A seguir…um resumo da palestra de Stephen Hawking… em um evento da Fundação Global Knowledge. Na Universidade de Toronto, em 27 de abril de 1998…o Professor de Cambridge falou para uma platéia entusiasmada:
Em 29 de abril de 1980, na minha aula inaugural como professor Lucasiano de Matemática… – em Cambridge – com o tema…“É o fim à vista para a Física Teórica?”…descrevi o ‘progresso‘ feito nos últimos 100 anos na compreensão do universo, e indaguei das chances que teríamos em encontrar uma plena teoria unificada…até o final do século.
Bem… o final do século está chegando – e, embora tenhamos percorrido longo caminho… não parece que estejamos, ainda – nem perto desse objetivo.
Naquela palestra descrevi como tínhamos encaminhado o problema de encontrar uma ‘teoria de tudo’ usando “partes equacionáveis”. Inicialmente, separamos a descrição do “universo observável” em 2 partes… – Uma delas, é o conjunto de ‘leis locais‘ que nos dizem como cada região do universo evolui no tempo…se soubermos seu “estado inicial“… – e também…como esta região local é afetada…por outras regiões vizinhas.
A outra parte é o conjunto do que se chama ‘condições de contorno’. Estas especificam o que acontece na borda do espaço, e do tempo. Elas determinam como o universo começa… – e, talvez…como irá terminar.
Muitas pessoas, incluindo, provavelmente, a maioria dos físicos, imaginam que a tarefa da física teórica deve limitar-se à primeira parte, a da formulação de leis locais que descrevam como o universo evolui no tempo. Eles consideram que a questão de como o ‘estado inicial‘ é determinado, pertence aos domínios da metafísica, ou mesmo, religião… – Mas, para um racionalista como eu…as condições de contorno do universo – que determinam seu estado inicial, é um assunto tão legítimo para investigação como as leis que definem sua evolução.
As 4 forças fundamentais
No início dos anos 60…todas forças principais da física, se classificaram em 4 categorias… – aparentemente, distintas entre si…A primeira delas, a “gravidade“…é transportada por uma partícula hipotética…chamada “gráviton“. Sendo de longe a mais fraca das forças…compensando sua baixa energia…com 2 propriedades: É “universal“…e assim, influencia todas as partículas do mesmo modo… – todos os corpos, sem exceção…se atraem uns aos outros… – A outra propriedade… é a possibilidade de…interagir a ‘longas distâncias‘.
Com a junção dessas 2 propriedades…as forças gravitacionais entre as partículas de um corpo massivo podem se somar, e assim, prevalecer sobre todas as outras forças.
A 2ª categoria em que as forças se dividem…é a “eletromagnética“, transportada por uma partícula sem massa, chamada fóton. – O eletromagnetismo é 1 milhão de bilhão, de bilhões, de bilhões, de bilhões de vezes mais poderoso do que a ‘força gravitacional’, e, assim como a gravidade, pode agir a grandes distâncias. No entanto, ao contrário da gravidade – não atua sobre todas partículas, da mesma forma. – Algumas são atraídas, algumas repelidas…e outras não afetadas, mas na média, as atrações e repulsões entre partículas de 2 corpos praticamente se anulam…ao contrário das forças gravitacionais, que sempre consideradas, como sendo… “atrativas“… — se somam individualmente.
É por isso que se cai em direção à Terra, mas não para um ‘aparelho de televisão’. (desconsiderando sua “atração mental”)
Por outro lado…na escala de moléculas e átomos… — as “forças eletromagnéticas” dominam (totalmente) as gravitacionais. Já na reduzida escala “nuclear atômica”, prevalecem forças nucleares…’fraca‘ (3ª categoria) … e ‘forte‘ (4ª categoria).
Forças, Campos & Grandes teorias unificadas (“GTU”)
Gravidade e eletromagnetismo são descritas pelas assim chamadas teorias de campo…nas quais há um conjunto de números para cada ponto do tempo e espaço, que determinam forças gravitacionais…ou eletromagnéticas. No entanto, em 1962, quando comecei a pesquisar, acreditava-se que forças nucleares: fraca e forte, não poderiam ser descritas por uma ‘teoria de campo’; até que uma ‘nova teoria‘ foi proposta por Chen Ning Yang e Robert Mills, mostrando que essa previsão estava errada. Assim, já em 1967…Abdus Salam e Steven Weinberg demonstravam que, uma teoria deste tipo…poderia… – não só descrever as ‘forças nucleares fracas‘, como também unificá-las à ‘eletromagnética’, na assim chamada “força eletrofraca“. O Prêmio Nobel de 1979 foi uma aposta bastante ousada… pois a confirmação final desta teoria, só foi concretizada em 1983 — com a descoberta das partículas W e Z.
Tal sucesso desencadeou a busca por uma ‘grande teoria unificada’ (GTU) que pudesse descrever todos os 3 tipos de forças … (“não gravitacionais“).
Esperava-se que uma “teoria fundamental” do universo fosse única – sem quaisquer quantidades ajustáveis…Contudo – a GTU contém cerca de 40 parâmetros… que não podem ser previstos de antemão… devendo se conformar aos experimentos… (Como então, tais valores foram pré-escolhidos?)…Aliás, pode ser mesmo que não haja uma teoria fundamental única – e…em vez disso, uma coleção de teorias, aparentemente diferentes uma da outra, com cada qual funcionando bem, em determinadas regiões, e…situações. Variadas teorias concordam umas com as outras…onde suas regiões de validade se sobrepõem; podendo todas assim, num caso particular ser consideradas como diferentes aspectos de uma mesma teoria… no entanto, também pode ser, que não haja uma ‘formulação única’ de teoria, capaz de ser aplicada em todas situações.
Nesse último caso… a física teórica pode ser como o “mapeamento” da Terra … onde pode-se representar, com precisão, uma pequena região de sua superfície – através de um mapa…sobre uma folha de papel… Porém, ao tentarmos mapear uma região maior…obtemos distorções em função da curvatura da Terra.
Não é possível representar cada ponto na superfície da Terra, em um único mapa plano. Ao invés disso – utiliza-se uma coleção de mapas … que concordam nas regiões onde se sobrepõem. Assim, mesmo que encontremos uma ‘teoria unificada completa‘…seja numa ‘formulação única’ – ou, como uma série de teorias que se sobrepõem … teremos resolvido apenas parte do problema – deixando uma questão fundamental…em aberto:
A teoria unificada vai nos dizer como o Universo evolui no tempo, dado seu estado inicial – mas… a teoria em si…não especifica as condições de contorno na borda do espaço/tempo – que determinam seu estado inicial.
Podemos observar o estado atual do universo, e usar as leis da física para entender como deve ter sido em tempos anteriores. Mas tudo o que isso nos diz é que o universo é como é agora, porque era como era, então. Nós não podemos entender por que o universo é do jeito que está – a menos que a cosmologia se torne uma ciência, no sentido de que possa fazer previsões. E isso requer uma ‘teoria das condições de contorno do universo‘.
Uma nova proposta…‘Sem Fronteiras‘…‘a condição de contorno do universo…é que o universo não possui limites’.
Existem várias sugestões para as “condições iniciais” do universo… – tais como as hipóteses de “tunelamento“, “encapsulamento“… e o chamado ‘cenário pré–big bang’ (teoria das Cordas). Na minha (modesta) opinião, a mais elegante é a que Jim Hartle…e eu, denominamos “Proposta Sem Fronteiras”… – Ou seja…espaço e tempo imaginário – juntos…são curvados para trás, formando uma superfície fechada como a da Terra, mas com mais dimensões (A superfície terrestre é ilimitada. — Não há relatos confiáveis de alguém caído da borda do mundo.)
A nossa proposta – assim como as outras teorias… são válidas… – apenas se levarmos em conta as condições de contorno do universo…Para testá-las portanto temos de calcular as previsões que fazem, e compará-las com novas observações. Se no presente momento, as observações ainda não são suficientes para distinguirmos entre diferentes caminhos (não podemos produzir partículas à ‘energia de Planck’; energia onde a gravidade se unificaria com outras forças) – há previsões que podem ser testadas em energias mais baixas… – O “Deserton“…”colisor de supercondutividade” que estava sendo construído no Texas alcançaria essas energias, mas foi cancelado por uma “crise de pobreza” dos EUA. (texto) ***********************************************************************************
Deus joga dados?… (Stephen Hawking)
Esta palestra é sobre…se podemos prever o futuro, ou se ele é arbitrário e aleatório. – Antigamente, o mundo deveria parecer bem arbitrário…Desastres como inundações ou pestes aconteciam sem aviso prévio, ou motivo aparente… Os povos primitivos atribuíam tais ‘fenômenos naturais’ a um panteão de deuses/deusas…que se comportavam de modo ardiloso e bizarro… Não havia como prever o que fariam, e a única ‘saída’ era receber ‘favores’…em troca de oferendas…ou crença em certas atitudes.
Gradualmente porém, as pessoas devem ter notado ‘regularidades‘ no comportamento da natureza…que se tornaram mais óbvias, no movimento dos corpos celestes no céu. Assim, a astronomia – firmada há mais de 300 anos, foi a primeira ciência desenvolvida em uma sólida base matemática newtoniana, a partir da qual sua teoria gravitacional ainda hoje é usada na previsão do movimento de quase todos os corpos celestes…Seguindo o exemplo, outros fenômenos naturais também foram verificados — obedecendo leis científicas bem definidas… – o que acabou por levar à ideia de “determinismo científico“, de Laplace.
De fato, o que ele disse foi que: se ao mesmo tempo, soubéssemos todas as posições e velocidades…de todas partículas do universo, teríamos então condições para calcular o comportamento delas, em qualquer outro momento…tanto no passado como no futuro.
Há uma história provavelmente apócrifa, de que, quando Napoleão perguntou a Laplace como Deus se encaixava nesse sistema, ele respondeu… – “Senhor, eu não precisei dessa hipótese”… — Não acho, nesse caso, que Laplace estivesse afirmando a não existência de Deus, mas apenas a sua não intervenção, no sentido de violação das leis da ciência. Uma lei científica, todavia, não é lei científica, se apenas puder ser aplicada quando algum ser sobrenatural decide deixar as coisas correrem naturalmente…sem qualquer intervenção.
As condições iniciais
A ideia de que o ‘estado‘ do universo, num dado tempo, determina o estado em todos os outros tempos – tem sido um princípio central da ciência… desde Laplace. — Isso significa…em tese, que podemos prever o futuro. — Na prática… no entanto… nossa capacidade de previsão…é expressamente limitada pela complexidade das equações, e por estas… frequentemente… incluírem, uma propriedade, conhecida por…‘Caos’.
Isso significa uma dependência local – onde uma pequena perturbação em um lugar, pode causar uma grande mudança em outro. O problema é que esse fenômeno é aleatoriamente intermitente. O bater de asas de uma borboleta não é um movimento cíclico … na próxima vez que ocorrer, uma série de outros fatores também influenciarão o clima. É por isso que as previsões meteorológicas, quanto mais tempo demandam, menos confiáveis se tornam.
Mesmo com toda dificuldade prática, o “determinismo científico”…permaneceu sendo o dogma oficial ao longo do século 19. Contudo, no século 20, surgiram 2 novos caminhos mostrando que a visão de Laplace…de uma previsão completa do futuro, não poderia se concretizar. Inicialmente a…“mecânica quântica”, pela primeira vez apresentada em 1900, pelo físico Max Planck, como uma hipótese “ad hoc”…para resolver um ‘paradoxo notável’. – De acordo com as ideias clássicas do século 19, que remontam a Laplace, um corpo quente, como um pedaço de metal, deveria emitir radiação…perdendo energia na forma de ondas de rádio…infravermelho…luz visível…ultravioleta, raios-x e raios gama, tudo na mesma proporção. – No entanto, isso não apenas significaria que morreríamos todos de câncer de pele…mas também – que toda matéria existente no universo estaria em equilíbrio termodinâmico…à mesma temperatura…o que obviamente não acontece.
E Planck conseguiu mostrar que é possível evitar esse desastre…se desistirmos da ideia de que a quantidade de radiação pode ter um valor qualquer – e considerarmos que ela ocorre apenas em pacotes (quanta) de um certo tamanho, onde a energia nos pacotes é mais alta para raios ultravioleta e raios-x… — do que para luz visível, ou infravermelha. Isso significa que, a menos que um corpo esteja muito quente, como o Sol, ele não terá energia bastante para emitir um único quantum de raios-x, ou ultravioleta (ainda bem).
Planck considerava a ideia de quanta apenas um “truque matemático”, não tendo qualquer realidade física, o que quer que isso pudesse significar. – Porém, outro comportamento foi encontrado pelos físicos, que poderia ser explicado apenas em termos de quantidades com valores discretos ou quantizados, em vez de valores continuamente variáveis. Por exemplo, verificou-se que partículas elementares se comportavam como pequenos “piões”…girando em torno de seu eixo…Mas a quantidade de rotação não poderia ter qualquer valor…Tinha que ser algum múltiplo de uma unidade básica…Como esta unidade é muito pequena, não se nota que o ‘movimento normal’ diminui…em uma rápida sequência de etapas discretas, e não num processo contínuo. Mas para átomos, a natureza discreta do spin é importante.
Einstein, Princípio da Incerteza, Teoria de Variáveis Ocultas No “Princípio da Incerteza” de Heisenberg — a incerteza na posição de uma partícula, multiplicada pela incerteza em sua velocidade é sempre maior que ‘h‘ (cte. de Planck) dividida pela massa da partícula. (p=mv)
Demorou algum tempo até que se percebesse as implicações para o determinismo desse comportamento quântico… Somente em 1926, Werner Heisenberg afirmou que não era possível medir exatamente posição e velocidade de uma partícula. Para saber onde essa partícula está, é preciso iluminá-la… – Mas, de acordo com Planck, não se pode aplicar uma quantidade arbitrariamente pequena de luz; é preciso usar pelo menos 1 quantum. Isso então perturbará a partícula – alterando sua velocidade … de um modo imprevisto. Para medir a posição da partícula com precisão… é preciso usar luz de comprimento de onda curta, como ultravioleta, raios-x, ou raios gama. – Todavia, novamente segundo o estudo de Planck… os quanta dessas formas de luz têm energias mais altas do que a luz visível… Eles então perturbarão mais a velocidade da partícula, numa situação em que; quanto mais se medir a posição da partícula… menos precisa a velocidade, e vice-versa.
A visão de Laplace – do determinismo científico…envolvia conhecer as posições e velocidades das partículas no universo, num certo instante de tempo. Por isso, foi seriamente minado pelo ‘princípio da incerteza’ de Heisenberg…Como se poderia prever o futuro, quando era impossível medir com precisão…posição e velocidade das partículas em um dado momento?… – Essa aparente aleatoriedade intrínseca na natureza perturbou bastante Einstein…Seu ponto de vista foi resumido em sua famosa frase…“Deus não joga dados”… Ele parecia ter sentido que a incerteza era apenas provisória; havendo alguma realidade subjacente – onde as partículas teriam posições e velocidades bem definidas; podendo evoluir de acordo com leis determinísticas, no espírito de Laplace. Essa realidade, na visão de Einstein era o que agora… então poderia ser chamado de… – “teoria das variáveis ocultas”.
A ‘spooky’ effect of physics that Einstein couldn’t believe has been photographed for the first time
Teorias de variáveis ocultas podem parecer a forma mais óbvia de incorporar o Princípio da Incerteza na física…Elas formam a base da imagem mental do universo, mantida por muitos cientistas…e quase todos os filósofos da ciência. Conforme um teste experimental (desigualdade de Bell) idealizado pelo físico John Bell – todos resultados confirmaram a ocorrência do…“emaranhamento“, sujeito a uma…”realidade não-local“… Nesse caso, portanto, havendo “variáveis ocultas”, estas deverão – obrigatoriamente…ser não-locais, conforme a presença do “emaranhamento“. O que – aliás…está expresso pelo “potencial quântico” … da … “interpretação de Bohm“.
Função de Onda…A revolução quântica Outros cientistas estavam muito mais preparados que Einstein para modificar a visão clássica do determinismo do século 19…quando uma nova teoria, chamada “mecânica quântica”…foi apresentada por Heisenberg, Erwin Schroedinger, e o físico Paul Dirac.
Embora a mecânica quântica exista há mais de 100 anos, ainda não é muito bem compreendida, mesmo por aqueles que a usam para fazer cálculos… No entanto, deve interessar a todos nós – por ser uma ‘imagem’ completamente diferente do universo físico e da própria realidade. – Na mecânica quântica as partículas não têm posições e velocidades bem definidas. Em vez disso, são representadas pelo que se chama função de onda…definindo um número a cada ponto do espaço.
O tamanho da função de onda fornece a probabilidade da partícula ser encontrada numa posição – enquanto a taxa pela qual a função de onda varia ponto a ponto … fornece a velocidade da partícula.
A função de onda contém tudo o que se pode saber da partícula, tanto sua posição quanto velocidade. A conhecendo em dado momento, seus valores em outros, são determinados pela…”equação de Schrödinger“. – Assim…ainda se tem um tipo de determinismo, mas não o imaginado por Laplace… – Em vez de prever posições e velocidades das partículas, tudo o que prevemos é a “função de onda“. Pela visão clássica do século 19…isso significaria apenas metade do que poderíamos prever.
Embora a mecânica quântica leve à incerteza quando tentamos determinar posição e velocidade ao mesmo tempo – ela nos permite prever a combinação dessas variáveis. Porém, mesmo esse grau de certeza parece estar ameaçado – por fenômenos, onde a gravidade distorceria tanto o…espaço-tempo – que produziria regiões inobserváveis.
Falando de Luz & Gravidade
Curiosamente, o próprio Laplace escreveu um artigo em 1799 sobre como certas estrelas poderiam ter um “campo gravitacional” tão forte… que a luz não pudesse escapar, sendo arrastada de volta para a estrela…Ele até calculou que uma estrela da mesma densidade que o Sol, mas 250 vezes maior, teria essa propriedade. Mas, embora Laplace possa não ter percebido… – essa mesma ideia foi apresentada 16 anos antes em Cambridge … pelo filósofo John Mitchell, em um artigo na “Royal Society”. Tanto Mitchell quanto Laplace pensavam que a luz consistia em partículas…que podiam desacelerar pela gravidade…e, cair na estrela. No entanto, um famoso experimento, realizado por Michelson e Morley, em 1887, mostrou que a luz sempre viajava a uma velocidade constante…independente de onde viesse. – Como então…poderia a gravidade desacelerar a luz…e fazê-la recuar?
Isso era impossível…de acordo com as ideias então aceitas de espaço e tempo. Mas em 1915, Einstein apresentou sua “Teoria Geral da Relatividade” – onde espaço e tempo, não se tratavam mais de entidades independentes… Em vez disso, eram direções diferentes, numa única entidade – o “espaço-tempo“. Esse “espaçotempo“ era curvado pela matéria e energia contidas nele…Para entender isso… considerou uma folha de borracha – com um peso colocado em seu centro – para representar uma estrela. O peso formará uma depressão na borracha e fará com que a folha próxima à estrela seja curvada, em vez de plana. Se alguém agora rola bolinhas de gude na folha de borracha, seus caminhos serão curvados (pela inclinação do peso central) em vez de linhas retas.
Considere agora colocar pesos cada vez maiores na folha de borracha. Eles vão afundar a folha cada vez mais. Eventualmente…com peso e tamanho críticos, eles farão um buraco sem fundo na folha, no qual as partículas podem cair, mas não podem sair… O que se dá no espaço-tempo, de acordo com a “Relatividade Geral”, é bem semelhante. Uma estrela curvará o espaçotempo próximo a ela, cada vez mais … quanto mais massiva e compacta for a estrela. – Se uma estrela massiva…após queimar seu combustível nuclear, esfriar e encolher abaixo de um ‘tamanho crítico’… ela fará um buraco no fundo do espaçotempo, do qual a luz não pode sair. Tais objetos receberam o nome de ‘Black Holes’…pelo físico John Wheeler, um dos primeiros a reconhecer sua importância…e os problemas anexos.
Agora que temos observações indicando vários objetos como ‘buracos negros’, incluindo desde sistemas estelares binários…até centro de galáxias, podemos considerar sua existência…já como ‘confirmada’…Mas, além do seu potencial para a “ficção científica”…qual seria o seu significado para o “determinismo”? Essa resposta se encontra no montante de informação carregada para dentro dos BNs, e aparentemente perdida para sempre em nossa região do universo.
Buraco Negro…’Paradoxo da Informação’ & Radiação de Hawking
Seja o que entrar para dentro de um buraco negro, tudo o que ele lembrará, é sua massa total, e seu estado de rotação. John Wheeler chamou isso de…’Buraco negro sem cabelo’. Mas enquanto se pensasse que buracos negros continuariam a existir para sempre, essa perda de informação não preocupava muito. Poder-se-ia até dizer…que ela ainda existia dentro do BN, mesmo que ninguém pudesse dizer exatamente o que seria o lado de fora.
No entanto … a situação mudou, quando da descoberta de que os “buracos negros não se mantém totalmente negros”. A mecânica quântica faz com que partículas (radiação) sejam lançadas … de um BN … a uma taxa constante. Esse resultado “surpreendente”, deveria ser óbvio… – pois o que pensamos como “espaço vazio” não é realmente vazio, mas sim preenchido com pares de partículas/antipartículas. Elas aparecem juntas em algum ponto do espaço/tempo…para então se separar, e depois, de novo se juntar, e se aniquilar. Esses pares ocorrem porque, um campo — como os que transportam luz e gravidade — não pode ser exatamente zero. Isso significaria que seu valor teria uma posição exata (em zero)…e uma velocidade – ou taxa de mudança exata (também zero). Isso seria contrário ao Princípio da Incerteza, no sentido que uma partícula não pode ter…simultaneamente…posição e velocidade exatas. Portanto, em todos os campos deve existir aquilo que chamamos…”flutuações de vácuo“.
Devido ao comportamento quântico da natureza, pode-se interpretar essas flutuações, em termos de partículas e antipartículas…Tais pares de partículas ocorrem para todas variedades de partículas elementares. Por ocorrerem no vácuo, não podendo portanto ser medidos diretamente por detetores, são chamados partículas virtuais. Todavia, os efeitos indiretos dessas partículas virtuais…ou flutuações de vácuo, já puderam ser observados em vários experimentos – sendo assim…sua existência, então confirmada.
Havendo um buraco negro por perto, um membro de um par de partículas antipartículas pode cair dentro dele…deixando o outro membro sem um parceiro, com o qual aniquilar. Esta partícula abandonada pode também cair no buraco…mas também pode escapar – e, assim se tornar uma…”partícula real”, capaz de ser medida por um detetor. Para alguém muito distante do buraco negro, parece que foi emitido pelo buraco…Essa explicação de como ‘buracos negros não são tão negros’, mostra que a emissão dependerá do tamanho do BN, e da taxa em que ele está girando… – Mas, como na frase de Wheeler… “buraco negro não têm cabelo“… a radiação será independente do que foi introduzido no BN.
Sobre o “determinismo” de Laplace Informações serão perdidas em nossa região do universo, quando buracos negros se formarem e depois evaporarem. Devido a essa perda de informação…podemos prever ainda menos do que pensávamos… — quando baseados na teoria quântica.
Então, o que tudo isso tem a ver com ‘determinismo’, o suposto assunto desta palestra?…O que fica evidente é que existem muitos ‘estados iniciais‘ que evoluem para o mesmo estado final…ao menos como visto de fora do BN. Contudo, na imagem determinística de Laplace, havia uma “correspondência individual” entre estados iniciais e estados finais…Sabendo o estado do universo em algum momento no passado…seria possível prevê-lo no futuro…Da mesma forma, sabendo do futuro, poderíamos calcular o que teria acontecido no passado. Mas então… o advento da teoria quântica… na década de 1920, reduziu pela metade o que se poderia prever; mas ainda assim deixou uma… “correspondência biunívoca“… entre os estados do universo em momentos diferentes… — Se alguém soubesse a “função de onda” em determinado instante do tempo…poderia calculá-la… — em qualquer outro momento.
Com buracos negros, no entanto, a situação é bem diferente. Não existe uma correspondência individual entre o estado inicial e o estado final fora do BN. Haverá correspondência entre estes estados…tanto fora como dentro do BN.
Mas o importante é que a emissão de partículas pela radiação do buraco negro, contribuirá com perda de sua massa e redução em seu tamanho. Eventualmente, o BN poderia alcançar a massa zero… e desaparecer totalmente… Mas então, o que aconteceria — com tudo o que entrou para dentro no buraco?… Poderia passar para outro universo, mas isso não é algo que importe para nós…prudentes o suficiente para não pular em um BN…Mesmo a informação sobre o que caiu no buraco – não pode sair novamente, quando ele sumir… – Transportar informação…requer energia para carregá-la – e não haverá energia suficiente quando o buraco negro desaparecer.
Na teoria quântica, pode-se não ser capaz de prever simultaneamente, com certeza, a posição e velocidade de uma partícula. – Mas ainda há uma combinação de posição e velocidade que pode ser prevista. – No caso do buraco negro, essa previsão definitiva envolve os 2 membros de um par de partículas – mas…só podemos medir a partícula que sai. – A princípio, não há como medir a partícula caída no buraco…que, pelo que sabemos, pode estar em qualquer estado. Isso então, a princípio, significaria que não podemos fazer qualquer previsão definitiva – sobre a partícula que escapa do buraco.
Podemos calcular a probabilidade da partícula ter uma ou outra ‘posição/velocidade’, mas não há combinação de posição/velocidade de uma única partícula que podemos definitivamente prever, pois sua velocidade e posição dependerão da outra partícula, não observada. Assim, parece que Einstein estava duplamente errado, quando disse: “Deus não joga dados”…Deus não apenas joga dados, como às vezes nos confunde… jogando-os para onde não podem ser vistos (…a não ser … estando “emaranhados”.)
Sobre a razão do artigo (o universo evolui de modo arbitrário, ou é determinístico?)
Muitos cientistas, como Einstein, têm profundo apego emocional ao determinismo, por isso, a estranheza provocada pela teoria quântica. Agora com uma redução adicional na previsibilidade que os buracos negros parecem implicar…eles alegaram contra isso que informação não é realmente perdida nos buracos negros…mas não indicaram qualquer mecanismo que resgatasse as informações. Sinto que estes cientistas não aprenderam a lição da história. O Universo não se comporta conforme a nossas ideias pré-concebidas. Ele continua a nos surpreender. Pode-se pensar ser irrelevante do determinismo deixar de existir perto de buracos negros…afinal, estamos, quase certamente, com pelo menos alguns anos-luz … de algum buraco negro de qualquer tamanho. – Mas, o “princípio da incerteza” implica que o espaço deve estar cheio de minúsculos buracos negros virtuais que aparecem e desaparecem continuamente. Assim, poder-se-ia pensar que partícula, e informação…poderiam cair nesses microBNs e se perder. Como esses buracos negros virtuais são centena de bilhões de bilhões de vezes menores que o núcleo de um átomo, a taxa na qual as informações seriam perdidas seria muito baixa… – Por isso, as leis da ciência parecem determinísticas, numa boa aproximação. Mas em condições extremas, como no universo primitivo, ou em colisões de partículas com alta energia, pode haver perda significativa de informação, levando a evolução do Universo à imprevisibilidade.
Na “visão clássica” apresentada por Laplace o “movimento futuro” das partículas seria completamente determinado…se alguém soubesse suas posições e velocidades ao mesmo tempo. Essa visão teve que ser modificada, quando Heisenberg apresentou seu “Princípio da Incerteza”, afirmando que não se podia conhecer com precisão – simultaneamente – a posição e a velocidade. No entanto, ainda era possível prever uma combinação de posição e velocidade. Mas mesmo essa previsibilidade limitada desapareceu – quando efeitos dos buracos negros foram levados em consideração…A perda de partículas e informações nos buracos negros significava que partículas que surgiam eram aleatórias… Pode-se calcular probabilidades, mas não é possível fazer previsões definidas. Assim, o futuro do universo não é completamente determinado pelas leis da ciência, e seu estado atual, como Laplace pensava. Ou seja…Deus ainda tem alguns truques na manga. (texto original) (p/consulta) ***********************************************************************************
Novos caminhos na… “teoria de Hawking” ‘Nem tudo deve ter se perdido no enorme colapso gravitacional criador destes fenômenos cósmicos’.
S. Hawking está preparando novo desdobramento em sua teoria sobre “buracos negros“…ao afirmar que alguma informação pode escapar de seu…não mais inescapável “horizonte de evento”. — A nova teoria postula que os bns permitem escapar tanta informação, que viabilizam até cálculos quânticos.
Outros físicos porém…têm sugerido cenários semelhantes sobre a perda de informação do BN, desafiando a teoria anterior, proposta em 1976, pelo próprio Hawking. — Alegam eles, que a informação pode escapar do buraco negro através de um processo comum em ficção científica…o “teletransporte quântico“. Na verdade, a mecânica quântica (método da física das partículas infinitesimais)…há muito tempo também está nessa disputa…com suas ‘leis fundamentais’ provando que a informação é conservada, e nunca será destruída; nem mesmo por um “buraco negro voraz“. – Nesse sentido…Seth Lloyd…professor de física do “Massachusetts Institute of Technology” (‘MIT’) argumenta que – os “buracos negros” são inocentes da acusação de violarem as leis quânticas, destruindo informação… Ele diz que:
“Imagine um astronauta com uma calculadora de mão caindo em um… ‘buraco negro‘… — O astronauta executa um cálculo, acrescenta alguns números… e então — recebe o resultado da operação em seu bit de silício – na dita, informação clássica”.
Será que os resultados de seu trabalho – a informação que ele produz…sempre escapam do buraco negro?.. Não, Hawking disse uma vez. Mas sim, diz Lloyd – se a informação é codificada de forma correta, e as condições forem adequadas… Como afirma ele, em um novo trabalho inédito… – “Almost Certain Escape from Black Holes“… de 27/07/ 2004: “Informação clássica…como o resultado de qualquer cálculo realizado dentro do buraco negro – certamente escapa dele. Por outro lado, alguma informação quântica, na forma de bits quânticos…ou ‘qubits’, realmente é perdida, mas não muita. Apenas metade de 1 qubit de informação…em média – independente do nº de bits que escapam do buraco.”
Sobre a ‘famosa aposta’ de Hawking a cerca de sua teoria anterior, Lloyd disse… “Ao escrever meu trabalho…não sabia que ele estava prestes a se retratar em sua aposta. – Como não adicionou qualquer explicação…não sei se o seu mecanismo – é parecido com o meu… Descrições disponíveis na Web, sugerem diferentes – mas, não há maneira de se saber isso, até que os ‘detalhes’ sejam conhecidos.”
Tão ‘consistente‘ é a informação que escapa de um buraco negro – afirma Lloyd…que com ela, algum dia, poderão até ser feitos complicados cálculos quânticos…E ainda argumenta: “Se tudo o que se quer é uma resposta computacional sim/não – ou seja, um bit clássico; então, o buraco negro, de certo, pode dar esta resposta. – A fidelidade de transferência da informação quântica nesse caso, é melhor do que a necessária, a uma computação estável.”
Enquanto Hawking pode, de fato, ter se enganado sobre o apetite de um mediano buraco no espaço, Lloyd porém, adverte que… – “Nesse momento…ainda seria muito prematuro saltar para dentro de um buraco negro.” (Mike Martin – Sci.tech-Today – July 15, 2004) **********************************************************************************
Hawking, e a ‘Teoria Quântica da Gravitação’ (15 /07/2004) ‘O que o físico Stephen Hawking vai apresentar – em uma conferência internacional na Irlanda, pode ser o embrião de uma Teoria Quântica da Gravitação…o “Santo Graal da física teórica”, de acordo com o professor Elcio Abdalla … do Instituto de Física da USP’.
Hawking fez um pedido de última hora, para falar na Conferência Internacional sobre Gravitação e Relatividade Geral, em Dublin, dizendo ter resolvido o chamado ‘Paradoxo dos Buracos Negros’. Em síntese, o paradoxo está na tese de que o ‘campo gravitacional’ de um ‘buraco negro’ é tão intenso… — que a física quântica não pode ser aplicada a ele.
Pelo modelo clássico… – buracos negros são objetos formados a partir de estrelas colapsadas, em que a força gravitacional é tão grande que nada… nem mesmo luz, consegue escapar de dentro deles. — Em 1976, contudo, Hawking propôs, que um buraco negro, uma vez formado, começa a perder massa e emitir radiação… isto é, a assim chamada ‘Radiação de Hawking’.
Apesar disso, ele defendeu que essa radiação não contém nenhuma informação sobre o que está dentro do buraco. Ou seja, tudo o que é engolido pelo buraco negro… seja uma estrela, um planeta ou um grão de areia, seria perdido para sempre e não haveria como recuperar nenhuma informação de dentro dele… – Porém… isso é incompatível com as ‘leis da mecânica quântica’, segundo a qual, as evidências sobre algo que existiu nunca seriam totalmente apagadas. – Hawking então argumentou que o ‘campo gravitacional’ de um buraco negro é tão intenso que a física quântica não pode ser aplicada a ele…E o paradoxo intrigou cientistas do mundo inteiro até hoje. Todavia, uma vez que o buraco negro emite radiação…talvez isso possa dar alguma pista… sobre o que se passa dentro dele. (texto base) outra fonte: Hawking reformula sua teoria sobre os buracos negros *********************************************************************************
Buracos negros sem horizonte de eventos. Paradoxo do firewall (jan/2014) “A mecânica quântica não se dá bem com a relatividade geral…tornando difícil explicar situações em que ambas são relevantes; como no caso dos buracos negros“.
A divergência entre ‘mecânica quântica’ e ‘relatividade geral’, é particularmente visível nas discussões sobre ‘viagens no tempo‘… — Mas, para entender melhor tudo isto é necessário voltarmos a 1974, ano no qual…o físico Stephen Hawking, pela primeira vez aplicou a…”mecânica quântica”…às questões pertinentes aos “buracos negros”…provocando enorme desentendimento na comunidade…que, na verdade… – dura até os dias de hoje.
Ao aplicar teoria quântica aos buracos negros – Hawking defendeu que eles não são realmente negros, pois devem emitir mínimas quantidades de radiação…levando-os a diminuir… e, eventualmente…até desaparecer. – Mas, a física quântica afirma que informações sobre a matéria… – aquela que teria caído no buraco negro…nunca são destruídas. Esse ‘paradoxo da informação‘ agora foi resolvido, com a permissão de que a informação escape do “buraco negro”… – conforme este vai se evaporando, emitindo…o que ficou definitivamente conhecido, como…‘radiação de Hawking‘.
Enquanto isso o grupo de J. Polchinski da “Universidade de Santa Barbara”… na Califórnia… aproveitou para colocar no circuito um novo paradoxo: do “firewall“. Se, como permite a física quântica, informações escaparem do “BN“, isso geraria quantidade absurda de energia – criando uma barreira no “horizonte de eventos”, que consumiria – de imediato, tudo que nessa barreira penetrasse. O problema é quebrar com isso, uma regra da…”relatividade geral” — dizendo que atravessar o “horizonte de eventos” de um ‘buraco negro‘, deve ser quase imperceptível; daí o paradoxo. – E, temos de novo…a ‘relatividade geral’ contra a ‘mecânica quântica’.
Aliás, outra equipe, há pouco, misturou ainda mais as coisas, ao usar “entrelaçamento quântico” – para conectar BNs com buracos de minhoca. – Mas agora, Hawking entra novamente no páreo, afirmando que a solução para o paradoxo consiste em abrir mão daquilo que parece ser a marca registrada dos buracos negros: “horizonte de eventos”. Não ter…”horizonte de eventos” – significa ser possível escapar de um “buraco negro”, ainda que – para isso (eventualmente) seja necessário viajar à…”velocidade da luz“. Na verdade significa mais, significa que de certa forma os buracos negros perdem sua característica mais singular, se descaracterizam. – Hawking, em seu curto artigo de 2 páginas, apenas com argumentos – sem qualquer matemática, sugere que os buracos passem a ter ‘horizontes aparentes‘ (superfícies que podem aprisionar a luz, mas que variam em forma devido à flutuações quânticas) possibilitando assim – à luz escapar.
A ideia de um ‘horizonte aparente‘ não é totalmente nova…já tendo sido proposta, pelo próprio Hawking, junto com Roger Penrose (Oxford University). Na ‘relatividade geral‘ os 2 horizontes são idênticos, mas na quântica Hawking propõe diferentes. (texto base) *********************************************************************************
A busca por uma “teoria unificada”
A busca pela “gravidade quântica“ se divide em 3 linhas principais de pesquisa… – mais conhecidas como ‘covariante‘ (‘Teoria das Cordas’), ‘canônica’ (‘LQG’), e ‘soma das histórias‘. A rota inicial de investigação se resume à construção da Teoria Quântica de Campo considerando ‘flutuações‘ sobre um espaço plano de Minkowski – métrica mais conveniente, para “situações relativísticas”.
Uma consequência da “teoria das cordas” é o “multiverso“…onde a concepção inicial do nosso universo não seria descrita por uma inflação cósmica a partir do aparentemente nada (big bang), mas sim da fusão de 2 supermassivos “buracos negros”. Apesar da teoria satisfazer a unificação Mecânica Quântica com Relatividade Geral, incluindo diretamente o gráviton em seu escopo, seu grande dilema é não ter predições testáveis para verificá-la. A pesquisa ‘canônica’ envolvida para produzir a teoria da “Gravidade Quântica em Loop“ (LQG) veio diretamente da formulação geométrica de Einstein, podendo vir a ser testada num breve futuro, por fazer algumas previsões definitivas. – Nesta teoria, considera-se o espaço como uma fina rede de ‘loops‘ finitos…numa estrutura espaçotempo descontínua. Sua principal implicação cosmológica, é que não há nenhuma singularidade no big bang, podendo a história do universo ser rastreada até ao passado…em uma regressão infinita. A ‘soma das histórias‘ (ou ‘formalismo integral’), compreende as ideias de Feynman e Hawking – a princípio… através da gravitação quântica euclidiana. Mas…ainda há muito trabalho inacabado nesta abordagem…Ademais, há outras ideias em construção, ao lado dessas 3 principais, mas até agora nenhuma delas se desenvolveu numa completa “teoria da gravidade quântica”…Como disse Peter Bergmann, colaborador de Einstein, em 1962, durante a … “3ª Conférence internationale sur les théories relativistes de la gravitation“:
“Tendo em vista as grandes dificuldades desta iniciativa, considero muito positivo…tantas abordagens diferentes sobre o problema. Para obtermos certeza, esperamos que todas estas ideias convirjam para um só objetivo.”
Embora a moda na física tenha sido a de entender a gravidade em nível atômico, deve-se apreender que alguns conceitos utilizados para descrever o mundo natural falhariam em diferentes escalas – por exemplo…a água é molhada… mas suas moléculas não poderiam ser descritas como tal. – Só porque uma teoria faz previsões muito precisas para átomos, isso não significa que podemos estender esta teoria — para aplicá-la à ‘escala planetária’.
O mesmo refere-se à gravidade – vemos seus efeitos agindo sobre massas … mas estarão presentes em “escala atômica“? Podemos medir a “curvatura do espaço-tempo” infligida por um par de átomos? Neste sentido o efeito seria considerado como um… “fenômeno emergente“?
Erik Verlinde, que vem trabalhando em uma nova teoria da gravidade, abriga tais ideias…Assim, em vez de recolher informações sobre o comportamento de cada partícula específica, o que seria impossível por causa da incerteza envolvida, estuda-se o comportamento de todo gás ou o sistema como um todo. Mas, uma questão ainda permanece sem resposta… — ”Serão as 4 forças fundamentais… somente diferentes aspectos de uma mesma entidade fundamental… — da mesma forma que eletricidade e magnetismo se revelaram… manifestações de um mesmo espetáculo”?
Outra curiososidade é o fato da “gravidade” ser muito mais fraca do que as outras 3 forças (força fraca, força forte e força eletromagnética), já integradas no “Modelo Padrão”; sendo que ainda este não foi capaz de explicá-la na menor das escalas. Para isso…uma hipotética partícula foi criada (gráviton), mas ainda não encontrada, até hoje. (texto base) (jul/2014) ************************************************************************************
Buracos negros gerando hologramas Mathur discorda da teoria que diz que os buracos negros têm… “firewalls”, provando matematicamente — que não são, necessariamente, sinônimo de coisa ruim, destruição, fim do mundo…e toda aquela conversa apocalíptica.
Os buracos negros são assassinos cruéis que destroem tudo o que veem pela frente?… De acordo com Samir Mathur…não. Segundo o professor de física da Universidade de Ohio, EUA a ideia de que os bns destroem tudo ao redor tem uma falha. — Em artigo há pouco publicado… Mathur — matematicamente… discorda de uma… “teoria dos firewalls”.
Mathur e sua equipe…ao se aprofundar numa teoria a respeito do emaranhado de “cordas cósmicas”, obtiveram uma conclusão extraordinária, que muda totalmente a forma de ver os “buracos negros” – não como destruidores compulsivos – mas sim…como uma espécie de… “máquinas trans-copiadoras“. – Por essa hipótese…qualquer material ao tocar a superfície de um buraco negro, se torna imediatamente um “holograma“… ou seja, uma cópia… “quase perfeita”… de si mesmo – que continua a existir… exatamente como antes.
No entanto, há uma hipótese na física chamada de…”complementaridade“…proposta pela primeira vez em 1993, pelo físico da ‘Universidade de Stanford’…Leonard Susskind. E a ‘complementaridade’ exige que um holograma criado por um buraco negro seja uma “cópia perfeita” do original. Neste novo embate de…“cordas cósmicas x firewall”…físicos de ambos os lados matematicamente concluíram que uma estrita complementaridade, é impossível…Isto é, um holograma perfeito não se formaria sobre a superfície de um BN.
Os adeptos da ‘firewall‘ tem uma abordagem “tudo ou nada” sobre a complementaridade. Sem perfeição, eles dizem, só pode haver a possibilidade de “morte súbita”. Todavia, com seu mais recente estudo, Mathur responde a essa hipótese, garantindo matematicamente que uma… “complementaridade modificada“… (e, portanto, imperfeita)…é possível.
Mas … não é que os defensores da ‘teoria do firewall’ tenham cometido algum tipo de erro matemático. O fato é que os dois lados basearam seus cálculos em pressupostos diferentes, então, tiveram respostas diferentes. Um grupo rejeita a ideia de imperfeição, e o outro não.
“Imperfeição é tema comum em cosmologia”. Stephen Hawking disse essa famosa frase de que o universo… — desde o princípio de sua existência era imperfeito… pois segundo ele, sem uma ‘dispersão imperfeita‘ do material criado durante o Big Bang a gravidade seria incapaz de reunir os átomos, que compõem galáxias, estrelas e tudo o mais. Nessa nova disputa entre as teorias … os físicos podem aceitar ou não uma “imperfeição dos BNs“, assim como … de todo o resto do Universo.
O “paradoxo da informação”
De acordo com Mathus…não existe algo como um buraco negro perfeito, sendo cada um diferente do outro. Esse comentário refere-se à resolução do “paradoxo da informação”, um debate de longa duração da física, que teve como desfecho final a aceitação por parte de Hawking da não destruição do material que cai num buraco negro…como passando a fazer parte do mesmo… – Além disso…o buraco negro também não é permanentemente alterado pela nova adição, pois cada um é…”produto exclusivo”…do material “engolido”.
O paradoxo da informação foi resolvido em parte devido ao desenvolvimento de Mathur, em 2003, da teoria do “emaranhado de cordas cósmicas“. A ideia foi solidificada através de trabalhos posteriores. Seu modelo, radical à época…sugeria uma superfície distorcida dos buracos negros…significando que as coisas simplesmente não caíam direto nos BNs; implicando assim na possibilidade de um holograma. Mas, se a superfície de um buraco negro for um ‘firewall’…então a ideia do Universo como um holograma estaria incorreta.
Em toda essa discussão…é a própria…”natureza do universo”…que está em jogo. Mas, provavelmente, não são os físicos que darão a palavra final…A questão, na verdade, é bem simples…Podemos aceitar a ideia de imperfeição ou não?…texto base (jun/2015) p/consulta: Para Hawking, pode ser possível escapar de um buraco negro (ago/2015) Pode ser possível sobreviver a uma queda num ‘buraco negro rotacional’? (jun/2016) *****************************(texto complementar)*****************************
Matemáticos contestam conjectura sobre buracos negros (maio/2018) Matemáticos refutaram a conjectura da censura cósmica forte… uma das questões mais importantes da relatividade geral; mudando a forma de se pensar sobre o espaçotempo.
Quase 60 anos…após ter sido proposta, matemáticos resolveram uma das mais profundas questões…sobre o estudo da relatividade geral. Em artigo publicado online, Mihalis Dafermos e Jonathan Luk provaram que, no funcionamento interno bizarro dos BNs a conjectura da censura cósmica forte…é falsa.
A conjectura da censura cósmica forte foi proposta em 1979 pelo físico Roger Penrose. Foi concebido como uma maneira de sair de uma armadilha. Por décadas, a teoria de Einstein da “relatividade geral“…reinou como a melhor descrição científica…dos fenômenos de larga escala no universo. Todavia, avanços matemáticos nos anos 60 mostraram que estas equações relativísticas se tornam inconsistentes…quando aplicadas a “buracos negros“.
Penrose acreditava que, se sua conjectura forte fosse verdadeira, essa falta de previsibilidade poderia ser desconsiderada, como uma novidade matemática, deixando de ser vista como uma “declaração sincera” … sobre o mundo físico. Este novo trabalho bate de frente com o sonho de Penrose. Ao mesmo tempo, entrementes – cumpre a ambição de mostrar que sua ‘intuição‘ sobre a física dentro dos ‘buracos negros’ estava correta… – mas não pela razão suspeitada.
Pecado capital da relatividade
Na física clássica, o universo é previsível…conhecendo as leis que governam um sistema físico, bem como seu estado inicial…podemos rastrear sua evolução indefinidamente no futuro. E isso é válido, se usarmos as ‘leis de Newton’ no espaço euclidiano; as equações de Maxwell…em um campo eletromagnético; ou a relatividade geral… – para prever sua evolução no espaçotempo. Este é o princípio básico de toda física clássica…que remonta à mecânica newtoniana. Determinamos a evolução do sistema a partir de dados iniciais.
Mas, nos anos 60…os matemáticos encontraram um cenário físico no qual as equações de campo de Einstein – que formam o núcleo de sua teoria da relatividade geral – deixam de descrever um universo previsível. — Matemáticos e físicos notaram que algo deu errado… quando modelaram a evolução do “espaçotempo” dentro de um buraco negro em rotação. 
Para entender o que deu errado, imagine-se caindo no buraco negro. Primeiro você cruza o horizonte de eventos – o ponto sem retorno (embora para você pareça um espaço comum). Aqui as equações de Einstein ainda funcionam como deveriam – fornecendo uma previsão determinista única de como o espaço-tempo evoluirá no futuro… Mas… à medida que você continua viajando pelo buraco negro, acaba passando por outro horizonte, mais conhecido como “horizonte de Cauchy” — onde as coisas ficam malucas…As equações de Einstein começam a indicar… – que muitas configurações diferentes do ‘espaçotempo’ poderiam se desdobrar…mas, com todas satisfazendo as equações. Assim, pois… – a teoria não poderia nos dizer qual opção é a verdadeira. – Para uma teoria física, isso é um “pecado capital“.
“A perda da previsibilidade que tínhamos encontrado na relatividade geral, foi perturbadora” (Eric Poisson, físico da Universidade de Guelph, Canadá)
Roger Penrose propôs a conjectura da censura cósmica forte com o intuito de restaurar a previsibilidade das equações de Einstein. – A conjectura diz que o horizonte de Cauchy é uma invenção do pensamento matemático. Pode existir num cenário idealizado…em que o universo não contém nada além de um único “buraco negro rotativo”… mas, não é real. A razão, Penrose argumentou, é que o horizonte de Cauchy é instável… – qualquer onda gravitacional passageira deveria colapsá-lo em uma ‘singularidade‘. Como essas ondas atuam no universo real – um “horizonte de Cauchy“ nunca ocorreria na natureza. Como explicou Dafermos…“É sem sentido perguntarmos o que poderia acontecer com o espaçotempo além do horizonte de Cauchy…pois este, como considerado na relatividade geral, não existiria mais”. Mas este novo trabalho mostra que – o limite ao espaçotempo, estabelecido pelo ‘horizonte de Cauchy’ é bem menos singular do que Penrose imaginou.
Atravessando um “buraco negro”
Dafermos e Luk, matemático da Stanford University … provaram que a situação no ‘horizonte de Cauchy‘…não é tão simples. Refutando a declaração de Penrose sobre a conjectura da…”censura cósmica forte”, mas não negando totalmente seu sentido, eles provaram que o horizonte de Cauchy pode de fato formar uma “singularidade”, mas não do tipo Penrose. Para Dafermos:
“Esta nova singularidade é semelhante à luz…Onde se esperava uma singularidade (espacial) forte, essa forma mais fraca…afeta o tecido do espaçotempo – mas não o divide. Nosso teorema implica que observadores cruzando o ‘horizonte de Cauchy’ podem sentir um aperto… – mas não são…dilacerados…por suas forças de marés”.
Como a singularidade que se forma no horizonte de Cauchy é, na verdade, mais branda do que o previsto pela conjectura forte da censura cósmica…a teoria da relatividade geral não é imediatamente refutada na análise do que acontece dentro dela. – “Faz sentido definir o horizonte de Cauchy por ser ainda possível estender continuamente o espaçotempo além”, disse Harvey Reall, físico da Universidade de Cambridge… — Dafermos e Luk provam que o espaçotempo se estende para além do horizonte de Cauchy…e também – que a partir do mesmo ponto de partida – pode se estender de várias modos…“havendo muitas extensões que se pode oferecer … sem uma boa razão para se preferir uma à outra”…disse Dafermos.
No entanto…e aqui está a sutileza em seu trabalho…essas extensões não-únicas do espaçotempo não significam que as equações de Einstein se desviem do horizonte.
As equações de Einstein funcionam quantificando como o espaçotempo muda, ao longo do tempo. Em linguagem matemática… são derivados de uma “configuração inicial”. Para que seja possível obter uma derivada… o espaçotempo deve ser suficientemente “suave” – livre de saltos descontínuos. Dafermos e Luk mostram que, enquanto espaçotempo existir além do “horizonte de Cauchy” … seu prolongamento não é suave o suficiente para satisfazer as equações de Einstein. Assim, mesmo com a ‘censura cósmica’ forte provada como falsa, as equações ainda são poupadas da ‘infâmia’ de produzir soluções variadas. E Reall concluiu:
“Faz sentido falar do horizonte de Cauchy, em termos de uma solução das equações de Einstein – no entanto… não se pode ir além. E foram oferecidas evidências bastante convincentes… de que isso é verdade.”
Podemos pensar nesse resultado como um compromisso desapontador…mesmo que fosse possível estender o espaço-tempo além do “horizonte de Cauchy”, as equações de Einstein não podem ser resolvidas… Mas, é precisamente o fato desse “meio termo” parecer existir, que faz com que o trabalho de Dafermos e Luk se torne assim tão interessante: “Eles estão descobrindo um novo fenômeno nas equações de Einstein”, disse Rodnianski. (texto base) ************************************************************************************
Medição da temperatura de BN “supersônico” confirma teoria de Hawking A ‘radiação Hawking’ é fraca demais para ser observada em buracos negros verdadeiros. Entretanto…físicos experimentais identificaram indícios de radiação similar, a partir da análise de buracos negros criados no laboratório – que capturam o som… em vez de luz.
Medir a temperatura de um buraco negro é uma tarefa aparentemente impossível. Mas, físicos relatam que fizeram algo melhor. Eles mediram a temperatura de um BN sonoro feito em laboratório. Mantido o resultado – confirmará a previsão de Stephen Hawking, que propôs um fluxo relativamente pequeno de partículas… na margem de cada buraco negro, cuja temperatura depende de seu tamanho. Neste estudo…a temperatura do BN sônico está conforme o previsto na teoria de Hawking…segundo o artigo de maio/2019.
ONDAS DE RADIAÇÃO O padrão nesta imagem de laser entre o horizonte de eventos de um buraco negro sônico e um segundo horizonte interno indica a presença de radiação Hawking. J. STEINHAUER
Para produzir o buraco negro sônico, os pesquisadores usaram átomos ultrafrios de rubídio, resfriados a um estado conhecido como condensado de Bose-Einstein, e os colocaram fluindo. Analogamente à luz de aprisionamento por gravidade de um BN, átomos fluindo impedem que as ondas sonoras escapem…como se indo contra uma corrente forte demais para ser superada. Experimentos anteriores mostraram, com tal configuração…sinais de radiação Hawking, mas ainda sem medir a temperatura.
A “radiação Hawking” vem de pares de partículas quânticas surgindo constantemente no espaço vazio. – Normalmente…essas partículas aniquilam-se imediatamente umas às outras. – Mas na borda de um buraco negro… se uma partícula cai, a outra pode escapar, resultando na radiação de Hawking. – No “BN sônico”, uma situação semelhante ocorre: Pares de ondas sonoras (fônons) podem aparecer…com um caindo, e o outro escapando. A medição dos ‘fônons’ que escaparam em relação aos que caíram, permitiu estimar sua temperatura como 0,35 bilionésimo de kelvin. E o físico Jeff Steinhauer, do Instituto de Tecnologia em Haifa, considerou essa…“uma concordância muito boa com as previsões”.
O resultado também concorda na previsão de Hawking de que a radiação seria ‘térmica’ – ou seja… a energia das partículas teria uma distribuição como a de um brilho avermelhado – emitido por um objeto muito quente.
Esta predição da teoria de Hawking, teve como consequência imediata o chamado “paradoxo da informação” do buraco negro…Isso porque, na mecânica quântica, a informação nunca pode ser destruída…porém, as partículas que escapam dos BNs, reduziriam lentamente a massa em seu interior, fazendo a longo prazo com que as informações materiais caídas no ‘buraco negro’ não estivessem mais contidas nele. Sendo a radiação de Hawking térmica…a informação não poderia ser levada pelas partículas em fuga … pois estas – quando emitidas – são indistinguíveis daquelas, irradiadas por um objeto comum a dada temperatura, ou até… por outro BN, com mesma massa…sugerindo perda de informação – e violando a mecânica quântica.
Esse estudo não poderia ajudar os cientistas a resolver o paradoxo da informação. Uma solução provavelmente exigirá uma nova teoria da gravidade quântica – um dos maiores problemas pendentes na física… Mas essa teoria não se aplica a ‘BNs sônicos’…pois estes de fato não são criados pela gravidade. (texto base) jun/2019
p/consulta: “The Most Famous Paradox in Physics Nears Its End” (out/2020) “Complexidade do Circuito” — 2ª lei da… “Complexidade Quântica” (jun/2023) “Escapando do paradoxo de Hawking (via complexidade quântica)” (ago/2023)
Questões Cosmológicas 
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