Pesquisadores desenvolveram um método novo, indizivelmente perigoso e incrivelmente lento de cruzar o universo. Envolve buracos de minhoca que ligam buracos negros especiais que provavelmente não existem. E isso pode explicar o que realmente está acontecendo quando físicos quantum-teleportam informações de um ponto para outro - da perspectiva da informação teletransportada.
Daniel Jafferis, um físico da Universidade de Harvard, descreveu o método proposto em uma palestra em 13 de abril, em uma reunião da American Physical Society. Esse método, ele disse a seus colegas reunidos, envolve dois buracos negros que estão emaranhados, de modo que estão conectados através do espaço e do tempo.
O que é um buraco de minhoca?
Sua ideia resolve um problema de longa data: quando algo entra em um buraco de minhoca , é necessária energia negativa para sair do outro lado. (Em circunstâncias normais, a forma do espaço-tempo na saída de um buraco de minhoca impossibilita a passagem. Mas uma substância com energia negativa poderia, em teoria, superar esse obstáculo.) Mas nada na física da gravidade e do espaço-tempo - a física que descreve buracos de minhoca - permite esses tipos de pulsos de energia negativa. Então buracos de minhoca são impossíveis de serem atravessados.
"É apenas uma conexão no espaço, mas, se você tentar passar por isso, ele cai muito rápido, então você não pode passar por isso", disse Jafferis à Live Science após sua palestra.
ste modelo antigo de wormhole remonta a um artigo de Albert Einstein e Nathan Rosen, publicado na revista Physical Review em 1935. Os dois físicos perceberam que, sob certas circunstâncias, a relatividade ditava que o espaço-tempo se curvaria tão intensamente que uma espécie de túnel (ou "ponte") formaria a ligação de dois pontos separados.
Os físicos escreveram o artigo em parte para excluir a possibilidade de buracos negros no universo. Mas nas décadas seguintes, quando os físicos perceberam que existem buracos negros, a imagem padrão de um buraco de minhoca tornou-se um túnel onde as duas aberturas aparecem como buracos negros. Entretanto, de acordo com essa idéia, tal túnel provavelmente nunca existiria naturalmente no universo, e se 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 algum tipo de energia negativa fosse aplicada para manter o buraco de minhoca aberto.
Emaranhamento quântico
Jafferis, junto com o físico de Harvard Ping Gao e o físico de Stanford Aron Wall, desenvolveram uma maneira de aplicar uma versão de energia negativa que depende de uma ideia de uma área muito diferente da física, chamada emaranhamento .
O entrelaçamento vem da mecânica quântica, não da relatividade. Em 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen publicaram outro artigo na Physical Review mostrando que sob as regras da mecânica quântica as partículas podem se tornar "correlacionadas" umas com as outras, de tal forma que o comportamento de uma partícula impacta diretamente o comportamento de outra.
Einstein, Podolsky e Rosen pensaram que isso provava que algo estava errado com suas idéias de mecânica quântica, porque permitiria que a informação se movesse mais rápido que a velocidade da luz entre as duas partículas. Agora, os físicos sabem que o emaranhamento é real e o teletransporte quântico é uma parte quase rotineira da pesquisa em física.
Veja como funciona o teletransporte quântico: Enrole duas partículas de luz, A e B. Depois, dê B ao seu amigo para levar para outra sala. Em seguida, golpeie um terceiro fóton, C, contra o fóton A. Isso confunde A e C e quebra o emaranhamento entre A e B. Você pode então medir o estado combinado de A e C - que é diferente dos estados originais de A, B ou C - e comunique os resultados das partículas combinadas ao seu amigo na sala ao lado.
Sem conhecer o estado de B, seu amigo pode usar essa informação limitada para manipular B para produzir a partícula de estado C no início do processo. Se ela medir B, ela aprenderá o estado original de C, sem que ninguém lhe diga. Informações sobre a partícula C funcionalmente teleportadas de uma sala para a outra.
Isso é útil, pois pode atuar como um tipo de código ininterrupto para enviar mensagens de um ponto para outro.
E o entrelaçamento não é apenas uma propriedade das partículas individuais. Objetos maiores também podem ficar emaranhados, embora o entrelaçamento perfeito entre eles seja muito mais difícil.
Buracos negros emaranhados podem transportá-lo
Em 1935, os físicos que escreviam esses artigos não tinham a menor ideia de que buracos de minhoca e emaranhamento estavam conectados, disse Jafferis. Mas em 2013, os físicos Juan Maldacena e Leonard Susskind publicaram um artigo na revista Progress in Physics ligando as duas ideias. Dois buracos negros perfeitamente entrelaçados, eles argumentaram, atuariam como um buraco de minhoca entre seus dois pontos no espaço. Eles chamaram a ideia de "ER = EPR", porque ligava o artigo de Einstein-Rosen ao artigo de Einstein-Podolsky-Rosen.
Perguntado se realmente existiriam dois buracos negros totalmente entrelaçados no universo, Jafferis disse: "Não, não, certamente não".
Não é que a situação seja fisicamente impossível. É muito preciso e enorme para o nosso universo bagunçado produzir. Produzir dois buracos negros perfeitamente entrelaçados seria como ganhar na loteria, apenas zilhões e zilhões de vezes menos provável.
E se eles existissem, ele disse, eles perderiam a correlação perfeita no momento em que algum terceiro objeto interagisse com um deles.
Mas se, de algum modo, tal par existir, de alguma forma, em algum lugar, então o método de Jafferis, Gao e Wall poderia funcionar.
Sua abordagem, publicada pela primeira vez no Journal of High Energy Physics em dezembro de 2017, é assim: Jogue seu amigo em um dos buracos negros emaranhados. Em seguida, meça a radiação chamada Hawking saindo do buraco negro, que codifica algumas informações sobre o estado do buraco negro. Em seguida, leve essa informação para o segundo buraco negro e use-a para manipular o segundo buraco negro. (Isso pode ser tão simples quanto despejar um monte de radiação de Hawking do primeiro buraco negro para o segundo.) Em teoria, seu amigo deve sair do segundo buraco negro exatamente quando ela entra no primeiro.
De sua perspectiva, disse Jafferis, ela teria mergulhado em um buraco de minhoca. E quando ela se aproximava da singularidade em seu pescoço, ela teria experimentado um "pulso" de energia negativa que a teria impulsionado para o outro lado.
O método não é particularmente útil, disse Jafferis, porque seria sempre mais lento do que apenas mover fisicamente a distância entre os dois buracos negros. Mas sugere algo sobre o universo.
Da perspectiva de um pouco de informação passando entre partículas entrelaçadas, disse Jafferis, algo semelhante pode estar acontecendo. Na escala dos objetos quânticos individuais, ele disse, não faz sentido falar sobre a curva espaço-temporal para produzir um buraco de minhoca. Mas envolva mais algumas partículas na mixagem para um pouco mais complexo de teletransporte quântico, e de repente o modelo do wormhole faz muito sentido. Há fortes evidências aqui, ele disse, que os dois fenômenos estão ligados.
Também sugere fortemente, disse ele, que a informação perdida em um buraco negro pode ir a algum lugar onde possa um dia ser recuperada.
Se você cair em um buraco negro amanhã, ele disse, toda a esperança não está perdida. Uma civilização suficientemente avançada pode ser capaz de dar zoom ao redor do universo, coletando toda a radiação Hawking emitida do buraco negro enquanto evaporava lentamente ao longo de eras e comprimindo essa radiação em um novo buraco negro, entrelaçado com o original ao longo do tempo. Quando esse novo buraco negro surgir, talvez seja possível recuperá-lo dele.
A pesquisa teórica sobre esse método de se mover entre os buracos negros, disse Jafferis, está em andamento. Mas o objetivo é mais entender a física fundamental do que realizar resgates em buracos negros. Então, talvez seja melhor não arriscar.
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