Espaço

Falha primeira tentativa de provar que Universo é um Holograma
Vista de cima do Holômetro, que está procurando pelo "ruído holográfico" do espaço-tempo, testando se o Universo é um holograma 2-D.[Imagem: Fermilab]

Princípio Holográfico

Em sua busca por indícios do Princípio Holográfico, a primeira expedição de medições, contando com o mais preciso instrumento já construído para essa finalidade, voltou de mãos vazias.

O Princípio Holográfico é uma hipótese derivada da Teoria das Cordas que propõe que nosso Universo é um holograma cósmico, cuja projeção a partir de uma superfície 2D nos dá a sensação de um mundo 3D.

Se isso for verdade, deve ser possível detectar sinais desses píxeis fundamentais de informação, em uma escala na qual o espaço-tempo deixa de ser contínuo.

Para isso, o professor Craig Hogan, da Universidade de Chicago e do Fermilab, nos Estados Unidos, desenvolveu a teoria do ruído holográfico e construiu um equipamento para detectar esses ruídos: o Holômetro.

Holômetro

Construído em um túnel no Fermilab, o holômetro consiste em um conjunto de lasers e espelhos com uma sensibilidade sem precedentes, capaz de medir movimentos que duram apenas um milionésimo de segundo e distâncias equivalentes a um bilionésimo de um bilionésimo de um metro - mil vezes menor do que um único próton.

Nosso senso comum, e as leis da física, assumem que o espaço e o tempo são contínuos. A teoria do professor Hogan e o holômetro desafiam essa suposição.

Sabemos que a energia no nível atômico, por exemplo, não é contínua e vem em quantidades pequenas, indivisíveis, os quanta, que estão na base de toda a física quântica. O holômetro foi construído para testar se o espaço e o tempo também teriam uma estrutura semelhante, com uma unidade básica fundamental.

Se espaço e tempo forem mesmo assim, isso significaria que tudo é pixelado, como uma imagem digital - quando você aumenta muito o zoom, vê que uma imagem digital não é contínua, mas formada por píxeis individuais. Uma imagem só pode armazenar tanta informação quanto o número de seus píxeis permite. Se o universo for segmentado da mesma forma, então haveria um limite para a quantidade de informação que o espaço-tempo pode conter.

Falha primeira tentativa de provar que Universo é um Holograma
O Holômetro inclui dois interferômetros em tubos de aço de 6 polegadas e cerca de 40 metros de comprimento. Os sistemas ópticos (não mostrados) criam um feixe de laser intenso (1 kW) e muito estável para maximizar a precisão das medições. [Imagem: Fermilab]

Espaço e tempo contínuos

Mas os primeiros resultados, divulgados após um ano de coleta de dados, descartam a teoria do universo pixelado do professor Hogan com um elevado nível de significância estatística. Ou seja, o holômetro não detectou a quantidade de ruído holográfico correlacionado previsto pelo modelo de espaço-tempo pixelado.

Porém, isto não se mostrou uma decepção completa nem para o Princípio Holográfico e nem para o professor Hogan.

No primeiro caso, a maioria dos físicos que trabalha com a ideia de que nosso Universo é um holograma não concorda que o holômetro seja capaz de medir qualquer coisa relacionada ao holograma cósmico. Muitos deles já haviam vindo a público dizer que o aparelho não é capaz de confirmar ou rejeitar a teoria - tudo o que o holômetro faz é medir a hipótese do professor Hogan, apenas um dos inúmeros modelos construídos para tentar explicar o Princípio Holográfico.

No segundo caso, Hogan enfatiza que sua ideia era apenas uma hipótese, mas o holômetro mostrou que o espaço-tempo pode ser sondado a um nível sem precedentes. "Este é apenas o começo da história," disse ele. "Nós desenvolvemos uma nova forma de estudar o espaço e o tempo que não tínhamos antes. Nós nem mesmo tínhamos certeza de que poderíamos atingir a sensibilidade que alcançamos."

Estudar o espaço e o tempo

Então, o que fazer agora? Hogan disse que a equipe do holômetro continuará a coletar e analisar dados, e publicará estudos mais gerais e mais sensíveis sobre os ruídos detectados pelo aparelho.

O desafio para estudar o espaço e o tempo com mais precisão consiste em eliminar todas as outras fontes de movimento até restar uma flutuação que não possa ser explicada pelas teorias atuais.

Se o holômetro detectar um ruído que os pesquisadores não consigam eliminar, ele poderia estar detectando um ruído intrínseco ao espaço-tempo - um "átomo de espaço" -, o que poderia significar que a informação em nosso universo poderia realmente ser codificada em pequenos pacotes em duas dimensões. Neste caso, o espaço-tempo teria uma resolução maior do que a prevista pelo professor Hogan.

Bibliografia:

Search for Space-Time Correlations from the Planck Scale with the Fermilab Holometer
Aaron S. Chou, Richard Gustafson, Craig Hogan, Brittany Kamai, Ohkyung Kwon, Robert Lanza, Lee McCuller, Stephan S. Meyer, Jonathan Richardson, Chris Stoughton, Raymond Tomlin, Samuel Waldman, Rainer Weiss
arXiv
http://arxiv.org/abs/1512.01216




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