Albert Einstein fez contribuições significativas para o campo da física, particularmente com suas teorias da relatividade, que abordam o comportamento da matéria em altas velocidades e reformulam o conceito de gravidade como a curvatura do espaço-tempo. Além disso, Einstein se envolveu criticamente com a mecânica quântica, expressando ceticismo sobre seus princípios fundamentais enquanto explorava suas implicações.
Einstein, Buracos de Minhoca e Emaranhamento Quântico: Um Legado Intrincado
As teorias de Einstein continuaram a influenciar a investigação científica, notavelmente no estudo de buracos de minhoca. Buracos de minhoca, ou túneis através do espaço, representam uma das previsões mais exóticas de Einstein. Um grupo de pesquisadores de várias instituições renomadas, incluindo Caltech, Google, Fermilab, MIT e Harvard, utilizaram o processador quântico Sycamore, desenvolvido pelo Google, para simular e controlar fenômenos análogos a um buraco de minhoca. Esta pesquisa interliga dois conceitos de Einstein: buracos de minhoca e emaranhamento quântico.
Em 1935, Einstein colaborou com seu aluno Nathan Rosen para integrar sua teoria da relatividade geral em uma teoria unificada de tudo. Eles encontraram um desafio com a previsão de infinitos nos centros dos buracos negros, conhecidos como singularidades, formados quando a massa de uma estrela morta colapsa em um ponto de tamanho zero. Einstein e Rosen propuseram uma alternativa às singularidades: um tubo conectando dois pontos, chamado de ponte Einstein-Rosen ou, informalmente, um buraco de minhoca. De acordo com essa teoria ER, seria teoricamente possível para um objeto entrar em um buraco de minhoca em um ponto e emergir de outro, apesar da vasta distância que separa as duas extremidades, viajando através de dimensões adicionais.
Buracos de minhoca têm cativado a ficção científica, oferecendo um meio para viagens mais rápidas que a luz, onde espaçonaves poderiam atravessar imensas distâncias instantaneamente. No entanto, a realização prática de buracos de minhoca enfrenta inúmeros desafios, incluindo sua instabilidade inerente, que teoricamente requer grandes quantidades de energia negativa para estabilizar.
No mesmo ano, Einstein, Rosen e o físico Boris Podolsky se aprofundaram na mecânica quântica, especificamente no emaranhamento quântico. Esse conceito envolve o comportamento interconectado de dois objetos que estiveram em contato, de modo que suas propriedades permanecem ligadas. A natureza paradoxal da mecânica quântica é destacada pelo fato de que as propriedades de nenhum dos objetos são predeterminadas, mas sua relação é estabelecida desde o início. O paradoxo EPR, nomeado após os pesquisadores, descreve o fenômeno onde medir um dos dois objetos emaranhados instantaneamente revela as propriedades do outro, independentemente da distância que os separa.
Avanços Teóricos e Experimentais na Física Quântica
Ao longo dos anos, tanto a teoria ER quanto o paradoxo EPR foram vistos como curiosidades teóricas. No entanto, na última década, cientistas começaram a reconhecer uma conexão mais profunda entre essas duas ideias. Os físicos Juan Maldacena e Leonard Susskind fizeram contribuições significativas para esse entendimento, levando à realização de que a teoria ER e o paradoxo EPR são funcionalmente idênticos em muitos aspectos. Maldacena encapsulou essa ideia na equação “ER = EPR”.
Essa equivalência sugere que, embora a criação de buracos de minhoca físicos possa estar além das capacidades atuais, a realização de medições EPR é viável, como tem sido praticada há décadas. Esse avanço teórico foi explorado ainda mais em um estudo publicado na Nature, onde pesquisadores usaram um computador quântico para modelar o comportamento de buracos de minhoca. Suas descobertas estavam alinhadas com as expectativas da teoria ER. Eles simularam condições com energia positiva e negativa no buraco de minhoca teórico, descobrindo que, enquanto o cenário de energia positiva era instável, o cenário de energia negativa era estável, corroborando as previsões da teoria ER.
Embora o estudo não tenha resultado na criação de um buraco de minhoca físico, e nenhum objeto tenha sido transportado através de dimensões extras, a demonstração de comportamento quântico alinhado com a inter-relação matemática das teorias ER e EPR sugere que buracos de minhoca não são apenas construções teóricas, mas podem ser um fenômeno plausível.
A pesquisa se estende além dos buracos de minhoca, oferecendo uma plataforma para investigar não apenas a teoria ER e o paradoxo EPR, mas também a gravidade quântica, que busca descrever a gravidade dentro do reino da mecânica quântica, tem sido um conceito elusivo por quase um século. Os avanços em computação quântica, como demonstrado por esta pesquisa, fornecem novas vias para testar e explorar ideias que anteriormente eram inviáveis, potencialmente guiando a comunidade científica para uma compreensão mais profunda da gravidade quântica e da natureza fundamental do universo.
