O Paradoxo da Informação

   Buracos negros sempre foram um dos temas mais misteriosos e fascinantes da física. Eles são regiões do espaço onde a gravidade é tão intensa que nada consegue escapar — nem mesmo a luz. Mas, por trás desse conceito que já parece extremo, esconde-se um dos maiores enigmas da ciência moderna: o paradoxo da informação.

   De acordo com a Teoria da Relatividade Geral, formulada por Albert Einstein, toda a matéria e energia que cruzam o chamado horizonte de eventos — o “ponto sem retorno” de um buraco negro — desaparecem para sempre. Isso significa que, do ponto de vista clássico, toda a informação sobre o que caiu lá dentro se perde. Um livro, uma estrela, um átomo… tudo seria reduzido à massa, à carga e rotação do buraco negro, sem deixar vestígios do que era antes (THORNE. 1994).

   Mas afinal, o que é “informação” para a física? Em termos simples, informação é tudo aquilo que descreve um sistema físico — a posição, a velocidade, a energia e as interações de cada partícula. É o “manual de instruções” do universo, que permite, pelo menos em teoria, reconstruir um sistema a partir de seus dados iniciais (SUSSKIND, et al, 2005). Na mecânica quântica, a informação é codificada no estado quântico das partículas e nunca pode desaparecer, apenas se transformar. Por isso, quando algo cai em um buraco negro e sua informação parece ser apagada, o próprio princípio de conservação da informação é colocado em xeque (SUSSKIND, 2008).

   Nos anos 1970, Stephen Hawking adicionou ainda mais complexidade ao problema. Ele mostrou que buracos negros não são totalmente “pretos”: eles emitem uma leve radiação térmica, hoje chamada de radiação de Hawking  (HAWKING, 1996). Essa radiação faz com que o buraco negro perca energia e, com o tempo, evapore. E quando ele desaparece completamente, a informação que estava lá dentro também parece sumir do universo (HAWKING, 1974).

   Mas se a informação realmente se perde, isso viola um dos princípios fundamentais da física quântica. E se não se perde… para onde ela vai?

   Várias teorias tentam resolver o paradoxo. Uma das mais conhecidas é o Princípio Holográfico, proposto por Gerard ’t Hooft e Leonard Susskind. Ele sugere que toda a informação de dentro de um volume do espaço pode estar codificada em sua superfície¹ — como se o universo fosse um holograma. Assim, o que cai no buraco negro não desapareceria, apenas ficaria “gravado” no horizonte de eventos, em uma espécie de “membrana cósmica” (SUSSKIND, 2005).

   Mais recentemente, teorias da gravidade quântica e da correspondência AdS/CFT (de Juan Maldacena) indicam que talvez o paradoxo não seja uma contradição, mas sim um reflexo de que ainda não entendemos completamente como o espaço-tempo e a informação se relacionam (MALDACENA, 1998).

   O paradoxo da informação continua sendo um dos grandes desafios teóricos da física. Ele é um lembrete de que, mesmo com todas as nossas equações e experimentos, o universo ainda guarda segredos profundos — e que, para decifrá-los, talvez precisemos reinventar as próprias bases da realidade.

Autor: Ana Julia Maximowski

^1.Segundo Hawking, a entropia de um buraco negro depende de sua área e não de seu volume.

Referências: 

HAWKING, Stephen. Black hole explosions? Nature, London, v. 248, p. 30–31, 1974.

HAWKING, Stephen; PENROSE, Roger. The nature of space and time. Princeton: Princeton University Press, 1996.

MALDACENA, Juan. The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity. Advances in Theoretical and Mathematical Physics, v. 2, p. 231–252, fev. 1998.

SUSSKIND, Leonard. The black hole war: my battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics. New York: Little, Brown and Company, 2008.

SUSSKIND, Leonard; LINDE, Andrei; MUKHANOV, Viatcheslav. Black hole information paradox and the holographic principle. Physics Today, v. 58, n. 2, p. 28–33, 2005.

THORNE, Kip S. Buracos negros e dobra do tempo: o incrível legado de Einstein. Rio de Janeiro: Rocco, 1994.