Denver - Os cientistas desenvolveram um método novo, indizivelmente perigoso e incrivelmente lento de viajar no universo. Inclui buracos de minhoca ligando buracos negros especiais que provavelmente não existem. E ele pode explicar o que realmente acontece quando os físicos quânticos teletransportam informações de um ponto a outro, em termos do pedaço de informação teletransportado.
O físico de Harvard Daniel Jafferis falou sobre o método proposto em sua palestra de 13 de abril na reunião da American Physical Society. Este método, disse ele aos seus colegas reunidos, envolve dois buracos negros que estão emaranhados de tal forma que ficam emaranhados no espaço e no tempo.
O que é um buraco de minhoca?
A ideia deles resolve um problema antigo: quando algo entra em um buraco de minhoca, a energia negativa é necessária para sair do outro lado (em circunstâncias normais, a forma do espaço-tempo na saída do buraco de minhoca torna impossível passar por ele). Matéria com densidade de energia negativa pode teoricamente superar esse obstáculo. Mas na física da gravidade e do espaço-tempo (física que descreve buracos de minhoca), a possibilidade de tais impulsos de energia negativa não é fornecida. Assim, é impossível passar pelos buracos de minhoca.
“Um buraco de minhoca é apenas um túnel no espaço, mas se você tentar andar por ele, ele desmorona muito rapidamente, então você não pode passar por ele”, disse Jeffries ao Live Science após seu discurso.
Este modelo antigo de buraco de minhoca é descrito em um artigo de 1935 de Albert Einstein e Nathan Rosen na Physical Review. Os dois físicos entenderam que em certas circunstâncias, de acordo com a teoria da relatividade, o continuum espaço-tempo se curva tanto que uma espécie de túnel (ou "ponte") é formada, conectando dois pontos separados.
Eles escreveram este artigo em parte para descartar a possibilidade de buracos negros no universo. Mas nas décadas que se seguiram, quando os físicos compreenderam que os buracos negros existiam, a imagem padrão de um buraco de minhoca tomou a forma de um túnel, no qual dois buracos parecem buracos negros. No entanto, de acordo com essa ideia, esse túnel provavelmente nunca existiria por conta própria no universo e, se realmente existisse, desapareceria antes que qualquer coisa passasse por ele. Na década de 1980, o físico Kip Thorne escreveu que algo poderia passar por esse buraco de minhoca se alguma energia negativa fosse aplicada para evitar que ele entre em colapso.
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Emaranhamento quântico
Jefferis se juntou ao físico de Harvard Ping Gao e ao físico de Stanford Aron Wall para criar uma maneira de aplicar uma versão de energia negativa baseada em uma ideia de um campo completamente diferente da física chamada "entrelaçamento".
O conceito de "emaranhamento" não é emprestado da teoria da relatividade, mas da mecânica quântica. Em 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen publicaram outro artigo na Physical Review, que mostrava que, de acordo com as regras da mecânica quântica, as partículas podem se "correlacionar" entre si, de modo que o comportamento de uma partícula afeta diretamente o comportamento de outra …
Einstein, Podolsky e Rosen acreditavam que isso prova a inexatidão de suas idéias sobre a mecânica quântica, uma vez que permite que a informação se mova entre duas partículas mais rápido do que a velocidade da luz. Os físicos agora sabem que o emaranhamento é real e que o teletransporte quântico é uma parte quase rotineira da pesquisa em física.
O teletransporte quântico funciona assim: emaranhe duas partículas de luz, A e B. então dê B para seu amigo levar para outra sala. Em seguida, acerte o terceiro fóton, C, no fóton A. Isso emaranha A e C e quebra o emaranhamento entre A e B. Então você pode medir o estado combinado de A e C (que é diferente dos estados originais A, B ou C) e relatar os resultados das partículas combinadas para seu amigo na sala ao lado.
Sem conhecer o estado B, seu amigo pode usar essa informação limitada para manipular a partícula B para obter o estado que a partícula C tinha quando começou. Se ele medir B, ele saberá o estado inicial de C sem assistência. As informações da Partícula C se teletransportam funcionalmente de uma sala para outra.
É eficaz porque pode atuar como uma espécie de código para enviar mensagens de um ponto a outro. E o emaranhamento não é apenas uma propriedade de partículas individuais. Objetos maiores também podem ficar emaranhados, embora o emaranhamento perfeito entre eles seja muito mais difícil.
Buracos negros emaranhados podem transportá-lo para outros mundos
Em 1935, os físicos que escreveram esses artigos não tinham ideia de que buracos de minhoca e emaranhamento estavam relacionados, disse Jeffries. Mas em 2013, os físicos Juan Maldacena e Leonard Susskind publicaram um artigo na Progress in Physics que ligou as duas ideias. Eles argumentaram que dois buracos negros perfeitamente emaranhados atuariam como um buraco de minhoca entre seus dois pontos no espaço. Eles chamaram esse conceito de "ER-EPR" ("ER = EPR") porque combinava o artigo de Einstein-Rosen com o artigo de Einstein-Podolsky-Rosen.
Quando questionado se realmente existem dois buracos negros completamente emaranhados no universo, Jeffries respondeu: "Não, claro que não."
Não é que seja fisicamente impossível. Esta situação não pode surgir em nosso universo desordenado, porque é muito inequívoca e em grande escala. O surgimento de dois buracos negros completamente emaranhados seria como ganhar na loteria, mas a probabilidade disso seria bilhões de bilhões de vezes menor. E se existissem, disse ele, teriam perdido seu relacionamento perfeito no momento em que algum terceiro objeto interagisse com um deles.
Mas se de alguma forma esse par de buracos negros existisse (de alguma forma e em algum lugar), o método de Jaffrey, Gao e Wall poderia funcionar.
O conceito deles, publicado pela primeira vez em dezembro de 2017 no The Journal of High Energy Physics, é o seguinte: Jogue seu amigo em um dos buracos negros emaranhados. Em seguida, meça a chamada radiação Hawking proveniente de um buraco negro, que codifica algumas informações sobre o estado desse buraco negro. Em seguida, transfira essa informação para um segundo buraco negro e use-a para controlar o segundo buraco negro (pode ser tão simples quanto direcionar um feixe de radiação Hawking do primeiro para o segundo). Em teoria, seu amigo deveria sair do segundo buraco negro exatamente como entrou no primeiro.
De acordo com Jefferys, seu amigo teria mergulhado em um buraco de minhoca. E quando ele se aproximasse da singularidade em sua parte estreita, ele sentiria um "empurrão" de energia negativa, que o empurraria para o outro lado.
Este método não é particularmente eficaz, disse Jafferis, pois seria sempre mais lento do que simplesmente mover fisicamente a distância entre dois buracos negros. Mas ainda nos permite entender o universo.
Com relação ao bit de informação que passa entre as partículas emaranhadas, disse Jafferis, algo semelhante poderia estar acontecendo aqui. Na escala de objetos quânticos individuais, disse ele, não faz sentido falar sobre a curvatura do espaço-tempo, formando um buraco de minhoca. Mas para um teletransporte quântico um pouco mais complexo, adicione mais algumas partículas e, de repente, o modelo de buraco de minhoca faz sentido. Nesse caso, disse ele, há fortes evidências de que os dois estão relacionados.
Além disso, disse ele, isso sugere que as informações que faltam no buraco negro podem um dia chegar a onde podem ser encontradas.
Se você cair em um buraco negro amanhã, disse ele, a situação não será desesperadora. Uma civilização suficientemente avançada seria capaz de navegar pelo universo, coletando toda a radiação Hawking emitida pelo buraco negro conforme ele gradualmente desaparece na eternidade e comprimindo essa radiação em um novo buraco negro emaranhado no tempo com o buraco original. Assim que esse novo buraco negro aparecer, talvez seja possível tirá-lo dele.
De acordo com Jefferis, estudos teóricos deste método de movimentação entre buracos negros estão em andamento. Mas o objetivo desta pesquisa não é tanto sair dos buracos negros, mas compreender a física fundamental. Portanto, provavelmente é melhor não arriscar.
Rafi Letzter
