Fuzzballs: os loucos buracos negros da Teoria das Cordas

Fuzzballs são curiosos. Esta área hipotética possui diversas implicações interessantes para uma missão impossível da física. Mas precisamos de uma introdução antes de adentrar o assunto.

Há, em resumo, duas áreas que descrevem o universo das formas mais fundamentais que conseguimos: a Relatividade Geral, que descreve tudo que é muito grande ou rápido (tecido espaço-tempo, gravidade), e a Mecânica Quântica, que explica tudo que é muito pequeno (coisas menores do que os átomos). 

E essas duas teorias deveriam se complementar. Por exemplo, dentre todas as implicações, a Relatividade Geral diz que nada pode ser mais rápido do que a luz, e descreve outras coisas interessantes sobre a natureza e o comportamento dela. Já a Mecânica Quântica explica como a luz pode ser uma partícula (fóton) ou uma onda, além de diversas outras características quânticas.

No entanto, essas duas áreas são incompatíveis, e isso é um baita de um problema para os cientistas. Ambas as teorias explicam perfeitamente as suas áreas – prova disso é a tecnologia. A Relatividade Geral é o que permite, por exemplo, o GPS, por motivos já explicados no texto disponível neste link. Já a Mecânica Quântica permite que sua televisão e seu SSD funcionem. Então como juntá-las?

A Teoria de Tudo

O filme de mesmo nome imortalizou esse termo. A Teoria de Tudo nasceria da difícil fusão entre Relatividade Geral e Mecânica Quântica. Um dos candidatos mais promissores para a Teoria de Tudo, então, é a Teoria das Cordas. Mas ainda trata-se de um campo completamente hipotético. Muitos trabalham em tentar conciliar essas duas grandes leis do universo, mas ninguém conseguiu grandes progressos ainda.

Na teoria das cordas, os blocos mais fundamentais de tudo são uma espécie de cordas que permeiam o universo. Tudo o que enxergamos, então, são manifestações de diferentes amontoados de cordas que “vibram” de algum forma. Lembrando, no entanto, que não trata-se de algo metafísico nem nada, mas algo completamente científico. 

Dentre dentre as inúmeras incompatibilidades temos os buracos negros. A Relatividade prevê essas aberrações, mas a Mecânica Quântica não os explica. Em um buraco negro, a matéria se comprime tanto que vence todas as outras forças, gerando a singularidade (um ponto com uma gravidade tão forte que sua densidade tende ao infinito) circundada pelo horizonte de eventos, o ponto de onde nem a luz escapa.

Os Fuzzballs

Finalmente, agora entram os Fuzzballs. Nos Fuzzballs, não há singularidade ou horizonte de eventos. Na verdade, trata-se de um emaranhado dessas cordas fundamentais. O nome Fuzzball remete literalmente àquelas bolinhas peludas. Na Teoria das Cordas, esses emaranhados que representam os buracos negros são daquela forma. 

A principal incompatibilidade entre a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica está no Paradoxo da Informação nos buracos negros. Como eu disse anteriormente, um buraco negro evapora. Ele libera radiação – a ‘Radiação Hawking’. O principal ponto desse paradoxo é: o que ocorre com a informação quando um buraco negro evapora? 

Outra implicação está na entropia. Se um buraco negro emana radiação, ele emana energia térmica (vulgo calor). Se há calor, há entropia. A entropia é importantíssima para alguns princípios de máquinas térmicas e outras aplicações práticas e teóricas da termodinâmica. Mas o ponto é que a entropia diz que um sistema tende à desordem. Mas a Relatividade Geral também não explica as manifestações na entropia de um buraco negro. 

A vantagem dos Fuzzballs, por exemplo, está em se analisar o buraco negro sem a gravidade. Assim, a mecânica quântica consegue analisar muita coisa. O problema é quando aciona-se a gravidade novamente. Ela quebra tudo, e nada mais faz sentido. Então, não há um modelo hipotético completo. Ninguém consegue criar um, principalmente por culpa da gravidade. 

Ah, e há muitas outras facetas e implicações de cada ponto abordado neste texto. Falei aqui de forma completamente superficial, mas recomendo este texto da Quanta Magazine, que se aprofunda um pouco mais. 

Com informações de Live Science e Quanta Magazine.