O nosso universo seria um holograma?

A nossa tridimensionalidade seria uma grande ilusão?

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Imagine se, por algum momento, a alegoria da caverna de Platão demonstrasse muito mais do que “somente” um mecanismo para se compreender o poder do pensamento filosófico em detrimento do senso comum, explicando também razoavelmente um modelo cosmológico no qual toda a realidade quadridimensional em que estamos inseridos é uma “ilusão”. O termo “ilusão” foi cunhado por Jacob Bekenstein em um memorável artigo para a Scientific American, no qual estava se referindo a forte conexão entre o fenômeno da informação e termodinâmica em buracos negros.

Para prosseguirmos com a ideia de que possuímos aparato para descrever as mesmas leis da física que ocorrem em nosso espaço em um lugar infinitamente distante (na “borda” do Universo) no formato de projeção mesmo, precisamos reaver alguns aspectos e em seguida fatos históricos relacionados a essa hipótese com suas graves implicações para a física moderna.

O resultado no qual referimos é uma transformação atualmente usual em física de partículas e sua determinação foi realizada primeiramente pelo físico argentino Juan Madalcena do Instituto de estudos avançados de Princenton em 1997, consolidando o princípio holográfico proposto por Gerard’t Hooft e muito difundida pelo físico Leonard Susskind; titular da Cadeira Felix Bloch de física teórica da Universidade de Stanford. A conjectura (inferência provável) em questão trata-se de uma generalização de uma transformação essencialmente matemática que facilita os cálculos ao tratarmos de teoria quântica de campos permitindo uma maior manipulação dos termos nas equações, algo comprovado pelo número de citações ao genial artigo de Maldacena que atingiu 10.000 citações em 2015 configurando-se como o mais citado na área de física de altas energias.

Uma transformação da Teoria de Cordas

Apesar de não haver comprovação experimental a teoria surgiu como descreve brevemente de uma forma genial em seu livro ” Teoria Quântica de Campos”, o físico brasileiro Marcelo Otavio Caminha, do Instituto de Física da USP diz: “pela dificuldade da discordância quanto ao comportamento da matriz S na região inelástica profunda, quando léptons a altíssimas energias são espalhados por hádrons, é irônico que dessa tentativa fracassada (de entender o comportamento da matriz nessas condições) constitua a origem genealógica das teorias modernas de supercordas”. A matriz S, trata de uma exemplificação de um processo inicial e final do estado de um sistema físico, na forma de um “scattering process”, nada que não atrapalhe nosso entendimento dos métodos aqui apresentados.

De uma forma simples, a teoria de cordas propõe o fim do modelo particular, as partículas agiriam como o nome sugere, como filamentos vibrantes de energia, e a massa, algo que diferencia evidentemente uma partícula para outra, como um Elétron e um Quark Top por exemplo esteja na origem da energia de vibração do filamento. A partir disso e a incorporação de outros métodos matemáticos e a ideia de que o espaço possua um limite de escala, denominado escala de Planck é construído assim os pilares da teoria de cordas tradicional.

Percebam o Espaço Anti de Sitter “envolvendo” nosso Universo. Fonte: Uppsala Universitet.

Aplicações

  1. A correspondência Ads/CFT resolve o paradoxo da informação em buracos negros propondo a conservação da informação, totalmente de acordo com os resultados de Stephen Hawking com a ideia de radiação Hawking, pois tudo que atravessa o horizonte de eventos, um dia sairá em forma de radiação, no caso a infravermelha, e assim o buraco negro perde energia (consequentemente matéria). Para se ter uma noção, um buraco negro estelar demoraria cerca de 14 bilhões de anos para efetuar sua evaporação completamente, contribuindo para o aumento da energia “desorganizada”, algo também de acordo com a segunda lei da termodinâmica.
  2. Plasma de quarks e gluons, sistemas normalmente simulados em aceleradores de partículas, por isso que me referi a essa ideia como facilitador, já que esses sistemas são extremamente complicados de se calcular utilizando equações típicas da teoria quântica de campos, com a Ads/CFT pode-se obter resultados usando a teoria de cordas (já que se trata de uma transformação matemática da teoria de cordas). “Um sistema que esteve presente na chamada sopa primordial de quarks e gluons, de nosso modelo padrão de física de partículas incorporado à cosmologia.”
  3. Em física da matéria condensada, o terreno tende a física da teoria de cordas naturalmente, pois em fenômenos como supercondutividade é observado um comportamento muito anormal dos elétrons, os quais se tornam “iguais” e passam a se comportar como sistemas únicos, compartilhando entre si suas propriedades como spin, não se considera mais um “spin individual”.

O Mecanismo Básico da Correspondência

Ads/CFT mecanismo básico: Teoria de Yang-Mills (física de partículas usual)= Teoria de cordas em 5 dimensões em um espaço Anti de Sitter(para ser mais preciso matematicamente). Nada complicado, Anti de Sitter trata-se de um formato específico do espaço com uma curvatura negativa, “pode-se escrever em qualquer número de dimensões, sendo a mais conhecida e tratada aqui, a de cinco dimensões para explicar o grande holograma que representaria nossa realidade, os eventos reais, seriam aqueles que ocorreriam nessa região, sendo tudo que conhecemos uma ilusão.

“Basicamente, seria pensar no nosso universo como uma simples projeção de fatos reais que ocorrem na sua fronteira, representando tudo em seu interior; como uma mera consequência secundária.”

Uma linha do Tempo com os resultados que indicam tal paradigma

  1. Publicação dos artigos que culminaram na ideia da radiação Hawking, 1975 utilizando os resultados de Jacob Bekenstein que sugeriu a existência de entropia em buracos negros; (Stephen Hawking, Universidade de Cambridge). Em um primeiro momento, o seu resultado parecia romper com um postulado da mecânica quântica, a quebra de unitariedade da evolução do tempo, porém, parece-nos intuitivo agora, após o estudo da transformação de Maldacena, que supostamente a informação é preservada. Stephen Hawking e Leonard Susskind realizam a famosa aposta retratada recentemente em seu filme autobiográfico”A teoria de tudo”.
    Gerard’d Hooft propõe em 1993, uma das equivalências mais notáveis da história ao final do século XX em um artigo, estabelecendo a proporcionalidade entre os graus de liberdade ou a entropia, com a área do horizonte de eventos.
    3. Em 1997, Juan Martín Maldacena publica seu trabalho intitulado, “The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity”, sendo esse, atualmente citado 15.366 artigos relacionados, até o momento em que escrevo este texto.

A questão principal é que pelo método científico, estabelecido há mais de 400 anos e tão bem sucedido para nossa episteme, as ideias apresentadas (correspondência Ads/CFT e princípio holográfico) assim como as relações estabelecidas por Bekenstein, Hawking e Maldacena relacionando o comportamento dos fenômenos físicos com a forma holográfica da física se organizar precisa de suporte empírico, se trata de uma necessidade interna inerente a qualquer modelo científico. Então, o universo é um holograma? Não sabemos, mas tratá-lo como tal, é totalmente conveniente para o desenvolvimento da física teórica atual e assim expandir nosso conhecimento sobre os mecanismos básicos de uma realidade externa e cogsnoscível, os princípios primordiais do conhecimento científico.

O objetivo do artigo

O objetivo deste artigo é expor a ideia de modelo científico aplicado a realidade, mesmo este representando fatos totalmente incomuns ou contra-intuitivos, especular somente não é pseudociência, porém, ser capaz de explicar dados experimentais com a inclusão de avanços teóricos na compreensão dos fenômenos é avançar cientificamente. Aguardemos os próximos resultados, se tivermos certos, teremos grandes resultados, se estivermos errados, também.

Referências Bibliográficas

http://www.physics.uu.se/research/theoretical-physics/research-areas/
http://cerncourier.com/cws/article/cern/53089
https://www.scientificamerican.com/article/information-in-the-holographic-univ/
https://www.ias.edu/scholars/maldacena
https://arxiv.org/abs/hep-th/9711200

Livros de Divulgação

O Universo Elegante, Brian Greene
O Universo numa casca de noz, Stephen Hawking
A realidade oculta (não está tão relacionado, porém vale a pena), Brian Greene
A little book of String Theory, Steven Gubser
Introdução à Cosmologia, Ronaldo E. de Souza
Livro técnico sugerido:
Teoria quântica de Campos, Marcelo Otavio Caminha Gomes

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