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Novas simulações propõem o Universo como um holograma

Teoria decadimensional da gravidade tem previsões da fisíca quântica padrão em menos dimensões

 

Astronomy Picture of the Day
Por Ron Cowen e Revista Nature

Uma equipe de físicos publicou algumas das evidências mais claras de que o nosso Universo pode ser apenas uma grande projeção.

A ideia de Maldacena empolgou físicos porque oferecia uma maneira de dar apoio sólido à popular, mas ainda sem provas, teoria das cordas – e porque resolvia inconsistências aparentes entre a física quântica e a teoria da gravidade de Einstein.

Ela dava uma pedra de Rosetta matemática aos físicos, uma “dualidade”, que lhes permitia traduzir entre duas linguagens e resolver problemas em um modelo que pareciam intratáveis no outro, e vice-versa. 

Mas apesar de as ideias de Maldacena terem sido consideradas válidas deste então, ainda não existe prova rigorosa.

Em 1997, o físico teórico Juan Maldacena propôs que um modelo audacioso do Universo em que a gravidade surge de cordas vibratórias infinitamente finas, poderia ser reinterpretado nos termos da física estabelecida.

O mundo matematicamente intricado das cordas, que existe em nove dimensões de espaço e uma de tempo, seria meramente um holograma: a verdadeira ação se desenrolaria em um Cosmo mais simples e plano, onde não existe gravidade.

Em um artigo, Hyakutake calcula a energia interna de um buraco negro, a posição de seu horizonte de eventos (a fronteira entre o buraco negro e o resto do Universo), sua entropia e outras propriedades, com base nas previsões da teoria das cordas e também os efeitos das chamadas “partículas virtuais” que continuamente entram e saem da existência.

Em outro, ele e seus colaboradores calculam a energia interna do Cosmo sem gravidade e com menos dimensões.

Os dois cálculos concordam. Em dois artigos postados no repositório arXiv, Yoshifumi Hyakutake da Universidade Ibaraki no Japão e seus colegas agora fornecem, se não provas reais, pelo menos evidências convincentes de que a conjectura de Maldacena é verdadeira.

“Parece um cálculo correto”, declara Maldacena, que atualmente está no Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, e que não contribuiu para o trabalho da equipe.

Mudança de condições

As descobertas “são uma maneira interessante de testar muitas ideias da gravidade quântica e da teoria das cordas”, adiciona Maldacena. Os dois artigos, aponta ele, são a culminação de uma série de trabalhos produzidos pela equipe japonesa nos últimos anos. “Toda a sequência de artigos é muito boa porque testa a natureza dupla dos universos em condições onde não existem testes analíticos”.

“Eles confirmaram numericamente, talvez pela primeira vez, algo que tínhamos bastante certeza de ser verdade, mas que ainda era uma conjectura: que a termodinâmica de certos buracos negros pode ser reproduzida a partir de um Universo com menos dimensões”, explica Leonard Susskind, físico teórico da Stanford University na Califórnia que foi um dos primeiros teóricos a explorar a ideia de universos holográficos.

Mas Maldacena aponta que nenhum dos modelos de universo explorados pela equipe japonesa se parece com o nosso. O Cosmo com um buraco negro tem dez dimensões, e oito delas formam uma esfera octodimensional. O universo sem gravidade tem uma única dimensão, e sua vastidão de partículas quânticas se parece com um grupo de molas idealizadas, ou osciladores harmônicos, ligados uns aos outros.

De qualquer forma, de acordo com Maldacena, a prova numérica de que esses dois mundos aparentemente distintos são na verdade idênticos traz esperança de que as propriedades gravitacionais de nosso Universo possam um dia ser explidadas por um Cosmo mais simples puramente em termos de teoria quântica.

Este artigo foi reproduzido com permissão da revista Nature. O artigo foi publicado pela primeira vez em 10 de dezembro de 2013.