A teoria geral da relatividade de Einstein, na qual a gravidade nasce da curvatura do espaço-tempo, é notável. Foi verificado com um nível incrível de precisão, em alguns casos até quinze casas decimais. Uma de suas previsões mais interessantes foi a existência de ondas gravitacionais: ondulações no espaço-tempo que se propagam livremente. Não faz muito tempo, essas ondas foram capturadas pelos detectores LIGO e VIRGO.
No entanto, existem muitas perguntas para as quais ainda não temos respostas. A gravidade quântica pode ajudar a encontrá-los.
Sabemos que a relatividade geral está incompleta. Ele se manifesta bem quando os efeitos quânticos do espaço-tempo são completamente invisíveis, o que quase sempre é o caso. Mas quando os efeitos quânticos do espaço-tempo aumentam, precisamos de uma teoria melhor: uma teoria da gravidade quântica.
Uma ilustração do universo primordial, consistindo de espuma quântica, quando as flutuações quânticas eram enormes e se manifestavam na menor escala
Como ainda não compilamos uma teoria da gravidade quântica, não sabemos o que são espaço e tempo. Temos várias teorias adequadas para a gravidade quântica, mas nenhuma delas é amplamente aceita. No entanto, com base nas abordagens existentes, podemos supor o que pode acontecer com o espaço e o tempo na teoria da gravidade quântica. A física Sabine Hossfender coletou dez exemplos surpreendentes.
1) Na gravidade quântica, haverá grandes flutuações no espaço-tempo, mesmo na ausência de matéria. No mundo quântico, o vácuo nunca está em repouso, como o espaço e o tempo.
Na menor escala quântica, o universo pode ser preenchido com minúsculos buracos negros microscópicos com baixas massas. Esses orifícios podem se conectar ou expandir para dentro de uma maneira muito interessante.
2) O espaço-tempo quântico pode ser preenchido com buracos negros microscópicos. Além disso, pode conter buracos de minhoca ou podem nascer universos infantis - como pequenas bolhas que se desprendem do universo materno.
Vídeo promocional:
3) E como esta é uma teoria quântica, o espaço-tempo pode fazer tudo ao mesmo tempo. Ele pode criar simultaneamente um universo infantil e não criá-lo.
O tecido do espaço-tempo pode não ser um tecido, mas consistir em componentes discretos, que só nos parecem um tecido contínuo em grandes escalas macroscópicas.
4) Na maioria das abordagens da gravidade quântica, o espaço-tempo não é fundamental, mas consiste em outra coisa. Eles podem ser strings, loops, qubits ou variantes de "átomos" de espaço-tempo que aparecem em abordagens de matéria condensada. Os componentes individuais podem ser desmontados apenas com o uso das energias mais elevadas, excedendo em muito as que estão disponíveis para nós na Terra.
5) Em algumas abordagens com matéria condensada, o espaço-tempo possui as propriedades de um corpo sólido ou líquido, ou seja, pode ser elástico ou viscoso. Se isso for verdade, as consequências observadas são inevitáveis. Os físicos estão atualmente procurando vestígios de efeitos semelhantes em partículas errantes, ou seja, na luz ou elétrons que nos chegam do espaço distante.
Animação esquemática de um feixe contínuo de luz espalhado por um prisma. Em algumas abordagens da gravidade quântica, o espaço pode atuar como um meio dispersivo para diferentes comprimentos de onda de luz
6) O espaço-tempo pode afetar a forma como a luz passa por ele. Pode não ser totalmente transparente ou a luz de cores diferentes pode se mover em velocidades diferentes. Se o espaço-tempo quântico afeta a propagação da luz, isso também pode ser observado em experimentos futuros.
7) Flutuações no espaço-tempo podem destruir a capacidade da luz de fontes distantes de criar padrões de interferência. Este efeito foi procurado e nunca encontrado, pelo menos na faixa visível.
A luz que passa por duas fendas grossas (superior), duas fendas finas (centro) ou uma fenda grossa (inferior) exibe interferência indicativa de sua natureza de onda. Mas na gravidade quântica, algumas das propriedades de interferência esperadas podem não ser possíveis.
8) Em áreas de forte curvatura, o tempo pode se transformar em espaço. Isso pode acontecer, por exemplo, dentro de buracos negros ou em um big bang. Neste caso, o espaço-tempo que conhecemos com três dimensões espaciais e uma temporal pode se transformar em um espaço "euclidiano" quadridimensional.
A conexão de dois lugares diferentes no espaço ou no tempo através de um buraco de minhoca permanece apenas uma ideia teórica, mas pode não ser apenas interessante, mas também inevitável na gravidade quântica
O espaço-tempo pode ser conectado não localmente com pequenos buracos de minhoca que permeiam todo o universo. Essas conexões não locais devem existir em todas as abordagens cuja estrutura subjacente não seja geométrica, como um gráfico ou uma rede. Isso porque, nesses casos, o conceito de “proximidade” não será fundamental, mas implícito e imperfeito, para que regiões distantes possam ser acidentalmente conectadas.
10) Talvez para combinar a teoria quântica com a gravidade, precisamos atualizar não a gravidade, mas a própria teoria quântica. Nesse caso, as consequências serão de longo alcance. Como a teoria quântica está no cerne de todos os dispositivos eletrônicos, revisá-la abrirá possibilidades inteiramente novas.
Embora a gravidade quântica seja freqüentemente vista como uma ideia altamente teórica, existem muitas possibilidades para verificação experimental. Todos nós viajamos através do espaço-tempo todos os dias. Entendê-lo pode mudar nossas vidas.
Ilya Khel
