O tecido quântico do espaço-tempo
Autor: Heloisa Zanlorensi | Publicado: 2015-05-11T19:54:00-03:00


Em uma série de três artigos, a revista científica “Quanta Magazine” publicou referente aos estudos de maior impacto científico na explicação de uma nova concepção que correlaciona a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein com descrições importantes da Física Quântica, revelando o complexo modelo existencial do espaço-tempo.



A&nbsp;Teoria Geral da Relatividade, publicada pelo célebre físico Albert Einstein, em 1916, pode ser compreendida de modo análogo à paisagem do espaço-tempo deformado na pintura de Salvador Dalí (ininterrupta e geométrica), contudo, as partículas quânticas que ocupam esse espaço possuem maior semelhança com a arte de Georges Seurat (pontilhada e discreta). Fundamentalmente, partindo desta analogia, as duas descrições discordam em aspectos importantes, assim sendo, uma nova concepção ousada sugere que as correlações quânticas entre manchas de pintura surrealistas criam também o espaço tridimensional sobre uma série de pontos.




Apresentação interativa: tecido do espaço-tempo, feita por Owen Cornec.


Ao unir as duas concepções mencionadas por Einstein em 1935, uma delas envolvendo o paradoxo EPR (nomeado conforme seus autores, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen) que ele denominou de "ação fantasmagórica à distância" entre as partículas quânticas (entrelaçamento quântico), e outra explicando como dois buracos negros poderiam ser conectados nos confins do espaço através de "buracos de minhoca", notou-se que são duas manifestações de pensamento sobre um mesmo ideal, sendo 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 tem o potencial, inclusive, para tratar como a gravidade se encaixa com a 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 se trata-se 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


As contribuições de Stephen Hawking foram significativas ao perceber que se uma partícula é sugada por um buraco negro, este se esgotaria levantando consigo o conteúdo de informação do material sugado. Porém 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.



De acordo com John Preskill, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, muitos físicos suspeitaram nos últimos anos haver uma profunda ligação entre o entrelaçamento quântico e o espaço relativo. Segundo ele, ao sondar a geometria em escalas comparáveis ​​com a escala de Planck, percebe-se que esta na verdade é outra coisa, uma coisa que surge de algo mais fundamental. "O emaranhamento é o tecido do espaço-tempo", disse Brian Swingle, pesquisador da Universidade de Stanford. Desse modo, para entender esse conceito é preciso antes pensar geometricamente sobre emaranhamento, já que é a forma como a informação é codificada entre o imenso número de interações do sistema.  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 Jacob Bekenstein 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, Leonard Susskind e Gerard Hooft estenderam esta noção a todo o universo, comparando-o a um holograma. Posteriormente, Mark Van Raamsdonk, físico teórico da Universidade de British Columbia, 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 revista científica “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 do espaço-tempo”. No desenvolvimento desta experiência interativa, Cornec utilizou a tecnologia WebGL para criar o ambiente tridimensional.



Autora: Heloisa C. Zanlorensi&nbsp;- Blog Da Terra Para As Estrelas



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.





Artigos referenciados na série:

Aspects of Holographic Entanglement Entropy (2006, RYU; TAKAYANAGI).

Universality of Gravity from Entanglement (2014, SWINGKE; RAAMSDONK).

Black Holes: Complementarity or Firewalls? (2012, ALMHEIRI; MAROLF, POLCHINSKI; SULLY).