Paradoxos da informação dos buracos negros: universo holográfico paralelo e os segredos do Cosmos

 Muitas leis da física são reversíveis. Recentemente, um grupo de químicos realizou um experimento que qualquer um pode replicar em sua própria cozinha – ferva um ovo. Como resultado da ebulição, as moléculas de proteína torcem e, ao que parece, não podem retornar ao seu estado original. Enquanto isso, a centrifugação os desenrola e lhes dá sua aparência original.

Uma experiência tão elegante demonstra a reversibilidade de processos físicos que podem ocorrer em ambas as direções, que é a base das leis da física que refletem a simetria do espaço-tempo e da causalidade. Claro, isso pode ser feito em sistemas simples e não tão fácil de reproduzir em sistemas complexos, mas em princípio é viável. No entanto, existem exceções – são buracos negros resultantes do colapso de estrelas massivas.

Um buraco negro é um espaço-tempo fechado , onde a gravidade monstruosa quebra os objetos que caem nele em partículas elementares. É impossível sair dele assim que o horizonte de eventos tiver passado, portanto, o objeto, em princípio, não pode ser restaurado, em relação ao qual se supôs que os buracos negros não armazenam informações.

Tal irreversibilidade foi descrita pela primeira vez pelo físico David Finkelstein em 1958 e foi chamada de paradoxo da informação, indicando que os processos físicos podem ser irreversíveis. Só agora surgiu um entendimento de que, apesar da contradição externa, os buracos negros são reversíveis; como resultado, o paradoxo da informação foi resolvido.

Nem todos concordam com a solução para este paradoxo, mesmo segundo os defensores, este trabalho é, na melhor das hipóteses, um ponto de partida para uma nova abordagem para explicar a física dos buracos negros. A questão é que ainda não há unificação da teoria da relatividade e da mecânica quântica. Assim, a física dos buracos negros é descrita pela teoria geral da relatividade e, até o presente, os efeitos da mecânica quântica não foram levados em consideração nela.

Pela primeira vez na década de 70 do século passado, S. Hawking fez uma tentativa de explicar os fenômenos da mecânica quântica que ocorrem na fronteira dos buracos negros. Ele mostrou que os buracos negros irradiam e, consequentemente, encolhem e evaporam, transformando sua entropia em zero. Esse processo de radiação se deve ao fato de que devido ao gradiente de curvatura do espaço na fronteira de um buraco negro, as partículas virtuais presentes no vácuo recebem energia e se transformam em reais. Eles nascem em pares. Nesse caso, uma partícula, recebendo energia, pode sair do buraco negro e a segunda permanecerá nele. Mas a liberação de energia não traz nenhuma informação sobre o que entrou no buraco negro . A radiação de saída piora a previsão, reduzindo a entropia e, eventualmente, se livra dela.

Uma abordagem chave foi desenvolvida por Page e Matura, baseada no misterioso emaranhamento quântico , que é um tipo especial de correlação entre partículas que nem sequer estão relacionadas entre si por quaisquer influências. A maioria das partículas que entram no buraco negro estão emaranhadas com partículas que permanecem fora do buraco negro, e essas conexões são mantidas. Ao mesmo tempo, essas conexões não podem ser transferidas diretamente para a radiação de S. Hawking.

Verificou-se que a capacidade de um espaço é dimensionada com a área e não com o volume que ocupa e, embora pareça tridimensional, seu impacto é bidimensional. Essa qualidade ilusória se torna importante em um buraco negro.

Como resultado, surgiu o princípio holográfico, segundo o qual pelo menos uma das dimensões não é fundamental, mas serve como derivada e segue da mecânica quântica. 

Devido ao princípio holográfico, tudo o que é tridimensional pode ser reduzido a uma superfície bidimensional na qual é gravada a informação correspondente a um holograma bidimensional. 

Assim como quando um holograma físico é desenvolvido, uma imagem tridimensional é obtida. De acordo com a teoria do Universo holográfico, nosso mundo tridimensional percebido pode ser uma projeção da superfície bidimensional de outro Universo, que contém outras leis e fenômenos quânticos. A física dos buracos negros confirma o princípio holográfico e prova que o conteúdo de informação de uma região do espaço é determinado não pelo seu volume, mas pela área que delimita sua superfície. Talvez isso sirva como chave para a construção de uma teoria mais profunda e abrangente.

Outra abordagem mostrou que um buraco negro acumula uma quantidade tão gigantesca de intrincada geometria de espaço-tempo que assume formas exóticas dentro e fora do buraco negro. Objetos estranhos como buracos de minhoca, uma espécie de corredores que conectam o interior de um buraco negro com o mundo exterior , bem como com outros buracos negros, podem aparecer.

Mathur, junto com outros pesquisadores, argumentou que era necessário introduzir o princípio da não-localidade na teoria. De acordo com esse efeito, ocorre uma espécie de salto no espaço, devido ao qual a informação é extraída do buraco negro. Embora os físicos concordem que a não-localidade deve ser levada em consideração, um tipo específico de não-localidade é considerado pelos céticos como implausível.

Raju sugeriu que a gravidade tem uma longa cauda da força atuante, o que contribui para a liberação de informações. Além disso, os campos eletromagnéticos, gravitacionais e outros fora do buraco negro carregam impressões que caem nele. 

Nos últimos anos, Leonard Susskind, de Stanford, descobriu que os buracos negros são sistemas caóticos e fervilhantes à espreita por trás da curvatura do espaço. Claro, a criação de buracos negros é atualmente impossível, mas os experimentadores esperam obter conhecimento sobre eles com base em simulações de computador, bem como observando dinâmicas caóticas em diferentes meios, alcançando a reversibilidade dos processos em estudo.

Alguns teóricos acreditam que o conhecimento sobre buracos negros pode ser transferido para todo o universo como um todo. A física dos buracos negros já levou ao conceito de um universo holográfico paralelo e, como nosso universo está se expandindo rapidamente, provavelmente tem uma superfície unilateral correspondente ao horizonte de eventos de um buraco negro. Isso dá esperança de que o estudo dos buracos negros revele os segredos do cosmos.

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