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Leitura
Episódio 4: Contracultura quântica

Inspirado

no

livro

de

David

Kaiser

de

2011,

How

the

Hippies

Saved

Physics:

Science,

Counterculture,

and

the

Quantum

Revival,

este

episódio

abordará

o

desconforto

que

muitos

físicos

experimentaram

ao

lidar

com

a

mecânica

quântica

e

como

seus

métodos

não

convencionais

levaram

à

criptografia

de

chaves

quânticas.

Como

muitos

americanos

das

décadas

de

1960

e

1970,

alguns

físicos

participaram

do

questionamento

das

instituições

tradicionais.

Eles

se

envolveram

em

questões

filosóficas

da

mecânica

quântica

impulsionadas

pelo

Teorema

de

Bell,

que

revelou

que

a

comunicação

aparentemente

mais

rápida

que

a

luz

das

partículas

emaranhadas

não

poderia

ser

explicada

por

nenhum

mecanismo

conhecido.

Enquanto

outros

físicos

abaixavam

a

cabeça

e

calculavam,

esses

físicos

hippies

se

interessavam

por

psicodélicos,

consultavam

mágicos,

tentavam

se

comunicar

com

fantasmas

por

meio

da

decaimento

atômico

e

tentavam

se

comunicar

uns

com

os

outros

telepaticamente.

Eles

também

questionaram

se

a

tradição

do

observador

objetivo

da

ciência

ocidental

era

suficiente

para

a

física

quântica,

onde

observar

o

comportamento

de

uma

partícula

o

altera.

Embora

algumas

de

suas

investigações

possam

ser

consideradas

pseudociência,

havia

valor

em

pensar

fora

da

caixa

(ou

poço

de

potencial

infinito,

para

os

físicos

que

estão

ouvindo)

e

de

seu

trabalho,

sabemos

mais

sobre

a

mecânica quântica e suas aplicações.

Transcrição da gravação
Justin Shapiro
Maura Shapiro
Allison Rein
Sobre a Equipe de Podcasts
Postagem do blog: Ex LIbris Universum
Participantes: Maura Shapiro e Justin Shapiro Condições iniciais Episódio 4: Como os hippies salvaram a física Data: 2 de agosto de 2022 JUSTIN: Da Biblioteca e Arquivos Niels Bohr, bem-vindos ao Initial Conditions. ALLISON: Eu sou Allison Rein. JUSTIN: Eu sou Justin Shapiro. MAURA: E eu sou Maura Shapiro. JUSTIN: E estamos caminhando pelas estantes da biblioteca em College Park, Maryland. MAURA: Comecei aqui como estagiária. Eu era estagiária e trabalhava remotamente, por isso demorou um pouco para que eu entrasse nestes corredores com pilhas de livros, mas eles me deixaram folhear um pouco, e havia filas e filas e filas de livros e eu estava apenas olhando os títulos, vendo se algo era particularmente interessante. E o livro que estamos lendo agora me chamou a atenção imediatamente. O livro de David Kaiser, "How the Hippies Saved Physics" (Como os hippies salvaram a física). Em primeiro lugar, o livro tem uma fonte divertida. um pouco de imagens de átomos e um texto em azul brilhante, mas o que mais me chamou a atenção foi a ideia de hippies e física, porque acho que muitas vezes uma ideia de como um físico se parece, e não é necessariamente um hippie. Então, peguei o livro, sentei-me no chão e comecei a ler. JUSTIN: Esse livro causou uma grande impressão em você. MAURA: Sim, realmente impressionou. E é sobre os físicos hippies que vamos falar hoje. JUSTIN: Físicos hippies. MAURA: Sim. Físicos hippies que estavam insatisfeitos com a forma como a mecânica quântica estava sendo investigada nos anos 60 e 70. Naquela época, a ideia era: "Siga a matemática, não faça perguntas sobre filosofia". Mas a física é uma espécie de filosofia. Você está perguntando como ou por que as coisas estão acontecendo. E muitos dos mecanismos para investigar essas questões que haviam funcionado para os físicos anteriores simplesmente não estavam funcionando para essa nova geração. JUSTIN: Certo, você tirou tudo isso de um livro? MAURA: Acontece que eu sei muito sobre mecânica quântica. JUSTIN: Sim. MAURA: (risos) JUSTIN: Vamos nos aprofundar nisso daqui a pouco, mas vamos começar estabelecendo algumas condições iniciais que fornecem o contexto para que a física aconteça. MAURA: A primeira é uma nova compreensão da eletricidade, do magnetismo, da radiação e da óptica, e como todos esses fenômenos estão relacionados. E isso chegou ao auge no início do século XX. A segunda condição inicial hoje é a Segunda Guerra Mundial, e a terceira é o movimento da contracultura americana. JUSTIN: Sim, eu me interesso pela contracultura. Estou interessado principalmente no movimento ambientalista. MAURA: Mmhmm, sim, já que essa é sua especialidade. JUSTIN: Sim, foi um verdadeiro desafio para o ambientalismo que veio antes dele. MÁRCIA: E como falamos no último episódio, essa foi uma época de grandes mudanças para o meio ambiente e para a cultura americana. JUSTIN: Então, na faculdade, você aprende que qualquer projeto de pesquisa deve ser uma paixão. É preciso ter interesse no assunto, certo? Então, o que te atraiu nos físicos hippies e no teorema de Bell? MAURA: Adoro essa pergunta, Justin. Então, acho que minha experiência em física tem sido a de que uma maneira de ser físico. E muito disso tem a ver com raça e gênero, mas também tem a ver com seus hobbies, e acho que a história dos físicos hippies é uma forma de quebrar a ideia do que significa ser físico. Quando penso em ser físico, penso em pessoas que são muito sérias e adoram matemática e ficção científica. Mas ser um físico é ser uma pessoa. As pessoas são multifacetadas e, ao mesmo tempo em que havia físicos nucleares muito sérios e coisas do gênero, havia também pessoas realmente interessadas em filosofia e que participavam um pouco da contracultura americana, e provavelmente estivessem experimentando o LSD, que era uma nova droga. Então, acho que tudo isso é uma maneira muito divertida de exemplificar que ser um físico ainda é ser uma pessoa multidimensional. JUSTIN: Sim, e como falamos no início do primeiro episódio, muito do que queremos fazer no programa Condições iniciais, é falar sobre as histórias que foram negligenciadas ou pouco estudadas. E acho que muitas das pesquisas que você fez aqui chegam ao coração de uma comunidade negligenciada na história da física, mas que deixou uma marca muito importante na ciência à medida que avançava para o século XX. MAURA: Exatamente. E vou indicar aos ouvintes o livro de David Kaiser, "How the Hippies Saved Physics" (Como os hippies salvaram a física), onde muitas das pesquisas deste episódio foram realizadas. É uma ótima leitura, muito divertida. E é muito mais aprofundado do que este episódio. JUSTIN: Bem, dito isso, vamos nos concentrar nas condições iniciais de hoje. MAURA: Certo. Para entender por que o teorema de Bell é tão significativo, é importante conhecer um pouco sobre a mecânica quântica. A mecânica quântica é a física das “pequenas dimensões”, e seu nome vem de quanta (1), ou seja, a menor unidade em que algo pode se dividir. JUSTIN: E apesar de estarmos falando sobre as menores partes do universo, como você vai ouvir, a quântica realmente entra em algumas das maiores dúvidas que podemos ter sobre como nosso universo funciona. MAURA: A quântica foi criada muito tempo, mas muitas pessoas apontam o artigo de Max Planck de 1900 como o início da mecânica quântica. Nesse artigo, ele mostra que, se você tratar a energia como pequenos pacotes, poderá explicar um comportamento muito específico da absorção de radiação. Apenas uma observação divertida: o probleminha que ele estava resolvendo era chamado de "catástrofe do ultravioleta", o que é muito dramático, e eu adoro isso. JUSTIN: Uau. MAURA: Sim, uau. Mas, na verdade, ele estava usando essa ideia de pacotes de energia como uma pequena ajuda matemática. Ele realmente não pensou nas implicações físicas do que estava fazendo, e somente cinco anos depois, quando Albert Einstein publicou um artigo sobre o efeito fotoelétrico, que introduziu a ideia não apenas de quanta de energia, mas de quanta de luz, que chamamos de fótons, é que as pessoas começaram a pensar que esse poderia ser o início de um novo tipo de física. E na segunda década do século XX, um novo campo da física estava começando a tomar forma. Mas muitas pessoas ficaram chocadas com suas implicações e hesitaram em adotá-lo. JUSTIN: Portanto, essa é uma física que remonta a 1900 com o artigo de Max Planck. E, como falaremos no restante do episódio, essa é uma história do século XX. Mas algumas mudanças realmente radicais que ocorrem na comunidade da física após a Segunda Guerra Mundial, começando realmente nas décadas de 1960 e 1970, que remodelam a ciência de forma significativa. MAURA: Certo, e acho que é por isso que, novamente, definir a história é tão importante, porque essa física é realmente um produto de seu tempo, mas também alimenta a cultura da época. Portanto, é um tipo de ciclo autorreferencial muito legal. JUSTIN: Certo. Mas é claro que a ciência tem a ver com consenso, não com unanimidade. Portanto, o que descobriremos é que alguns físicos desta geração achariam muito difícil entrar no universo da relatividade e dos quanta de Einstein. Falaremos sobre uma dessas figuras em nosso próximo episódio, mas, por enquanto, devemos ter em mente o quanto foi uma mudança de paradigma a transição para a mecânica quântica. MAURA: Sim, e a mecânica quântica é tão diferente da física como a conhecíamos na época. Por isso, vou me aprofundar um pouco na ciência da mecânica quântica e nas principais formas de ruptura com a física clássica, que é a física que podemos ver acontecer todos os dias. Portanto, teremos de vestir nossos jalecos de laboratório de ciências, pegar nosso telescópio ou o que for necessário para entrar em uma mentalidade científica. Mas, antes de entrarmos no assunto, quero dizer que, se você acha que isso é demais para você, está em boa companhia. Até mesmo Einstein não gostava da quântica por ser tão pouco intuitiva. Portanto, se você está lutando para entender o que essas coisas significam, sim, eu também, assim como todo mundo. Essa é a base da nossa história de hoje. Muito bem, você está pronto, Justin? JUSTIN: Vou passar a palavra para você, porque a ciência não é muito a minha praia. Sei muito mais sobre a história. Então, o que você pode me dizer sobre mecânica quântica? MAURA: Certo, e não posso dizer que sou uma especialista. Como acabei de dizer, esse assunto está acima da minha capacidade, está acima da capacidade de todo mundo, mas é muito divertido pensar e conversar sobre ele. Portanto, a quântica, que é a física das “pequenas dimensões”, diz que, nessa escala, as coisas se comportam tanto como partículas quanto como ondas. Portanto, os elétrons são partículas, mas também são representados por uma função de onda. Essa função de onda da mecânica quântica é representada pela letra grega psi, que se parece um pouco com um tridente. Mas essa função de onda não é como as ondas que vemos no oceano ou que ouvimos como som. Em vez disso, essas ondas são probabilidades de a partícula ter determinados valores. Portanto, se você fosse em frente e resolvesse uma equação de onda, veria que 50% de chance de uma partícula ter algum momento e outra probabilidade de ter outro momento. Assim, ela se torna essa ciência de probabilidades em vez do mundo determinístico da mecânica clássica, que é como fazer um bloco rolar ladeira abaixo. Se você tiver condições iniciais suficientes, poderá prever exatamente a quantidade de impulso que o bloco terá. Isso faz sentido, Justin? JUSTIN: Sim, estou começando a entender. E parece que quando você chega ao nível minúsculo das coisas, para responder a algumas das perguntas sobre como essas partículas interagiam, os cientistas precisavam de uma maneira bem diferente de pensar sobre como observar e talvez tentar medir. MAURA: Não é possível descobrir as coisas apenas conhecendo a equação de onda. Em vez disso, é preciso medir a partícula para saber o valor que se está procurando. Portanto, se eu quiser saber a localização de uma partícula, não posso simplesmente ir até a função de onda e dizer: "Onde está a partícula?" Em vez disso, tenho que medir diretamente a partícula. Então, o que acontece antes de eu medir a partícula? Por que existe esse mundo de probabilidade? Bem, na mecânica quântica, um princípio chamado superposição, que basicamente diz que todos os estados que uma partícula poderia ter, como cada local em que ela poderia estar, estão combinados. Portanto, todos eles são verdadeiros simultaneamente. E a função de onda explica a probabilidade de cada um desses estados. Assim, em um determinado momento, se resolvermos a função de onda, obteremos esse conjunto de superposições. E qual é a probabilidade de cada superposição. Mas, no final das contas, é meio aleatório, uma vez que você mede, qual será a superposição. Seria como se vivêssemos em um mundo quântico, Justin, e você estivesse em seu escritório ou tomando café no andar de baixo. E em três superposições, você está no seu escritório... Como três estados possíveis, você está no seu escritório e um estado possível, você está tomando café. Portanto, no momento da medição, é mais provável que você esteja no escritório, mas talvez esteja tomando café, o que é improvável, pois sei que você não toma café aqui. É mais ou menos assim que o mundo quântico se divide. JUSTIN: Certo, estou começando a entender. Sabe, eu gosto de squash, não gosto de raquetebol, mas gosto de squash, mas vejo as pessoas jogando raquetebol. Não é? Você já viu pessoas jogando raquetebol? MAURA: Não. JUSTIN: Bem, imagine uma caixa de vidro, certo? É de vidro em dois lados, com teto e piso. E quando eles acertam a bola, ela sai voando. Ela vai muito rápido e você pode acertá-la na maioria das superfícies. É por isso que não gosto de raquetebol, é muito rápido para mim. Gosto de squash. Mas a bola está quicando, quicando e quicando, e você tem que bater nela e mandá-la contra a parede, e seu adversário tem que rebatê-la. E, em algum momento, você marca um gol. Mas o que estou imaginando em minha cabeça é como a raquete mais rápida do mundo. Algo tão rápido, dando voltas em torno da caixa em que se encontra. Que você não sabe exatamente onde está. Não nem para ver, pois está se movendo tão rápido. Portanto, parece-me que podemos usar essa função de onda para descobrir as áreas em que a bola pode estar, mesmo que ela não esteja realmente nesse espaço em um determinado momento. Podemos pensar em um determinado canto ou superfície em que ela pode estar mais propensa a ficar. Mas não é possível ver exatamente onde ela está em um determinado momento. MAURA: Sim, e o que você descreveu é basicamente como um estudante de física se depara com a mecânica quântica pela primeira vez. Eles recebem esse problema chamado partícula em uma caixa, e você sabe que é mais provável que a partícula esteja no centro da caixa, mas ela pode estar em qualquer lugar, mas cada vez que ela movimenta-se pelo interior da caixa, ela passa pelo centro, portanto, é mais provável que você esteja no centro da caixa do que na parte externa da caixa. E então você pode arremessar a bola, mas se acertá-la com muita força, ela pode atravessar a parede da quadra de raquetebol. Sim, acho que essa é uma analogia muito boa, Justin. Então, agora entendemos um pouco como as partículas se comportam e como elas estão sujeitas a uma probabilidade. Mas essa não é a parte mais louca da mecânica quântica. Então, vamos nos aprofundar em algo chamado entrelaçamento quântico ( NT. -ou emaranhamento quântico, como é mais conhecido na comunidade científica) . Emaranhamento significa que você pode ter partículas que estão intrinsecamente ligadas. E se você separar essas partículas, elas manterão essa ligação. Vou lhe dar um exemplo bem concreto. Existe algo chamado spin do elétron. Basicamente, é como a orientação de um elétron. E se produzíssemos dois elétrons emaranhados e os separássemos o quanto quiséssemos, e eu medisse o spin de um elétron, eu acabaria com a superposição, certo? Eu faria uma medição e agora saberia exatamente se esse spin está subindo ou descendo. Mas isso também significa que, exatamente ao mesmo tempo, o spin do outro elétron é determinado. Portanto, isso encerra o estado de probabilidade. O estado de superposição para o outro elétron. E ele sempre estará na direção oposta à da partícula que eu medi. Portanto, parece que essas partículas devem estar se comunicando umas com as outras. Até a medição, ambas estão flutuando nesses estados de probabilidade, mas quando eu meço uma partícula, a outra partícula também encontra seu estado. Então, como as partículas estão se comunicando entre si? Isso aparentemente viola a relatividade especial, segundo a qual nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz. JUSTIN: No entanto, parece que eles estão conversando entre si instantaneamente. MAURA: Exatamente. E isso é frustrante para muitos físicos. Como essas partículas podem estar se comunicando? Instantaneamente, mesmo que você as separe em extremos opostos do universo. E lidar com essa disparidade é o tema de nosso episódio de hoje. JUSTIN: Ok. Eu entendo a ciência, mas o historiador que em mim está se perguntando: quando os físicos realmente se preocuparam com essa questão do entrelaçamento quântico? MAURA: Pois é, grande parte do início do século XX, foi quando os físicos tentaram descobrir o que o quantum estava nos dizendo. Estamos nos anos 1910, 1920. E em 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen se uniram para propor sua solução para esse mundo maluco da mecânica quântica. E em seu artigo intitulado EPR, de Einstein-Podolsky-Rosen, eles dizem: "Não se preocupe, as partículas não estão se comunicando mais rápido do que a velocidade da luz". Em vez disso, um conjunto de variáveis ocultas. Informações que ainda não conhecemos e que explicam o comportamento das partículas. Portanto, em vez de essas partículas estarem nessa superposição aleatória de estados até que as meçamos, as partículas têm um acordo que elas têm, e elas se separam e dizem: "Eu sempre estarei em cima, você sempre estará embaixo, fácil assim". Os pesquisadores nunca saberão, mas nós sabemos, e não estamos nos comunicando mais rápido do que a velocidade da luz". E isso explicou tudo adequadamente. As pessoas deram um suspiro de alívio. É como se, ok, a quântica ainda não interferisse na relatividade especial. A física como a conhecemos ainda pode continuar. Mas outros não estavam tão convencidos. Um exemplo é Niels Bohr, que refutou esse artigo e disse: "Não, você está errado". John Stewart Bell foi um dos físicos que se sentiu confortado pelas variáveis ocultas. E ele achava que Niels Bohr estava errado. JUSTIN: Agora, fale-me um pouco sobre o Dr. Bell. MAURA: Bem, Bell nasceu em julho de 1928 na Irlanda do Norte e, desde os 11 anos de idade, ele sabia que queria ser cientista. O que é impressionante, porque quando eu tinha 11 anos, pensei que seria designer de moda. E vejam onde estou agora. Usando um suéter que tenho seis anos. Portanto, nem todos nós, temos a visão que John Bell teve, porque, naturalmente, ele cresceu e se tornou um cientista impressionante. Ele se formou em 1956 com um doutorado em física. E se especializou em física nuclear e teoria quântica de campos. Em 1960, começou a trabalhar no CERN, que é um colisor de partículas bastante conhecido em Genebra, na Suíça. E enquanto seu trabalho diário era voltado para o projeto de aceleradores, em seu tempo livre, seu hobby era mergulhar nos fundamentos da mecânica quântica. JUSTIN: Então, esse é um físico que está realmente envolvido com o aspecto material do trabalho, certo? Trabalhando no CERN com o colisor. Mas ele também está interessado em alguns dos aspectos mais teóricos do trabalho. É isso mesmo? MAURA: Exatamente. E por diversão. Você sabe? No meu tempo livre, ando de bicicleta, saio com os amigos. Ele quer saber por que a física funciona do jeito que funciona. Parabéns a ele. Então, ele está interessado em variáveis ocultas. O que faz muito sentido para ele, e por isso ele tira este ano de folga do CERN. Ele visita diferentes departamentos de física em Stanford, Brandeis e na Universidade de Wisconsin-Madison. E durante todo esse tempo, ele está trabalhando no que se tornaria um artigo revolucionário. Nesse artigo, ele propõe um experimento mental no qual testaria variáveis ocultas em comparação com a matemática da mecânica quântica. Assim, ele monta um experimento que teria emaranhamento. E ele segue a matemática das variáveis ocultas e segue a matemática da mecânica quântica. Mas, por fim, ele descobre que elas não produzem o mesmo resultado. Isso ficou conhecido como Desigualdade de Bell. Porque ele descobriu que as variáveis ocultas não explicam com precisão a mecânica quântica. Ele publicou seu experimento mental e os resultados em 1964, que ficaram conhecidos como Teorema de Bell. JUSTIN: Então, quase 30 anos após o artigo de Einstein-Podolsky-Rosen, Bell aparece e complica um pouco a história. MAURA: Exatamente. E outras pessoas da área estavam duvidando das variáveis ocultas. Mas essa foi realmente a prova definitiva de que as variáveis ocultas não podiam explicar a mecânica quântica. E o Teorema de Bell teve implicações abrangentes. Porém, na década de 1960, muitos estavam preocupados com as aplicações práticas da quântica. Assim, muitos físicos ignoraram os aspectos filosóficos do Teorema de Bell e o mundo caprichoso que ele descreve. JUSTIN: Espere, o que você quer dizer com "mundo caprichoso"? Quais são algumas das implicações do Teorema de Bell? MAURA: Claro, agora sabemos que as partículas ainda podem se comunicar aparentemente mais rápido do que a velocidade da luz. E a grandes distâncias. Uma partícula pode interferir em outra partícula. Então, se você abrir sua mente para o mundo das probabilidades, o que significaria controlar uma partícula à distância? Se eu tiver uma partícula emaranhada, posso fazer com que outra partícula se curve em um determinado formato? Eu poderia mover coisas a uma grande distância? Eu poderia, por exemplo, dobrar uma colher que está em uma plateia, que sou um mágico? Eu poderia ler a mente de alguém? Poderia mudar a mente de alguém? Eu poderia falar com fantasmas? E eu sei que você está pensando, Maura, isso é um pouco exagerado. Mas, na verdade, se você puder controlar uma partícula à distância, suas oportunidades são quase ilimitadas. Mas, você sabe, os físicos tradicionais não queriam realmente se envolver com questões de fantasmas, telepatia e telecinesia. E isso aponta para nossa segunda condição inicial, que foi a Segunda Guerra Mundial. JUSTIN: Precisamos pensar no contexto em que os físicos estavam fazendo suas pesquisas e seu trabalho após a Segunda Guerra Mundial. Então, vamos falar um pouco sobre isso. A Segunda Guerra Mundial terminou em 1945 e impulsionou muitos avanços na física. Esses avanços realmente beneficiaram os físicos de alta energia. As pessoas que estavam trabalhando no nível nuclear. Sabemos, por exemplo, sobre o Projeto Manhattan e o desenvolvimento de armas nucleares. A física nuclear durante a Segunda Guerra Mundial, no entanto, levou os físicos a um relacionamento ambivalente com os interesses de defesa dos EUA. A física aplicada tornou-se dominante, em oposição aos aspectos mais filosóficos do campo, que tinham raízes históricas muito profundas. MAURA: Muito obrigada por essa história. Certo, então, em vez de lidar com as questões que surgem da mecânica quântica, muitas universidades foram pressionadas a produzir o maior número possível de físicos talentosos. Assim, elas se concentraram no chamado método "cale a boca e calcule". A demanda militar criou um boom de estudantes de física, mas, após a guerra, houve menos demanda e menos dinheiro para explorar os fundamentos da mecânica quântica. Além disso, muitos físicos interessados em aspectos mais marginais da mecânica quântica tiveram dificuldades para encontrar emprego. John Clauser, que é um exemplo de físico que, segundo todos os relatos, era um cientista e experimentalista talentoso, teve dificuldades para encontrar trabalho depois que publicou um experimento testando o Teorema de Bell em 1972. Aqueles que se envolveram com o Teorema de Bell foram rejeitados pelo establishment da física. E o sentimento antissistemaresultante nos leva à nossa terceira condição inicial: o movimento da contracultura americana. JUSTIN: Vamos falar um pouco sobre o que queremos dizer com "establishment". E a relação da geração mais jovem com ele. As décadas de 1960 e 1970 foram uma época em que muitos estudantes jovens, pessoas jovens em geral, começaram a questionar o establishment. Para esses jovens físicos, parecia que o progresso tecnológico e científico da era pós-guerra havia, de fato, trazido mais morte e destruição por meio de armas avançadas. Enquanto os EUA lançavam bombas em todo o mundo para afastar a ameaça do comunismo, em casa, as desigualdades e tensões econômicas e raciais fervilhavam. O crescente envolvimento dos EUA na Guerra do Vietnã durante os governos Johnson e Nixon deu origem a um grande movimento contra a guerra que conquistou muitos na geração baby boomer. E o movimento contra a guerra prosseguiu com o movimento pelos direitos civis, que também atraiu estudantes de todo o país que se uniram em protestos multirraciais contra as desigualdades que os negros americanos continuavam enfrentando. Essas correntes, as do movimento pela liberdade de expressão nos campus universitários, o movimento pelos direitos civis, o movimento contra a guerra, a segunda onda do feminismo e os muitos movimentos sobre o fortalecimento das identidades raciais e sexuais das minorias e o movimento ambientalista, se uniram de maneiras interessantes. Juntos, eles representavam um sentimento de insatisfação de muitos jovens com o estilo de vida americano. Um resultado desse fermento de protesto foi o crescente interesse pelas tradições religiosas não ocidentais e pelo misticismo como alternativas às epistemologias ocidentais que pareciam levar apenas a mais destruição e devastação. E, embora longe de representar a maioria da contracultura, os hippies são certamente o resultado mais reconhecível da década de 1960, por isso vamos falar um pouco sobre eles hoje. MAURA: Exatamente. E mais uma vez, obrigado por sua visão histórica. Muitos físicos que estavam desiludidos com o método não filosófico "cale a boca e calcule" também acabaram migrando para a área da Baía de São Francisco, que era um foco dessa cultura hippie. Muitos desses físicos tinham doutorado em universidades de prestígio, mas tinham passado por momentos difíceis e se sentiam mais representados pela cultura de São Francisco. Muitos desses físicos hippies também participavam da cultura das drogas alucinógenas, fazendo experiências com a nova droga LSD e também com a física. Elizabeth Rauscher e Henry Wiseman, estudantes de pós-graduação da Universidade da Califórnia em Berkeley, também estavam frustrados com o movimento "cale-se e calcule". Assim, criaram um grupo aberto a qualquer pessoa que estivesse disposta a se envolver com a filosofia quântica. Entre os personagens importantes desse grupo estão Nick Herbert e Jack Sarfatti, para citar alguns. Os membros fundadores o chamaram de Fundamental Fysiks Group. E um grande tópico de conversa foi o Teorema de Bell. JUSTIN: Um segundo, como eles soletram física? MAURA: Eles escreviam F-Y-S-I-K-S, que é provavelmente, se você me pedisse para soletrar física quando eu tinha 11 anos, como eu teria feito. JUSTIN: Você sabe por quê? MAURA: Não sei por quê. Acho que para ficar na moda? Então, eles criaram esse grupo e têm uma sala de seminários com reuniões semanais. E um dos tópicos favoritos do Fundamental Fysiks Group eram as explicações da mecânica quântica para a parapsicologia. São coisas como percepção extrassensorial, psicocinese, telepatia, todas essas coisas divertidas. E eles o chamaram de "Psi" e Psi é, obviamente, um trocadilho com a função de onda da mecânica quântica que determina a probabilidade do comportamento de uma partícula. Eles estavam curiosos sobre coisas como magia e falar com fantasmas. Eles combinaram a nova física com ideias do misticismo oriental, que estava ganhando popularidade na época, para acrescentar significado à mecânica quântica. Embora tópicos como falar com fantasmas e telepatia pareçam mais pseudociência do que a física rígida das bombas nucleares, esse era mais ou menos o objetivo. Como disse Elizabeth Rauscher, qualquer assunto é uma ciência se a metodologia da ciência for usada para estudá-lo. A pesquisa sobre Psi assumiu muitas formas. Alguns físicos achavam que, se fosse possível emaranhar partículas, seria possível controlar uma delas controlando a outra. Isso poderia significar que você poderia aproveitar a capacidade de mover objetos sem tocá-los. Telecinesia. Eles se uniram a mágicos para entender como eles podiam aparentemente dobrar colheres em um palco sem tocá-las. Naturalmente, era um truque de mágica e o mágico que trabalhava com alguns desses físicos foi exposto como uma fraude. Potencialmente, a telepatia também é possível. Assim, alguns físicos tentaram testar se alguém que estivesse em uma sala poderia se conectar com outra pessoa localizada em um local escolhido aleatoriamente. A resposta também foi negativa. Também poderia ser possível se comunicar com fantasmas ao procurar padrões no decaimento atômico. Portanto, embora tudo isso parecesse rebuscado, foi experimentado de forma empírica e científica, com atenção cuidadosa em como tornar esses testes verdadeiramente aleatórios e replicáveis. JUSTIN: Na época, as instituições acadêmicas não estavam dispostas a financiar essas pesquisas, embora as coisas tenham mudado um pouco depois da década de 1970, pelo menos em Princeton. Em 1979, o reitor da escola de engenharia de Princeton, Robert G. John, e Brenda Dunn fundaram o Princeton Engineering Anomalies Research Laboratory na universidade. Em 1982, o laboratório divulgou seu primeiro relatório afirmando que havia uma correlação estatisticamente significativa entre a intenção das pessoas testadas e os resultados aparentemente aleatórios. Seu trabalho foi recebido com críticas significativas, mas o laboratório permaneceu aberto até que John o fechou em 2007. MAURA: Sim, então algumas instituições estavam se envolvendo com fenômenos psi. E os militares e o governo também estavam interessados, porque Psi tinha implicações para espionagem e armas. Mas, em sua maior parte, as investigações psi eram financiadas por patrocinadores privados. Arthur Young, que fez fortuna com o projeto de um helicóptero, fundou o Grupo de Teoria da Consciência. Ele foi então assumido por Henry Dakin, que era o chefe de um império de animais de pelúcia... JUSTIN: Espere, o que você quer dizer com isso? MAURA: Sua fama se deve às lojas de ursos de pelúcia. JUSTIN: Hmm. MAURA: Sim. Todos esses milionários querem uma pequena fatia do bolo da parapsicologia. Como Nick Herbert, membro do Fundamental Fysiks Group, explicou, tomaríamos qualquer droga, comporíamos músicas bizarras, usaríamos o resultado do EEG de maneiras incomuns, nos associaríamos a médiuns, leitores de tarô, trapaceiros, xamãs, mágicos sexuais e fabricantes de brinquedos milionários. JUSTIN: Como Henry Dakin. MAURA: Exatamente. Potencialmente, o mais famoso financiador dessas atividades parapsicológicas foi Werner Erhard, que fundou a est (NT - Erhard Seminars Training), que é uma empresa de potencial humano. Para se ter uma ideia de quem era Werner Erhard, antes de fundar a est, ele deixou a esposa e os quatro filhos, viajou da costa leste para a costa oeste e se reinventou com um nome falso. Erhard queria legitimidade. Ele queria ser incluído entre os intelectuais de sua geração. E ele viu essa nova física da mecânica quântica e ela ressoou com as filosofias da contracultura. Ele até escolheu o nome Werner porque se inspirou em Werner Heisenberg, um famoso físico atômico. Seus workshops eram frequentados por celebridades como Yoko Ono e Jared Rubin, além de membros do Fundamental Fysiks Group. As ferramentas usadas em seu seminário não eram convencionais. Eles gritavam com os clientes, privavam-nos do sono e forçavam o confronto. Alguns acreditavam que seus workshops estavam mais próximos da tortura do que da autoajuda. Por fim, Erhard colaborou com alguns membros do Fundamental Fysiks Group para integrar o Psi ao “Movimento do Potencial Humano”. Em um retiro de um mês de duração, apropriadamente intitulado Mês da Física. Essa pesquisa foi realizada em Esalen, que é um resort em Big Sur e, de certa forma, foi o centro do movimento new age. O resort trouxe a ioga e a meditação para o centro das atenções. Também servia alimentos orgânicos e era famoso por suas fontes termais. Em Esalen, a nudez e os psicodélicos eram a norma. JUSTIN: Sim, passei por uma vez em uma viagem de carro pela Pacific Coast Highway. Fica em um local muito bonito e cênico. E os ouvintes também podem reconhecê-lo como o retiro pouco conhecido, não me lembro se o nomearam, mas é o retiro pouco conhecido que Don Draper frequenta, também alguém que se reinventou com um nome diferente, no episódio final de Mad Men, onde fica implícito que ele inventou o famoso anúncio da Coca-Cola de 1970. MAURA: Presumo que você não tenha participado da extravagância que é Esalen. JUSTIN: Não, eu não entrei. MAURA: Ah, tudo bem. E você também não poderia ter ido ao Physics Month. Os participantes eram apenas convidados, mas nos fins de semana, o público externo podia pagar uma taxa para participar. E era intencionalmente o oposto de uma conferência científica. Eles queriam o máximo de participação e criatividade possível, por isso reduziram a quantidade de púlpitos que separavam um palestrante do público. Além disso, incentivaram as discussões e o comportamento democrático. Cristais foram colocados ao redor das salas para dar energia e boas vibrações e, como Nick Herbert, um dos organizadores, explicou: "Queríamos nos tornar mais expandidos, democráticos, participativos e deslocalizados, no espírito da nova física." Não houve problema em Esalen. Para começar, não havia cadeiras, e as banheiras de hidromassagem, as velas e o incenso provaram ser dispositivos eficazes de deslocalização. Os participantes também podiam simplesmente relaxar, receber massagens, tomar LSD e fazer tai chi. Bernard D'Espagnat, um famoso físico quântico, realizava horários de expediente nessas banheiras de hidromassagem, onde podia discutir o Teorema de Bell. Nesse meio tempo, a física convencional não estava realmente se interessando por essas ideias, e isso aconteceu até a década de 1970. Foi uma ótima época para ser um físico hippie na área da baía, mas suas ideias raramente saíam da região ou ficavam contidas em pequenos bolsões em outros lugares, como o laboratório em Princeton. E assim como a contracultura não representava a maioria dos americanos, a Psi não representava a maioria dos físicos quânticos. Em vez disso, eles foram amplamente impedidos de publicar seus trabalhos em revistas tradicionais. Embora alguns de seus trabalhos fossem um pouco exagerados e pudessem ser chamados de pseudociência, uma ampla proibição de filosofar na mecânica quântica parecia um exagero. JUSTIN: Então, como eles aplicaram essa proibição? MAURA: Essa é uma pergunta muito boa. Na verdade, a Physical Review proibiu artigos que abordassem a interpretação da mecânica quântica se não houvesse previsões quantitativas. E se alguém enviasse um artigo que não atendesse a esse requisito, eles enviavam pelo correio uma folha de instruções para dizer que o artigo estava muito fora do assunto. Um exemplo de um artigo que não teria atendido a esse requisito foi a resposta de Niels Bohr ao EPR. Portanto, nem mesmo Niels Bohr teria conseguido entrar na Physical Review. Assim, para contornar essas proibições, os físicos da contracultura começaram a escrever seus próprios textos voltados para o público. Fritjof Capra escreveu The Tao of Physics (O Tao da Física) em 1975. O Tao of Physics destaca os paralelos com essa nova física e com as tradições místicas orientais. E destaca as falhas da tradição determinista das religiões e da visão de mundo ocidentais. Esse livro acabou sendo incrivelmente popular e foi até incorporado às salas de aula de física. JUSTIN: Parece-me que esses físicos estavam trabalhando em uma pequena bolha na Califórnia. Como suas ideias eram disseminadas? Por exemplo, se esse pessoal do FFG (Fundamental Fysiks Group ) não estava em instituições tradicionais, como eles levavam seu conhecimento para as pessoas? MAURA: Sim, essa é uma pergunta muito boa. Em vez disso, eles dependiam de redes mais informais. Uma dessas redes era administrada por Ira Einhorn, que é um líder de pensamento da contracultura bastante conhecido. Ele é famoso por sediar uma universidade gratuita, mas também tinha muito interesse em Psi. Ele mantinha o que chamava de Rede de Distribuição Unicórnio para conectar os físicos com essas novas ideias. E unicórnio é um trocadilho com seu nome, Einhorn. Portanto, ele tem essa rede de distribuição que conecta esses físicos. Assim, você poderia enviar seu artigo ao Ira, que o imprimiria e o enviaria pelo correio. Isso era ótimo para todos os físicos que estavam interessados no Teorema de Bell, mas se você fosse um físico convencional, isso era como uma forma inicial de spam. Ira Einhorn estava realmente interessado em Psi e até colaborou no planejamento dessa Conferência Internacional de Psi, mas não compareceu, porque sua ex-namorada havia desaparecido e mais tarde foi encontrada parcialmente mumificada em um baú em seu apartamento. JUSTIN: Uau. MAURA: Sim, ele foi preso, mas fugiu do país e levou mais de 20 anos para ser extraditado para os EUA, onde foi acusado de assassinato e passou o resto de sua vida na prisão. Alguns de seus amigos físicos mantiveram sua inocência durante esse período, porque ele alegou ter sido incriminado pela CIA. Muitos criticavam o fato de os físicos se associarem a interesses privados, embora a maioria desses interesses privados não fosse tão nefasta quanto um assassino hippie. Outros físicos eram céticos quanto ao papel da est (NT - Erhard Seminars Training), que era a organização de Wener Erhard. Muitos haviam criticado seus workshops por serem traumáticos e inúteis. Um co-organizador do Committee for Scientific Investigations of the Claims of the Paranormal escreveu para Jack Sarfatti, que trabalhava com Erhard. Ele disse: " Jack, meu amigo, siga meu conselho e saia do campo psi. Ele é mais doentio do que você suspeita. Ninguém está nem um pouco interessado em tentar explicar a mecânica quântica, o eletromagnetismo ou a força fraca. Os fundadores se preocupam com resultados práticos, ou seja, milagres. Faça algo honesto, como talvez roubar um banco ou fazer um filme pornô ". Embora muitos tenham aconselhado a não se alinhar com a est (NT - Erhard Seminars Training), que, segundo eles, estava apenas tentando ganhar prestígio e legitimidade, ainda restava a pergunta: quem financiaria a pesquisa psi? JUSTIN: Na época, havia muito trabalho sendo feito por essa geração mais jovem de físicos sobre a teoria quântica ou até mesmo sobre a filosofia quântica. Mas houve algum desenvolvimento prático desse trabalho? MAURA: Sim, e essa é uma pergunta muito boa, porque muito do que falamos hoje ainda não parece aplicável, mas houve avanços reais devido ao trabalho desses físicos e ao processo científico de revisão por pares. Portanto, um estudo de caso, que David Kaiser destaca em seu livro How the Hippies Saved Physics (Como os hippies salvaram a física), é sobre a criptografia de chave quântica. E antes de falarmos sobre o que é a criptografia de chave quântica, vamos falar sobre a telegrafia superluminal. Você quer adivinhar o que isso significa? JUSTIN: Bem, eu sei que telégrafo é uma palavra muito antiga, que significa escrever à distância, certo? O telégrafo é sempre uma distância. Telescópio, telefone e grafia são sempre escrita. E imagino que superlumínica seja algo relacionado à luz. Mas por que não nos diz o que significa? MAURA: Exatamente. Telegrafia superluminal significa "comunicação mais rápida que a velocidade da luz". Isso é aproveitar a ideia de que as partículas emaranhadas podem aparentemente se comunicar mais rápido do que a velocidade da luz. Assim, um membro do Fundamental Fysiks Group imaginou que agentes do governo poderiam usar LSD e se comunicar instantaneamente e telepaticamente uns com os outros. E isso parece um pouco rebuscado e de ficção científica, mas mais esquemas que são realmente plausíveis e fizeram a comunidade física realmente pensar se isso poderia ou não funcionar. Um desses esquemas superlumínais criados por um membro do FFG, Nick Herbert, imagina o aproveitamento do poder do emaranhamento de fótons. (NT. - Comunicação superlumínica é o termo utilizado para descrever um processo hipotético pelo qual alguém possa enviar informação a velocidades mais rápidas que a luz. A investigação científica, até a presente data, não forneceu qualquer evidência empírica de que isso seja possível.) Os fótons têm uma propriedade chamada polarização, que descreve a orientação da partícula. E dois tipos de polarização: linear e circular. O problema é que toda vez que você mede um tipo de polarização, a superposição do outro tipo é embaralhada. Portanto, você pode conhecer um tipo por vez. Seria como se você tivesse dois baralhos de cartas e, toda vez que pegasse uma carta de um baralho, o outro baralho fosse embaralhado novamente. Portanto, você não pode ter uma carta de cada baralho ao mesmo tempo. Por meio do entrelaçamento, duas pessoas poderiam se comunicar de forma aparentemente instantânea medindo a polarização linear ou circular. Isso criaria um sistema de comunicação binário, exatamente como os computadores operam. Nick Herbert projeta uma configuração que permitiria essa comunicação e a envia para a Unicorn Distribution Network (Rede de distribuição de unicórnios), pois, lembre-se, outras publicações não a considerariam e, embora seu projeto fosse promissor, ele tinha uma falha: os detectores necessários para medir a polarização circular de um único fóton precisariam ter uma quantidade infinita de massa. Portanto, apesar de legal na teoria, não era muito prático. Portanto, esse é bem o processo científico. Nick Herbert envia o artigo, as pessoas o criticam, ele leva essas críticas a sério e volta à prancheta de desenho. Ele percebe que pode clonar fótons usando lasers e, assim, resolve o problema da necessidade de um detector infinitamente maciço. E novamente distribui seu artigo para revisão por pares. Mas, embora isso tenha resolvido o problema muito específico de um fóton, criou um problema totalmente novo: não é possível clonar probabilidades. Com isso quero dizer que, para clonar o fóton, você precisaria medi-lo e, como acabamos de falar, medir a polarização de um fóton embaralha o baralho. Portanto, não é possível medir um fóton sem interferir nele. Assim, não é possível clonar um fóton sem interferir nele. E isso ficou conhecido como o teorema da não clonagem. E isso significa que você não pode se comunicar instantaneamente. Então, na prática, isso é decepcionante. Certo? Seria muito legal se esse esquema superluminal funcionasse. Mas, por outro lado, é uma espécie de alívio, certo? Como se não estivéssemos falando com o passado, não estivéssemos arruinando a física como a conhecemos... Então, acho que isso é uma coisa boa. Mas também outro resultado muito importante que surgiu disso. O teorema da não clonagem é muito importante. Foi tão importante que foi publicado na Nature. Portanto, embora esses artigos filosóficos e parapsicológicos não pudessem ser publicados em revistas convencionais, os subprodutos de seu trabalho foram. E é que entra a criptografia quântica de chaves. JUSTIN: Certo. Então, novamente, não é possível copiar uma probabilidade. Não podemos duplicar a superposição quântica. Quais são as implicações disso? MAURA: Certo, e é que entramos na criptografia quântica de chaves. O estudante de graduação em física Stephen Wiesner havia teorizado sobre a codificação de dinheiro com uma série de medições quânticas no final da década de 1960. E ele disse que era possível ter fótons escondidos nessas caixas especiais e que um banco teria uma chave para as polarizações dos fótons. Assim, se quisessem verificar, saberiam qual método de polarização escolher, certo? E se você escolhesse o método errado, você embaralharia a probabilidade da superposição. Portanto, se a partícula estiver polarizada circularmente, mas eu tentar medir a polarização linear, estarei arruinando a partícula. Dessa forma, não é possível falsificá-la, pois, a menos que você saiba qual tipo de polarização medir, não será possível fazer uma cópia exata do dinheiro. Mas esse esquema meio que se baseia na ideia de que não se pode simplesmente duplicar o conjunto de probabilidades. E isso era apenas uma parte implícita do argumento, e não havia nenhuma prova disso nos anos 60, então ele meio que se esqueceu disso. Mas a ideia de que era possível codificar dinheiro usando a polarização era bastante atraente, e sua ideia começou a ganhar força, especialmente com um de seus antigos amigos, Charles Bennett. Em 1984, Bennett, que agora tinha evidências de que não havia clonagem... JUSTIN: Graças ao artigo de Herbert. MAURA: Certo, graças ao artigo de Nick Herbert e à nova física que surgiu a partir dele, ele agora tinha as provas de que precisava para mostrar que esse esquema de dinheiro quântico funcionaria. Assim, juntamente com Gilles Brassard, eles publicaram um artigo chamado, conhecido como BB84, não é criativo, é Bennett-Brassard '84, que tinha um método para criptografar mensagens. E ele funciona da mesma forma que o dinheiro quântico. Você pode fazer uma série de medições. Polarização linear, polarização circular e, em vez de comparar os resultados, você compararia o tipo de polarização que mediu. E, dessa forma, você saberia o que a outra pessoa tem se medisse a mesma coisa. Portanto, se você e eu medíssemos a polarização circular, com base nos meus resultados, eu saberia exatamente o que você obteve. E se você quiser verificar se ninguém tentou duplicar ou interferir no seu sinal, poderíamos verificar alguns de nossos resultados, de modo que eu saberia o que você obteve ou o que deveria ter obtido e, se alguém tivesse interferido, você poderia ter um resultado diferente. Portanto, isso se baseia na ausência de clonagem, que surgiu do artigo de Herbert, e ficou conhecido como criptografia de chave quântica, que se transformou em um setor multimilionário que facilitou grandes transferências de dinheiro e comunicações privadas. JUSTIN: E tudo isso vem da tentativa de medir o que não é mensurável. MAURA: Exatamente. JUSTIN: Então, temos a questão do entrelaçamento quântico, o comportamento estranho das partículas e como elas interagem umas com as outras e o que podemos ou, na maioria das vezes, não podemos observar. E estamos falando de alguns dos elementos mais básicos da matéria. As partículas que compõem o universo. Pessoas como Bell e, por fim, esse grupo de jovens físicos, começaram a pensar que, se algumas partículas estivessem emaranhadas e pudéssemos medir uma delas, forçando-o a escolher um estado dentre o universo de estados possíveis em que ela poderia estar, a superposição. Talvez pudéssemos ler instantaneamente a outra. Mas isso viola as leis da física em um nível fundamental e, em última análise, não pode ser feito, na prática. Mas, a partir desses tipos de experimentos mentais, obtemos alguns desenvolvimentos práticos reais, como a criptografia quântica. MAURA: Certo, esse vai e vem sobre a criptografia quântica é como a ciência funciona. É criar hipóteses com base no que é conhecido e projetar um mecanismo para testá-las e, em seguida, submetê-las à revisão por pares para obter outras ideias de especialistas sobre o assunto, ouvir o feedback e agir de acordo. Não é apenas a hipótese original que é cientificamente produtiva, mas cada etapa da revisão por pares também é valiosa. E a criptografia de chave quântica tornou-se um setor multimilionário. Atualmente, ela não é muito popular. A NSA não a recomenda porque, embora seja ótima na teoria, é um pouco difícil de implementar. Mas, sem dúvida, ela ajudou a moldar nossa compreensão da mecânica quântica e como ela poderia ser útil fora do potencial de armamento. Portanto, se mantivermos uma estrutura muito rígida, poderemos acabar tendo apenas bombas nucleares e não transferências seguras de dinheiro. JUSTIN: Imagine o que seria este mundo. MAURA: (risos) Imagine. Além disso, ignorar as implicações filosóficas da física também pode ser perigoso. Como Capra argumentou em seu livro, talvez a mecânica quântica seja difícil de lidar porque a física clássica foi construída por meio desse sistema de crenças ocidentais. Talvez a física esteja nos dizendo que as lentes com as quais vemos nosso mundo são insuficientes porque estamos excluindo certas tradições. Portanto, precisamos pensar fora da partícula em uma caixa, que é uma piada da física. E, sabe, não estou apoiando a dependência de drogas em prol da ciência criativa, mas estou sugerindo que talvez precisemos remover o estigma de abordar os problemas de maneiras não convencionais. O estigma protege uma certa elite e também impede que as pessoas entrem nesse campo. Elizabeth Rauscher, a fundadora do Fundamental Fysiks Group, acabou deixando a física acadêmica porque estava cansada do sexismo. A lição que podemos aprender com esses físicos hippies é a importância da curiosidade verificada pelo método científico, mas não pelo preconceito de outros cientistas. JUSTIN: No próximo episódio, abordaremos a questão da pseudociência e descobriremos que, na verdade, é algo muito difícil de definir. Como podemos distinguir a ciência da não-ciência? Qual é o objetivo de definir a ciência adequada? Como Einstein e a teoria da relatividade geral mudaram as ciências tradicionais e como alguns pensadores reagiram a isso durante o século XX? Tudo isso no próximo episódio de Initial Conditions. Para saber mais sobre nossa discussão de hoje e encontrar fotografias, postagens de blog e transcrições relacionadas a esse episódio, visite neste endereço aqui . MAURA: Também gostaria de agradecer à nossa guia turística e diretora associada de coleções e serviços da Biblioteca e Arquivos Niels Bohr, Allison Rein. JUSTIN: Este episódio foi criado, pesquisado e escrito por Maura Shapiro e Justin Shapiro. MAURA: Allison Rein é nossa produtora executiva, com produção e edição de áudio de Kerry Thompson. JUSTIN: Agradecimentos especiais à maravilhosa equipe da NBLA e da CHP por nos apoiar em todas as nossas necessidades de pesquisa. MAURA: A Initial Conditions é generosamente patrocinada pela Alfred P. Sloan Foundation. JUSTIN: Eu sou Justin Shapiro. MAURA: E eu sou Maura Shapiro, sem parentesco. JUSTIN: E você está ouvindo o Initial Conditions. VOICEOVER: Da Biblioteca e Arquivos Niels Bohr do Instituto Americano de Física. Brubaker, Ben. “How Bell’s Theorem Proved ‘Spooky Action at a Distance’ Is Real ...” quantamagazine.org, July 20, 2021. This article explains Bell’s Theorem in more detail than we fit on the podcast and has helpful diagrams for understanding exactly what Bell did. It is a great resource because it manages to explain the technical aspects while still staying approachable for a general audience. Capra, Fritjof. 1975. The Tao of physics: an exploration of the parallels between modern physics and eastern mysticism. Berkeley [Calif.]: Shambhala. This book is a great read and requires no previous knowledge of modern physics. Because I did have previous knowledge in modern physics, I also found this book helpful in reframing physics which made it more exciting! Haldeman, Peter. “The Return of Werner Erhard Father of Self-Help.” The New York Times, November 28, 2015. Erhard sponsored much of the psi research and conferences we discuss in the episode. Read this New York Times article to learn more about such an interesting (and sinister) figure. Kaiser, David. How the Hippies Saved Physics: Science, Counterculture, and the Quantum Revival. New York: W.W. Norton, 2012. This episode was inspired by, and largely based on this book. It is not only incredibly fun to read, but you also learn a lot about quantum physics. There are some highly technical points but Kaiser does a great job breaking it down and distilling the information to what is important for the story. Mermin, N. David. “Is the Moon There When Nobody Looks? Reality and the Quantum Theory.” Physics Today 38, no. 4 (April 1985): 38–47. This article gets at some of the disagreements surrounding the interpretations of quantum mechanics. It is a helpful way to contextualize just how different quantum mechanics is than other fields of physics and why it was so difficult for many to grapple with. “The New Quantum Frontier.” Inside Science. If you want to learn more about quantum but are intimidated by super academic resources, this is the website for you! Understand the uncertainty principle or entanglement in the Quantum Pub, explore the history of quantum mechanics at the Quantum Museum, and fantasize about the applications of quantum mechanics in the Future of Quantum Tour. “The Sixties . Resource Library.” PBS. Public Broadcasting Service. Accessed July 20, 2022. There are many good resources here to learn more about this period of time, the culture, and the politics. A lot of the links are broken so it may take some digging, but there is a great documentary about Woodstock that is worth watching! Kerry Thomspon of Thompson House Productions produced this show. Allison Rein is executive producer. Initial Conditions: A Physics History Podcast is generously sponsored by the Alfred P. Sloan Foundation.    Bell, John. “On the Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics.” Reviews of Modern Physics 38, no. 3 (July 1966). Capra, Fritjof. The Tao of physics : an exploration of the parallels between modern physics and eastern mysticism. Berkeley : Shambhala ; New York : distributed in the U.S. by Random House, 1975. Kaiser, David. How the Hippies Saved Physics: science, counterculture, and the quantum revival. New York : W.W. Norton, 2011.
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Contracultura quântica

Ciência e Cultura na escola
Leitura
Condições iniciais
Contracultura quântica Condições iniciais: Um Podcast de História da Física
Fechar Cartas de Einstein ao Presidente Roosevelt - 1939 Carta de Einstein a Born - 1926 Carta de Einstein a Born - 1944 O princípio da Incerteza de Heisenberg - Henrique Fleming Ciência e Weltanschauung - a Álgebra como Ciência Árabe - L. Jean Lauand A contribuição de Einstein à Física - Giorgio Moscati Antes de Newton Maria Stokes - AIP Einstein: Novas formas de pensar Emílio Gino Segré Símbolo e Realidade - Max Born Um passeio pelas interações fundamentais na natureza Maria Stokes - AIP Um Caminhada Através do Tempo Episódio 1: Eunice Foote Podcast episódio 1: Eunice Foote Episódio 2: Arrhenius, Callendar e Keeling Podcast episódio 2: Arrhenius, Callendar e Keeling Episódio 3: Ciência das Mudanças Climáticas na década de 1970 Podcast episódio 3:Ciência das Mudanças Climáticas na década de 1970 Episódio 4: Contracultura Quântica Podcast episódio 4: Contracultura Quântica Episódio 5: Einstein estava errado? Podcast episódio 5: Einstein estava errado? Episódio 7: A presença afro-americana na física Podcast episódio 7: A presença afro-americana na física Episódio 8: Uma entrevista com o Dr. Ronald Mickens Podcast episódio 8: Uma entrevista com o Dr. Ronald Mickens Episódio 9: O Inesperado Herói da Luz Podcast episódio 9: O Inesperado Herói da Luz Episódio 10: O Newton que você não conhecia Podcast episódio 10: O Newton que você não conhecia Episódio 11: O Legado do Almagesto de Ptolomeu Podcast episódio 11: O Legado do Almagesto de Ptolomeu
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Episódio 4: Contracultura quântica

Inspirado

no

livro

de

David

Kaiser

de

2011,

How

the

Hippies

Saved

Physics:

Science,

Counterculture,

and

the

Quantum

Revival,

este

episódio

abordará

o

desconforto

que

muitos

físicos

experimentaram

ao

lidar

com

a

mecânica

quântica

e

como

seus

métodos

não

convencionais

levaram

à

criptografia

de

chaves

quânticas.

Como

muitos

americanos

das

décadas

de

1960

e

1970,

alguns

físicos

participaram

do

questionamento

das

instituições

tradicionais.

Eles

se

envolveram

em

questões

filosóficas

da

mecânica

quântica

impulsionadas

pelo

Teorema

de

Bell,

que

revelou

que

a

comunicação

aparentemente

mais

rápida

que

a

luz

das

partículas

emaranhadas

não

poderia

ser

explicada

por

nenhum

mecanismo

conhecido.

Enquanto

outros

físicos

abaixavam

a

cabeça

e

calculavam,

esses

físicos

hippies

se

interessavam

por

psicodélicos,

consultavam

mágicos,

tentavam

se

comunicar

com

fantasmas

por

meio

da

decaimento

atômico

e

tentavam

se

comunicar

uns

com

os

outros

telepaticamente.

Eles

também

questionaram

se

a

tradição

do

observador

objetivo

da

ciência

ocidental

era

suficiente

para

a

física

quântica,

onde

observar

o

comportamento

de

uma

partícula

o

altera.

Embora

algumas

de

suas

investigações

possam

ser

consideradas

pseudociência,

havia

valor

em

pensar

fora

da

caixa

(ou

poço

de

potencial

infinito,

para

os

físicos

que

estão

ouvindo)

e

de

seu

trabalho,

sabemos

mais

sobre

a

mecânica

quântica

e

suas aplicações.

Transcrição da gravação
Justin Shapiro
Maura Shapiro
Allison Rein
Sobre a Equipe de Podcasts
Postagem do blog: Ex LIbris Universum
Participantes: Maura Shapiro e Justin Shapiro Condições iniciais Episódio 4: Como os hippies salvaram a física Data: 2 de agosto de 2022 JUSTIN: Da Biblioteca e Arquivos Niels Bohr, bem-vindos ao Initial Conditions. ALLISON: Eu sou Allison Rein. JUSTIN: Eu sou Justin Shapiro. MAURA: E eu sou Maura Shapiro. JUSTIN: E estamos caminhando pelas estantes da biblioteca em College Park, Maryland. MAURA: Comecei aqui como estagiária. Eu era estagiária e trabalhava remotamente, por isso demorou um pouco para que eu entrasse nestes corredores com pilhas de livros, mas eles me deixaram folhear um pouco, e havia filas e filas e filas de livros e eu estava apenas olhando os títulos, vendo se algo era particularmente interessante. E o livro que estamos lendo agora me chamou a atenção imediatamente. O livro de David Kaiser, "How the Hippies Saved Physics" (Como os hippies salvaram a física). Em primeiro lugar, o livro tem uma fonte divertida. um pouco de imagens de átomos e um texto em azul brilhante, mas o que mais me chamou a atenção foi a ideia de hippies e física, porque acho que muitas vezes uma ideia de como um físico se parece, e não é necessariamente um hippie. Então, peguei o livro, sentei- me no chão e comecei a ler. JUSTIN: Esse livro causou uma grande impressão em você. MAURA: Sim, realmente impressionou. E é sobre os físicos hippies que vamos falar hoje. JUSTIN: Físicos hippies. MAURA: Sim. Físicos hippies que estavam insatisfeitos com a forma como a mecânica quântica estava sendo investigada nos anos 60 e 70. Naquela época, a ideia era: "Siga a matemática, não faça perguntas sobre filosofia". Mas a física é uma espécie de filosofia. Você está perguntando como ou por que as coisas estão acontecendo. E muitos dos mecanismos para investigar essas questões que haviam funcionado para os físicos anteriores simplesmente não estavam funcionando para essa nova geração. JUSTIN: Certo, você tirou tudo isso de um livro? MAURA: Acontece que eu sei muito sobre mecânica quântica. JUSTIN: Sim. MAURA: (risos) JUSTIN: Vamos nos aprofundar nisso daqui a pouco, mas vamos começar estabelecendo algumas condições iniciais que fornecem o contexto para que a física aconteça. MAURA: A primeira é uma nova compreensão da eletricidade, do magnetismo, da radiação e da óptica, e como todos esses fenômenos estão relacionados. E isso chegou ao auge no início do século XX. A segunda condição inicial hoje é a Segunda Guerra Mundial, e a terceira é o movimento da contracultura americana. JUSTIN: Sim, eu me interesso pela contracultura. Estou interessado principalmente no movimento ambientalista. MAURA: Mmhmm, sim, já que essa é sua especialidade. JUSTIN: Sim, foi um verdadeiro desafio para o ambientalismo que veio antes dele. MÁRCIA: E como falamos no último episódio, essa foi uma época de grandes mudanças para o meio ambiente e para a cultura americana. JUSTIN: Então, na faculdade, você aprende que qualquer projeto de pesquisa deve ser uma paixão. É preciso ter interesse no assunto, certo? Então, o que te atraiu nos físicos hippies e no teorema de Bell? MAURA: Adoro essa pergunta, Justin. Então, acho que minha experiência em física tem sido a de que uma maneira de ser físico. E muito disso tem a ver com raça e gênero, mas também tem a ver com seus hobbies, e acho que a história dos físicos hippies é uma forma de quebrar a ideia do que significa ser físico. Quando penso em ser físico, penso em pessoas que são muito sérias e adoram matemática e ficção científica. Mas ser um físico é ser uma pessoa. As pessoas são multifacetadas e, ao mesmo tempo em que havia físicos nucleares muito sérios e coisas do gênero, havia também pessoas realmente interessadas em filosofia e que participavam um pouco da contracultura americana, e provavelmente estivessem experimentando o LSD, que era uma nova droga. Então, acho que tudo isso é uma maneira muito divertida de exemplificar que ser um físico ainda é ser uma pessoa multidimensional. JUSTIN: Sim, e como falamos no início do primeiro episódio, muito do que queremos fazer no programa Condições iniciais, é falar sobre as histórias que foram negligenciadas ou pouco estudadas. E acho que muitas das pesquisas que você fez aqui chegam ao coração de uma comunidade negligenciada na história da física, mas que deixou uma marca muito importante na ciência à medida que avançava para o século XX. MAURA: Exatamente. E vou indicar aos ouvintes o livro de David Kaiser, "How the Hippies Saved Physics" (Como os hippies salvaram a física), onde muitas das pesquisas deste episódio foram realizadas. É uma ótima leitura, muito divertida. E é muito mais aprofundado do que este episódio. JUSTIN: Bem, dito isso, vamos nos concentrar nas condições iniciais de hoje. MAURA: Certo. Para entender por que o teorema de Bell é tão significativo, é importante conhecer um pouco sobre a mecânica quântica. A mecânica quântica é a física das “pequenas dimensões”, e seu nome vem de quanta (1), ou seja, a menor unidade em que algo pode se dividir. JUSTIN: E apesar de estarmos falando sobre as menores partes do universo, como você vai ouvir, a quântica realmente entra em algumas das maiores dúvidas que podemos ter sobre como nosso universo funciona. MAURA: A quântica foi criada muito tempo, mas muitas pessoas apontam o artigo de Max Planck de 1900 como o início da mecânica quântica. Nesse artigo, ele mostra que, se você tratar a energia como pequenos pacotes, poderá explicar um comportamento muito específico da absorção de radiação. Apenas uma observação divertida: o probleminha que ele estava resolvendo era chamado de "catástrofe do ultravioleta", o que é muito dramático, e eu adoro isso. JUSTIN: Uau. MAURA: Sim, uau. Mas, na verdade, ele estava usando essa ideia de pacotes de energia como uma pequena ajuda matemática. Ele realmente não pensou nas implicações físicas do que estava fazendo, e somente cinco anos depois, quando Albert Einstein publicou um artigo sobre o efeito fotoelétrico, que introduziu a ideia não apenas de quanta de energia, mas de quanta de luz, que chamamos de fótons, é que as pessoas começaram a pensar que esse poderia ser o início de um novo tipo de física. E na segunda década do século XX, um novo campo da física estava começando a tomar forma. Mas muitas pessoas ficaram chocadas com suas implicações e hesitaram em adotá-lo. JUSTIN: Portanto, essa é uma física que remonta a 1900 com o artigo de Max Planck. E, como falaremos no restante do episódio, essa é uma história do século XX. Mas algumas mudanças realmente radicais que ocorrem na comunidade da física após a Segunda Guerra Mundial, começando realmente nas décadas de 1960 e 1970, que remodelam a ciência de forma significativa. MAURA: Certo, e acho que é por isso que, novamente, definir a história é tão importante, porque essa física é realmente um produto de seu tempo, mas também alimenta a cultura da época. Portanto, é um tipo de ciclo autorreferencial muito legal. JUSTIN: Certo. Mas é claro que a ciência tem a ver com consenso, não com unanimidade. Portanto, o que descobriremos é que alguns físicos desta geração achariam muito difícil entrar no universo da relatividade e dos quanta de Einstein. Falaremos sobre uma dessas figuras em nosso próximo episódio, mas, por enquanto, devemos ter em mente o quanto foi uma mudança de paradigma a transição para a mecânica quântica. MAURA: Sim, e a mecânica quântica é tão diferente da física como a conhecíamos na época. Por isso, vou me aprofundar um pouco na ciência da mecânica quântica e nas principais formas de ruptura com a física clássica, que é a física que podemos ver acontecer todos os dias. Portanto, teremos de vestir nossos jalecos de laboratório de ciências, pegar nosso telescópio ou o que for necessário para entrar em uma mentalidade científica. Mas, antes de entrarmos no assunto, quero dizer que, se você acha que isso é demais para você, está em boa companhia. Até mesmo Einstein não gostava da quântica por ser tão pouco intuitiva. Portanto, se você está lutando para entender o que essas coisas significam, sim, eu também, assim como todo mundo. Essa é a base da nossa história de hoje. Muito bem, você está pronto, Justin? JUSTIN: Vou passar a palavra para você, porque a ciência não é muito a minha praia. Sei muito mais sobre a história. Então, o que você pode me dizer sobre mecânica quântica? MAURA: Certo, e não posso dizer que sou uma especialista. Como acabei de dizer, esse assunto está acima da minha capacidade, está acima da capacidade de todo mundo, mas é muito divertido pensar e conversar sobre ele. Portanto, a quântica, que é a física das “pequenas dimensões”, diz que, nessa escala, as coisas se comportam tanto como partículas quanto como ondas. Portanto, os elétrons são partículas, mas também são representados por uma função de onda. Essa função de onda da mecânica quântica é representada pela letra grega psi, que se parece um pouco com um tridente. Mas essa função de onda não é como as ondas que vemos no oceano ou que ouvimos como som. Em vez disso, essas ondas são probabilidades de a partícula ter determinados valores. Portanto, se você fosse em frente e resolvesse uma equação de onda, veria que 50% de chance de uma partícula ter algum momento e outra probabilidade de ter outro momento. Assim, ela se torna essa ciência de probabilidades em vez do mundo determinístico da mecânica clássica, que é como fazer um bloco rolar ladeira abaixo. Se você tiver condições iniciais suficientes, poderá prever exatamente a quantidade de impulso que o bloco terá. Isso faz sentido, Justin? JUSTIN: Sim, estou começando a entender. E parece que quando você chega ao nível minúsculo das coisas, para responder a algumas das perguntas sobre como essas partículas interagiam, os cientistas precisavam de uma maneira bem diferente de pensar sobre como observar e talvez tentar medir. MAURA: Não é possível descobrir as coisas apenas conhecendo a equação de onda. Em vez disso, é preciso medir a partícula para saber o valor que se está procurando. Portanto, se eu quiser saber a localização de uma partícula, não posso simplesmente ir até a função de onda e dizer: "Onde está a partícula?" Em vez disso, tenho que medir diretamente a partícula. Então, o que acontece antes de eu medir a partícula? Por que existe esse mundo de probabilidade? Bem, na mecânica quântica, um princípio chamado superposição, que basicamente diz que todos os estados que uma partícula poderia ter, como cada local em que ela poderia estar, estão combinados. Portanto, todos eles são verdadeiros simultaneamente. E a função de onda explica a probabilidade de cada um desses estados. Assim, em um determinado momento, se resolvermos a função de onda, obteremos esse conjunto de superposições. E qual é a probabilidade de cada superposição. Mas, no final das contas, é meio aleatório, uma vez que você mede, qual será a superposição. Seria como se vivêssemos em um mundo quântico, Justin, e você estivesse em seu escritório ou tomando café no andar de baixo. E em três superposições, você está no seu escritório... Como três estados possíveis, você está no seu escritório e um estado possível, você está tomando café. Portanto, no momento da medição, é mais provável que você esteja no escritório, mas talvez esteja tomando café, o que é improvável, pois sei que você não toma café aqui. É mais ou menos assim que o mundo quântico se divide. JUSTIN: Certo, estou começando a entender. Sabe, eu gosto de squash, não gosto de raquetebol, mas gosto de squash, mas vejo as pessoas jogando raquetebol. Não é? Você já viu pessoas jogando raquetebol? MAURA: Não. JUSTIN: Bem, imagine uma caixa de vidro, certo? É de vidro em dois lados, com teto e piso. E quando eles acertam a bola, ela sai voando. Ela vai muito rápido e você pode acertá-la na maioria das superfícies. É por isso que não gosto de raquetebol, é muito rápido para mim. Gosto de squash. Mas a bola está quicando, quicando e quicando, e você tem que bater nela e mandá-la contra a parede, e seu adversário tem que rebatê-la. E, em algum momento, você marca um gol. Mas o que estou imaginando em minha cabeça é como a raquete mais rápida do mundo. Algo tão rápido, dando voltas em torno da caixa em que se encontra. Que você não sabe exatamente onde está. Não nem para ver, pois está se movendo tão rápido. Portanto, parece-me que podemos usar essa função de onda para descobrir as áreas em que a bola pode estar, mesmo que ela não esteja realmente nesse espaço em um determinado momento. Podemos pensar em um determinado canto ou superfície em que ela pode estar mais propensa a ficar. Mas não é possível ver exatamente onde ela está em um determinado momento. MAURA: Sim, e o que você descreveu é basicamente como um estudante de física se depara com a mecânica quântica pela primeira vez. Eles recebem esse problema chamado partícula em uma caixa, e você sabe que é mais provável que a partícula esteja no centro da caixa, mas ela pode estar em qualquer lugar, mas cada vez que ela movimenta-se pelo interior da caixa, ela passa pelo centro, portanto, é mais provável que você esteja no centro da caixa do que na parte externa da caixa. E então você pode arremessar a bola, mas se acertá-la com muita força, ela pode atravessar a parede da quadra de raquetebol. Sim, acho que essa é uma analogia muito boa, Justin. Então, agora entendemos um pouco como as partículas se comportam e como elas estão sujeitas a uma probabilidade. Mas essa não é a parte mais louca da mecânica quântica. Então, vamos nos aprofundar em algo chamado entrelaçamento quântico ( NT. -ou emaranhamento quântico, como é mais conhecido na comunidade científica) . Emaranhamento significa que você pode ter partículas que estão intrinsecamente ligadas. E se você separar essas partículas, elas manterão essa ligação. Vou lhe dar um exemplo bem concreto. Existe algo chamado spin do elétron. Basicamente, é como a orientação de um elétron. E se produzíssemos dois elétrons emaranhados e os separássemos o quanto quiséssemos, e eu medisse o spin de um elétron, eu acabaria com a superposição, certo? Eu faria uma medição e agora saberia exatamente se esse spin está subindo ou descendo. Mas isso também significa que, exatamente ao mesmo tempo, o spin do outro elétron é determinado. Portanto, isso encerra o estado de probabilidade. O estado de superposição para o outro elétron. E ele sempre estará na direção oposta à da partícula que eu medi. Portanto, parece que essas partículas devem estar se comunicando umas com as outras. Até a medição, ambas estão flutuando nesses estados de probabilidade, mas quando eu meço uma partícula, a outra partícula também encontra seu estado. Então, como as partículas estão se comunicando entre si? Isso aparentemente viola a relatividade especial, segundo a qual nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz. JUSTIN: No entanto, parece que eles estão conversando entre si instantaneamente. MAURA: Exatamente. E isso é frustrante para muitos físicos. Como essas partículas podem estar se comunicando? Instantaneamente, mesmo que você as separe em extremos opostos do universo. E lidar com essa disparidade é o tema de nosso episódio de hoje. JUSTIN: Ok. Eu entendo a ciência, mas o historiador que em mim está se perguntando: quando os físicos realmente se preocuparam com essa questão do entrelaçamento quântico? MAURA: Pois é, grande parte do início do século XX, foi quando os físicos tentaram descobrir o que o quantum estava nos dizendo. Estamos nos anos 1910, 1920. E em 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen se uniram para propor sua solução para esse mundo maluco da mecânica quântica. E em seu artigo intitulado EPR, de Einstein-Podolsky-Rosen, eles dizem: "Não se preocupe, as partículas não estão se comunicando mais rápido do que a velocidade da luz". Em vez disso, um conjunto de variáveis ocultas. Informações que ainda não conhecemos e que explicam o comportamento das partículas. Portanto, em vez de essas partículas estarem nessa superposição aleatória de estados até que as meçamos, as partículas têm um acordo que elas têm, e elas se separam e dizem: "Eu sempre estarei em cima, você sempre estará embaixo, fácil assim". Os pesquisadores nunca saberão, mas nós sabemos, e não estamos nos comunicando mais rápido do que a velocidade da luz". E isso explicou tudo adequadamente. As pessoas deram um suspiro de alívio. É como se, ok, a quântica ainda não interferisse na relatividade especial. A física como a conhecemos ainda pode continuar. Mas outros não estavam tão convencidos. Um exemplo é Niels Bohr, que refutou esse artigo e disse: "Não, você está errado". John Stewart Bell foi um dos físicos que se sentiu confortado pelas variáveis ocultas. E ele achava que Niels Bohr estava errado. JUSTIN: Agora, fale-me um pouco sobre o Dr. Bell. MAURA: Bem, Bell nasceu em julho de 1928 na Irlanda do Norte e, desde os 11 anos de idade, ele sabia que queria ser cientista. O que é impressionante, porque quando eu tinha 11 anos, pensei que seria designer de moda. E vejam onde estou agora. Usando um suéter que tenho seis anos. Portanto, nem todos nós, temos a visão que John Bell teve, porque, naturalmente, ele cresceu e se tornou um cientista impressionante. Ele se formou em 1956 com um doutorado em física. E se especializou em física nuclear e teoria quântica de campos. Em 1960, começou a trabalhar no CERN, que é um colisor de partículas bastante conhecido em Genebra, na Suíça. E enquanto seu trabalho diário era voltado para o projeto de aceleradores, em seu tempo livre, seu hobby era mergulhar nos fundamentos da mecânica quântica. JUSTIN: Então, esse é um físico que está realmente envolvido com o aspecto material do trabalho, certo? Trabalhando no CERN com o colisor. Mas ele também está interessado em alguns dos aspectos mais teóricos do trabalho. É isso mesmo? MAURA: Exatamente.