Se alguma coisa pode resumir o quão pouco nós realmente sabemos sobre o universo, são os buracos negros. Nós não podemos vê-los, porque nem mesmo a luz pode escapar de sua atração gravitacional, não temos idéia do que são feitos, e pra onde vai tudo depois que cai em um buraco negro? ¯ \ _ (ツ) _ / ¯
Os físicos não podem sequer concordar sobre se os buracos negros são enormes, gigantes tridimensionais, ou apenas superfícies bidimensionais que são projetadas em 3D apenas como um holograma.
Mas um novo estudo aguça a hipótese de que os buracos negros sejam holográficos ganharam força com um novo cálculo da entropia - ou desordem - no interior ao apoiar a possibilidade de QUE estes enigmas gigantes do Universo são nada mais que uma ilusão de ótica.
Primeiro, vamos falar sobre a hipótese de holografia. Proposto pela primeira vez pelo físico Leonard Susskind na década de 1990, que prevê que, matematicamente falando, o Universo precisa de apenas duas dimensões - não três - para as leis da física e da gravidade, funcionarem como devem.
Para nós, porém, tudo apareceria como uma imagem tridimensional de dois processos dimensionais projetadas em uma enorme horizonte cósmico.
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| Daniele Pranzetti do Instituto Max Planck de Física Teórica na Alemanha |
Isso pode parecer loucura, mas poderia realmente resolver algumas grandes contradições entre a teoria da relatividade e mecânica quântica de Einstein - O Tudo. "nada pode escapar de um buraco negro, mas a matéria nunca pode ser completamente destruída" paradoxo informações, por exemplo.
E, como Fiona MacDonald explicou no ano passado, os físicos têm tido grande sucesso em combinar os resultados de fenômenos gravitacionais ao comportamento das partículas quânticas usando apenas duas dimensões espaciais: "[desde 1997, mais de 10.000 artigos têm sido publicados apoiando a ideia. "
Deixando todo o Universo de lado por agora, vamos aplicar esse pensamento para um buraco negro em seu lugar.
Os físicos têm sugerido que a razão que não conseguims descobrir o que acontece com o material, uma vez que cai sobre a borda - ou horizonte de eventos - e em um buraco negro, é porque não há "interior". Em vez disso, tudo o que passa a borda fica preso nas flutuações gravitacionais na superfície.
Uma equipe liderada pelo físico Daniele Pranzetti do Instituto Max Planck de Física Teórica na Alemanha chegou agora a uma nova estimativa para a quantidade de entropia presente em um buraco negro, e seus cálculos para este cenário.
"Fomos capazes de usar um modelo mais completo e mais rico em comparação com o que [foi] feito no passado ... e obter um resultado muito mais realista e robusta", diz Pranzetti. "Isso nos permitiu resolver várias ambiguidades que os cálculos anteriores afligem."
Os pesquisadores estavam centrando-se sobre a entropia - uma propriedade física que codifica como em uma ordem , ou desordenada, algo está. Stephen Hawking sugeriu no passado que a entropia de um buraco negro deve ser proporcional à sua área, mas não o seu volume, e essa idéia é o que estimulou os primeiros pensamentos sobre a possibilidade de buracos negros holográfioas.
"Embora haja algum consenso na comunidade científica de que os buracos negros devem ter entropia ou a sua existência seria violar a segunda lei da termodinâmica, nenhum acordo foi alcançado sobre a origem desta entropia, ou a forma de calcular o seu valor", explicou o explorador Joanne Kennel para a Science.
Para uma nova maneira de pensar sobre este problema, Pranzetti e seus colegas usaram uma abordagem teórica chamada de Loop Quantum Gravidade (LQG) para explicar um conceito conhecido como gravidade quântica.
Em física teórica, gravidade quântica procura descrever a força da gravidade de acordo com os princípios da mecânica quântica, e prevê que o tecido do espaço-tempo são compostos de minúsculos grãos conhecidos como quanta - os "átomos" de espaço-tempo.
Coleções de estes quanta são conhecidos como condensados, e a equipe descobriu que, assim como um jarro cheio de átomos que compõem as moléculas de água, um buraco negro feito de condensados teria as mesmas propriedades, e seu comportamento e impactos gravitacionais coletivos poderiam ser determinados estudando as propriedades de apenas um.
Isto significa que enquanto não podemos realmente ver ou medir o que está além do horizonte de eventos de um buraco negro - e, portanto, sua entropia - que realmente não importa, se as propriedades coletivas de todos os seus "átomos" podem ser medidas em apenas uma.
" Como fluidos na nossa escala aparecem como materiais contínuos apesar de constistituir um grande número de átomos, de forma semelhante, na gravidade quântica, os átomos constituintes fundamentais do espaço formam um tipo de fluido, que é o contínuo espaço-tempo," a equipe explica em um comunicado a imprensa. "A geometria contínua e homogênea (como a de um buraco negro esfericamente simétrico) pode ... ser descrito como um condensado."
Então, o que isso significa para a nossa hipótese de holograma? Bem, pense em um buraco negro como uma cesta de basquete tridimensional - o anel é o horizonte de eventos, e a rede é o buraco em que toda a matéria cai e desaparece. Empurre o líquido até dentro um círculo bidimensional plano, e depois imagine que tudo o que de é metal e corda é feito de água. Agora tudo o que você mede no anel pode ser aplicado para o que está na rede..
Com isto em mente, Pranzetti e sua equipe têm agora um modelo concreto para mostrar que a natureza 3D de buracos negros poderia ser apenas uma ilusão - todas as informações de um buraco negro, teoricamente, pode ser contido em uma superfície bidimensional, sem necessidade para a existência de um 'buraco' real ou algo no interior. "Daí a ligação entre entropia e área de superfície, e não no volume", diz o Daily Galaxy.
Seu modelo foi descrito na Physical Review Letters, e enquanto ele será um limítrofe impossível de se provar definitivamente (que os buracos negros são na verdade de duas dimensões) os físicos teóricos vai tentarão provar de qualquer maneira. Este estudo pode ser apenas o próximo grande passo uma aventura do conhecimento sem fim. Revista Science Alert.