Por que os buracos negros não engolem todo o espaço? Essa teoria vai explodir sua mente

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Por que os buracos negros não engolem todo o espaço? Essa teoria vai explodir sua mente
Por que os buracos negros não engolem todo o espaço? Essa teoria vai explodir sua mente
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Os buracos negros são ótimos para sugar matéria. Tão grande na verdade que nem mesmo a luz pode escapar de suas garras (daí o nome).

Mas, dado seu talento para o consumo, por que os buracos negros não continuam se expandindo e se expandindo e simplesmente engolem o Universo? Em 2018, um dos maiores físicos do mundo apresentou uma explicação deslumbrante.

Por que os buracos negros não engolem todo o espaço? Essa teoria vai explodir sua mente

Convenientemente, a ideia também poderia unir as duas maiores teorias de toda a física.

O pesquisador por trás dessa explicação é ninguém menos que o físico Leonard Susskind, da Universidade de Stanford, também conhecido como um dos pais da teoria das cordas.

Ele deu sua opinião sobre o paradoxo em uma série de artigos, que basicamente sugerem que os buracos negros se expandem aumentando em complexidade internamente – uma característica que simplesmente não vemos conectada enquanto observamos de longe.

Em outras palavras, eles se expandem para dentro, não para fora.

Mais estranho ainda, essa hipótese pode ter um paralelo na expansão de nosso próprio Universo, que também parece estar crescendo de forma contraintuitiva.

“Acho que é uma questão muito, muito interessante se o crescimento cosmológico do espaço está conectado ao crescimento de algum tipo de complexidade”, disse Susskind em The Atlantic.

“E se o relógio cósmico, a evolução do Universo, está conectado com a evolução da complexidade. Pronto, não sei a resposta.”

Susskind pode estar especulando sobre a evolução do Universo, mas vale a pena desvendar seus pensamentos sobre por que os buracos negros crescem mais dentro do que fora. É claro que, por sua própria natureza, esse tipo de pesquisa é teórico e não é facilmente verificado ou refutado por meio do processo de revisão por pares.

Mas há algumas ideias muito legais aqui que valem a pena desempacotar. Para fazer isso, precisamos voltar ao básico por um momento. Então … aguente firme.

Simplificando, os buracos negros são massas densas que distorcem o espaço a tal ponto que até a luz (leia-se: informação) carece da velocidade de escape necessária para fazer uma saída.

Os primeiros fundamentos teóricos sólidos para tal objeto emergiram naturalmente da matemática por trás da relatividade geral de Einstein em 1915. Desde então, objetos físicos correspondentes a essas previsões foram identificados, muitas vezes pendurados em torno do centro das galáxias.

Uma analogia comum é imaginar as dimensões do espaço mais o tempo como uma folha de borracha lisa. Assim como um objeto pesado faz ondulações na folha de borracha, a massa distorce a geometria do espaço-tempo.

As propriedades da folha de borracha do nosso Universo significam que ele pode formar um funil de gravidade profundo que se estende “para baixo” sem esticar muito mais “para fora”.

A maioria dos objetos se expande ‘para fora’ conforme você adiciona material, não ‘para dentro’. Então, como começamos a imaginar isso? Lençóis de borracha são analogias úteis, mas apenas até certo ponto.

Para entender como a matéria se comporta contra esse pano de fundo superelástico, precisamos olhar para outro lugar. Felizmente, a física tem um segundo livro de regras sobre como o Universo funciona, chamado de mecânica quântica, que descreve como as partículas e suas forças interagem.

Os dois livros de regras da relatividade geral e da mecânica quântica nem sempre concordam, no entanto. Coisas pequenas interpretadas pelas lentes da relatividade geral não fazem muito sentido. E coisas grandes como buracos negros produzem confusão quando as regras da mecânica quântica são aplicadas.

Isso significa que estamos perdendo algo importante – algo que nos permitiria interpretar a característica de dobra do espaço da relatividade geral em termos de massas finitas e partículas mediadoras de força.

Um contendor é algo chamado correspondência anti-de Sitter / teoria de campo conforme , abreviado para Ads / CFT. Este é um tipo de ideia do tipo’ teoria das cordas encontra espaço quadridimensional’, com o objetivo de reunir o melhor da mecânica quântica e da relatividade geral.

Com base em sua estrutura, a complexidade quântica de um buraco negro – o número de etapas necessárias para devolvê-lo a um estado pré-buraco negro – é refletida em seu volume.

O mesmo pensamento é o que está por trás de outra ideia de quebrar o cérebro, chamada de princípio holográfico. Os detalhes exatos não são para os medrosos, mas permanecem disponíveis gratuitamente no arXiv se você quiser obter sua correção matemática para o dia.

Pode soar um pouco como baixar filmes em sua área de trabalho e descobrir que agora está “maior” por dentro. Por mais ridículo que pareça, no ambiente extremo de um buraco negro, mais poder computacional pode de fato significar mais volume interno. Pelo menos é isso que a modelagem Ads / CFT de Susskind sugere.

A própria teoria das cordas é uma daquelas boas ideias implorando por uma vitória empírica, então ainda estamos muito longe de casar a mecânica quântica com a relatividade geral.

A sugestão de Susskind de que a complexidade quântica é, em última análise, responsável pelo volume de um buraco negro, faz os físicos pensarem nas repercussões. Afinal, os buracos negros não são como o espaço comum, então não podemos esperar que regras comuns se apliquem.

Mas se vale a pena ouvir alguém sobre o assunto, é provavelmente esse cara.

As palestras foram disponibilizadas originalmente no servidor de pré-impressão arXiv e, em 2020, foram publicadas em livro.

Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em dezembro de 2018.

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