“A entropia é uma medida de desordem ou aleatoriedade. Por exemplo, se a sua mesa de trabalho está repleta de livros abertos, camadas e mais camadas de jornais velhos, artigos por ler e correspondência por abrir, ela se encontra em um estado de grande desordem, ou alta entropia. Por outro lado, se a mesa estiver totalmente organizada, com os artigos postos em arquivos em ordem alfabética, os jornais em ordem cronológica, os livros dispostos por assunto e por autor e com espaço para você escrever, pode-se dizer que ela está em estado de alta ordem, ou, o que é equivalente, de baixa entropia. Esse exemplo ilustra a idéia básica, mas os físicos têm uma definição inteiramente quantitativa de entropia, que permite descrever o grau de entropia de alguma coisa por meio de um valor numérico: quanto maior ele for, tanto maior será a entropia, e vice-versa. Embora os detalhes sejam um tanto complicados, esse valor representa o número de combinações em que os componentes de um determinado processo físico podem ser rearranjados de modo que a sua aparência geral permaneça intacta. Quando a sua mesa de trabalho está limpa e ordenada, praticamente qualquer rearranjo — mudar a ordem dos jornais, dos livros ou dos artigos, por exemplo — afeta o grau de organização. Isso mostra por que a sua entropia é baixa. Quando, ao contrário, a mesa está uma bagunça, numerosos rearranjos dos jornais, livros e cartas significam apenas a continuação da bagunça e não afetarão, portanto, a aparência geral da mesa. Isso mostra por que a sua entropia é alta.
Evidentemente, a definição dos rearranjos dos livros, jornais e artigos que estejam em cima de uma mesa e a decisão sobre quais dentre esses rearranjos “deixam a sua aparência geral intacta” carece de precisão científica. A definição rigorosa da entropia envolve a contagem ou o cálculo do número de rearranjos possíveis, em termos de mecânica quântica, das propriedades microscópicas dos componentes elementares de um sistema físico que não afetem as suas propriedades macroscópicas gerais (tais como a energia ou a pressão do sistema). Os detalhes não são essenciais, desde que se leve em conta que a entropia é um conceito totalmente quantitativo da mecânica quântica, que mede precisamente a desordem global de um sistema físico.
Em 1970, Jacob Bekenstein, então um aluno de John Wheeler em Princeton, fez uma sugestão audaciosa. Ele propôs a notável idéia de que os buracos negros possam ter entropia — e uma entropia bem grande. A motivação de Bekenstein estava na venerável e tantas vezes comprovada segunda lei da termodinâmica, que declara que a entropia de um sistema sempre aumenta: todas as coisas tendem a uma desordem maior. Mesmo que você arrume a desordem da sua mesa de trabalho, diminuindo assim a sua entropia, a entropia total, que inclui a do seu corpo e a do ar da sala, na verdade aumenta. Para arrumar a mesa você tem de despender energia; tem de desorganizar algumas das moléculas de gordura do seu organismo para dar energia aos músculos; ao trabalhar, o seu corpo emite calor, que agita as moléculas circundantes de ar, agitando-as e desordenando-as. Quando se levam em conta todos esses efeitos, eles mais do que compensam a queda na entropia da sua mesa e a entropia geral aumenta. Mas o que acontece — essa foi a pergunta de Bekenstein — se você arrumar a mesa bem perto do horizonte de eventos de um buraco negro e levar um aspirador de pó que suga todas as moléculas de ar recém-agitadas pelo seu trabalho para as profundezas do interior do buraco negro? Sejamos ainda mais radicais: e se o aspirador sugar todo o ar e tudo o que está em cima da mesa e a própria mesa para dentro do buraco negro, deixando-o sozinho na sua sala vazia e fria e, portanto, totalmente ordenada? Como não há dúvida de que a entropia da sua sala diminuiu, Bekenstein raciocinou que a única maneira pela qual a segunda lei da termodinâmica pode ser respeitada é atribuir entropia ao buraco negro e admitir que essa entropia aumenta com a absorção de matéria em um valor suficiente para compensar a diminuição observada na entropia no exterior do buraco negro.
(…)
Como tudo o que está atrás do horizonte de eventos de um buraco negro fica isolado do resto do universo, será que não podemos simplesmente ignorar por completo algo que teve o infortúnio de cair lá dentro? Além do que, não poderíamos dizer, do ponto de vista filosófico, que o universo não chegou a perder a informação levada pelo objeto tragado, e sim que ela ficou trancada em uma região do espaço que nós, seres racionais, evitamos a qualquer custo? (…) Agora a nossa especulação filosófica tem de responder à seguinte pergunta: será que a informação contida nas coisas tragadas pelo buraco negro — os dados que imaginamos existirem no interior do buraco negro — ressurge com a sua evaporação? Essa é a informação necessária para que o determinismo quântico possa prevalecer, de modo que a pergunta penetra no cerne da questão sobre se os buracos negros conferem à evolução do nosso universo um elemento ainda maior de aleatoriedade.
No momento ainda não existe consenso entre os físicos a respeito da resposta a essa pergunta. Por muitos anos Hawking defendeu com vigor que a informação não ressurge — que os buracos negros a destroem, “introduzindo assim um novo nível de incerteza na física, além da incerteza usual, assinalada pela teoria quântica”. (…) recentemente Hawking admitiu que o novo entendimento dos buracos negros por meio da teoria das cordas, tal como vimos acima, revela que pode haver uma maneira pela qual a informação ressurge.
A idéia nova é a de que para a classe de buracos negros estudada por Strominger e Vafa, e por muitos outros depois da publicação do seu trabalho inicial, a informação pode ser guardada e recuperada por meio das membranas componentes. Essa idéia, disse Strominger recentemente, “levou muitos estudiosos a tentar cantar vitória — a afirmar que a informação é recuperável quando o buraco negro se evapora. (…) A resposta a esse problema é um dos maiores desafios enfrentados pelas pesquisas atuais. Nas palavras de Hawking: A maioria dos físicos prefere acreditar que a informação não se perde, pois isso faria o mundo mais seguro e previsível. Mas creio que se levarmos a sério a relatividade geral de Einstein, é preciso admitir a possibilidade de que o espaço-tempo forme bolsas, fechadas por meio de nós, que isolam do resto do universo as informações que a bolsa contenha. Saber se a informação pode ou não pode perder-se é uma das principais questões da física teórica de hoje.”
- Brian Greene, em O Universo Elegante (tradução de José Viegas Filho)
[...] entropia //Pra mim, a entropia é a discussão mais longa que se pode ter sobre todos esses temas, então indico este texto Se o trem não improvisa, [...]