07/01/2014
O website "Inovação Tecnológica" divulgou
notícia sobre novas pesquisas e teorias que mais do que apresentar
alternativas à teoria do "Big Bang" estabelece uma
conexão notável entre a teoria quântica de campos
e a teoria da relatividade de Einstein.
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Será que poderemos deixar o Big Bang para
trás?
A nova receita para fazer um Universo se resume a aquecer e mexer.
[Imagem: TU Vienna]
Transição de fase do espaço-tempo
Um universo em expansão como o nosso pode emergir
de uma forma extremamente simples, que mais parece uma receita de sopa
instantânea - é só aquecer e mexer.
Quando uma sopa esquenta, ela começa a ferver e fica pronta.
Quando o tempo e o espaço são aquecidos, fica pronta
não uma sopa, mas um universo em expansão, sem a necessidade
de qualquer outro ingrediente - como um "Big Bang", por exemplo.
Esta transição de fase entre um espaço vazio entediante
e um movimentado universo em expansão, pleno de matéria,
acaba de ser demonstrado matematicamente por uma equipe das universidades
de Tecnologia de Viena (Áustria), Edimburgo (Escócia),
Harvard e MIT (EUA).
Mais do que tentar deixar de lado a ideia do Big Bang, a ideia por
trás deste resultado estabelece uma conexão notável
entre a teoria quântica de campos e a teoria da relatividade de
Einstein.
Há poucos dias, outra equipe já havia demonstrado que
os buracos de minhoca e o entrelaçamento quântico podem
ser diferentes manifestações da mesma realidade física,
também alinhavando uma conexão entre mecânica quântica
e relatividade geral.
Um livro de receitas para o espaço-tempo
Todo o mundo conhece as transições entre
as fases líquida, sólida e gasosa. Mas tempo e espaço
também podem sofrer uma transição de fase, como
os físicos Steven Hawking e Don Page demonstraram em 1983. Eles
calcularam que o espaço vazio pode se transformar em um buraco
negro a uma temperatura específica.
O que os físicos estão propondo agora é que um
processo similar pode criar um universo em expansão inteiro -
como o nosso - com uma temperatura crítica em que o espaço-tempo
vazio se transforma em um universo, com toda a sua massa.
"O espaço-tempo vazio começa a ferver, pequenas
bolhas se formam, uma das quais se expande, e eventualmente engloba
todo o espaço-tempo," explica Daniel Grumiller, da Universidade
de Tecnologia de Viena, o mesmo que está por trás da
teoria do universo holográfico.
Para que isso seja possível, o universo tem de girar, de forma
que a receita para a criação de um universo fica sendo
simplesmente "aquecer e mexer". E a rotação
necessária pode ser arbitrariamente pequena.
Nessa primeira abordagem da nova teoria, os físicos consideraram
apenas um espaço-tempo com duas dimensões espaciais. "Mas
não há nenhuma razão pela qual o mesmo não
seja verdade para um universo com três dimensões espaciais,"
disse Grumiller.
Universo holográfico
A nova teoria é o passo lógico seguinte
após a chamada "correspondência AdS-CFT", uma
conjectura apresentada em 1997, que influenciou fortemente a investigação
fundamental em física desde então. Ela descreve uma ligação
entre as teorias da gravidade e as teorias de campo quântico,
propondo que as afirmações das teorias quânticas
de campo podem ser traduzidas em afirmações sobre teorias
gravitacionais, e vice-versa.
Nesse tipo de correspondência, a teoria
quântica de campos é sempre descrita em uma dimensão
a menos do que a teoria gravitacional - esse é o chamado de "princípio
holográfico".
De forma semelhante a um holograma bidimensional, que
pode representar um objeto tridimensional, uma teoria quântica
de campos com duas dimensões espaciais pode descrever uma situação
física em três dimensões espaciais.
Para isso, os cálculos gravitacionais geralmente
têm de ser feitos em uma espécie exótica de geometria
- nos chamados "espaços anti-de Sitter", que são
bastante diferentes da geometria plana à qual estamos acostumados.
No entanto, tem-se suspeitado já há algum
tempo que possa haver uma versão semelhante do "princípio
holográfico" para espaços-tempos planos. Mas, por
muito tempo, ninguém conseguiu construir um modelo demonstrando
isso.
No ano passado, Daniel Grumiller e seus colegas estabeleceram
um modelo de princípio holográfico.
Isto levou ao problema agora abordado e à transição
de fase do espaço-tempo.
A teoria do Universo Holográfico está
ganhando cada vez mais a atenção dos físicos.
[Imagem: Ephraim Brown]
Transições de fase em teorias quânticas de campo
são bem conhecidas. Mas, por razões de simetria, isto
significaria que as teorias gravitacionais também deveriam apresentar
transições de fase.
"No começo, este era um mistério para nós,"
disse Grumiller. "Isso significaria uma transição
de fase entre um espaço-tempo vazio e um universo em expansão.
Para nós, isso soou extremamente improvável."
Mas os cálculos mostraram exatamente isso.
"Estamos apenas começando a entender essas notáveis
relações de correspondência," acrescenta
Grumiller.
Quais novas ideias sobre nosso próprio Universo poderão
ser derivadas desses novos conceitos é algo difícil dizer
- só o espaço-tempo dirá.
Bibliografia:
Cosmic Evolution from Phase Transition of Three-Dimensional Flat Space
Arjun Bagchi, Stephane Detournay, Daniel Grumiller, Joan Simón
Physical Review Letters
Vol.: 111, 181301
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.181301
Fonte:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=universo-expansao-surgir-sem-big-bang&id=010130131230&ebol=sim
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