Buracos negros e hologramas: nova teoria muda nossa compreensão do universo

Os Buracos Negros ficaram ainda mais misteriosos, mas muito mais compreensíveis.

Buracos negros e hologramas: nova teoria muda nossa compreensão do universo
Ilustração artística de um buraco negro.

Essencialmente, os cientistas teorizam que os Buracos Negros são como hologramas, nos quais toda a informação para produzir uma imagem tridimensional é codificada em uma superfície bidimensional. Isso de acordo com uma nova pesquisa que liga duas teorias discordantes, publicada na Physical Review X.

Como as teorias quânticas comandam, os buracos negros podem ser incrivelmente complexos e concentrar uma quantidade enorme de informações em duas dimensões, de maneira semelhante aos maiores discos rígidos existentes hoje.

Essa ideia precisa se alinha à teoria da relatividade de Einstein, que descreve os buracos negros como tridimensionais, simples, esféricos e suaves, algo que realmente conseguimos ver quando os astrônomos publicaram a primeira imagem de um buraco negro, em 2019.

Em outras palavras, os buracos negros parecem ser tridimensionais, assim como os hologramas.

Para os astrofísicos, os buracos negros apresentam desafios teóricos árduos por várias razões. Eles são, por um lado, excelentes representantes dos grandes paradoxos da física teórica ao combinarem os princípios da teoria geral da relatividade de Einstein com os da física quântica da gravidade.

Segundo a teoria atual, os buracos negros são corpos simples, sem informação. De acordo com a física quântica, como teorizaram Jacob Bekenstein e Stephen Hawking, são os sistemas existentes mais complexos conhecidos no universo, porque são caracterizados por uma enorme entropia, que mede a complexidade de um sistema e, consequentemente, contém muita informação.

Para estudarem os buracos negros, os dois autores do novo estudo, Francesco Benini e Paolo Milan – cientistas da SISSA (Escola Internacional de Estudos Avançados) e do INFN (Instituto Nazionale de Fisica Nucleare) – usaram uma ideia estabelecida há 30 anos chamada de princípio holográfico.

Nos novos estudos, os pesquisadores explicaram que esse princípio inovador e um tanto contra-intuitivo propõe que o comportamento da gravidade em uma determinada região do espaço possa ser alternativamente expresso em termos de um sistema complexo, que vive apenas ao longo da borda da região e, portanto, em uma dimensão a menos.

Mais importante ainda, os pesquisadores explicam que nesta descrição alternativa (chamada holográfica), a gravidade não aparece explicitamente. Em outras palavras, o princípio holográfico nos permite descrever a gravidade usando uma linguagem que não contém a gravidade, evitando assim o atrito com a mecânica quântica.

Confuso? Pode parecer que sim, mas na verdade não é. O que Benini e Milan fizeram é aplicar a teoria do princípio holográfico aos buracos negros. Dessa maneira, suas misteriosas propriedades termodinâmicas se tornaram mais compreensíveis: concentrando-se em prever que esses corpos tenham alta entropia e examinando-os em termos de mecânica quântica, o que nos permite descrevê-los como um holograma: eles têm duas dimensões, nas quais a gravidade desaparece, mas reproduzem um objeto em três dimensões.

Mas tem mais. Muito mais.

Segundo os autores dos novos estudos, este é apenas o primeiro passo para uma compreensão mais profunda desses corpos cósmicos e das propriedades que os caracterizam quando a mecânica quântica se cruza com a relatividade geral.

(Fonte)


n3m3

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