O universo é um líquido superfluido - As teorias mais estranhas do universo

Os cientistas tentam há centenas de anos entender o que o universo realmente é. Recentemente, as tecnologias vêm se desenvolvendo, os pesquisadores estão aprendendo mais sobre o mundo ao seu redor e novas teorias estão surgindo sobre como tudo funciona.

Alguns deles parecem críveis, enquanto outros parecem insanos. Hoje vamos falar sobre duas das teorias mais estranhas, mas emocionantes, sobre a estrutura do universo.

Por que o universo é do jeito que é? Ao longo dos anos, os cientistas pesquisaram essa questão e apresentaram muitas ideias que explicam como o cosmos funciona e o que o espera no futuro.

Sabe-se que o Universo é constituído por aglomerados de galáxias. Cada galáxia contém dezenas e centenas de bilhões de estrelas com planetas girando em torno delas, bem como enormes nuvens de gás e poeira.

Há também hipotética matéria escura e energia escura, que são responsáveis ​​pela expansão do universo. No entanto, alguns cientistas acreditam que tudo é muito mais complicado.

Universo holográfico

De acordo com a teoria apresentada em 1993, o universo é na verdade uma enorme holografia. O conceito lembra a alegoria da caverna de Platão. De acordo com o princípio holográfico, toda matéria contida em uma determinada área do espaço pode ser representada como um “holograma” – informação que está localizada na fronteira dessa área.

O princípio foi proposto pela primeira vez pelo físico teórico holandês Gerard't Hooft, e o professor americano de física em Stanford Leonard Susskind combinou suas ideias com as ideias anteriores de Hooft e do professor de física da Universidade da Flórida Charles Thorne, propondo a teoria das cordas.

O princípio holográfico do próprio Universo nasceu de uma discussão sobre a termodinâmica dos buracos negros – Leonard Susskind escreveu sobre isso em detalhes no livro “ The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics ”.

A ideia é que todas as informações que uma vez caíram em um buraco negro (e deve haver muitas delas lá e, de acordo com a lei da conservação da energia, não podem simplesmente desaparecer) sejam duplicadas no horizonte de eventos.

Quando algo cai em um buraco negro, fica lá para sempre e fica distorcido além do reconhecimento. Como resultado, todas as informações são armazenadas de forma ilegível.

Esta afirmação é baseada em um princípio físico fundamental. É graças a Susskind que o princípio holográfico resolve o paradoxo da informação do buraco negro (pelo menos dentro da estrutura da teoria das cordas).

Foi assim que nasceu a ideia de um buraco negro holográfico, que armazena informações sobre objetos tridimensionais que caem nele em um horizonte de eventos bidimensional. Então os cientistas foram mais longe – eles sugeriram que, em geral, qualquer informação em qualquer volume pode ser registrada na superfície que limita esse volume.

Se estamos falando de informações de uma caixa preta, elas estão escritas nas paredes de uma caixa preta, se informações sobre o sistema solar, podem ser escritas em uma esfera imaginária ao seu redor, e dados sobre tudo o que acontece no universo é registrado em sua fronteira.

Isso não requer limites específicos, porque este é um princípio teórico. Para resumir, diz que todas as informações e processos que ocorrem em um pedaço de espaço equivalem a algum tipo de registro na borda deste volume.

A teoria do universo holográfico assume que tudo o que uma pessoa vê ouve. sente e observa, pode ser tanto a realidade quanto uma projeção 3D “holográfica” de gravações 2D na “parede que circunda o Universo”. As citações são muito importantes aqui – a holografia não é como a que estamos acostumados, é apenas um princípio semelhante. E, claro, o mundo não é cercado por uma parede real, é imaginário, como o equador em um globo.

Embora essa ideia pareça louca, é uma teoria cientificamente testável. Os cientistas conduziram o estudo em 2017. Uma equipe internacional de cosmólogos do Canadá, Grã-Bretanha e Itália recebeu evidências que apoiam a teoria do universo holográfico.

Os cosmólogos usaram um modelo bidimensional do Universo, que, com base em parâmetros observados anteriormente, foi capaz de reproduzir com precisão a imagem do fundo de micro-ondas – radiação térmica preenchendo uniformemente o espaço. Os resultados obtidos atestam a aplicabilidade do princípio holográfico, embora até agora não refutem os modelos cosmológicos padrão.

O universo é um líquido superfluido

Mesmo que o espaço tenha apenas três dimensões, ainda há uma quarta dimensão na forma de tempo. É por isso que é teoricamente possível visualizar o Universo que existe no espaço-tempo quadridimensional.

Em 1905, Einstein, em sua teoria da relatividade, foi o primeiro a sugerir que espaço e tempo podem estar relacionados. Ao mesmo tempo, o próprio termo “espaço-tempo” foi inventado apenas três anos depois, seu autor – o matemático Herman Minkowski. “A partir de agora, o tempo em si e o espaço em si se tornam uma ficção vazia, e somente sua unidade preserva a chance de realidade”, disse ele em um colóquio em 1908.

De acordo com algumas teorias, como as propostas pelos físicos italianos Stefano Liberati e Luca Macchione, o espaço-tempo não é apenas um quadro de referência abstrato contendo objetos físicos como estrelas e galáxias. Cientistas italianos acreditam que é uma substância física em si, análoga a um oceano cheio de água.

Assim como a água é composta de inúmeras moléculas, segundo a teoria, o espaço-tempo é composto de partículas microscópicas em um nível mais profundo da realidade.

Em geral, a própria ideia de que o espaço-tempo se comporta como um líquido, a mais nova – a teoria do “vácuo superfluido” foi proposta há mais de meio século. Mas os pesquisadores italianos foram os primeiros a questionar a viscosidade de tal líquido.

Como tudo se move no universo é um dos mistérios da física. Por exemplo, uma onda se propaga através da água, usando-a como um “meio” para se mover. A transferência de energia requer um meio, mas como as ondas eletromagnéticas e, por exemplo, os fótons se movem no espaço, onde parece não haver nada?

Liberati e Macchione propuseram uma solução para o problema – eles desenvolveram uma teoria do espaço superfluido. Segundo ela, o universo consiste em um líquido superfluido com viscosidade zero, que se comporta como um todo. Superfluido é um líquido que pode fluir indefinidamente sem perder energia. Este não é um conceito fictício, tais líquidos realmente existem.

Superfluidez é a fase de uma substância na qual líquidos ou gases passam quando esfriam a temperaturas próximas do zero absoluto. Nesse estado, os átomos perdem suas propriedades individuais e se comportam como um único superátomo. O líquido superfluido mais famoso é o hélio, mas resfriado apenas a 2 K (Kelvin) ou -271,15 ℃.

Os superfluidos têm várias propriedades únicas. Eles podem, por exemplo, escalar as paredes de um vaso aberto e “escapar” dele. Ao mesmo tempo, eles simplesmente não podem ser aquecidos – transferem o calor perfeitamente. O líquido superfluido simplesmente evaporará quando aquecido.

A teoria visualiza o espaço-tempo como um superfluido com viscosidade zero. Uma propriedade estranha de tais líquidos é que eles não podem girar “a granel”, como um líquido comum “funciona” quando agitado. Eles se dividem em pequenos vórtices. Em 2014, os cientistas descobriram que esses “tornados” quânticos no início do universo explicam as origens das galáxias.

O futuro do universo

Muitos cientistas – físicos, matemáticos, astrônomos – estão trabalhando na criação de teorias tão globais e estranhas. Todas essas disciplinas estão unidas pela cosmologia.

Como ciência, a cosmologia tem apenas cem anos, mas já sabe muito sobre como nosso Universo funciona – como tudo o que nos cerca se formou, de átomos a galáxias, como tudo começou e como terminará.

Diferentes teorias explicam o mundo à sua maneira. Talvez um dia os cientistas cheguem a uma resposta comum.