Um estudo está sendo feito com a utilização de computação quântica e inteligência artificial parar determinar o que há dentro de um buraco negro e se estamos vivendo em uma projeção holográfica. Essa ligação é uma das hipóteses que tenta combinar a Relatividade Geral de Albert Einstein e a mecânica quântica, e pode significar que vivemos em um holograma.
Primeiramente, é preciso explicar que o “universo holográfico”, para os cientistas, significa que existem outras dimensões que não podemos enxergar e que são responsáveis por “dar forma” à matéria visível.
Esse novo estudo é uma tentativa de testar essa ideia por meio de uma matriz quântica que representa um tipo específico de buraco negro. Mesmo com as limitações da tecnologia, os cientistas conseguiram mostrar que a técnica, em conjunto com o aprendizado de máquina, teve sucesso em achar o “estado fundamental” das partículas dessa matriz.
Isso significa que, no futuro, os físicos podem conseguir utilizar computadores quânticos para matrizes maiores e relatar matematicamente o que ocorre na superfície de um buraco negro. Seguindo o conceito do princípio holográfico, isso permitirá calcular o que ocorre dentro de um buraco negro, o que levaria a uma revolucionária teoria da gravidade quântica.
Relatividade Geral e a mecânica quântica
A Relatividade Geral e as leis da mecânica quântica foram comprovadas por diversos testes, mas falham quando os cientistas tentam unificá-las. A primeira fala sobre a gravidade no universo em grande escala, já a segunda descreve as partículas que formam a matéria.
Einstein provou que o espaço e o tempo podem ser pensados como uma unidade contínua, o espaço-tempo, uma estrutura que não podemos enxergar. Já na mecânica quântica, apesar de tudo ser explicado por partículas, não existe nenhuma que represente o espaço-tempo.
Entendendo que as duas teorias não são compatíveis, os cientistas procuram uma “falha” em alguma delas ou uma nova física para conseguir unificá-las. Para isso, vão ser usados os buracos negros que possuem núcleos menores que as partículas da mecânica quântica, menos que as leis atuais da física permitem.
No entanto, existem diversas contradições de informações. Resumidamente, as informações que cada partícula do universo carrega não podem se perder, segundo a termodinâmica quântica. Porém, muitas partículas são engolidas por buracos negros que devem simplesmente evaporar em algum momento. Então, para onde vão as informações que não podem desaparecer?
Essas questões não são explicadas pelas duas teorias e por causa disso os cientistas buscam uma nova teoria para explicar todo universo, a teoria de tudo. Entre elas, pode ser usada a Teoria das Cordas.
O holograma
Algumas das hipóteses para resolver o problema são a Teoria das Cordas e a ideia do “cabelo macio”, proposta por Stephen Hawking, no último trabalho de sua vida. O que essas teorias têm em comum são a evocação de uma espécie de holograma.
A ideia chamada de dualidade holográfica apresenta os movimentos das partículas em um plano bidimensional acima do buraco negro sendo refletidos em movimentos tridimensionais do buraco negro. Isso seria como uma projeção 3D do que está acontecendo em outros níveis.
Quando dois buracos negros se chocam, o espaço-tempo sofre turbulência na superfície, que gera ondas concêntricas. Porém, se as ondulações estão na superfície ao lado, existe mais complexidade e segredos ocultos por baixo. Esta é a proposta da dualidade holográfica, e as primeiras conexões entre superfície e este mundo foram descritas em 1997.
Naquela época, um físico da Universidade de Harvard mostrou que os eventos que acontecem em uma região 3D do espaço são diferentes dos eventos que ocorrem na fronteira 2D dessa mesma região. Isso criou um novo princípio matemático. Dessa mesma maneira, os eventos em 4D também correspondem a eventos em 3D, e assim por diante.
Dualidade Holográfica
A dualidade holográfica está ligada à Teoria das Cordas, um modelo que prevê 11 dimensões. Essa teoria ainda não foi comprovada e apresenta elétrons, fótons, quarks, e as demais partículas fundamentais são linhas unidimensionais, ou cordas.
Com isso, as coisas que podemos ver e tocar seriam vibrações das cordas, assim como as interações entre diferentes as matérias e forças fundamentais da natureza viriam da forma como as cordas se dividem e conectam.
Se usarmos o exemplo do lago, pode ser notado que quando as partículas estão calmas na superfície, o interior da lagoa está em situação extremamente complexa. É nesse contraste que acontece a dualidade holográfica. Nesse caso, o termo holográfico representa a região proporcionalmente inversa de uma dimensão sobre a outra.
Por isso, se a dimensão 2D da lagoa está turbulenta, é matematicamente correto afirmar que as águas estão paradas no interior 3D. Seguindo essa teoria, os cientistas podem entender o comportamento da superfície estudando a situação 3D, assim como o oposto.
O universo holográfico seria o modelo em que a quantidade de informação da massa dos objetos é proporcional à área da sua superfície e não ao volume. Significa então que estamos enxergando apenas uma projeção do que acontece em outras dimensões que não temos acesso, mas que podem ser explicadas pela Teoria das Cordas.
O buraco negro no universo
Há alguns anos os físicos já trabalham com cupratos, matérias aproximadamente 2D, para estudar a contraparte 3D das propriedades: um buraco negro eletricamente carregado e de formato peculiar.
Isso permite que os próprios buracos negros sejam analisados em modelos computacionais ao nível quântico. Na prática, significa que os movimentos das partículas em um plano bidimensional acima do buraco negro refletem matematicamente os tridimensionais do buraco negro. No entanto, os computadores quânticos ainda não são avançados o bastante para conseguir reproduzir esses comportamentos.
Por isso, os físicos testaram uma matriz computacional que representa uma projeção de um buraco negro. Para isso, usaram circuito de qubits (bits quânticos) para determinar a descrição matemática do estado quântico da matriz, chamado de função de onda quântica.
Depois, eles utilizaram rede neural especial para achar a função de onda da matriz com a menor energia possível, o seu estado fundamental. Os autores do estudo comparam o estado fundamental com o ato de bater em um balde de areia para nivelar todos os grãos.
“Outros métodos que as pessoas normalmente usam podem encontrar a energia do estado fundamental, mas não toda a estrutura da função de onda”, afirmaram. “Mostramos como obter todas as informações sobre o estado fundamental usando essas novas tecnologias”.
Porém, os circuitos quânticos são limitados a um baixo número de qubits, ficando mais caro e menor a precisão do estudo caso seja adicionado mais qubits. Por isso, o estudo é considerado apenas o começo deste tipo de pesquisa.
No entanto, a técnica se mostrou eficaz. Isso porque as matrizes produzidas no computador quântico são uma representação para um tipo especial de buraco negro. Com isso, se os cientistas determinarem como elas são organizadas, poderão saber como é um buraco negro por dentro e estar mais perto de encontrar a teoria de tudo.
Fonte: https://www.fatosdesconhecidos.com.br/estudo-aponta-que-nosso-universo-pode-ser-um-holograma/