segunda-feira, 11 de maio de 2015

O tecido quântico do espaço-tempo

Em uma série de três artigos, a Quanta Magazine publicou sobre os estudos de maior impacto científico para explicar uma nova concepção que correlaciona a Teoria da Relatividade Geral, publicada em 1915 pelo físico alemão Albert Einstein (1879 - 1955), com descrições importantes da Física Quântica, revelando o complexo modelo existencial do espaço-tempo.

Teoria Geral da Relatividade pode ser modestamente compreendida como uma paisagem do espaço-tempo deformado nas pinturas do artista espanhol Salvador Dalí (1904 - 1989), sendo ininterrupta e geométrica, porém as partículas quânticas que ocupam esse espaço assemelham-se à arte do pintor francês Georges Seurat (1859 - 1891), sendo pontilhada e discreta. Fundamentalmente, partindo desta analogia, as duas descrições discordam em aspectos importantes, a partir de então, uma nova concepção bastante ousada sugere que as correlações quânticas entre "manchas de pintura surrealistas" também criam o espaço tridimensional sobre "uma série de pontos".

Apresentação interativa: tecido do espaço-tempo, feita por Owen Cornec.
Ao relacionar o paradoxo EPR (nomeado conforme seus autores, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen) que Einstein denominou de "ação fantasmagórica à distância" entre as partículas quânticas (entrelaçamento quântico) com a explicação da conexão de dois buracos negros nos confins do espaço através da "Ponte de Einstein-Rosen" (popularmente conhecida como "Buraco de Minhoca"), notou-se que são duas manifestações de pensamento sobre um mesmo ideal, sendo justamente essa conexão responsável pela formação da base de todo o espaço-tempo.



De acordo com Leonard Susskind, físico da Universidade de Stanford: "sem essa interligação, todo o espaço seria atomizado", isto é, redução de partes a uma unidade (versos que compõe o uno do universo). Conforme Juan Maldacena, físico do Instituto de Estudos Avançados de Princeton: "em outras palavras, a estrutura sólida e confiável do espaço-tempo é devido as características espectrais de emaranhamento". Portanto, a união dessas duas ideias é promissora, inclusive, para tratar como a gravidade é considerada na mecânica quântica.

Se duas partículas quânticas estão entrelaçadas, tornam-se, com efeito, duas partes de uma única unidade. Para explicar esse fato, Maldacena utiliza um par de luvas como analogia: ao se deparar com a luva da mão direita na esquerda, ou vice versa, instantaneamente é possível identificar que se trata de um destro ou de um canhoto, todavia, na versão quântica, ambas as luvas são a esquerda junto com a mão direita, até o momento em que se começa observar, ou seja, a luva da mão esquerda não se torna esquerda até que seja observada uma lateralidade.
Ilustração da analogia com partículas quânticas se conectando através de buracos de minhoca no tecido do espaço-tempo
Além disso, as contribuições do contemporâneo físico britânico Stephen Hawking foram significativas ao perceber que se uma partícula é sugada por um buraco negro, este se esgotaria levando consigo o conteúdo de informação do material sugado. Contudo, as regras da mecânica quântica não admitem a destruição completa de informações, afinal, uma vez que nenhuma informação jamais poderia escapar de dentro de um buraco negro, as leis da física impedem os cientistas de testar empiricamente o que ocorre lá dentro. Assim sendo, ao pensar num sistema quântico com bilhões de átomos, os quais interagem uns com os outros de acordo com as equações quânticas, a dificuldade nessa escala parece aumentar exponencialmente com o número de partículas no sistema. Com Redes de Tensores é possível demonstrar como uma única estrutura geométrica pode emergir a partir de interações complexas entre muitos objetos.
Informações quântica conectando-se ao espaço-tempo por redes de tensores
Na década de 1970, o físico mexicano Jacob Bekenstein (1947 - 2015) descreveu que a informação sobre o interior de um buraco negro é codificada na sua área de superfície bidimensional, em vez de dentro de seu volume tridimensional. Duas décadas depois, Susskind e o contemporâneo físico holandês Gerard Hooft estenderam esta noção a todo o universo, comparando-o a um holograma. Posteriormente, Mark Van Raamsdonk, físico teórico da Universidade da Colúmbia Britânica, imaginou como seria o alcance máximo de entrelaçamento quântico e comparou o conceito holográfico de um chip de computador bidimensional que contém o código para criar o mundo virtual tridimensional de um jogo de vídeo game, supondo que vivemos dentro desse espaço de jogo.

Para ilustrar como o espaço-tempo pode surgir a partir de emaranhamento quântico, a Quanta Magazine convidou Owen Cornec, analista de dados na "John F. Kennedy School of Government" da Universidade de Harvard, para compor uma apresentação interativa sobre o “tecido quântico do espaço-tempo”. No desenvolvimento desta experiência interativa, Cornec utilizou a tecnologia WebGL para criar o ambiente tridimensional.


Fontes:
1º Artigo [24/04/2015]: Entangled Wormholes, publicado por K.C. Cole.
2º Artigo [28/04/2015]: Network Tapestry, publicado por Jennifer Ouellette.
3º Artigo [30/04/2015]: Quantum Geometry, publicado por Thomas Lin.


Mais informações:
Black Holes: Complementarity or Firewalls? (ALMHEIRI; POLCHINSKI; SULLY. 2012).
Universality of Gravity from Entanglement (SWINGKE; RAAMSDONK. 2014).

2 comentários:

  1. isso explica minhas suspeitas :>p

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  2. Particulas emaranhadas se comunica uma com a outra usando linhas e o conjunto completo de linhas formaria o tecido do espaço tempo. O tecido do espaco tempo não é atomizado mas formado por estas linhas de centilhoes de centilhoes de partículas emaranhadas em nosso universo. Uma partícula emaranhada se comunica com sua par de uma forma quase instantânea como se dessemos um puxão na linha correspondente, então não existe transporte de energia ou informação entre as duas partículas, pois isto anularia Teoria da Relatividade que indica que nada pode ser mais rápido que a luz em nosso universo. O emaranhamento quântico não destrói esta teoria pois ocorreu um evento parecido como se colocássemos uma linha entre dois pontos distantes e ao puxar a linha a informação seria transferida entre os pontos e não ocorreu transporte de energia ou matéria entre os pontos.

    Paz e Luz !

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