Algum tempo atrás resolvi desmistificar uma notícia que estava sendo amplamente divulgada na mídia de que a NASA havia detectado algo saindo dentro de um buraco negro pela primeira vez. Não era um assunto fácil de se lidar, porém teve uma repercussão muito positiva tanto aqui no blog AssombradO.com.br quanto no canal do Youtube. Se você ainda não leu aquela notícia, vale a pena conferir antes de prosseguir com essa leitura, uma vez que o conteúdo descrito por lá, poderá ser útil no decorrer dessa postagem. Daquela vez tentei simplificar ao máximo os termos envolvidos para que você pudesse ter uma melhor compreensão, visto que essas postagens não são direcionadas a universitários ou pessoas que estejam envolvidas em áreas da Física ou da Matemática, mas pessoas que muitas vezes nem tem contato com esses assuntos. Logo, simplificar e mostrar a você, que é possível transmitir conhecimento de uma maneira mais dinâmica é fundamental.
Essa postagem aborda um tema bem interessante, uma vez que ele é considerado um tanto quanto intrigante, tanto para cientistas e filósofos quanto para teóricos da conspiração (muito embora todos tenham visões bem diferentes sobre o assunto). Talvez você já tenha ouvido ou lido que tudo a sua volta é uma ilusão ou que você vê apenas aquilo que é "programado" para ver.
O filósofo grego Platão alegava que nosso mundo na verdade é uma ilusão, alegação esta que pode ser notada em seu "mito da caverna". No mito, os prisioneiros somos nós que enxergamos e acreditamos apenas em imagens criadas pela cultura, conceitos e informações que recebemos durante a vida. A caverna simbolizava o mundo, pois nos apresenta imagens que não representam a realidade. Só é possível conhecer a realidade, quando nos libertamos destas influências culturais e sociais, ou seja, quando saímos da caverna.
Teóricos da conspiração, no entanto, vão mais além e dizem que o nosso mundo é apenas uma espécie de simulação de computador gerada por uma raça avançada. Outros até mesmo dizem que é a Lua seria apenas uma projeção holográfica. Entretanto, o foco atual dos cientistas e o assunto principal dessa postagem, é descobrir se nosso espaço tridimensional (3D) só existe, porque todo o universo na verdade seria bidimensional (2D), assim como seria, para fins práticos de compreensão, quando estivessemos vendo a imagem a partir da tela de uma TV. Vamos saber mais sobre esse assunto?
Antes de começarmos a falar sobre os resultados finais desse controverso experimento, que descartou o principal pilar da teoria do universo holográfico, precisamos situar você, ainda que de forma resumida, como tudo isso começou a ser cogitado. Alguns termos serão inevitáveis, porém vamos tentar explicar cada passo para que você não se perca, combinado?
Um Resumo Bem Básico Para Situar Você Sobre Esse Assunto
Segundo Einstein, uma concentração de matéria ou energia suficientemente alta curvaria o espaço-tempo de forma a rompê-lo formando um buraco negro. Entretanto, somente na década de 70, que os estudos sobre buracos negros começaram a se aprofundar, e foi nessa mesma época que as complicações começaram a surgir. Como vocês devem saber nada escapa de um buraco negro, nem mesmo a luz, certo? Ao "puxar" a matéria para dentro de si, o buraco negro engole a entropia dessa matéria. A questão é que nada parecia acontecer ao redor para justificar isso. E se isso fosse verdade, a segunda lei da termodinâmica seria transgredida. Esta lei estabelece que a entropia de um sistema físico isolado nunca pode diminuir. Não entendeu nada? Vamos simplificar.
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, quanto maior for a desordem de um sistema, maior será a sua entropia. Por exemplo, vamos supor que você entre em uma cozinha e encontre todos os utensílios e ingredientes organizados. Conforme você for cozinhando, as coisas começam a se desorganizar, certo? Da mesma forma seria o sistema da entropia, ou seja, quanto maior o processo de alteração de um estado, maior será a sua desordem.
O problema é que a radiação de Hawking não carregaria nenhuma informação sobre o buraco negro, e quando ele finalmente evaporasse por completo, toda a informação sobre a estrela que colapsou para formá-lo estaria irremediavelmente perdida. Entretanto, isso contraria o princípio da mecânica quântica, largamente aceito, de que a informação nunca pode ser destruída. Isso levou ao que ficou conhecido como o "O Paradoxo da Informação em Buracos Negros". Ao longo do tempo as informações fornecidas por Hawking mudaram muito. Recentemente, Hawking propôs que a informação não seria armazenada no interior do buraco negro, como se poderia esperar, mas em sua fronteira, no horizonte de eventos, como hologramas bidimensionais conhecidos como “supertraduções”.
Exemplos bem simples de hologramas 2D são aqueles gravados em filmes plásticos de "duas dimensões" metalizados e relativos as bandeiras dos cartões de crédito. Quando a luz bate e reflete neles, dependendo do ângulo que você estiver olhando, é recriado a aparência de uma imagem 3D. Por exemplo, se você tiver um cartão de crédito VISA, poderá perceber que existe um pássaro em uma parte metalizada na frente do cartão. Dependendo do ângulo que você olhar, em um ambiente preferencialmente iluminado, você perceberá um efeito 3D na imagem. Entenderam mais ou menos?
Uma Mudança Radical no Pensamento Surge na Década de 1990
Agora, se os buracos negros podiam ser interpretados como hologramas, por que não todo o resto? Foi a pergunta feita pelo físico holandês Gerardus 't Hooft e o físico americano Leonard Susskind, quando desenvolveram o chamado "princípio holográfico" na década de 1990. Ambos ampliaram a visão do Universo como um todo no sentido de que o cosmos teria um horizonte também, uma fronteira além da qual a luz ainda não teve tempo de chegar até nós nestes 13,7 bilhões de anos de existência do universo. Desta forma, toda a informação contida no Universo, inclusive o raciocínio que você está desenvolvendo ao ler esta matéria, estaria codificada bidimensionalmente na "esfera imaginária" que circunda nosso Universo.
Para que a teoria seja verdadeira, a esfera imaginária que representa a fronteira final do nosso Universo deve conter "pixels cósmicos," pequenos "quadrados", cada um dos quais contendo um bit de informação. Vamos simplificar um pouco isso? Hoje em dia, ao assistir uma uma TV, de longe você consegue ver perfeitamente uma imagem sendo transmitida para você, seja de um filme ou de um jogo de futebol.
Entretanto, se nos aproximarmos bastante da tela ou utilizarmos uma lupa, começamos a enxergar pequenos pontos (pixels), que compõem toda a imagem. Assim sendo, a imagem que outrora era nítida, torna-se cada vez menos definida, até o ponto que nos aproximamos tanto da tela que não sabemos mais o que estamos vendo.
Uma tela de TV, não importa se de Plasma, LED ou LCD, é composta por pixels. Os pixels são pequenos pontos de imagem que, somados, compõem um quadro inteiro, formando uma imagem. |
Aliás, uma vez que o princípio holográfico nunca tinha postulado matematicamente, em 1997, o físico teórico argentino, Juan Maldacena, propôs que um audacioso modelo, um Universo no qual a gravidade resulta de cordas infinitesimalmente finas que vibram, podia ser reinterpretado nos termos da nossa conhecida e bem estabelecida física clássica. O matematicamente intrincado mundo das cordas, às quais existem em nove dimensões do espaço e uma do tempo, seria meramente um holograma: a real ação aconteceria em um cosmos mais simples e mais achatado onde não haveria gravidade. Entretanto, iremos pular essa parte, bem como os estudos posteriores, para não complicar ainda mais as nossas cabeças.
Além disso, os astrônomos sabem que as "fronteiras do Universo" lembram as bordas de um buraco negro. Não demorou até que fosse sugerido, que talvez estejamos vivendo dentro de um deles. A grande sensação por trás disso tudo é que, na verdade, todos nós poderíamos estar vivendo no horizonte de eventos de um buraco negro, e a pior parte é que seríamos hologramas. Isso é inSano, não é mesmo?
O Detector de Ondas Gravitacionais GEO600
Há cem anos, Albert Einstein declarava que o universo é atravessado pelas chamadas "ondas gravitacionais", que seriam "ecos" produzidos pela expansão inicial do universo, responsáveis por modulações no espaço e no tempo. Supostamente, essas ondas poderiam nos ajudar conhecer melhor alguns fenômenos, tais como os buracos negros. Entretanto, tudo isto é ainda teórico, porque continuamos à procura de provas da sua existência.
Alguns cientistas dizem que as ondas gravitacionais vêm de todas as partes do universo. Elas atravessariam estrelas, galáxias, nosso próprio planeta e os seres humanos. Aliás, se você fosse atingido por uma onda gravitacional, poderia torná-lo mais alto e magro, ou engordá-lo e deixá-lo mais baixo. Porém, em proporções ínfimas, que atualmente seriam impossíveis de serem medidas. A questão está em conseguir detectá-las e comprovar a teoria. Por isso, foram construídos sistemas de elevadíssima precisão para tentar identificar estas remotas modulações. Um deles é o GEO600, que se encontra em Hanover, na Alemanha, sendo projetado e desenvolvido pelo Instituto Max Planck de Física Gravitacional e a Universidade de Hanover.
Instalações do GEO600 em Hanover, na Alemanha |
Desde sua criação o GEO600 não conseguiu captar nenhuma dessas ondas gravitacionais. Porém, no ano 2009, foi divulgado que durante muitos meses os pesquisadores do GEO600 quebraram a cabeça para entender um ruído inexplicável que assolava o imenso detector, e que ninguém sabia de onde estava vindo.
Para Craig Hogan, professor de astronomia e física da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, e diretor do Centro de Astrofísica de Partículas do Fermilab, renomado laboratório norte-americano especializado no estudo da física de partículas de alta energia, o GEO600 tinha "tropeçado" no limite fundamental entre o espaço-tempo: o ponto em que o espaço-tempo para de se comportar como um fluxo contínuo descrito por Einstein e passa, ao invés disso, a se dissolver em "grãos". Isso seria semelhante a uma foto publicada em um jornal ou que você imprime em sua impressora jato de tinta, quando ela se perfaz por meio de pequenos pontos quando você se aproxima demais da foto.
Exemplo de uma foto publicada em jornal, que se perfaz através de pequenos pontos de tinta quando você se aproxima consideravelmente da foto, seja a olho nu ou com a ajuda de uma lupa. |
Na época, Craig Hogan chegou a declarar que se os resultados do GEO600 fossem o que ele suspeitva, então estamos todos nós estaríamos vivendo em um "holograma cósmico gigante". Entretanto, detectores de ondas gravitacionais são extremamente sensíveis, por isso aqueles que os exploram têm de trabalhar mais do que a maioria para afastá-los de possíveis ruídos (interferências). Eles tinham de levar ter em consideração desde nuvens passando, um tráfego distante, ruídos sísmicos até tantas outras fontes que poderiam mascarar um verdadeiro sinal.
Se considerarmos então espaço-tempo como sendo um holograma granulado, então você pode pensar, como dissemos anteriormente, no universo como uma esfera cuja superfície exterior é formada por quadrados do tamanho do comprimento de Planck, cada um contendo uma ínfima quantidade de informação. O princípio holográfico diz que a quantidade de informação existente na superfície exterior desse universo deve corresponder à quantidade de informação contida dentro de todo o universo. Uma vez que o volume desse universo esférico é muito maior do que a sua superfície exterior, como isso poderia ser verdade?
De qualquer forma ninguém, nem mesmo Hogan, foi capaz de provar o que seriam os ruídos detectados no GEO600, nem mesmo provou na época que vivíamos em um universo holográfico. Aliás, algum tempo depois o ruído desapareceu quando utilizaram um método de leitura diferente.
O Holômetro do Fermilab (Laboratório Nacional de Aceleração Fermi)
O Fermilab (Laboratório Nacional de Aceleração Fermi) é um laborátório especializado em física de partículas de alta energia do Departamento de Energia dos Estados Unidos localizado em Batavia, próximo a Chicago, Illinois. Foi fundado em 1967 com o nome "National Accelerator Laboratory" ("Laboratório Nacional de Aceleração", em português) e em 1974 foi renomeado em homenagem a Enrico Fermi, um dos primeiros a estudar o fenômeno da fissão nuclear.
Conforme Craig Hogan explicou ao jornalista Jason Koebler, da revista eletrônica Motherboard, em uma matéria realizada em 27 de agosto do ano passado, se estivermos de fato vivendo em um holograma, "o efeito mais básico é que a realidade teria uma quantidade limitada de informação, assim como um filme do Netflix quando o provedor de internet não disponibiliza banda suficiente. Então o filme fica um pouco embaçado e cortado. Nada fica parado, está sempre se mexendo um pouquinho".
Essa distorção na largura de banda da realidade, por assim dizer, é o que o laboratório de Hogan no Fermilab estava tentando medir por meio de um instrumento chamado Holômetro, que a grosso modo, é um ponteiro laser grande e poderoso. Um equipamento único e ultrassensível para saber se realmente vivemos ou não em um universo holográfico.
Trailer onde onde o Holômetro atualmente está alocado dentro do Fermilab |
Esquema básico do que essencialmente é o Holômetro, que projetado e desenvolvido no Fermilab |
Visão de cima do Holômetro do Fermilab |
Esperava-se que esse "ruído holográfico" estivesse presente em todas as frequências, mas o desafio dos cientistas era não serem enganados por outras fontes de vibrações. Desde o ano passado, o Holômetro estava operando uma frequência bem alta, milhões de ciclos por segundo, cujos movimentos da matéria normal não causariam problemas. O ruído de fundo dominante era mais frequentemente devido a ondas de rádio emitidas por aparelhos eletrônicos próximos. O Holômetro tinha sido projetado para identificar e eliminar os ruídos de qualquer fonte conhecida. Veja um vídeo mostrando alguns detalhes do mesmo (em inglês):
Desde o ano passado o Holômetro passou a coletar dados, algo que ocorreria até o final deste ano, onde seria divulgado um resultado mais "conclusivo" sobre o que estava sendo realizado.
Após um Ano Coletando Dados o Experimento com o Holômetro Não Encontrou Nenhuma Evidência de um Universo Holográfico
O que Craig Hogan estava buscando detectar é algo extremamente complicado de ser feito, uma vez que muitas coisas poderiam ser confundidas com o ruído que ele tanto esperava encontrar. Não era algo muito promissor desde quando os primeiros resultados (baseando-se com uma hora ou mais de dados) foram divulgados em abril desde ano. A análise final dos dados se mostrou igualmente infrutífera.
Em um novo resultado divulgado no final da semana passada, após um ano coletando dados obtidos com a colaboração do Holômetro, foi descartada a "teoria de Hogan" a respeito de um universo pixelado, em um "elevado nível de significância estatística". Isso significa que o Holômetro não detectou a quantidade de "ruído holográfico" correlacionada, que este modelo particular de espaço-tempo previa.
Entretanto, Hogan fez questão de enfatizar, que isso é apenas uma teoria, e com o Holômetro, a equipe de cientistas provou que o espaço-tempo pode ser sondado a um nível sem precedentes.
"Este é apenas o começo da história", disse Hogan.
"Nós desenvolvemos uma nova forma de estudar o espaço e o tempo que não tínhamos antes. Nem mesmo tínhamos certeza de que poderíamos atingir a sensibilidade que atingimos", continuou.
Craig Hogan, professor de astronomia e física da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, e diretor do Centro de Astrofísica de Partículas do Fermilab |
Hogan inclusive já possui um um novo modelo de estrutura holográfica, que exigiria instrumentos semelhantes da mesma sensibilidade, mas diferentes configurações sensíveis à rotação do espaço. De acordo com ele, o Holômetro atual vai servir como um modelo para um campo inteiramente novo da ciência experimental.
"É uma nova tecnologia, e o Holômetro é apenas o primeiro exemplar de uma nova forma de estudar as correlações exóticas", completou Hogan.
"É apenas o primeiro vislumbre através de um microscópio recém-inventado", finalizou.
Entretanto, para muitos físicos isso tudo não passa de uma perda de tempo e dinheiro. Entre eles está a física Sabine Hossenfelder, do Nordita (Instituto Nórdico de Física Teórica), em Estocolmo, na Suécia. Ela considerou que se isso continuar a ser financiado, se baseando no que ela considera como um mero palpite de Hogan, seria um verdadeiro tapa na cara de muitos físicos que trabalham duro e cujas propostas para experimentos são de qualidade muito superior, mas que não recebem quaisquer financiamentos.
Sabine Hossenfelder, física teórica da Nordita, Instituto Nórdico de Física Teórica, localizado em Estocolmo, na Suécia |
Teria sido muito alarde por pouco, uma vez que mesmo que estivessemos vivendo em um universo holográfico, o modelo utilizado por Craig e seu respectivo "palpite" jamais dariam certo. Por fim, segundo ela, seria necessário ter um modelo matematicamente consistente, algo que não que existiu.
Talvez quando os físicos conseguirem realmente alcançar a "Teoria de Tudo", que explicaria todas as forças do Universo, sejamos capazes de entender com mais clareza que tipo de realidade o princípio holográfico descreve, se é que descreve alguma.
Entretanto, outras perguntas vão continuar sem respostas. Será que somos apenas hologramas em um buraco negro? Será que podemos realmente estar vivendo em uma simulação criada por nossos descendentes ou alguma outra raça alienígena? Enfim, algumas vezes apenas uma coisa nos parece certa: a realidade está nos olhos de quem a vê, não é mesmo?
Esperamos que você possa ter descoberto através desta postagem um outro mundo geralmente inacessível para pessoas como nós, que estudamos ou trabalhamos arduamente em nosso dia a dia e achamos que a física é algo muito difícil de ser compreendido. De fato, muitas equações e termos são, porém outros com um pouco de carinho e dedicação podem e devem ser simplificados. Não tenho a pretensão de ensinar, pois sou um eterno aluno, mas ficarei feliz se você tiver chegado até aqui com mais perguntas do que respostas. Afinal, é assim que evoluímos como seres humanos.
Até a próxima, Assombrados!
Criação/Tradução/Adaptação: Marco Faustino
Fontes:
http://gizmodo.com/fermilab-experiment-finds-no-evidence-that-we-live-in-a-1746130140
http://motherboard.vice.com/pt_br/read/algumas-evidencias-de-que-vivemos-em-um-holograma-gigante
http://motherboard.vice.com/read/there-is-growing-evidence-that-our-universe-is-a-giant-hologram
http://news.fnal.gov/2015/12/holometer-rules-out-first-theory-of-space-time-correlations/
http://news.sciencemag.org/physics/2015/12/controversial-experiment-sees-no-evidence-universe-hologram
http://super.abril.com.br/tecnologia/o-universo-existe
http://www.astropt.org/2013/12/11/evidencias-reforcam-a-teoria-do-universo-holografico/
http://www.cbpf.br/~desafios/index_l.php?p=supercordas/bn_perda_info
http://www.cbpf.br/~desafios/index_l.php?p=supercordas/princ_holog
http://blogteste-temperim.blogspot.com.br/2009/01/como-em-matrix-nosso-mundo-pode-ser-um.html
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3346631/Good-news-DON-T-live-hologram-Radical-experiment-dismisses-bizarre-theory-world-illusion.html
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=universo-holografico-holograma&id=010130090130
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=universo-holografico-holometro
http://www.khouse.org/articles/2009/839/
http://www.megacurioso.com.br/universo/45434-cientistas-pretendem-descobrir-se-vivemos-em-um-holograma-bidimensional.htm
http://www.misteriosdouniverso.net/2015/03/o-principio-holografico-sera-nosso.html
http://www.symmetrymagazine.org/article/holometer-rules-out-first-theory-of-space-time-correlations
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fermilab
https://www.newscientist.com/article/mg20126911.300-our-world-may-be-a-giant-hologram