Buracos Negros são conhecidos por ter muitas propriedades estranhas, uma vez que eles permitem que nada nem mesmo a luz, possa escapar depois de cair dentro dele. Uma propriedade menos conhecida, mas igualmente bizarra é que os buracos negros parecem “saber” o que acontece no futuro. No entanto, essa estranha propriedade decorre da maneira em que os buracos negros são definidos, o que tem motivado alguns físicos a explorar em definições alternativas.
Em um novo artigo publicado na Physical Review Letters, Raphael Bousso, professor da Universidade da Califórnia, Berkeley e Lawrence Berkeley National Laboratory e Netta Engelhardt, um estudante de graduação na Universidade da Califórnia, Santa Barbara, relataram uma nova área em geral da lei da relatividade que baseia-se numa interpretação de buracos negros como objetos geométricos curvos, chamados “telas holográficas“.
“A então chamada teleologia do horizonte de eventos do buraco negro é um artefato da maneira em que os físicos definem um horizonte de eventos: o horizonte de eventos é definido em relação ao tempo decorrido no futuro infinito, então por definição isso é ‘saber’ sobre o destino de todo o universo,” disse Engelhardt. ” Na Relatividade Geral, o horizonte de eventos do buraco negro não pode ser observado por qualquer observador físico em tempo finito, e não há um sentido no qual o buraco negro como uma entidade, saber sobre o futuro infinito. É simplesmente uma maneira conveniente de descrever buracos negros“.
Como explicou Engelhardt, uma das razões por as telas holográficas serem tão interessantes é que elas são definidas de uma forma que depende de propriedades locais e não requer informações sobre o futuro infinito.
“Esta é uma propriedade que faz com que objetos como telas holográficas serem tão atraentes: elas não sofrem com tais propriedades bizarras da forma em que eles são definidos,” disse ela.
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| A nova lei área indica que a área de uma tela holográfico futura (a linha azul sólida em [A]) está sempre aumentando numa direção, enquanto a área de um tela holográfica passada (a linha azul sólido em [b.]) é sempre crescente em uma direção diferente. Crédito: Bousso e Engelhardt. © 2015 Sociedade Americana de Física |
Em um estudo, os físicos relatam uma nova lei da área que diz em qual direção a área de uma tela holográfica aumenta, que depende se a tela é uma “tela holográfica futura” ou uma “tela holográfica passada.” Como explicam os cientistas, estes dois tipos de telas correspondem aos tipos diferentes de campos gravitacionais.
“Telas holográficas são de certa forma um limite de local para regiões de campos gravitacionais fortes”, disse Engelhardt. “Telas holográficas futuras correspondem aos campos gravitacionais que puxam matéria em conjunto (por exemplo, buracos negros, big crunch), telas holográficas passadas correspondem às regiões que espalharam a matéria para fora (por exemplo, big bang, buraco brancos).“
A nova lei de área afirma que a área de uma tela holográfica futura fica sempre aumentando em uma direção, enquanto a área de um tela holográfica passada está sempre aumentando em uma segunda direção (diferente). Esta lei tem algumas interpretações intrigantes quando vista do ponto de vista termodinâmico e usando a ideia de que o espaço-tempo é um holograma. De acordo com o princípio holográfico, a quantidade de informações ou de entropia em uma determinada área está relacionada com a área de superfície. Então para interpretar a área como um limite sobre a entropia, a lei de área pode revelar a direção do tempo termodinâmico (que, como informam os cientistas, não é o mesmo que tempo matemático).
Como a área de futuro e telas holográficas passadas aumenta em direções diferentes, a direção do tempo é diferente para os dois tipos de telas. Nas telas do passado, o tempo avança. Universos em expansão, como o nosso, envolvem telas holográficas passadas, e por isso, naturalmente percebem o tempo termodinâmico como correndo para a frente. Em contraste, o tempo corre para trás em futuras telas holográficas. Em certo sentido, esta interpretação tem o resultado ímpar: o tempo corre para trás dentro em buracos negros e universos em colapso.
Os cientistas também observam em seu estudo que esta é a primeira nova lei de área amplamente aplicável em relatividade geral desde 1971, quando Stephen Hawking mostrou que o horizonte de eventos do buraco negro (e, portanto, sua área de superfície total) nunca fica menor. Mais tarde, no entanto, Hawking mostrou que, na presença de efeitos quânticos, buracos negros emitem radiação. Esta emissão faz com que no horizonte de eventos de um buraco negro, a área de superfície e em massa diminuia ao longo do tempo, de modo que o buraco negro se evapore. Na ausência de efeitos quânticos, no entanto, a lei área Hawking ainda se mantém.
Esta é também uma área de pesquisa futura para Bousso e Engelhardt investigarem como a nova lei de área pode realizar-se na presença de efeitos quânticos.
“Nossa lei de área detêm-se na ausência de efeitos quânticos, e nós esperamos que no futuro provar uma lei de área mais generalizada, que vai realizar-se mais geralmente na presença de certos efeitos quânticos”, disse Engelhardt.
Traduzido e adaptado de Phys