Como em Matrix: nosso mundo pode ser um gigantesco holograma

Pode parecer estranho, mas cientistas sérios levam essa hipótese em consideração.

Segundo essa teoria eu, você, o planeta, a Lua, o Sol e tudo mais podemos ser todos projeções holográficas de eventos que acontecem em outro local do Universo.

A melhor parte é que um experimento chamado Geo600 pode ter captado, sem querer, os "grãos" de espaço-tempo que podem comprovar a Teoria Holográfica.

Mas vamos por partes...


O Geo600 está instalado ao sul de Hannover, na Alemanha, e é um experimento que conta com dois detetores de 600 metros de comprimento, desenvolvidos para procurar ondas gravitacionais - oscilações no espaço-tempo provocadas por objetos astronômicos ultra-densos, como estrelas de nêutrons e buracos negros.

Durante os últimos sete anos ele não captou nenhuma dessas ondas gravitacionais, mas sem querer pode ter feito a mais importante descoberta na física em mais de meio século.

Durante muitos meses os pesquisadores do GEO600 quebraram a cabeça para entender um ruído inexplicável que assolava o imenso detetor. Então, de repente, um pesquisador chegou uma possível explicação. Na verdade, esse pesquisador havia previsto esse ruído ANTES que a equipe do Geo600 começasse a captá-lo.

De acordo com Craig Hogan, um físico no Fermilab Particle Physics Laboratory, o GEO600 tinha tropeçado no limite fundamental entre o espaço-tempo: o ponto em que o espaço-tempo pára de se comportar como fluxo contínuo descrito por Einstein e passa, ao invés disso, a se dissolver em "grãos", tal como uma fotografia de jornal se dissolve em pontos quando você se aproxima demais da foto. Segundo o pesquisador, "parece que o GEO600 está sendo alimentado pelas convulsões quânticas microscópicas do espaço-tempo".

Se isto ainda não fez você cair da cadeira, em seguida esse pesquisador (que acaba de ser nomeado diretor do Centro de Astrofísica de Partículas do Fermilab) tem uma surpresa ainda maior na manga: "Se os resultados do GEO600 são o que eu suspeito que são, então estamos todos vivendo em um holograma cósmico gigante".

A idéia de que vivemos em um holograma provavelmente soa absurdo, mas é uma extensão natural da nossa melhor compreensão dos buracos negros, e tem uma base teórica bem firme. Essa idéia também tem sido surpreendentemente útil para físicos lutando com teorias sobre como o universo funciona em seu nível mais fundamental.

Os hologramas que você encontrará em cartões de crédito são gravados em filmes plásticos de duas dimensões. Quando luz bate e reflete neles, ela recria a aparência de uma imagem 3D. Na década de 1990 os físicos Leonard Susskind e Gerard Hooft (ganhador do Prêmio Nobel) sugeriram que o mesmo princípio pode se aplicar ao universo como um todo. A nossa própria experiência quotidiana pode ser uma projeção holográfica dos processos físicos que ocorrem em uma distante superfície 2D (duas dimensões).

O "princípio holográfico" desafia nossa mente. Parece difícil de acreditar que você acorda, escova os dentes e agora está lendo este artigo por causa de algo acontecendo no limite do Universo. Ninguém sabe o que isso significaria para nós se realmente estamos vivendo em um holograma, mas mesmo assim teóricos têm boas razões para acreditar que muitos aspectos do princípio holográfico são verdadeiros.

A idéia notável desses dois físicos foi motivada por um trabalho radicalmente inovador sobre buracos feito por Jacob Bekenstein, da Universidade Hebraica de Jerusalém (em Israel) e Stephen Hawking, da Universidade de Cambridge. Em meados da década de 1970, Hawking mostrou que buracos negros não são, de fato, totalmente "negros", mas sim que emitem radiação, o que faz com que lentamente evaporem e eventualmente desapareçam.

Isto criou um enigma, porque a radiação prevista por Hawking não transmite qualquer informação sobre o interior de um buraco negro. Quando o buraco negro já acabou, todas as informações sobre a estrela que colapsou para formar esse buraco negro desapareceriam, o que contradiz o princípio amplamente aceito de que informações não podem ser destruídas. Isto é conhecido como o "paradoxo de informações do buraco negro".

O trabalho de Bekenstein forneceu uma dica importante para a resolução do paradoxo. Ele descobriu que a entropia de um buraco negro - que é sinônimo de seu conteúdo informativo - é proporcional à superfície do seu "evento horizonte" - a superfície teórica que disfarça o buraco negro e marca o ponto de não-retorno para a matéria ou a luz que esteja entrando no buraco negro. Teóricos já demonstraram que ondulações quânticas microscópicas no evento horizonte podem codificar as informações no interior do buraco negro; portanto, não há um perda misteriosa de informações enquanto o buraco negro evapora.

Essencialmente isto fornece um conceito físico profundo: informações 3D sobre uma estrela precursora (ou seja, que originou o buraco negro ou foi consumida por ele) podem ser completamente codificadas em 2D no horizonte do buraco negro posterior - da mesma forma que a imagem 3D de um objeto pode (e é) codificada em um holograma 2D. Susskind e Hooft alargaram a visão do universo como um todo no sentido de que o cosmos tem um horizonte também - a fronteira além da qual a luz ainda não teve tempo para chegar até nós nestes 13,7 bilhões de anos de existência do universo.

De acordo com Hogan, a princípio holográfico muda radicalmente a nossa imagem do espaço-tempo. Físicos teóricos há muito acreditam que efeitos quânticos façam o espaço-tempo convulsionar nas escalas mais ínfimas.

Nesta escala, o tecido do espaço-tempo se torna granulado e, em última instância, é feito de pequenas unidades comparáveis a pixels, mas cerca de cem bilhões de vezes menor que um próton. Esta distância é conhecida como a comprimento de Planck, equivalente 1,6 × 10 elevado a -35 metros. O comprimento de Planck está muito além do alcance de qualquer experimento atual, então ninguém até então se atreveu a sonhar que a granulação do espaço-tempo poderia ser discernível.

Isto é, até que Hogan percebesse que o princípio holográfico muda tudo.

Se o espaço-tempo é um holograma granulado, então você pode pensar o universo como uma esfera cuja superfície exterior é formada por quadrados do tamanho do comprimento de Planck, cada um contendo uma ínfima quantidade de informação. O princípio holográfico diz que a quantidade de informação existente na superfície exterior desse universo deve corresponder à quantidade de informação contida dentro de todo o universo.

Uma vez que o volume desse universo esférico é muito maior do que a sua superfície exterior, como isso pode ser verdade? Hogan percebeu que, a fim de ter a mesma quantidade de informação dentro do universo e na superfície exterior do universo, o mundo interior deve ser formado por grãos de tamanho maior que o comprimento de Planck. "Ou, dito de outro modo, um universo holográfico é embaçado, desfocado", diz Hogan.

Esta é uma boa notícia para quem pensa em analisar a menor unidade do espaço-tempo. "Contrariamente a todas as expectativas, isto traz a estrutura microscópica quântica ao alcance das experiências atuais", diz Hogan. Portanto, embora o comprimento de Planck seja muito pequeno para ser detectado em experiências, a "projeção" holográfica da granulação poderia ser muito, muito maior: cerca de 10 elevado a -16 metros. "Se você vivesse no interior de um holograma, você saberia apenas medindo o embaçamento", diz ele.

Ao imaginar isso, Hogan começou a se perguntar se algum experimento poderia ser capaz de detectar esse "embaçamento" do espaço-tempo. E é aí que entra em cena o GEO600.

Detetores de ondas gravitacionais como o GEO600 são essencialmente réguas fantasticamente sensíveis. A idéia é que se uma onda gravitacional atravessa o GEO600, ela vai alternadamente esticar o espaço em uma direção e espremê-lo em outra. Para medir isso a equipe do GEO600 dispara um único laser através de um espelho chamado divisor de feixes. Isto divide a luz em dois feixes, que percorrem os 600 metros dos braços do instrumento e depois retornam à origem. Os feixes que retornam se juntam no divisor de feixes, e assim é criado um padrão de interferências de regiões escuras e iluminadas, onde as ondas de luz ou cancelam ou reforçam umas às outras. Qualquer mudança na posição dessas regiões demonstra que o comprimento relativo dos braços do instrumento mudou.

"O fundamental é que essas experiências são sensíveis a mudanças muito menores do que o diâmetro de um próton", diz Hogan.

O pesquisador enviou, em junho, suas previsões para a equipe do GEO600. "Incrivelmente, eu descobri que o experimento estava captando um ruído inesperado", disse Hogan. A pesquisadora Karsten Danzmann, do Instituto Max Planck de Física Gravitacional, em Potsdam, na Alemanha, admite que o excesso de ruído, com freqüências de entre 300 e 1500 Hertz, vinha incomodando a equipe por um longo tempo. Ela respondeu a Hogan e enviou-lhe uma amostra do ruído. "Parecia exatamente igual a minha previsão", diz Hogan. "Era como se o feixe divisor tivesse uma pequena variação lateral".

Ninguém - incluindo Hogan - pode ainda afirmar que GEO600 tenha encontrado provas de que vivemos em um universo holográfico. É muito cedo para dizer isso: esse ruído poderia ser causado por uma fonte desconhecida, mas mundana.

Detetores de ondas gravitacionais são extremamente sensíveis, por isso aqueles que os exploram têm de trabalhar mais do que a maioria para afastar ruídos (interferências). Eles têm de levar ter em conta nuvens passando, tráfego distante, ruídos sísmicos e muitas, muitas outras fontes que poderiam mascarar um verdadeiro sinal. "O trabalho diário de melhorar a sensibilidade destes experimentos sempre cria algum excesso de ruído", diz Danzmann. "Trabalhamos para identificar suas causas, se livrar delas e atacar a próxima fonte de excesso de ruído." Atualmente, não existem candidatas claras às fontes do ruído que o GEO600 está enfrentando. "Eu consideraria a situação atual desagradável, mas não é realmente preocupante."

Por um tempo, a equipe achou que o ruído no qual Hogan estava interessado poderia ter sido causado pelas variações de temperatura encontradas ao longo dos feixes de luz. No entanto, a equipe determinou que isso poderia representar apenas um terço do ruído, no máximo.

Danzmann afirma que várias atualizações planejadas devem melhorar a sensibilidade do GEO600 e eliminar algumas possíveis fontes de excesso de ruído. "Se o ruído permanecer como está agora, após estas medidas, então nós temos que pensar de novo", diz ela.

Se realmente o Geo600 tiver descoberto o ruído holográfico das convulsões quânticas do espaço-tempo, isto será uma faca de dois gumes para estudiosos de ondas gravitacionais. Por um lado, o ruído vai impedir suas tentativas para detetar ondas gravitacionais. Por outro lado, isto poderia representar uma descoberta ainda mais fundamental.

Seria irônico se um instrumento construído para detetar algo tão grande como fontes astrofísicas de ondas gravitacionais inadvertidamente se deparasse com a minúscula granulação do espaço-tempo...

Fontes: Wikipedia, Newscientist, Cambridge University, Geo600.

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