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Buracos negros são as coisas mais poderosas no universo, fortes o suficiente para esmagar estrelas inteiras em pequenos átomos.

Bem, isso é bem assustador. Eles até têm outra propriedade mais poderosa e sombria: podem deletar o próprio universo.

[música]

Um buraco negro aparece quando uma extraordinária quantidade de matéria fica concentrada em um pequeno espaço.

Em seu centro, gravidade é quase infinitamente forte e o que chegar perto

demais é destruído em partículas elementares.

Nem a luz pode escapar dos buracos negros, logo, os percebemos como esferas de escuridão.

Se você caísse num buraco negro, nada de ruim aconteceria até você ultrapassar sua borda externa: o horizonte de eventos.

Você pode imaginar isso como se fosse nadar em um rio que terminasse em uma enorme cachoeira.

Enquanto flutua, imperceptivelmente o fluxo fica cada vez mais rápido, mesmo se você não puder ver a cachoeira ainda.

Você poderia nadar sem problemas até que, sem nem notar, você ultrapassa o ponto de não retorno.

Não importa o quão rápido você tente nadar, o fluxo irá puxá-lo em direção à morte certa.

Nada pode escapar de um buraco negro uma vez em que se chega perto demais.

Essa borda separa completamente os buracos negros do resto do universo: não podemos acessá-los a não ser que nunca precisemos voltar.

Então, não há nenhuma maneira de dizer o que realmente acontece nos buracos negros.

Mas temos algumas ideias do que acontece bem nas suas extremidades.

Buracos negros irradiam sua massa como uma panela quente no fogão que perde sua água enquanto evapora.

Isso é chamado de Radiação Hawking.

Buracos negros constantemente perdem uma quantidade enorme de massa

num processo incrivelmente lento.

Para um buraco negro com uma massa semelhante ao nosso sol, levará 10.000 bilhão bilhão bilhão bilhão bilhão bilhão de anos para perder 0.0000001% de sua massa.

Isso acontece constantemente e sem pausa e a velocidade aumenta sempre mais

Num futuro muito distante, quando a última estrela no universo estiver morta há trilhões de anos,

Buracos negros se tornarão menores até que evaporem e desapareçam deixando só um pouco de radiação.

Mas isso é um problema porque no processo de desaparecimento, os buracos negros podem deletar algo fundamental: informação.

2 - O que é informação?

Informação não é algo tangível. É tipicamente entendida como uma propriedade do arranjo das partículas. O que isso quer dizer?

Imagine um monte de átomos de carbono. Arranje-os de uma certa maneira e você consegue carvão.

Arranje-os de outra maneira e você consegue diamante.

Os átomos são os mesmos, o que muda é a informação. Se fizermos isso mais complexo e adicionar mais alguns átomos

Conseguimos uma banana.

Mude o arranjo dos átomos e você consegue um esquilo.

Os elementos constituintes básicos de tudo no universo

São os mesmos e não ligam se são parte de um pássaro, de uma pedra ou de um café.

Sem informação tudo no universo seria o mesmo.

De acordo com a teoria da mecânica quântica, a informação é indestrutível.

Pode apenas mudar de forma

Mas nunca ser perdida: por exemplo, se você queimar um pedaço de papel, ele se transformará em cinzas

Essas cinzas nunca se tornarão papel de novo

Mas se você fosse capaz de cuidadosamente coletar cada átomo de carbono das cinzas e medisse as propriedades exatas da fumaça e da radiação

térmica do fogo, você poderia, na teoria, reconstruir o papel.

A informação do papel ainda está no universo, não se perdeu.

É só difícil de analisar.

Se você pudesse de alguma forma medir

Cada átomo, partícula e onda de radiação do universo, você poderia ver e localizar cada pedacinho de informação.

Hipoteticamente, você poderia ver a história inteira do universo desde o Big Bang.

E aqui, o buraco negro nos engana.

Informação nos diz como as coisas são diferentes umas das outras e o que costumava ser o quê.

Buracos negros fazem o oposto: eles pegam coisas diferentes e as transformam numa coisa só, destroem informação.

Isso cria um paradoxo de informação e é um problema sério.

O Paradoxo da Informação

É fundamental para todas as leis da física que a informação nunca seja perdida.

Existir, não existir, sem informação

tudo se torna relativo.

Quando se trata da nossa compreensão da realidade, precisamos do absoluto.

Como poderíamos resolver este paradoxo?

Há algumas possibilidades:

1. A informação foi perdida

Inevitavelmente e para sempre

Isso quer dizer que temos de refutar todas as leis da física descartando um monte de coisa

que tem funcionado muito bem até agora e começar do zero.

Como seriam essas novas leis da física ou o que isso significa para nós? Ninguém sabe.

Isso é um pouco assustador, mas muito animador.

2. A informação está escondida.

Talvez uma pequena parte do buraco negro se separe e forme um bebê universo.

A informação seria transferida para esse novo estranho lugar em que nunca poderíamos observar ou interagir com ele.

Mas, tecnicamente, não estaria perdido.

É como ter um disco rígido quebrado com todas as fotos da sua família que você nunca poderia acessar

Claro, é legal que não foram deletadas, mas não muito útil também.

Ou talvez os buracos negros não desapareçam completamente depois do final dos seus ciclos de vida,

Mas um pedacinho que resta é um diamante de informação.

Tipo um carro de palhaço cheio de uma quantidade infinita de palhaços de informação.

Mas há uma 3ª opção:

A informação está segura afinal de contas, não está perdida ou escondida.

Talvez tenhamos olhado para tudo isso de forma errada.

Sabemos que os buracos negros capturam informação e podem deletá-las depois, mas nunca pensamos no que eles fazem com ela nesse meio tempo.

Onde os buracos negros armazenam suas informações?

Faxina Cósmica

Criemos um buraco negro com a roupa suja.

Primeiro, enchemos um quarto com cestos de roupa suja: quanto mais roupa suja você quer armazenar, mais cestos você coloca

Mas, em algum momento, cada cesto está cheio e o quarto está todo amontoada, nem uma meia cabe.

O quarto está na sua capacidade máxima.

Mas se ainda tentamos colocar a meia com muita energia e violência, o quarto entra em colapso e forma um buraco negro.

Mas a capacidade do quarto em si não mudou, colocar mais coisas ou informação é ainda impossível.

Então o que acontece se jogarmos mais roupa suja nele?

O quarto em si fica maior para abrir espaço para a nova informação.

Acontece que o buraco negro aumenta de tamanho em sua superfície a cada nova informação que jogamos nele.

Em poucas palavras, mais informação significa mais área na superfície.

A informação fica em evidência na superfície similar a quando jogamos uma pedra num lago.

Logo a pedra afunda até não podermos mais vê-la.

Mas podemos saber que algo foi jogado pelas ondulações na superfície do lago.

Até o buraco negro mais pequeno pode armazenar mais informação na sua superfície que todos os dados já produzidos pela humanidade.

Eles fazem isso ao armazenar informação em um pequeno tipo de pixel incrivelmente pequeno.

Buracos negros são os discos rígidos supremos.

É que nem pegar um livro e transformá-lo num e-book, duas coisas que parecem completamente diferentes.

Mas seu conteúdo é o mesmo, só está codificado e memorizado de outro jeito.

Buracos negros engolindo estrelas e planetas é um pouco como converter uma biblioteca em um e-reader.

Essa solução é chamada de Princípio Holográfico, mas se estiver correta, então tudo que pensávamos saber sobre o universo estará errado.

O universo é um holograma.

Se a informação é na verdade armazenada nos limites de um buraco negro, a radiação Hawking tem uma chance de aprender sobre a informação.

Codificada nesse lugar e transportá-la.

Então, a informação não está perdida quando os buracos negros desaparecem.

E não precisamos refazer a física: o paradoxo da informação está resolvido.

Mas ainda precisamos mudar nossa compreensão da realidade de uma maneira fundamental.

Se tudo que cai no buraco negro é armazenado em seu horizonte de eventos, isso basicamente significa que coisas tridimensionais são codificadas numa superfície plana.

E temos um nome para isso: holograma.

Um holograma é como uma foto 3D, um pedaço plano de plástico que codifica uma imagem tridimensional.

Um buraco negro é como um holograma porque tudo dentro de si é codificado no horizonte de eventos.

Uma pessoa dentro de um buraco negro experimentará sua habitual vida tridimensional.

Mas para nós, olhando pelo lado de fora, ela é uma imagem achatada na superfície do buraco negro.

A consequência disso é contra-intuitivo, mas fique conosco mais um pouco.

Buracos negros são objetos extremos, mas ainda são vinculados às mesmas regras que todo o resto.

Logo, se esse dualidade louca entre 2D e 3D funciona para buracos negros, então pode funcionar para todo o universo e com você nele.

Já que uma pessoa dentro do buraco negro não perceberia que está codificada numa superfície plana.

Pode ser que compartilhemos do mesmo destino: você pode estar estendido numa tela plana no fim do universo.

A ciência por trás disso é complicada e bem estranha, com brinquedos de universos para brincar, teoria das cordas e um monte de bagunça.

Falaremos sobre isso em outro vídeo.

Independentemente de qual seja a real natureza do universo, só sabemos que é estranha e

Complicada e temos de fazer muito mais física para entendê-la.

Mas buracos negros podem ser a chave para a compreensão da natureza da realidade em si.

Este vídeo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência da Suíça e realizado com a ajuda científica de Alessando Sfondrini.