“Existem algumas configurações do futuro que não correspondem a nada do passado”, disse Cotler. “Não há nada no passado que evoluiria para eles.”
Giddings propôs um princípio semelhante para descartar estados paradoxais que encontrou enquanto estudava buracos negros no ano passado. Ele chama isso de “matéria histórica” e sustenta que um determinado estado do universo só é fisicamente possível se puder evoluir para trás sem gerar contradições. “Isso tem sido uma espécie de quebra-cabeça persistente”, disse ele. Strominger e Cotler “estão pegando esse quebra-cabeça e usando-o para tentar motivar possivelmente uma nova maneira de pensar sobre as coisas”.
Giddings acha que a abordagem merece mais desenvolvimento. O mesmo acontece com Dittrich, que chegou a conclusões semelhantes sobre isometria uma década atrás, enquanto tentava formular uma teoria quântica de brinquedo do espaço-tempo com seu colaborador Philipp Höhn. Uma esperança é que esse trabalho possa eventualmente levar à regra isométrica específica que pode governar nosso universo – uma prescrição um pouco mais complicada do que “0 vai para 01”. Uma verdadeira isometria cosmológica, especula Cotler, poderia ser verificada calculando quais padrões específicos na distribuição da matéria no céu são possíveis e quais não são, e então testando essas previsões contra dados observacionais. “Se você olhar mais de perto, encontrará isso, mas não isso”, disse ele. “Isso pode ser muito útil.”
Para isometria e além
Embora tais evidências experimentais possam se acumular no futuro, no curto prazo, é mais provável que as evidências da isometria venham de estudos teóricos e experimentos mentais mostrando que ela ajuda a combinar a maleabilidade do espaço-tempo com as amplitudes da teoria quântica.
Um experimento mental em que a unitaridade parece estranha envolve buracos negros, concentrações intensas de matéria que distorcem o espaço-tempo em um beco sem saída. Stephen Hawking calculou em 1974 que os buracos negros evaporam com o tempo, apagando o estado quântico de qualquer coisa que caia nele – uma violação de unitaridade aparentemente flagrante conhecida como o paradoxo da informação do buraco negro. Se os buracos negros têm espaços de Hilbert que amadurecem isometricamente, como Cotler e Strominger supõem, os físicos podem enfrentar um quebra-cabeça um pouco diferente do que pensavam. “Não acho que possa haver uma solução que não leve isso em consideração”, disse Strominger.
Outro prêmio seria uma teoria quântica detalhada que descrevesse não apenas como o cosmos cresce, mas de onde tudo veio em primeiro lugar. “Não temos universo e, de repente, temos um universo”, disse Arkani-Hamed. “Que diabos de evolução unitária é essa?”
De sua parte, no entanto, Arkani-Hamed duvida que a troca de isometria por unitaridade vá longe o suficiente. Ele é um dos líderes de um programa de pesquisa que está tentando se livrar de muitos pressupostos fundamentais da teoria quântica e da relatividade geral, não apenas da unitaridade.
Qualquer que seja a teoria que venha a seguir, ele suspeita, assumirá uma forma completamente nova, assim como a mecânica quântica foi uma ruptura clara com as leis do movimento de Isaac Newton. Como exemplo ilustrativo de como pode ser uma nova forma, ele aponta um programa de pesquisa decorrente de uma descoberta de 2014 que ele fez junto com Jaroslav Trnka, seu aluno na época. Eles mostraram que, quando certas partículas colidem, a amplitude de cada resultado possível é igual ao volume de um objeto geométrico, apelidado de amplituhedron. Calcular o volume do objeto é muito mais fácil do que usar métodos padrão para calcular as amplitudes, que reconstroem laboriosamente todas as formas como uma colisão de partículas pode acontecer, momento a momento.
Curiosamente, enquanto o amplituhedron dá respostas que obedecem à unitaridade, o princípio não é usado para construir a forma em si. Nem quaisquer suposições sobre como as partículas se movem no espaço e no tempo. O sucesso dessa formulação puramente geométrica da física de partículas levanta a possibilidade de uma nova perspectiva da realidade, livre dos princípios acalentados que atualmente entram em conflito. Os pesquisadores gradualmente generalizaram a abordagem para explorar formas geométricas relacionadas pertencentes a diferentes partículas e teorias quânticas.
“[It] pode ser uma maneira diferente de organizar a unitaridade”, disse Cotler, “e talvez tenha as sementes para transcendê-la”.
história original reimpresso com permissão de Revista Quanta, uma publicação editorialmente independente da Fundação Simons cuja missão é aumentar a compreensão pública da ciência, cobrindo desenvolvimentos de pesquisa e tendências em matemática e ciências físicas e da vida.
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