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Paradoxo de buracos negros mobiliza cientistas

Proposta de “firewalls de buracos negros” questiona teorias

Centro de Voos Espaciais Goddard/NASA
Por Clara Moscowitz

“A frase mais empolgante de se ouvir na ciência, aquela que anuncia novas descobertas, não é ‘eureka!’, mas sim ‘que engraçado’”, escreveu Isaac Asimov. Bem, algo bem engraçado está acontecendo na física teórica ultimamente. Um dilema recente sobre buracos negros está ameaçando derrubar alguns dos princípios mais básicos da física, e muitos cientistas estão totalmente eletrizados.

O físico Raphael Bousso, da University of California, Berkeley está empolgado com o chamado “paradoxo do firewall de buracos negros”, que diz respeito ao que acontece nas fronteiras de um buraco negro. “Esse é um nove na escala Richter – é de longe a coisa mais chocante e surpreendente que já aconteceu em minha carreira”.

O problema que traz tanta alegria é uma ideia apresentada pela primeira vez em julho de 2012, estendida em um artigo publicado na edição de 21 de outubro da Physical Review Letters.

Há muito tempo físicos supõem que o espaço é suave no horizonte de eventos de um buraco negro – o ponto sem volta, de onde nada pode escapar. Uma pessoa que cruzasse essa linha não deveria notar nada imediatamente diferente, e nem o faria alguém que observasse essa pessoa. Mas físicos também supunham que informações nunca pudessem ser destruídas.

De acordo com o novo trabalho, essas duas ideias são mutuamente incompatíveis. “Isso é um paradoxo porque várias teorias que acreditávamos ser verdadeiras, não podem ser verdadeiras ao mesmo tempo”, explica Joseph Polchinski do Instituto Kavli de Fìsica Teórica e da University of California, Santa Barbara (UCSB), um dos principais arquitetos da ideia do firewall.

Polchinski e seus colegas concluíram que não apenas o espaço não é suave no horizonte de um buraco negro, nesse ponto as leis da física param completamente de funcionar. Em vez de uma simples fronteira, os cientistas argumentam que na verdade deve haver uma profunda divisão que chamam de firewall [O termo firewall, como nossos leitores sabem, é usado para designar um tipo de proteção das portas virtuais de um computador.]. “O firewall é um tipo de barreira de energia – ele poderia ser o fim do próprio espaço-tempo”, observa Polchinski. “Qualquer coisa que chegasse até ele seria reduzido a seus elementos fundamentais e, na prática, dissolveria”.

A princípio, muitos físicos se opuseram com veemência à bizarra ideia de firewalls. “Eu tentei com muito empenho me livrar deles, mas não acho provável que isso aconteça”, comenta Bousso. “Decidi que é mais promissor  supor que existem firewalls, e descobrir porquê eles se formam”. Nem mesmo os principais autores da ideia estão completamente convencidos. “Existe um grupo de pessoas, e eu também, que acredita que fizemos alguma sutil suposição que não é válida”, conta Polchinski. Mesmo assim, ele e todos os outros admitem que ainda não encontraram nenhuma falha no raciocínio até agora.

O primeiro argumento em defesa dos firewalls, oferecido por Polchinski e seus colegas da UCSB, Ahmed Almheiri, Donald Marolf e James Sully, se baseava no complexo conceito da mecânica quântica chamado de emaranhamento, em que duas partículas podem ficar separadas no espaço mas conservar uma profunda conexão. De acordo com Marolf, o novo artigo fortalece e simplifica o caso dos firewalls ao contornar completamente o problema do emaranhamento. “Isso mostra muito claramente que algumas coisas com que nós podemos ter nos preocupado são apenas pistas falsas, irrelevantes para o argumento”.

Mas o novo artigo está longe de ser a palavra final sobre o assunto. Desde a publicação da ideia do firewall, mais de 100 artigos abordaram o assunto. Firewalls foram o assunto de três conferências e workshops. “No ano passado tivemos o tipo de desenvolvimento que queremos ver”, declarou o físico Brian Greene, da Columbia University. “É assim que as coisas começam”.

Enquanto a revelação dos firewalls é um avanço – ela revelou um problema que ninguém imaginava existir, e obrigou cientistas a repensar parte do progresso que parecia ter sido feito para resolver um conflito fundamental na física – a incompatibilidade da relatividade geral que descreve o Universo em grande escala e a mecânica quântica, que se aplica ao mundo subatômico. As duas teorias são necessárias para abordar buracos negros minúsculos, porém massivos, mas não podem ser conciliadas atualmente.

Em 1997, Juan Maldacena do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, Nova Jersey, encontrou uma maneira de reconciliar alguns aspectos das teorias conflitantes e formular uma versão da gravidade quântica que poderia descrever buracos negros. Seu trabalho foi um grande avanço, mas a teoria do firewall mostra que o avanço de Maldacena não resolveu tantos problemas quanto imaginávamos na época. “As pessoas dormiram em paz” achando que alguns dilemas de buracos negros tinham sido resolvidos, conta o físico e matemático Peter Woit, da Columbia University. “Isso tirou as pessoas de seu sono dogmático e elas estão percebendo que não entendemos nada disso”. Marolf concorda: “Isso nos obriga a reconsiderar problemas que acreditávamos estar resolvidos”. “Com certeza é desanimador ver o quanto ainda precisamos avançar”.

Mas, no momento, como seguir adiante não está claro. “Eu acho que é justo dizer que a gravidade quântica está travada”, declara Matt Strassler, físico visitante da Harvard University. “Nenhum grande avanço está sendo feito no momento”. Mas isso não é nada para se preocupar – não existe nada que físicos adorem mais que um desafio. “Eu acho que ainda temos um longo caminho, conceitualmente falando”, observou o físico Leonard Susskind, da Stanford University, no começo deste mês durante um Hangout do Google+ sobre firewalls conduzido pelo Instituto Kavli. “Existe uma grande lacuna em nosso conhecimento. Mas nós vamos preenchê-la. Fiquem tranquilos, nós vamos resolver isso”.