Os pesquisadores descobriram uma ponte potencial entre a relatividade geral e a mecânica quântica - duas teorias físicas proeminentes - e isso poderia levar os físicos a repensar a própria natureza do espaço e do tempo.
A teoria da relatividade geral de Albert Einstein descreve a gravidade como uma propriedade geométrica do espaço e do tempo. Quanto mais massivo um objeto, maior sua distorção espaço-tempo e essa distorção é sentida como gravidade.
Na década de 1970, os físicos Stephen Hawking e Jacob Beckenstein observaram a relação entre a área de superfície dos buracos negros e sua estrutura quântica microscópica, que determina sua entropia. Isso significou a primeira percepção de que existe uma conexão entre a relatividade geral e a mecânica quântica, relata vnauke.in.ua
Menos de três décadas depois, o físico teórico Juan Maldacena observou outra conexão entre a gravidade e o mundo quântico. Essa relação levou à criação de um modelo que sugere que o espaço-tempo pode ser criado ou destruído pela variação da quantidade de emaranhamento entre as diferentes áreas da superfície de um objeto.
Em outras palavras, isso significa que o próprio espaço-tempo, pelo menos conforme definido nos modelos, é um produto do entrelaçamento entre objetos.
Para explorar mais esta linha de pensamento, Chungjun Cao e Sean Carroll do California Institute of Technology (CalTech) decidiram ver se eles poderiam realmente derivar as propriedades dinâmicas da gravidade (como é conhecido da relatividade geral) usando a estrutura na qual o espaço-tempo emerge do quantum emaranhamento. Sua pesquisa foi publicada recentemente no arXiv.
Usando um conceito matemático abstrato chamado espaço de Hilbert, Cao e Carroll foram capazes de encontrar semelhanças entre as equações que governam o emaranhamento quântico e as equações da relatividade geral de Einstein. Isso confirma a ideia de que o espaço-tempo e a gravidade surgem do emaranhamento.
"Uma das mais óbvias é testar se as simetrias da relatividade são restauradas nesta estrutura, em particular a ideia de que as leis da física são independentes de quão rápido você se move através do espaço", disse Carroll.
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A teoria de tudo
Hoje, quase tudo o que sabemos sobre os aspectos físicos de nosso universo pode ser explicado pela relatividade geral ou pela mecânica quântica. O primeiro faz um ótimo trabalho ao explicar a atividade em escalas muito grandes, como planetas ou galáxias, enquanto o último nos ajuda a entender escalas muito pequenas, como átomos e partículas subatômicas.
No entanto, as duas teorias parecem ser incompatíveis uma com a outra. Isso levou os físicos a buscarem uma elusiva "teoria de tudo" - uma estrutura única que explicaria tudo, incluindo a natureza do espaço e do tempo.
Como a gravidade e o espaço-tempo são partes importantes de "tudo", Carroll disse acreditar que a pesquisa que ele e Cao fizeram pode ajudar a encontrar uma teoria que reconcilie a relatividade geral e a mecânica quântica.
“Nossa pesquisa ainda não fala de outras forças da natureza, então ainda estamos muito longe de 'criar uma teoria de tudo'”, disse ele.
No entanto, se pudéssemos encontrar tal teoria, ela poderia nos ajudar a responder algumas das maiores questões que os cientistas enfrentam hoje. Podemos finalmente compreender a verdadeira natureza da matéria escura, energia escura, buracos negros e outros objetos espaciais misteriosos.
Os pesquisadores já estão adquirindo uma visão sobre a capacidade do mundo quântico de melhorar radicalmente nossos sistemas de computação, e uma teoria de tudo poderia potencialmente acelerar o processo, revelando novas perspectivas em um mundo ainda bastante confuso.
