O universo em que vivemos é um holograma? Cientistas acreditam que sim

Um dos campos de estudo mais complexos e cheio de descobertas inusitadas que existem atualmente é o da física teórica, que utiliza de modelos matemáticos e abstrações para tentar racionalizar, explicar e prever fenômenos naturais.

E entre as várias teorias controversas que esse campo possui, há uma que atesta que tudo que vivemos, como o próprio universo, não passa de um holograma.

Por mais que isso pareça uma ideia tirada de um roteiro de ficção científica — sendo uma hipótese apresentada até em um dos maiores clássicos já feitos no cinema, 'Matrix' (1999) —, essa ideia sugere que a humanidade, a Terra e tudo o mais no universo é apenas parte de uma projeção holográfica gigante; e curiosamente acreditar nisso pode ajudar a resolver algumas das questões mais desafiadoras da física.

Universo em 2D

Embora nós estamos acostumados com a ideia de que vivemos em uma realidade com três dimensões — ou seja, em um universo em que as coisas possuem comprimento, altura e largura, projetando-se em três eixos —, a professora Marika Taylor, física teórica da Universidade de Birmingham, pontua que o universo é, na verdade, bidimensional.

Quando vamos ao cinema e assistimos a um filme 3D, apesar da impressão de que as imagens "saltam" da tela, o filme não deixa de ser exibido em uma tela plana. Da mesma forma, no mundo, o que Taylor afirma é que, por mais que possamos enxergar tudo ao nosso redor como uma estrutura tridimensional complexa, isso não passa de uma ilusão.

Antes de mais nada, é importante pensar no conceito de holograma: ao contrário do que muitos devem imaginar — imagens tridimensionais criadas com luzes e projetores —, em linguagem científica, um holograma nada mais é que uma superfície bidimensional que aparenta ter uma terceira dimensão. Dessa forma, como ela parece tridimensional, é possível mover-se ao redor dela e ver diferentes partes de sua imagem.

Porém, ainda assim, caso você estenda a mão para tocar nessa imagem, apenas se encontraria com uma superfície plana. E é isso que a professora Taylor sugere: que o universo inteiro nada mais é que uma grande superfície bidimensional que aparenta ter três dimensões.

Dessa forma, o que Taylor sugere é que, ao pensar no universo, não o imagine como um bloco sólido, mas sim como uma bola oca. Os nossos sistemas solares e galáxias estão todos distribuídos entre esse espaço "3D" dentro da bola, mas, na verdade, a estrutura real da superfície do universo é simplesmente bidimensional.

A partir desse "princípio holográfico", é possível finalmente descrever os movimentos gravitacionais dos planetas e estrelas, apenas falando sobre o que acontece na superfície 2D dessa bola. A ideia pode parecer maluca para alguns, mas cientistas afirmam que pensar dessa maneira não é necessariamente um problema.

É muito difícil visualizar isso. No entanto, também é muito difícil visualizar o que acontece dentro de um átomo", explica Taylor ao Daily Mail.

"Aprendemos no início do século 20 que os átomos seguem regras quânticas, que também são bem diferentes da nossa realidade cotidiana. A holografia nos leva a um mundo ainda mais extremo, onde não apenas as forças são quânticas na natureza, mas o número de dimensões é diferente da nossa realidade percebida".

O universo é real?

Um equívoco bastante comum entre os que ouvem a teoria de que o universo é um holograma, é associar isso a "o universo não é real", ou que estamos em algum tipo de simulação. Embora estejamos mais familiarizados com hologramas que sejam projeções, logo, que não sejam verdade, os cientistas pensam de outra forma.

Os filmes Matrix são muito instigantes, mas provavelmente não capturam todas as ideias da holografia", afirma Taylor.

Da mesma forma, o Fermilab, um laboratório de física de partículas do Departamento de Energia dos Estados Unidos, pontua que a noção de que o universo é uma "simulação" pode ser enganosa: "A noção de que nosso universo tridimensional familiar é de alguma forma codificado em duas dimensões no nível mais fundamental não implica que haja alguém ou alguma coisa 'fora' da representação bidimensional, 'projetando' a ilusão ou 'executando' a simulação".

Logo, não precisamos nos preocupar com a possibilidade de vivermos uma grande ilusão e que sejamos usados como baterias, como ocorre em 'Matrix'. E características comuns do universo, como a terceira dimensão e a gravidade, na verdade, não seriam parte fundamental da realidade, mas sim o que os físicos chamam de "propriedades emergentes".

Para entender esse conceito, o professor Kostas Skenderis, físico matemático da Universidade de Southampton, explica ao Daily Mail que é possível pensá-las da mesma forma como fazemos com a temperatura: quando olhamos para um átomo individual, ele não tem temperatura, apenas posição e velocidade; porém, se existe um conjunto de átomos se movendo e colidindo entre si, eles coletivamente possuem temperatura.

A temperatura não é uma propriedade intrínseca das partículas elementares. Ela surge como uma propriedade de um conjunto delas. Isso não torna a temperatura menos real. Pelo contrário, a explica", conta Skenderis.

Da mesma forma, a gravidade e a terceira dimensão surgem somente quando partes do universo 2D interagem de maneiras específicas.

Por que um holograma?

Mas afinal, por que os cientistas se preocupam em tentar explicar tudo no universo considerando apenas duas dimensões? A resposta para isso remonta a um problema proposto pelo físico teórico Stephen Hawking, conhecido como "paradoxo da informação". Ele sugere que os buracos negros, por exemplo, quebram uma lei fundamental da física.

Se você recordar de suas aulas de química, pode lembrar da afirmação de que na natureza "nada se cria ou se destrói", mas que tudo se transforma. E da mesma forma, uma lei da física quântica é que nenhuma informação pode ser criada ou destruída. "O paradoxo da informação é que os buracos negros parecem perder a memória do que foi jogado dentro deles", afirma a professora Taylor.

Imagine que você consiga escrever uma mensagem em um pedacinho de papel, e depois rasgá-lo em vários pedaços pequenos. A princípio, pode parecer que a informação foi destruída, mas sempre será possível juntar os pedacinhos e lê-los. Porém, se essa nota fosse jogada em um buraco negro, não haveria mais nada que poderia reunir essas informações novamente.

Então, ainda no fim da década de 1970, os cientistas começaram a perceber que esse problema poderia ser contornado, mas somente se pensassem nos buracos negros como grandes corpos bidimensionais no espaço. Assim, quando se joga uma informação no buraco negro, ela é espalhada por seu limite bidimensional, em vez de ser simplesmente destruída.

Ao menos, isso é o que Stephen Hawking, o descobridor do "paradoxo da informação", adotou como visão nos últimos anos antes de sua morte. Claro, ainda é um desafio imaginar isso, até mesmo para vários físicos que seguem refutando-se e tentando descobrir o que isso pode significar; mas fato é que observar o mundo em duas dimensões torna mais simples encontrar respostas.

Essa linha de pensamento se mostra especialmente útil quando os físicos buscam entender o que acontece em cenários onde a gravidade é extremamente forte — como dentro de um buraco negro ou nos primeiros momentos após o Big Bang —; e, se isso funciona até para os objetos mais densos e incompreendidos do universo, deve funcionar para o restante.

Evidências?

Hoje, porém, a física teórica ainda enfrenta grandes desafios ao tentar provar a teoria holográfica. Até agora, Taylor explica, os cientistas não encontraram qualquer "evidência irrefutável" da natureza holográfica do universo, mas isso não impede os físicos de tentar encontrar diferenças sutis que a teoria holográfica prevê.

Um dos melhores lugares e momentos para se procurar, conforme repercute o Daily Mail, seria nos primeiros momentos do universo, cuja energia — remanescente do Big Bang, chamada de Radiação Cósmica de Fundo (CMB, na sigla em inglês) — continua preservada.

O astrofísico da Universidade de Chicago e diretor do Centro de Astrofísica de Partículas do Fermilab, Craig Hogan, acredita que essa radiação ainda deve preservar o "ruído holográfico".

"A CMB e todas as estruturas de grande escala supostamente vêm do ruído gravitacional quântico", afirma o professor. "Se for holográfico, o padrão CMB mostra sinais disso. Ele preserva uma imagem do processo que o produziu".

Por fim, o professor Hogan também explica que o CMB revela "simetrias surpreendentes no céu", que se esperaria encontrar apenas caso o universo fosse, de fato, um holograma. Da mesma forma, a pesquisa de Skenderis mostra a estrutura detalhada do CMB, e pontua que ela pode, sim, ser descrita pela teoria holográfica.

"Testamos as previsões dos modelos holográficos em relação às propriedades observadas do CMB, encontrando excelente concordância. Este é o único teste observacional direto de holografia até o momento", pontua o pesquisador, por fim.