Por um ‘Wormhole’ Transitável

“A ideia metafísica de infinito, concebe-o como um absoluto que persiste em                        si mesmo… para além do finito. Como a ‘negação do finito’ não faz parte da                      identidade do absoluto – o limite que o separa deste…é externo a si próprio.                          O infinito matemático…ao contrário…é um limite imanente”. (Slavoj Zizek)

http://www.oal.ul.pt/oobservatorio/vol5/n10/vol5n10_5.html

Quase imediatamenteapós Einstein ter desenvolvido a Relatividade Geral, Karl Schwarzschild, em 1915descobriu uma solução matemática…(‘métrica‘)…dessas equações relativísticas – que descreviam objetos do tipo “buracos negros”Foi só muito mais tarde…na década de 30, com os trabalhos de Oppenheimer…Volkoff e Snyder, entre outrosque se começou a pensar seriamentena possibilidade da existência de tais objetos … no Universo.

Esses pesquisadores mostraram quequando uma estrela suficientemente massiva consome todo seu combustível, perde a capacidade de sustentar sua própria atração gravitacional; desabando então sobre si mesma, e criando assim um “buraco negro”.

O nome ‘buraco-negro‘ foi inventado por…John Archibald Wheeler – e                          parece ter ficado mesmo por ser bem mais atraente dos que os anteriores.                        Antes de Wheeler, tais objetos eram conhecidos por “estrelas congeladas”.

Raio de Schwarzschild

Um buraco negro, em linhas gerais, é uma região do espaço dentro da qual uma grande quantidade de matéria é comprimida… num volume bastante pequeno… talvez pontual.  Como a ‘atração gravitacional’ depende da distância (r), na proporção 1/r2 …então; quanto mais próximo estiver…maior a “atração gravitacional” a que estaremos sujeitos.  Porém, a distâncias maiores que o ‘raio de Schwarzschild‘, a atração gravitacional é semelhante a de um corpo normal de mesma massa. – Ou seja, o perigo de um “buraco negro” depende da proximidade que estivermos dele. — Nesse caso, define-se o raio de Schwarzschild… como a distância pela qual a luz (com velocidade c) já não conseguiria escapar da enorme atração exercida pelo “campo gravitacionaldo buraco negro.

Por exemplo, um BN de massa igual a massa do Sol… possui “raio de Schwarzschild”      de aproximadamente 3 km…Contudo, se estivermos a mesma distância que hoje nos encontramos do Sol…sentiríamos a mesma atração gravitacional que sentimos hoje.

Condições para a formação de um BN

As estrelas nascem…evoluem e morrem. A fase final da evolução de uma estrela                vai depender de sua massa inicial, e se elas evoluem isoladas ou em um sistema          binário fechado (em que as estrelas estão próximas entre si)… – Estas fases são:

1. Se a massa inicial da estrela for menor que 3M (onde M é a massa do sol)…depois da fase de gigante vermelha, a estrela perde massa, dando origem a uma anã branca com  m < 1,4M (…os átomos perdem seus elétrons pela…”degenerescência eletrônica“);

Cygnus X1

2. Se a ‘massa inicial’…for maior que 3M, após ‘gigante vermelha’, a estrela explode como ‘supernova‘…podendo ou não, ter um “caroço” no centro…Se a massa deste caroço central for menor que 2M… ele se transforma em… ‘estrela de neutrons‘, onde elétrons e prótons … se fundem em neutrons pela “degenerescência nuclear”;

3. Se a massa remanescente pós explosão for maior que 2M, ela colapsa num “BN.

Se a estrela evolui num ‘sistema binário fechado’ – há ‘transferência’ de matéria entre as estrelas, de modo que, muitas vezes, uma delas acumula tanta massa, que explode como uma ‘supernova’. O resultado mais provável é a formação de uma estrela de neutrons    a partir do ‘caroço‘… que sobra dessa explosão. Mas… existem sistemas duplos — comoCygnus X-1” (ilustração acima) – em que esta componente compacta aparenta um ‘BN‘.

“Horizonte de Eventos”                                                                                                            “Um buraco negro possui algo muito particular…que se chama ‘horizonte                             de eventos’… – uma superfície esférica … que faz delimitar sua fronteira”.

Na ‘relatividade geral’, a gravidade é uma manifestação da curvatura do espaçotempo. Objetos massivos distorcem as dimensões do espaço e tempo de tal forma, que as regras normais da geometria não se aplicam mais. Perto de um buraco negro, esta distorção do espaço é extremamente intensa, provocando o aparecimento de estranhas propriedades.

horizonte-de-eventosVocê pode pensar no horizonte de eventos como o lugar em que a velocidade de escape é igual à da luz. Fora daí… essa velocidade é menor do que a da luz – entretanto, alguém dentro do horizonte de eventos, nunca mais poderá escapar… – Teoricamente…uma vez cruzado o horizonte de eventos, qualquer pessoa estaria inexoravelmente fadada a se aproximar cada vez mais da singularidade’,  localizada justo no centro do Buraco Negro.

Tal fronteira, tem algumas propriedades geométricas bem estranhasPara um observador imóvel, a certa distância do buraco negro, por exemplo, o horizonte de eventos parece uma tranquila superfície esféricaMas, quanto mais próximo do horizonte…mais ele se move a uma velocidade espantosa… – Ou seja, se expande à velocidade da luz!…Por isto é tão fácil entrar no horizonte, mas impossível sair… Como ele próprio se move à velocidade da luz… apenas seria possível escapar de volta, viajando a uma (proibida) velocidade superior à da luz. Como, de acordo com a Relatividade, isso é impossível também não se pode escapar do “buraco negro”. Uma vez dentro desse horizonte, o ‘espaçotempo é tão distorcido…que as coordenadas que descrevem a distancia radial e tempo trocam suas posições…ou seja, a coordenada que descreve a sua distancia do centro… r“… passa a ser uma coordenada do tipo tempo; e a coordenada t passa a ser do tipo espacial. – Uma consequência disso… é que se torna impossível evitar o deslocamento, no sentido de valores cada vez menores de r… – assim como não se consegue evitar o deslocamento do tempo…do passado ao futuro.

Tentar evitar o centro de um buraco negro, depois de penetrar seu                                  horizonte, portanto, é como tentar evitar a próxima segunda-feira.

http://casa.colorado.edu/~ajsh/schww.html

Construindo um Wormhole

Uma das maiores dificuldades, impostas à construção de um “wormhole transitável”,    reside…justamente na ‘fabulosa tensão’ necessária para mantê-lo…sempre aberto, empurrando…para fora — suas…’paredes’.        A única forma, para se impedir o “colapso gravitacional”… que gera ‘buracos negros‘,      e, por conseguinte, ‘horizonte de eventos’, seria distribuindo algum “tipo exótico” de matéria…através do ‘wormhole; de modo        a sempre manter sua boca…’escancarada’.    

Uma restrição – que advém da análise da aplicação da                                equação gravitacional de Einstein impõe que a tensão                                    radial exceda a densidade massa-energia. – A matéria                                      que satisfaz tal condição…é chamada ‘matéria exótica‘.

A natureza exótica dessa matéria é especialmente problemática…pelas implicações às medições efetuadas por observadores…que se movem através da garganta – com uma velocidade radial próxima à da luz; pois nesse caso, o viajante medirá uma densidade       de energia negativa. Mas, isto não significa que – para um observador em repouso, a matéria exótica, também tenha dentro do wormhole…densidade de energia negativa.

‘Densidade de energia‘ é um conceito relativo, não absoluto…Num dado referencial    pode ter um caráter negativo, e noutro, positivo. A matéria exótica tem uma densidade    de energia negativa… – para um viajante que atravesse o ‘wormhole’ a uma velocidade próxima da luz, mas possui uma densidade de energia positiva… quando é medida por    um observador em repouso no referencial do wormhole. – A suposição da inexistência      de densidades de energia negativa constitui um preconceito profundamente enraizado      na mente humana pela aparente falta de evidência experimental. No entanto, a Teoria Quântica de Campo prevê sua existência em certos estados de vácuo (‘efeito Casimir’).

efeito casimir

Este efeito pode ser obtido…recorrendo a 2 placas condutoras que se encontrem bem próximas uma da outra. Devido às condições de fronteira impostas pela proximidade      das placas – estas excluem certos comprimentos de onda de radiação das “flutuações quânticas de vácuo”…diminuindo a energia do mesmo. Se medirmos a energia média      entre as placas, obteremos um resultado interessante… ‘campos quânticos flutuantes’    têm um valor inferior a zero… – Mas, como energia e massa se equivalem… à energia negativa associada ao ‘efeito Casimir’  deverá corresponder uma “massa negativa.

Estabilidade de um “wormhole transitável”                                                                    É possível provar que todo wormhole não-estático, sem simetria                                        esférica… é feito de matéria com densidade de energia negativa”.

A descoberta de que todoswormholes’ necessitam de ‘matéria exótica‘ para mantê-los abertos suscitou uma intensa investigação em torno da violação das condições de energia fundamentais à demonstração de teoremas sobre ‘singularidades’, que prossegue até hoje.  Uma análise qualitativa possível é a seguinte… – um feixe luminoso que entra numa boca, e emerge na outra…tem uma secção eficaz, que inicialmente diminui e depois aumenta ao atravessar a garganta. – A conversão do decréscimo ao acréscimo da secção reta eficaz, só pode ser produzida pela repulsão gravitacional da matéria que constitui o “wormhole“…o que corresponde à existência de “densidades de energia negativas“… Contudo, seria extremamente desconfortável ao viajante, interagir com matéria, a elevadíssimas tensões.

Para proteger o viajante de tal interação, há várias sugestões. Por exemplo, para Michael    Morris e Kip Thorne poderíamos colocar – através do wormhole… um ‘tubo de vácuo’, com diâmetro muito menor do que o ‘raio da garganta’, e utilizar…nas paredes do tubo,  tensões para evitar o acoplamento da matéria exótica com o viajante. No entanto, essa possibilidade quebra a “simetria esférica” do wormhole; e assim, teríamos de estudar as respectivas soluções das equações de campo de Einstein, para wormholes não-esféricos. Com efeito, Matt Visser descobriu soluções de wormholes cúbicos e poliédricos… Essas soluções têm a vantagem do viajante não se deparar com matéria exótica pelo caminho.

A matéria exótica da qual o ‘wormhole’ é feitoapesar de suas tensões… e densidade de energia enormes… poderia se acoplar à matéria normal, tal  como se dá com neutrinos e ondas gravitacionais…Assim, entender suas propriedades  permitiria uma análise dessa estabilidade do wormhole, para ‘perturbações’…do tipo  travessia de ‘nave espacial’.

Estratégias práticas

Se é certo que buracos negros sejam uma consequência inevitável da evolução estelar…já não se pode afirmar que exista um mecanismo natural para a criação de wormholes. — A sua construção é assunto muito problemático. Contudo é possível imaginar 2 estratégias para sua construção: uma quântica, e outra clássica. A estratégia quântica é baseada nas ‘flutuações gravitacionais de vácuo‘...isto é, flutuações aleatórias e probabilísticas na curvatura do espaçotempo, devido à tensões entre ‘regiões espaciais adjacentes’…que, contínua e mutuamente retiram e restituem energia. Flutuações gravitacionais de vácuo existiriam em todo espaço, mas seus efeitos são tão ínfimosque com a atual tecnologia      é impossível detetá-los. – Mesmo assim, John Wheeler, em 1955…combinando de modo básico, leis quânticas…com as da Relatividade Geral… deduziu que em regiões na ordem da escala de Planck as “flutuações de vácuo são tão fortes… que o espaçotempo fervilha, numa autênticaespuma quântica‘. 

John Wheeler (1911-2008)

John Wheeler (1911-2008)

Segundo Wheeler, a ‘espuma quântica  existe em toda região do espaçotempo, mas, para vê-la … seria necessário um “supermicroscópio” — que permitisse observar o espaço, em hiper-redução; indo abaixo da ordem de grandeza do metro…passando da escala do átomo,    10-10m… e do núcleo atômico…10-15m, até chegar à escala de Planck…10-35m.

A escalas relativamente grandes, o espaço seria observado como plano e suave,                mas ao nos aproximarmos escala de Planck, começaria a ondular ligeiramente,                  até uma espécie de…ebulição… – correspondente a uma ‘espuma quântica‘ probabilística. Daí então, a extração de um…”wormhole transitável”…por uma                  civilização super-avançada, sendo expandindo…até dimensões macroscópicas.

Thomas Roman, outro estudioso do assunto, oferece outra perspectiva                            interessante. Suponhamos a formação de um ‘wormhole transitável’ no                            universo primordial por meio de “flutuações quânticas”. – Nesse caso é                              possível considerar que… – dentro do “cenário inflacionário” inicial…o                                ‘wormhole quântico’ se converta num outro… com dimensões clássicas.

Relativamente à ‘estratégia clássica’ – poderíamos imaginar uma civilização avançada ao extremo, distorcendo o tecido do espaçotempo à escala macroscópica, para a construção de wormholes. – Seria preciso romper este tecido em 2 regiões… para depois costurá-las juntas. Tal romper do espaçotempo resulta no pronto surgimento de uma ‘singularidade’governada, provavelmente… por leis de uma ainda incompleta… ‘teoria de gravitação quântica‘…  A esse mecanismo dá-se o nome de… mudança topológica“.

pontes de Einstein-Rose

Não sabemos se essas mudanças são exequíveis…até a elaboração da ‘teoria quântica gravitacional.  É claro que, o sonho de construir um wormhole depende da futura descoberta de um campo exótico, ou um estado quântico de campo, cuja tensão… exceda a densidade de energia à escala macroscópica.  Todavia, mesmo que este campo exótico se mostre disponível…há outras dificuldades, quais sejam:

a) a possibilidade da mecânica quântica proibir uma mudança topológica do espaçotempo; b) a eventualidade dos wormholes poderem ser altamente instáveis… — c) o eventual forte acoplamento da “matéria exótica” com a “matéria normal”… — o que impediria a travessia.

Concluímos destacando que, apesar de toda dificuldade apresentada, não existe qualquer prova irrefutável proibindo a existência de “wormholes” como solução das equações de Einstein à gravitação. Dessa formanão nos resta outra opção senão admitir wormholes transitáveis no espaçotempo como uma possibilidade digna de investigação. (texto base)

consulta  ‘Wormholes Transitáveis no Espaço-tempo’ (2005) Todos a bordo! Expresso ‘buraco de minhoca’ vai partir! (2012) ‘Wormholes podem unir 2 buracos negros’ (2013)  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(texto complementar)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

REVOLUÇÕES TEÓRICAS                                                                                                   Embora a termodinâmica e a cosmologia apontem para a ‘morte inevitável’ de todas formas de vida no universo, ainda existe esperança. Trata-se de uma lei da evolução, preconizando que – quando o ambiente muda radicalmente…a vida deve se adaptar, fugir, ou morrer… – A 1ª alternativa parece impossível…A última, indesejável… Nos restando apenas… “fugir do universo“.

wormhole.jpg

Muito embora…o conceito de abandonar nosso…”universo moribundo“… para adentrar um outropossa parecer uma loucura total…a verdade é que não existe qualquer lei física que possa nos impedir de entrar em um “universo paralelo“.    A “relatividade geral” de Einstein dá margem à existência de “wormholes” ou buracos de minhoca; portais conectando outros universos…também chamados de ‘pontes de Eintein-Rosen‘. – Apenas   ainda não se sabe se “correções quânticas“…permitiriam a realização de tal jornada.

                              Mas, o que causou o “big-bang”…e motivou a tal                                                                           inflação?…Essa pergunta continua sem resposta’.                             

Principal teoria consistente com os dados do WMAP, a teoria inflacionária, proposta por Alan Guth, em 1979, postula uma expansão turbinada do universo no início dos tempos.  A ideia do ‘universo inflacionário’ explica, elegantemente, vários mistérios cosmológicos persistentes, incluindo o achatamento e a uniformidade do universo. Mas, considerando que ainda não se sabe o que motivou esse exponencial processo inflacionário…persiste a possibilidade de que possa ocorrer novamente…num ciclo interminável. – Essa é a ideia “inflacionária caótica” de Andrei Linde, da Universidade Stanford, segundo a qual, de “universos pais“… – brotam “universos bebês“… – em um ciclo contínuo…e eterno.

Assim como bolhas de sabão, que se dividem em 2 bolhas menores,                esses universos podem brotar constantemente de outros universos.

Considerando que a teoria da relatividade geral de Einstein… – formadora da estrutura subjacente de toda cosmologia, surge no instante do Big-Bang à temperaturas incríveis,  não sendo portanto… capaz de responder às profundas questões filosóficas geradas por aquele evento… precisamos incorporar a outra grande teoria que emergiu no século 20,      e que governa a física do átomo… a teoria quântica – em seu peculiar reino subatômico    dos elétrons e quarks…para termos condições de explicar o instante do Big-Bang, onde    seria de se supor, que o universo inteiro fosse menor do que uma partícula subatômica.

buraco-de-minhoca

Testando dimensões

Em Denver, na ‘Universidade do Colorado’ … foi realizada a 1ª experiência para a procura de um universo paralelo, com talvez… apenas milímetros de distância um do outro. Assim, os cientistas procuravam, por minúsculos desvios da lei de Newton – para a ‘gravidade’.

A luz de uma vela é diluída…à medida que se dispersa numa proporção equivalente… — ao “inverso do quadrado” da distância à fonte. — De modo similar… – conforme a ‘lei de Newton’, a gravidade também se dispersa pelo espaço…e, diminui da mesma forma. Esta lei é tão precisa…que é capaz de guiar sondas espaciais através do sistema solar. – Porém, até agora, experiências da gravidade clássica em escala milimétrica, não deram resultado.

A fumaça é capaz de se expandir…e preencher uma sala inteira…sem, entretanto, se desvanecer no hiperespaço. Sendo assim, as dimensões superiores…se é que existem, devem ser menores que um átomo. Se o espaço de dimensões superiores fosse maior, deveríamos ver os átomos penetrando e desaparecendo…misteriosamente – em um        tipo de dimensão mais elevada – algo nunca observado … em qualquer laboratório.

Nesse sentido…físicos da ‘Universidade Purdue’, Indiana, buscam desvios ainda menores para testar a lei no nível atômico, utilizando ‘nanotecnologia‘. Mas, outras possibilidades também estão sendo exploradas… – Em 2007… o acelerador de partículas de alta energia LHC (“Large Hadron Collider”)… capaz de bombardear ‘partículas subatômicas’ – com a colossal energia de 14 trilhões de elétron-volts… – foi ativado… Essa máquina gigantesca, com circunferência de 27 Kms – localizada na fronteira entre França e Suíça… – trabalha com dimensões 10 mil vezes menores do que a de um próton. – Assim, os físicos esperam descobrir um grupo novo de partículas subatômicas que não surgem…desde o ‘Big-Bang’.

Além disso, o detetor de ondas gravitacionais ‘LISA‘ (Antena Espacial de Interferômetro a Laser) quando em órbita, será capaz de detetar ‘ondas gravitacionais‘ de choque emitidas menos de um trilionésimo de segundo após o big-bang. Ele terá 3 satélites orbitando o Sol, conectados por feixes de laser, formando um grande triângulo espacial…no qual cada lado terá 5 milhões de kms. Qualquer ‘onda gravitacional que atingir o LISA perturbará os lasers, e essa pequena distorção será captada por instrumentos, assinalando a colisão de 2 buracos negros…ou até mesmo a própria “onda de choque” do big-bang. Ele é tão sensível (capaz de medir distorções … da ordem de um décimo do diâmetro de um átomo)… – que poderá, inclusive… – testar vários dos cenários propostos para o universo “pré-Big-Bang”.

Além do horizonte (de eventos)                                                                                               Hoje em dia, também sabemos que existem buracos negros supermassivos, um deles, inclusive, no centro da nossa galáxia… com uma massa de cerca de 3 milhões de sóis. Sondas através destes BNs — evidenciariam algumas questões ainda não resolvidas.

Gargantua

Em 1963, o matemático Roy Kerr demonstrou que um ‘buraco negro’ girando rapidamente, não entraria em colapso, até se transformar em um mero ‘ponto infinitesimal’. Em vez disso seu horizonte de eventos,    se tornaria um… ‘anel rotatório‘, ‘impedido de entrar em ‘colapso gravitacional‘ por conta de suas próprias… “forças centrífugas“.

Todo buraco negro é cercado por um horizonte de eventos…ou, ponto de não retorno… a passagem por ele… – é uma viagem sem volta. É de se imaginar que para uma viagem de ida e volta seriam necessários 2 desses buracos negros…O que acontece com alguém que passa pelo anel de Kerr, ainda é um assunto polêmico… – Alguns acreditam que o ato de entrar em um buraco de minhoca faria com que este se fechasse, tornando-se instável. A luz que caísse no BN se desviaria para o azul … indicando uma possibilidade de “fritura” na passagem para um “universo paralelo“…Essa controvérsia, com efeito, esquentou no ano passado quando Stephen Hawking admitiu ter cometido um erro 30 anos atrás…quando apostou que os ‘buracos negros devoram tudo…incluindo informação. – Talvez esta seja esmagada para sempre…ou, passe para o outro lado paralelo do “anel de Kerr”.

Segundo sua ideia mais recente…a informação não se perde              totalmente. Mas na verdade, ninguém acredita que já tenha                             sido proferida a “palavra final” sobre essa delicada questão.

Para obter dados extras a respeito de espaços-tempo estendidos até o ponto de ruptura, uma civilização avançada precisaria criar um “buraco negro lento“…Em 1939, Einstein analisou a massa rotatória de restos estelares que passavam por um lento processo de colapso gravitacional, tendo demonstrado que essa massa não entraria em colapso que resultasse em BNTal civilização avançada, porém… poderia refazer esse experimento, coletando tal porção…de estrelas de neutrons (com massa inferior a cerca de 3 sóis). A seguir, injetar-se-ia gradualmente esse material estelar na massa residual…forçando-a      ao colapso gravitacional. – Ao invés de progredir no processo de colapso, até se tornar    um ponto… – a massa estelar se transformaria em um anel… – possibilitando assim a observação… (em câmera lenta)… da produção de um… — “buraco negro de Kerr“.

Caso os “anéis de Kerr” se mostrem por demais instáveis,                            poder-se-ia também cogitar em abrir ‘buracos de minhoca’                              por meio da utilização de matéria e energia negativas.

Até mesmo buracos negros possuem ‘energia negativa’ à sua volta nas proximidades dos seus ‘horizontes de eventos’ … A princípio, isso poderia gerar bastante ‘energia negativa’. Matéria…e energia negativas seriam suficientes… – para manter a entrada do ‘buraco de minhoca’ aberta… – No entanto…problemas técnicos relacionados à extração de energia negativa localizada assim tão perto de um buraco negro – são extremamente complexos.

Em 1988, Kip Thorne e colegas, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, demonstraram que matéria…e energia negativas – em quantidade suficiente … poderiam ser usadas, para criar um buraco de minhoca ‘transitável‘…em uma viagem de ida e volta entre dois pontos distante no espaço (e tempo)… Porém, infelizmente, ninguém jamais encontrou ‘matéria negativa‘… – Em princípio, ela deveria pesar menos que o nada, e cair para cima, em vez de para baixo… – Mesmo existindo…quando a Terra foi criada… – teria sido repelida pela gravidade terrestre, se deslocando para o espaço. A ‘energia negativa‘, todavia… é vista em laboratório… – em experimentos… – na forma bem conhecida do…”efeito Casimir“.

wormholeNormalmente, a força existente entre duas placas paralelas…descarregadas, deveria ser zero… Mas, se “flutuações quânticas” fora das placas superarem flutuações entre elas… isso resulta na criação de uma ‘força de compressão’.  Assim…essas placas descarregadas se atrairiam mutuamente…O fenômeno,    previsto em 1948 … foi registrado em 1958. – Inversamente proporcional à distância entre placas … elevada à 4ª potência, sua energia é insuficiente à produção de — “energia negativa“.

Uma outra fonte de energia negativa é o raio laser…Pulsos de energia laser contêm ‘estados comprimidos, que são dotados tanto de energia negativa quanto de positiva.         O problema é separar…a energia negativa…da positiva — dentro de um feixe de laser.

Buracos de minhoca (e suas várias aplicações)                                                                         Segundo a inflação, apenas algumas gramas de matéria seriam suficientes para se criar um universo bebê…pois a energia positiva da matéria anularia a energia negativa da gravidade… (Se o universo fosse “fechado”… — elas se anulariam em proporções exatas).

De certa forma, como enfatizou Gutho universo pode ser uma espécie de ‘refeição gratuita‘. Por mais estranho que pareça, não é necessária nenhuma ‘energia externa’      para a ‘criação total‘ de um universo. – Os universos bebês são… a princípio, criados ‘naturalmente’, quando certa região do espaçotempo se “instabiliza”…em um ‘estado’  chamado… “falso vácuo“… que desestabiliza a própria “natureza” do espaçotempo.

Uma civilização avançada poderia deliberadamente fazer tal coisa, ao concentrar energia em uma única região. Isso, todavia…exigiria a compressão de matéria até uma densidade de 10e80 g/cm³…ou que ela fosse aquecida a uma temperatura de 10e²9ºK, para criação das condições necessárias à abertura de um buraco de minhoca com energia negativa, ou criação de falso vácuo em energia positiva. Mini-aceleradores de partículas a princípio,    poderiam gerar bilhões de elétron-volts. – Eles se utilizam de poderosos raios laser para obter energia de aceleração da ordem de…200 bilhões de elétron-volts por metro – novo recorde… – E o progresso é rápido… – a energia obtida aumenta 10 vezes…a cada 5 anos.    A princípio seria possível criar raios laser de energia ilimitada, os únicos empecilhos são:    estabilidade do material, e fonte de energia. No laboratório, lasers de ‘terawatt’ (1 trilhão de watts) atualmente são comuns, e os de ‘petawatt’ (1 quatrilhão de watts), já se tornam lentamente factíveis… – Nesse sentido…uma civilização avançada poderia criar enormes estações de laser nos asteroides, e a seguir… – disparar milhões de raios laser contra um único ponto, criando desse modo temperaturas e pressões extremas, hoje inimagináveis.

Se os buracos de minhoca criados, segundo os passos descritos forem muito pequenos, instáveis… ou, se  “efeitos radioativos”…se tornarem muito intensos… – então talvez se pudesse enviar, apenas partículas de dimensões atômicas por eles.    Nesse caso … a civilização poderia mandar “sementes” de dimensões atômicas pelo buraco de minhoca.  Da mesma formapoderia enviar informação suficientepara criar um “nano-robô…auto-replicador”.

O artefato seria capaz de viajar a uma velocidade próxima da luz, pousar em uma lua árida, e utilizar a matéria-prima local para criar uma fábrica química… capaz de gerar autocópias por nanotecnologia. – Essa aliás…foi a ideia base para o filme…’2001‘…de Stanley Kubrick; provavelmente a descrição ficcional mais cientificamente precisa, de um possível encontro com uma “vida alienígena inteligente”… – Ao invés de ‘discos voadores’, ou ‘Enterprise’…a possibilidade mais realista é que façamos contato com uma ‘sonda robô’ (na Lua, no caso), deixada por uma civilizaçãoque esteve por aqui de passagem. – Tal processo foi descrito nos minutos iniciais do filme…todavia…Stanley Kubrick cortou na edição final as cenas de desfecho do filme em que essas sondas-robô criariam laboratórios de biotecnologia“…de onde ‘incubadoras’ clonariam toda espécie humana… com sequências de DNA alienígenas.

Por outro lado… – uma civilização avançada…também poderia codificar – caráter e memória dos seus habitantes e inseri-las em clones – permitindo a ‘reencarnação’ de toda raça. E embora pareça ‘fantástico’, esse cenário é consistente com atuais leis da física e biologia. – Com efeito, para uma tal civilização moribunda aprisionada num “universo em extinção”… essa poderia ser a ‘última esperança’. (Michio Kaku /2005)  ********************************************************************************

Buraco de minhoca como mensageiro de informação entre buracos negros      Físicos teorizam que um novo tipo de buraco de minhoca “transitável” poderia resolver    um paradoxo desconcertante, resgatando as informações que caem em buracos negros.wormhole    Em 1985, enquanto Carl Sagan escrevia o romance “Contato”, ele precisava transportar rapidamente sua protagonista…a Dra. Ellie Arrowayda Terra à estrela Vega. Ela teria que entrar num buraco negro…e sair anos-luz de distância em outro lugar, mas ele não sabia se isso fazia sentido. O astrofísico e estrela de TV que trabalhara na Universidade Cornell consultou seu amigo Kip Thorne, especialista em ‘BN’ no Instituto Tecnológico    da Califórnia. Thorne sabia que Arroway não poderia chegar a Vega através de um ‘bn’,    mas ocorreu-lhe que ela poderia fazer uso de outro tipo de buraco, consistente com a “relatividade geral”…um “wormhole”…conectando distantes locais no espaço-tempo.

Enquanto os mais simples buracos de minhoca teóricos colapsam…e desaparecem, antes que qualquer coisa possa passar por eles, Thorne se perguntou se não seria possível para uma infinitamente avançada sci-fi civilização, estabilizar um wormhole tempo suficiente para que algo ou alguém para atravessá-lo. Ele descobriu que uma tal civilização, de fato, poderia alinhar a garganta de um buraco de minhoca usando materiais exóticos, e assim, neutralizar sua tendência ao colapso. O material possuiria energia negativa para desviar    a radiação, abrindo o espaçotempo. – Sagan usou este truque em ‘Contato’, atribuindo a invenção do ‘material exótico’ a uma ancestral civilização alienígena. Thorne, e outros físicos, explorando essa possibilidade e suas implicações teóricasdescobriram que tais ‘buracos de minhoca’ transponíveis poderiam ser utilizados como “máquinas do tempo”.

Agora, décadas depois, uma nova espécie de buraco de minhoca transitável surgiu … livre  de material exótico e cheio de potencial para ajudar os físicos resolver um desconcertante paradoxo sobre buracos negros…o mesmo problema que assolou o projeto inicial do livro “Contato”, e que levou Thorne a priorizar os buracos de minhoca transitável; ou seja, que coisas caindo em BNs parecem causar uma perda total de informaçãoquebrando assim regras da mecânica quântica – e confundindo o pensamento sobre o interior dos buracos negros, ao considerar que espaço e tempo, estranhamente, terminam em seus horizontes.Buraco de minhoca

A enxurrada de descobertas começou no ano passado (2016), com um artigo relatando o  1º buraco de minhoca transitável que, para permanecer aberto, não requer a inserção de material exótico. Em vez disso, segundo Ping Gao e Daniel Jafferis da ‘Universidade de Harvard’…e Aron Wallda, da ‘Universidade de Stanford’ – a “energia negativa repulsiva” na garganta do buraco de minhoca pode ser gerada a partir do exterior numa conexão quântica especial entre o par de buracos negros – que formam as 2 ‘bocas’ do wormhole.  “Quando buracos negros estão conectados no caminho certo, qualquer coisa lançada em um…vai viajar ao longo do buraco de minhoca, e após certos eventos cósmicos…sairá na outra ponta – do 2º buraco negro”. – Os pesquisadores então notaram que esse suposto cenário é matematicamente equivalente ao processo de ‘teletransporte quântico’…chave para a ‘criptografia quântica’, e demonstrável por meio de experimentos em laboratório.

Uma Conjectura, para um Destino

Tudo começou em 2013, quando Jafferis participou de uma conversa intrigante na conferência de Teoria das Cordas na Coreia do Sul. O palestrante, Juan Maldacena, professor de física no “Instituto de Estudos Avançados” de Princeton… New Jersey,        tinha recém-postulado queER = EPR.” Ou seja, buracos de minhoca entre pontos distantes no espaçotempo, também chamados de pontes de Einstein-Rosen (“ER”),      equivalem (de alguma forma ainda não definida) àquelas partículas quânticas emaranhadas conhecidas como pares de Einstein-Podolsky-Rosen (“EPR”).

source.gifA conjectura” – assim representada por Maldacena e Leonard Susskindfoi uma tentativa de resolver o famoso “paradoxo      da informação em BNs” (Hawking, 1974) amarrando a geometria do ‘espaçotempo’ (dada pela relatividade geral) à conexões quânticas instantâneas…entre partículas separadas à distância. O paradoxo veio à tona quando Hawking determinou… que    os buracos negros evaporam… liberando calor sob a forma de ‘radiação Hawking’.  Ele calculou a total ‘aleatoriedade’ deste calor — impedindo assim, qualquer tipo        de informação sobre o conteúdo do ‘BN‘.

Dessa forma, à medida que o buraco negro desaparece, o registro de tudo o que acontece    lá dentro também some. Entretanto, isso viola um princípio chamado…“unitariedade”, espinha dorsal da teoria quântica, que sustenta queà medida que partículas interagem, as informações sobre elas nunca se perdem, apenas são embaralhadasde modo que, se    a seta quântica do tempo do Universo for invertida, as coisas se desembaralharão, numa recriação exata do passado… Sendo esta uma propriedade bem consolidada, presume-se que a informação deva escapar dos buracos negros – e o problema então é saber…como?

Nos últimos anos, alguns teóricos como Joseph Polchinski da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, têm argumentado que buracos negros são ‘conchas vazias’, sem interiores. Assim, a protagonista Ellie (“Contato”), após bater no horizonte de eventos de um buraco negro, encontraria um “firewall”…e irradiaria para fora outra vez. Por outro lado, muitos teóricos acreditam em “interiores” de buracos negros (e transições mais suaves…em todo seu horizonte). Todavia, nesse caso, temos que descobrir o destino das informações que caem dentro do BN. Para isto é fundamental uma “teoria quântica da gravidade”, que unifique as descrições quântica e relativística da natureza, pois é no interior do BN, onde seu relevo se torna mais acentuado que a ‘extrema gravidade’ atua numa escala quântica.

A relação implícita entre túneis no espaçotempo…e o ‘entrelaçamento quântico‘, assim  representada por ER=EPR, ressoou com uma crença popular recente, de que o espaço        é essencialmente costurado pelo ‘entrelaçamento quântico‘. Parecia que os buracos de minhoca tinham um papel a desempenhar na costura do espaço-tempo…e em deixar a informação dos buracos negros seguirem seu caminho…pelo próprio wormhole – mas, considerando que um wormhole padrão é instável e intransitável, como isso funciona?

Jafferis e seus colaboradores, Gao e Wall, em 2016…apresentaram sua resposta, em um trabalho que estende a ideia ER=EPR…não como um ‘atalho espacial’ padrão, e um par      de partículas entrelaçadas…mas um caminho atravessável por meio de “teletransporte” (protocolo de 1993que permite a um sistema quântico desaparecer e reaparecer ileso      em outro lugar). Quando Maldacena leu os artigos, ele e dois colaboradores — Douglas Stanford e Zhenbin Yang, imediatamente, começaram a explorar ramificações do novo buraco de minhoca, em sua aplicação ao…”paradoxo da informação”…do buraco negro.      O artigo foi lançado em abrilSusskind e Ying Zhao (da Stanford University) em julho, complementaram com outro artigo, sobre teletransporte de buracos de minhoca.

Como disse Maldacena: “O wormhole dá uma imagem geométrica interessante de como a teletransporte acontece…com a mensagem realmente passando pelo buraco de minhoca.”

OctopusWormhole

A ideia ER = EPR postula que partículas emaranhadas dentro e fora do horizonte de eventos de um buraco negro são conectadas por buracos de minhoca.

Um polvo “black hole”                          “A nova descoberta … sugere que não há firewall em horizonte de eventos de BNs”.

John Preskill…especialista em “gravidade quântica” e buracos negros… na ‘Caltech’, diz que este wormhole transitável traz consigo implicações para oparadoxo da informaçãodo buraco negro…“mas algo que me atrai”…comentou ele… “é que um observador pode entrar num BN e depois escapar … para dizer o que viu lá dentro”. Isto então sugere um interior do “buraco negro”, onde aquilo que entra…deve sair.

Preskill disse que a descoberta resgata o que chamamos de “complementaridade dos BNs”, o que significa que o interior e o exterior do buraco negro não são realmente dois sistemas diferentes, mas sim “duas maneiras complementares de se observar o mesmo sistema”. Se a complementaridade se detém … como é amplamente assumido, ao passar através de um horizonte de buraco negro para outro…Ellie Arroway poderia não notar nada de diferente.  O wormhole também salvaguarda a…”unitaridade“…princípio de que a informação nunca é perdida – pelo menos para os buracos negros emaranhados em estudo. “O que quer que penetre em um buraco negroeventualmente sai como radiação Hawking”, disse Preskill.

No artigo de Maldacena e Susskind que apresentou a ideia do ER=EPR foi proposta…eles incluíram um esboço que se tornou conhecido como o… “polvo” – um BN com tentáculos, como buracos de minhoca levando partículas Hawking distantes, que evaporam fora dele. O esboço ilustra o padrão de entrelaçamento, entre o buraco negro e a radiação Hawking, numa tentativa de que o ‘emaranhado’…conduzisse à geometria interior do buraco negro. Entretanto… conforme Matt Visser… especialista em matemática e ‘relatividade geral’ da ‘Universidade Victoria’, de Wellington, Nova Zelândia — que estuda wormholes desde os anos 1990, a imagem mais literal do polvo não funciona. As gargantas de buracos negros formados a partir de partículas individuais Hawking seria tão fina que até qubits nunca poderiam passar. Segundo explicou Visser…“Uma fenda espacial (garganta) atravessável    é ‘transparente’ apenas com ‘pacotes de ondas’ com um tamanho menor do que o raio de garganta. Pacotes de onda maiores saltarão para fora, sem atravessar para o outro lado.”

Stanford, que co-escreveu o artigo recente com Maldacena e Yang, reconhece que este é um problema da interpretação mais simples da ideiaER=EPR, onde cada partícula de radiação Hawking tem seu próprio…”buraco de minhoca tentáculo”. – No entanto, uma interpretação mais especulativa do ER=EPR…que ele e outros têm em mente, não sofre essa falha. “A ideia é que a fim de recuperar a informação a partir da radiação Hawking, deve-se usar este buraco de minhoca transitável”, disse Stanford…“reunindo a radiação      em conjunto”…Esta ‘medição coletiva’ revela informações sobre as partículas que caem nele…“ao criar um grande buraco de minhoca transitável, fora dos micro-tentáculos do polvo”. A informação seria então propagada, através deste grande “buraco de minhoca”.

Maldacena acrescenta que a teoria da ‘gravidade quântica‘ pode generalizar uma noção nova, da geometria para a qual ER é igual a EPR… E concluiu… “Achamos que a gravidade quântica deve obedecer este princípio, como um guia para a teoria.” (texto base) nov/2017

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para Por um ‘Wormhole’ Transitável

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