Redes Social

.

Menu Paginas

O Mundo das Cordas

Introdução

Postagens atrás falei um pouco sobre as bizarrices da Mecânica Quântica, que é a parte da física moderna responsável pelo estudo do mundo subatômico. Ainda no ramo da Física Moderna temos as Relatividades de Albert Einstein, que ao contrário do mundo quântico, estuda o mundo das estralas, galáxias, aglomerado de galáxias... Ou seja, o mundo das grandes massas.

A Relatividade Geral (1915) explica de forma excepcional como a gravidade funciona. Einstein mostrou que corpos com massa deformam o espaço-tempo. Mas a teoria da gravidade só funciona até certo nível, pois quando chegamos ao nível quântico a Relatividade Geral não faz mais sentido. Podemos assim dizer que temos duas teorias que regem o Universo que não coexistem, pelo menos por enquanto. 


Digo por enquanto, pois a ciência está em busca da Teoria do Tudo, uma teoria que unifique a Relatividade com a Mecânica Quântica, ou seja, uma forma de explicar como a gravidade funciona no átomo e partículas subatômicas. E parece que já temos uma candidata, as Cordas

Com essa teoria deixamos de “ver” partículas elementares formadas por elementos puntiformes, e passamos a “ver” pequenos filamentos energéticos vibrantes. Mas como e quem teve a ideia de cordas e não partículas?

Uma Breve História das Cordas

Foi em 1968, procurando por equações sobre a Força Nuclear Forte, o físico italiano Gabriele Veneziano viu que a equação matemática de Euler retratava a Força Forte. Nascia ai a Teoria das Cordas.


A equação chegou até o físico americano Leonard Susskind que passou a estudá-la durante dois meses mais ou menos. Então ele viu na equação matemática algo vibrante, mas que não eram partículas, eram semelhantes a elásticos.
Gabriele Veneziano


Leonard Susskind


 

.









Sussikind resolveu publicar sua descoberta, mas como toda teoria, precisava ser analisada. Foi então que veio a decepção, já que não acharam a descoberta tão interessante.

O surgimento do Modelo Padrão da física de partículas fez com que a Teoria das Cordas fosse quase esquecida, porém graças à perseverança dos pioneiros a teoria não se extinguiu. Porém o modelo das cordas possuía problemas pelo fato de precisar de 10 dimensões – para época era algo perturbador -, partículas sem massa não verificadas experimentalmente e os Táquions, que são partículas que viajam mais rápido que a luz, ou seja, não é Física, e anomalias matemáticas1.

Mesmo com todos os problemas e dificuldades alguns poucos físicos continuavam na teoria. Um deles era John Schwarz, que em 1973 analisava os problemas da partícula sem massa e anomalias matemáticas. Foram quatro anos ajustando e reajustando a equação das cordas, e nada acontecia, até ter uma grande ideia: a de que suas equações estavam mostrando a gravidade – a única que falta no Modelo Padrão. Então, a visão do tamanho das cordas mudou radicalmente.

John Schwarz
Acreditando que as cordas eram centenas de bilhões de vezes menores que o átomo, um dos problemas da teoria estava resolvido: o da partícula sem massa. Supunha-se agora que tal partícula era o gráviton, o mensageiro da gravidade a nível quântico, assim como o Glúon e o Fotón são os mensageiros da Força Forte e da Eletromagnética respectivamente.

Agora foi a vez de Schwarz enviar para publicação sua teoria, e novamente a comunidade não deu ouvidos. Porém, graças à persistência de Schwarz, a teoria continuaria viva e teve outro pensamento brilhante: Já que as cordas retratam as forças a nível quântico, então as mesmas são a chave para a unificação das quatro forças.

Portanto um dos problemas tinha sido resolvido, mas ainda havia as anomalias matemáticas, que se não forem solucionadas é o fim da teoria. Ai que entra outro personagem, Michael Green, que arriscou sua carreira trabalhando na teoria.

Michael Green
Foram cinco anos de trabalho de Green e Schwarz nas anomalias, e no verão de 1984 veio à recompensa: os “dois lados” da equação davam o resultado 496. Com isso a teoria estava livre das anomalias e agora tinha capacidade matemática de unificar as forças.

Novamente mandaram a teoria para publicação, mas dessa vez foi diferente, e o número de teóricos das cordas aumentou para centenas.

A Teoria das Cordas ganhou tanta fama que acabou sendo prejudicial, pois em meados de 1985 a teoria continha cinco versões (Tipo I, IIA, IIB e Heterótica O e E) não harmônicas, já que algumas possuíam cordas abertas, outras fechadas, e outra precisava de duas dezenas de dimensões. Então veio o problema. Qual deles descreve o Universo? Isso levou muitos físicos a abandonarem a teoria e novamente perdeu um pouco do prestígio.

Como a teoria que unifica todas as forças da natureza possui cinco versões? E as outras quatro, descreve o que? Pode haver infinitas teorias? Essa e outras perguntas eram a das pessoas na época.

Em 1995, um físico, considerados como possível sucessor de Einstein, chamado Edward Witten, consegui um grande feito e unificou as cinco teorias das cordas existentes, uma revolução na Teoria das Cordas. Essa revolução chamou-se de Teoria M2.

Edward Witten
Mostrou que as cinco teorias eram, na verdade, formar diferentes de se ver a mesma teoria. Essa foi a segunda grande revolução que passou as cordas, e no momento permanece estagnada esperando novos avanços.

Bem... Tentei contar de forma simples a história da Teoria das Cordas, do seu início com Veneziano até os dias de hoje com Witten. Agora irei falar sobre outros aspectos da Teoria, coisas que pensamos ser da Ficção Científica, mas que realmente pode existir.


Um Preço a se Pagar 

A Teoria das Cordas parece ser a melhor maneira de realizar o sonho de Albert Einstein, unificar a física. Porém vem com um preço.

Para a teoria das cordas “ter efeito” precisa de mais seis dimensões extras, além das três espaciais e o tempo que conhecemos.

Dimensões extras que não podemos ver causam desconforto, mas são essenciais para a Teoria das Cordas, pois elas são responsáveis por fazerem as cordas vibrarem cada uma de uma forma, formando as partículas.

Uma pergunta deve estar em sua cabeça: “Onde estão as dimensões extras?”. Bem... A teoria diz que se pegarmos um pedaço da matéria encontraremos nela as seis dimensões enroladas como na figura abaixo.


A Teoria ainda diz outra coisa perturbadora, o fato de existir Universos Paralelos. No nosso Universo temos as leias da física como conhecemos, mas em outro universo as coisas podem ser totalmente diferentes, leis da física diferentes. Nele os dinossauros podem ainda existir, em outro você está com câncer, em outro você nunca nasceu e etc. Mas o que os Universos Paralelos têm a ver com as cordas?

A natureza é regida por quatro forças fundamentais: o eletromagnetismo, responsável pela eletricidade e magnetismo, a Força Nuclear Forte, que segura o núcleo do átomo, a Força Nuclear Fraca, ligada à radiação e a Gravidade, que mantém os corpos em órbitas. Sendo a última a de menor intensidade, bem menos intensidade. Ai que entra os universos paralelos.

A explicação de a gravidade ser bem mais fraca que as outras forças está no fato de o Gráviton – mensageiro da força da gravidade – ser uma corda aberta, então ela vazaria para outros universos paralelos ao nosso, enquanto as outras três forças são cordas fechadas presas ao nosso universo. Porém essa explicação tem um problema, que é a falta de testes experimentais pela falta de tecnologia.

Detecção de uma corda

No último parágrafo expliquei porque a força da gravidade é bem mais fraca que as demais de acordo com a Teoria das Cordas. Mas por que não há como testar essa suposição?

A reposta é a falta de tecnologia para enxergarmos algo extremamente pequeno. Com a tecnologia atual conseguimos atingir até a décima nona potência de dez, em metros. Porém uma corda é bem menor que isso, ela tem o tamanho de Planck. Em palavras mais fáceis, se aumentarmos a Terra do tamanho de um átomo, uma corda seria do tamanho de uma árvore. Uma corda é extremamente pequena!

Então, para detectarmos uma corda seria necessário um acelerador de partículas do tamanho do Sistema Solar. Fora dos limites tecnológicos atuais.

Física ou Filosofia?

Na Física para uma teoria ser aceita a mesma tem que passar por testes experimentais. Porém, como descrito acima, não podemos detectar uma corda, então significa que a Teoria não é Física e sim Filosofia.   

Sendo uma teoria Física ou uma Filosofia, não importa. O que importa é o fato de ela ser uma alternativa que, na teoria, consegue perfeitamente conciliar a Mecânica Quântica e a Relatividade Geral.

Com o mais novo acelerador de partículas do CERN, o LHC, há possibilidade, mesmo que baixa, de encontrarmos os indícios de veracidade da Teoria com a perda de força de algumas partículas.



Vídeos

 



Dicas de Leitura

O Universo Elegante de Brian Greene.



O Universo Numa Casca de Noz de Stephen Hawking.


FIM 



20/09/2011