Podemos construir computadores espaciais que funcionam na gravidade?

Um teste matemático para a natureza de espaço-tempo -O tecido da realidade física-pode ser o primeiro passo para novos dispositivos semelhantes a computador que processam informações usando a gravidade.

O espaço-tempo é uma extensão imutável, ou pode ser distorcida de maneiras que afetam um sinal que viaja por ele? De acordo com Albert Einsteinteoria de Relatividade especialé estático – mas sua teoria de Relatividade geral revela algo completamente diferente. Nesta estrutura, objetos maciços fazem covores e curvas espaço-tempo, como quando uma bola é jogada em um lençol esticado, o que pode mudar o caminho de um sinal que se transfer nas proximidades.

Eleftherios-imlemis tselentis na Escola Politécnica de Bruxelas na Bélgica e Ämin Baumeler Na Universidade de Lugano, na Suíça, agora desenvolveram um teste matemático para se o espaço-tempo em uma determinado região é imutável ou não.

Eles analisaram um cenário em que três ou mais pessoas trocam informações, enviando mensagens uma à outra. Eles perguntaram se é possível dizer se uma das pessoas-apelidada de Alice, Bob e Charlie-poderia mudar a maneira como a informação viaja dependendo o espaço-tempo. Alice poderia receber uma mensagem destinada a Bob porque a região do espaço em que o sinal viajou foi distorcido? Ela poderia reverter a causalidade de Charlie e Bob-para que Bob pudesse receber uma resposta de Charlie antes mesmo de enviar mensagens a ele-brincando com o espaço-tempo perto dela?

Tselentis e Baumeler derivaram uma equação que poderia ajudar Alice, Bob e Charlie a saber quando essas situações são possíveis. Depois de várias rodadas de envio de mensagens umas às outras, elas poderiam calcular quem recebeu a mensagem quando, em seguida, conecte esses dados à equação.

O resultado revelaria se eles estavam se comunicando em um ambiente em que a manipulação do espaço-tempo period uma opção. Essa estrutura matemática period geral o suficiente para que o trio não precisasse saber nada sobre onde no espaço eles estão ou usar quaisquer dispositivos de mensagens não padrão.

Baumeler diz que a relatividade geral foi entendida como uma descrição bem-sucedida de nossa realidade física por décadas, mas ainda não tínhamos uma conexão matemática rigorosa entre mudar o espaço-tempo e o fluxo de informação. Compreender o fluxo de informações e conceitos relacionados, forma os fundamentos da ciência da computação.

Nesse sentido, ele diz, o trabalho de sua equipe pode ser um passo muito cedo para o uso de efeitos gravitacionais-movendo massas e distorcendo o espaço-tempo-para computação.

“Se vamos usar os mistérios da física para fazer computação, por que não tentar a relatividade geral?” diz Pablo Arrighi na Universidade de Paris-Saclay, na França. Ele diz que outros pesquisadores consideraram idéias extremas como jogar um computador em um buraco negro Portanto, a distorção do espaço-tempo perto da borda do buraco negro faz com que o tempo diminua a velocidade e permitir que os cálculos impossivelmente longos sejam concluídos.

Mas a nova teoria se destaca porque não se concentra em dispositivos ou teorias especiais do espaço, o que significa que ela pode ser aplicada a uma ampla gama de situações, diz Arrighi. Construir um dispositivo de “informação por gravidade”, no entanto, atualmente parece impraticável, diz ele.

Tselentis e Baumeler também dizem que muito mais trabalho é necessário antes que possam projetar um dispositivo prático. Os cálculos em seu trabalho recente dependem de situações fantásticas – think about Alice movendo um planeta inteiro para sentar -se entre Charlie e Bob, por exemplo. Para que suas idéias encontrem uso prático, eles precisam entender melhor os efeitos da gravidade em escalas muito menores.

A gravidade produz sinais notoriamente fracos para objetos que não são extremamente massivos, e é por isso que você nunca sente o efeito do espaço-tempo que se depede, digamos, um lápis na sua mesa. Ainda assim, alguns dispositivos como relógios feitos de átomos extremamente frios pode detectar esses efeitos. O desenvolvimento futuro de tais dispositivos – combinado com os avanços nas teorias que conecta a gravidade e a informação – pode levar a aplicações mais práticas do trabalho matemático de Tselentis e Baumeler.

Suas pesquisas podem iluminar as conexões entre as maneiras pelas quais diferentes paradigmas – teoria da informação e relatividade especial – lidam com causalidadediz V. Vilasini na Universidade de Grenoble Alpes, na França. Como o novo trabalho se envolve com idéias como inverter a ordem dos eventos, levanta questões sobre noções aparentemente básicas como o que um evento – por exemplo, Alice empurrando um botão para enviar uma mensagem – na verdade é, ela diz.

Na sua opinião, o próximo passo é integrar mais plenamente a abordagem dos pesquisadores com a teoria da relatividade geral, o que permitiria mais investigações da natureza do espaço-tempo.

“Os fenômenos astrofísicos poderiam fusões, que produzem ondas gravitacionais que atingem a Terra, mantêm assinaturas fisicamente significativas do tipo de correlações estudadas neste trabalho, e isso poderia nos permitir estudar como eles deformam o espaço-tempo?” Ela pergunta.