os buracos negros malucos da Teoria das Cordas

Fuzzballs são curiosos. Esta área hipotética tem várias implicações interessantes para uma missão impossível na física. Mas precisamos de uma introdução antes de entrarmos no assunto.

Em resumo, existem duas áreas que descrevem o universo das maneiras mais fundamentais que podemos alcançar: Relatividade Geral, que descreve tudo o que é muito grande ou rápido (tecido espaço-tempo, gravidade), e Mecânica Quântica, que explica tudo o que é muito pequeno (coisas menores que átomos).

E essas duas teorias devem se complementar. Por exemplo, de todas as implicações, a Relatividade Geral diz que nada pode ser mais rápido do que a luz e descreve outras coisas interessantes sobre sua natureza e comportamento. A Mecânica Quântica, por outro lado, explica como a luz pode ser uma partícula (fóton) ou uma onda, além de várias outras características quânticas.

No entanto, essas duas áreas são incompatíveis e isso é um grande problema para os cientistas. Ambas as teorias explicam suas áreas perfeitamente – a tecnologia é prova disso. Relatividade geral é o que permite, por exemplo, GPS, por razões já explicadas em texto disponível neste link. A mecânica quântica, por outro lado, permite que sua televisão e SSD funcionem. Então, como você os junta?

A teoria de tudo

O filme de mesmo nome imortalizou esse termo. A Teoria de Tudo nasceria da difícil fusão entre a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica. Um dos candidatos mais promissores para a Teoria de Tudo, então, é a Teoria das Cordas. Mas ainda é um campo completamente hipotético. Muitos trabalham para tentar reconciliar essas duas grandes leis do universo, mas ninguém fez grandes progressos ainda.

Na teoria das cordas, os blocos mais fundamentais de todos são uma espécie de cordas que permeiam o universo. Tudo o que vemos, então, são manifestações de diferentes feixes de cordas que “vibram” de alguma forma. Lembrando, porém, que não é algo metafísico nem nada, mas algo completamente científico.

Entre as inúmeras incompatibilidades, temos os buracos negros. A relatividade prevê essas aberrações, mas a mecânica quântica não as explica. Em um buraco negro, a matéria se comprime tanto que supera todas as outras forças, gerando singularidade (um ponto com uma gravidade tão forte que sua densidade tende ao infinito) cercado pelo horizonte de eventos, o ponto do qual nem mesmo a luz escapa.

The Fuzzballs

Finalmente, agora vêm os Fuzzballs. Em Fuzzballs, não há singularidade ou horizonte de eventos. Na verdade, é um emaranhado dessas cordas fundamentais. O nome Fuzzball refere-se literalmente a essas bolas peludas. Na teoria das cordas, os emaranhados que representam os buracos negros são assim.

A principal incompatibilidade entre a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica está no Paradoxo da Informação nos buracos negros. Como eu disse antes, um buraco negro evapora. Ele libera radiação – a ‘Radiação Hawking’. O ponto principal desse paradoxo é: o que acontece com a informação quando um buraco negro evapora?

Outra implicação está na entropia. Se um buraco negro emana radiação, ele emana energia térmica (também conhecida como calor). Se houver calor, haverá entropia. A entropia é muito importante para alguns princípios de máquinas térmicas e outras aplicações práticas e teóricas da termodinâmica. Mas a questão é que a entropia diz que um sistema tende à desordem. Mas a relatividade geral também não explica as manifestações na entropia de um buraco negro.

A vantagem dos Fuzzballs, por exemplo, está em analisar o buraco negro sem gravidade. Portanto, a mecânica quântica pode analisar muito. O problema é quando a gravidade é acionada novamente. Isso quebra tudo e nada mais faz sentido. Portanto, não existe um modelo hipotético completo. Ninguém pode criar um, principalmente por causa da gravidade.

Ah, e há muitas outras facetas e implicações de cada ponto abordado neste texto. Falei aqui de uma forma completamente superficial, mas recomendo esse texto dá Revista Quanta, que vai um pouco mais fundo.

Com informações de Ciência Viva e Revista Quanta.