A conexão entre as teorias de Einstein – a ponte Einstein-Rosen (buracos de minhoca) e a ponte Einstein-Podolsky-Rosen (partículas emaranhadas) – há muito intriga os físicos. Uma nova investigação sugere que, quando aplicada a buracos negros, esta ligação é mais complexa e “irregular” do que se pensava anteriormente, resultando no que os investigadores chamam de “lagartas de Einstein-Rosen”.
Emaranhamento Quântico e Buracos Negros: Uma Ligação Teórica
Em 2013, Juan Maldacena e Leonard Susskind propuseram uma ideia convincente: o emaranhado quântico de duas partículas e a existência de buracos de minhoca podem ser matematicamente equivalentes quando se consideram os buracos negros. Isto sugere que dois buracos negros, inextricavelmente ligados através de uma ligação quântica, poderiam potencialmente criar um túnel através do espaço-tempo.
No entanto, um estudo recente liderado por Brian Swingle, da Universidade Brandeis, acrescentou nuances a esse entendimento. Ao analisar um grupo de buracos negros emaranhados, Swingle e a sua equipa descobriram que a ligação nem sempre é suave e previsível; em vez disso, possui uma estrutura acidentada e cheia de matéria.
Desvendando o interior dos buracos negros
Estudar estes buracos de minhoca oferece uma oportunidade única de sondar o interior dos buracos negros. Estes interiores permanecem enigmáticos devido às imensas forças gravitacionais em jogo, tornando-os difíceis de estudar diretamente. Curiosamente, os modelos matemáticos indicam que o tamanho do interior de um buraco negro está correlacionado com a sua complexidade – quão intricado é ao nível quântico fundamental. A equipe de Swingle estendeu esta lógica para explorar se um princípio semelhante se aplica a buracos de minhoca que conectam pares de buracos negros.
Um cálculo complexo: simulando a realidade com física quântica e gravidade
Uma compreensão abrangente do emaranhamento dos buracos negros exigiria uma teoria unificada da gravidade quântica, uma teoria que atualmente escapa aos físicos. Em vez disso, a equipe de Swingle empregou um modelo que preenche a lacuna entre a física quântica e a gravidade, oferecendo insights ao mesmo tempo em que reconhece sua natureza incompleta.
A estrutura da “lagarta”: matéria, comprimento e aleatoriedade quântica
Os cálculos da equipe revelaram uma relação direta entre a quantidade de aleatoriedade quântica microscópica que um buraco de minhoca contém e seu comprimento geométrico. Suas descobertas indicaram que é improvável que esses buracos de minhoca sejam perfeitamente lisos. Eles são mais propensos a conter saliências feitas de matéria – uma característica que levou à analogia da “lagarta”. Isto contrasta com o resultado de 2013, que pode aplicar-se a cenários específicos e menos comuns, onde o estado emaranhado dos buracos negros leva a uma ligação suave.
A nova investigação acrescenta informações sobre buracos negros emaranhados, mas ainda não descreve o caso mais comum de tal emaranhamento.
— Donald Marolf, Universidade da Califórnia, Santa Bárbara
Direções futuras: computação quântica e uma compreensão mais profunda
Donald Marolf, da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, observa que, embora a investigação seja valiosa, ainda não descreve o cenário de emaranhamento mais típico. O grande número de estados de buracos negros teoricamente possíveis – excedendo largamente o número de buracos negros no nosso Universo – sublinha a necessidade de mais investigações teóricas para determinar o estado conectado mais provável de um par de buracos negros.
Olhando para o futuro, Swingle sugere o uso de computadores quânticos para simular esses buracos negros cósmicos e “buracos de minhoca lagarta”. A abordagem de sua equipe, que integra física quântica e gravidade, sugere a possibilidade de que computadores quânticos cada vez mais poderosos possam oferecer insights sobre a teoria quântica e novos conceitos relativos à gravidade. Além disso, o estudo dos mistérios da gravidade poderia potencialmente inspirar algoritmos inovadores de computação quântica.
Em conclusão, esta investigação lança luz sobre a natureza complexa dos buracos de minhoca que ligam buracos negros emaranhados, revelando uma estrutura potencialmente acidentada e cheia de matéria. Embora uma teoria completa da gravidade quântica permaneça indefinida, a investigação em curso – incluindo a utilização potencial de computadores quânticos – promete aprofundar a nossa compreensão destas fascinantes ligações cósmicas e dos misteriosos interiores dos buracos negros.
