de físico acredita que o realismo loca é correto e que a mecânica quântica esteja em ultima instância incorreta.