A FÍSICA É TEÓRICA, MAS A DIVERSÃO É REAL.

Se a história da luz nos ensina alguma coisa, é que a ciência não avança necessariamente em linha reta. Algumas ideias desaparecem, outras sobrevivem, algumas são abandonadas e depois ressuscitam sob uma forma completamente diferente.

Talvez a Teoria das Cordas — que vem sendo considerada desde a década de 1970 uma das candidatas mais ambiciosas a uma Teoria de Tudo, capaz de descrever sob um mesmo arcabouço as partículas fundamentais e as forças da natureza, incluindo a gravidade — esteja vivendo justamente um desses momentos de espera. Até porque já se passaram mais de cinquenta anos, e o tão sonhado casamento entre a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica ainda não aconteceu.

A dificuldade não está apenas na matemática, mas na possibilidade de verificar experimentalmente aquilo que a matemática prevê. A Teoria das Cordas propõe que as partículas fundamentais não sejam objetos pontuais, mas minúsculas cordas vibrantes que, dependendo da maneira como vibram, se manifestam como partículas diferentes. E entre seus estados de vibração surge algo que se comporta como o gráviton — a hipotética partícula mediadora da gravidade quântica. Ou seja: a gravidade aparece naturalmente dentro da estrutura da teoria. Só que há um pequeno inconveniente.

As escalas envolvidas são tão diminutas e as energias necessárias tão elevadas que testar diretamente as previsões mais fundamentais da teoria está além das possibilidades experimentais atuais. E as dimensões extras constituem outro problema: nas formulações mais conhecidas, o Universo precisa de dez ou onze dimensões, mas as dimensões adicionais estariam compactificadas em escalas extraordinariamente pequenas. Consequentemente, não conseguimos enxergá-las, medir sua geometria ou passear por elas. Pelo menos por enquanto.

Ainda assim, seria injusto concluir que a Teoria das Cordas não produziu nada de importante simplesmente porque ainda não sabemos se ela descreve literalmente o nosso Universo. Uma das maiores contribuições de seu desenvolvimento foi justamente revelar conexões inesperadas entre áreas da matemática e da física que pareciam não ter relação alguma. O físico Edward Witten, um dos mais conceituados nomes da área, mostrou como a teoria poderia estabelecer pontes entre diferentes formulações matemáticas e físicas. Dessa evolução surgiu, entre outras coisas, a Teoria M, que reúne diferentes versões das supercordas sob uma estrutura mais abrangente.

E há ainda uma conexão particularmente fascinante: em 1997, o físico argentino Juan Maldacena propôs a chamada correspondência AdS/CFT — uma relação profunda entre uma teoria gravitacional definida em determinado espaço e uma teoria quântica sem gravidade formulada em uma dimensão menor. Em termos simplificados, uma descrição que contém gravidade pode ser equivalente a outra que não contém gravidade. Parece absurdo, mas é justamente por isso que é fascinante.

A correspondência AdS/CFT não transformou a Teoria das Cordas numa teoria experimentalmente comprovada, mas numa ferramenta extremamente poderosa para investigar problemas de gravidade quântica, buracos negros e teoria quântica de campos. Ou seja: mesmo uma teoria cuja relação com a realidade ainda não foi demonstrada pode produzir matemática e ferramentas capazes de iluminar problemas reais da física. E talvez seja essa a parte mais interessante da história.

A ciência não é apenas uma coleção de respostas confirmadas. Ela também é uma coleção de perguntas bem formuladas, hipóteses ousadas e caminhos que, às vezes, levam a lugares que ninguém imaginava encontrar. A Teoria das Cordas pode um dia receber a confirmação experimental que seus defensores esperam, mas também pode ser abandonada por uma teoria mais abrangente ou ainda se revelar parcialmente correta, como aconteceu tantas vezes na história da física: O fato é que não sabemos, e talvez seja justamente isso que torna a história tão interessante.

No fundo, a Teoria das Cordas não está apenas tentando descobrir do que o Universo é feito. Ela está tentando descobrir qual é a arquitetura da própria realidade. Se um dia conseguirmos testar suas previsões, talvez descubramos que o espaço possui dimensões que jamais percebemos, que a gravidade tem uma estrutura quântica e que aquilo que chamamos de partículas são apenas diferentes manifestações de uma mesma realidade fundamental. Se não conseguirmos… bem, a ciência terá aprendido alguma coisa igualmente valiosa: que a natureza não é obrigada a obedecer às nossas melhores ideias.

Como dizia uma antiga frase estampada numa camiseta: "A física é teórica, mas a diversão é real.” Talvez a Teoria das Cordas não seja a Teoria de Tudo, mas apenas uma ponte, e algumas das maiores descobertas da ciência começaram exatamente assim: alguém construiu uma ponte antes mesmo de saber aonde o outro lado levaria.

E nós, naturalmente, continuaremos atravessando.

SOBRE A TEORIA DAS CORDAS

AUSÊNCIA DE EVIDÊNCIA NÃO É EVIDÊNCIA DE AUSÊNCIA. 

Albert Einstein sonhava com uma "Teoria de Tudo", que juntasse o eletromagnetismo e a gravidade (as forças nucleares forte e fraca só foram descobertas mais tarde), mas morreu sem conseguir realizar seu sonho.

Mais adiante, diversos físicos — entre os quais John Schwarz, Michael Green e Yoichiro Nambu — desenvolveram o conceito da Teoria das Cordas, que combina a relatividade geral (que explica o comportamento de grandes corpos como planetas e estrelas) com a mecânica quântica (voltada para a explicação de partículas subatômicas).

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

A nova rodada da Quaest mostra que a vantagem de Lula sobre Bolsonaro encolheu: apenas três pontos no cenário de segundo turno. O empate técnico é um prenúncio do que está por vir. Faltam 50 dias para a eleição. Serão dias violentos.

O filho de capetão voltou ao patamar que ostentava em maio, antes da explosão do caso Dark Horse. A recuperação não pode ser atribuída às ideias do candidato do PL, que são poucas e confusas. Ele readquiriu forças graças às vulnerabilidades do adversário.

Os mimos do sócio do Master para Jaques Wagner, líder de Lula no Senado, dividiram o noticiário com a mordida de Flávio Bolsonaro no bolso de Daniel Vorcaro. Lulinha passou a estrelar três inquéritos. O eleitor soube que Marcola, chefe de gabinete do presidente, recebeu dinheiro da lobista do Careca do INSS.

A campanha começou formalmente neste domingo. A plateia pode imaginar o que fariam os candidatos se não precisassem se controlar. Coisas envolvendo machadinhas, arames sob as unhas e óleo quente no ouvido. Até a eleição de outubro, a política tende a ser mais violenta que luta de MMA. As acusações se sobrepõem aos projetos.

Surgida no fim da década de 1920, a mecânica quântica dividiu os físicos entre os que queriam estudá-la e os que preferiam continuar a desvendar os mistérios dos grandes corpos do universo usando a relatividade geral de Einstein. A questão é que os conceitos da relatividade não se aplicam ao mundo subatômico e vice-versa. E é aí que entra a Teoria das Cordas, segundo a qual todas as coisas do universo são compostas por filamentos de energia que vibram como as cordas de um violão, criando cada qual um som diferente e produzindo uma coisa diferente na natureza. À luz dessa premissa, o universo seria uma grande sinfonia gerada a partir da vibração dessas cordas. 

Durante muito tempo, acreditou-se que o átomo (palavra grega para 'indivisível') era a menor unidade da matéria. No início do século XX, Ernest Rutherford demonstrou que o átomo possui um pequeno núcleo central cercado por elétrons. Mais tarde, descobriu-se que os prótons e os nêutrons são formados por partículas menores ainda: os quarks, enquanto os elétrons pertencem a outra família de partículas fundamentais conhecida como léptons.

Hoje, acredita-se que os seis tipos diferentes de quarks e os seis tipos diferentes de léptons sejam as partículas fundamentais da matéria. Os quarks nunca aparecem isolados na natureza — sua existência é inferida por observações indiretas — enquanto os léptons podem ser detectados experimentalmente. Daí os defensores da Teoria das Cordas proporem que quarks, léptons e demais partículas não sejam fundamentais, mas manifestações diferentes de minúsculas cordas vibrantes.

Dada a dificuldade de provar a existência de algo tão minúsculo, os físicos mais céticos acham que a Teoria das Cordas não passa de uma espécie de golpe de marketing. Já o físico iraniano Cumrun Vafa, da Universidade Harvard — um dos mais influentes no campo — rebate as acusações: “muito do esforço humano vem de tentar compreender as coisas primeiro; se focarmos apenas nos experimentos, vamos perder um cenário muito maior”. Para ele, o fato de não ter nada em laboratório para mostrar não tira o mérito da teoria — na qual Leonard e Sheldon, da série The Big Bang Theory, também acreditam. 

“Haters gonna hate”, dizem os físicos que defendem a Teoria das Cordas. Mas o xis da questão é que, diferentemente do que Einstein imaginava, as versões mais modernas dessa teoria não veem o universo como um espaço-tempo de quatro dimensões (altura, profundidade, largura e tempo), mas sim com 11 dimensões — as outras sete que não conseguimos enxergar estão ali, ocultas à nossa percepção, e as vibrações das cordas nessas dimensões geram tanto os fótons — partículas que compõem não só a luz como também o eletromagnetismo — quanto os grávitons — partículas hipotéticas que surgiriam numa descrição quântica da gravidade.

Apesar de ainda não ter sido confirmada experimentalmente, a Teoria das Cordas impressiona muitos físicos pela elegância e pela simetria de suas formulações matemáticas. Seus defensores veem nisso um indício de que ela possa estar apontando para algo profundo sobre a estrutura do universo; seus críticos respondem que, sem evidências experimentais, beleza matemática não basta para transformar uma hipótese em realidade.

Como disse Carl Sagan, "ausência de evidência não é evidência de ausência". 

Mas também não é evidência de presença.

MISTÉRIOS DA MEIA-NOITE — SOBRE A NATUREZA DO TEMPO E A TEORIA DE TUDO

OCULTAR SEU PASSADO É O MESMO QUE FECHAR A JANELA DA SUA VIDA.

Talvez não seja o tempo que passa por nós, mas nós que passamos por ele como grãos de areia entre as câmaras de uma ampulheta, e talvez a forma como o sentimos seja uma construção da nossa mente. 

A coisa fica ainda mais complicada quando deixamos a psicologia e focamos o campo da física: em algumas teorias modernas, como a da Gravitação Quântica em Loop, o tempo simplesmente não aparece nas equações fundamentais.

Para compreender isso melhor, devemos ter em mente que a Relatividade Geral diz respeito aos corpos gigantescos do Universo, como estrelas e planetas, enquanto a física quântica é a base da física nuclear e trata do universo das partículas menores do que os prótons e os elétrons. 

Curiosamente, as equações de Einstein não afrontam a física quântica e vice-versa: ambas coexistem sem se contradizerem formalmente, embora não se juntem numa teoria unificada. É como se a natureza tivesse duas explicações diferentes para seu funcionamento e nenhuma deles estivesse errada. Em outras palavras, mesmo que elas se expressem em idiomas diferentes, ambas pareçam dizer a verdade.

Observação: Para explicar esse aparente contrassenso, o físico italiano Carlo Rovelli compara a natureza a um velho rabino que, consultado por dois homens para resolver uma disputa, deu razão a ambos — e quando sua mulher ponderou que os dois não poderiam ter razão ao mesmo tempo, ele disse que ela também estava certa.

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

Políticos, quando hesitam em embarcar numa canoa ou ameaçam desembarcar dela, fazem-no porque vislumbram no horizonte a possibilidade de naufrágio. 

Projetos com presumida taxa alta de sucesso atraem adesões por gravidade. Foi assim que a direita aderiu pragmaticamente aos governos do PT, até abandonar o partido no governo Dilma Rousseff 2, e foi assim também que Jair Bolsonaro conseguiu transformar sua inicialmente desacreditada candidatura à Presidência num êxito eleitoral que deu nome a um movimento.

O chamado bolsonarismo, contudo, dá sinais de fragilidade na ausência do chefe. Ao contrário do petismo, que se manteve vivo mesmo com a prisão de Luiz Inácio da Silva, em 2018, e na ausência de postulantes a substitutos a ponto de ir pela quinta vez ao Palácio do Planalto em 2022, a corrente se dispersa sob a administração dos herdeiros.

O atrito com Michelle é só o gesto mais atrativo, do ponto de vista da intriga midiática. Outros menos chamativos têm significado político que indica franca indisposição da direita — seja ela extrema ou moderada — com a candidatura de Flávio Bolsonaro.

Os cientistas apreciam teorias elegantes, simples e funcionais, e talvez por isso essa aparente incompatibilidade entre os dois maiores pilares da física os estimule a buscar um terceiro, que escore ambos os campos de estudo. E é aí que surge a Teoria das Cordas, segundo a qual o mundo quântico é formado por minúsculos filamentos de energia — cordas unidimensionais que, vibrando em diferentes frequências, correspondem a diferentes partículas, assim como as cordas de um violão produzem diferentes notas musicais.

Essa teoria se apresenta como a candidata mais promissora para o papel de conciliadora, pois visa conectar todos os fenômenos naturais sob uma mesma descrição com uma elegância matemática extraordinária. É fato que os detratores dessa teoria torcem o nariz para a ideia de um mundo infinitamente pequeno que comporte as tais cordas. Aliás, esse antagonismo rendeu até briga no seriado The Big Bang Theory —, e que a gravidade quântica em loop dissolve essa tensão, já que não pretende ser uma Teoria de Tudo, e sim entender o Big Bang e o interior dos buracos negros — o que, convenhamos, não é pouco.

Tanto a Teoria das Cordas quanto a Teoria da Gravidade Quântica em Loop são apenas sugestões de visão de mundo. Além de não existir uma tecnologia que permita um tira-teima, a tensão entre os dois tipos de física não existe na Gravidade Quântica em Loop, que combina Relatividade Geral e Mecânica Quântica sem utilizar qualquer outra hipótese além dessas duas teorias devidamente reescritas para se tornarem compatíveis.

A Relatividade Geral sustenta que o espaço não é uma caixa rígida e inerte, como um recipiente em que jogamos as coisas, e sim um campo dinâmico e maleável — um imenso molusco em que estamos imersos, capaz de se comprimir e se retorcer na presença de massa e energia, e através do qual se propagam a luz e as ondas de rádio que chegam aos nossos olhos e ouvidos. Já a mecânica quântica define o universo como uma estrutura granular formada por pequenos pacotinhos (quanta), como os fótons que compõem a luz. A diferença é que os fótons vivem no espaço, enquanto os tais pacotinhos são eles próprios o espaço.

De acordo com o físico italiano o Carlo Rovelli, o espaço como recipiente amorfo das coisas desaparece da física com a gravidade quântica; as coisas (quanta) não habitam o espaço, e sim uma os arredores da outra — o espaço é o tecido de suas relações de vizinhança. Daí se depreende que, numa escala muito pequena, o espaço não é algo contínuo, mas tem como limite o limite dos pacotinhos que o formam.

A física teórica ditou o rumo dos experimentos durante décadas, mas, de um tempo a esta parte, ficou mais difícil apresentar uma nova hipótese que explique de maneira convincente questões que seguem em aberto. A própria história da física mostra que muitas teorias perderam força, enquanto outras foram colocadas de lado e retomadas tempos depois. Um bom exemplo é o Modelo de Huygens, segundo o qual a luz era onda, que foi o mais aceito Einstein explicar o efeito fotoelétrico, segundo o qual a luz se comporta tanto como onda quanto como partícula.

Mesmo tendo perdido um pouco de seu encanto, a Teoria das Cordas continua sendo a base da Teoria M, que busca unificar a Relatividade, que descreve o macrocosmo, e a Física Quântica, que remete ao universo microscópico das partículas subatômicas, bem como acomodar todos os fenômenos conhecidos sob o guarda-chuva de uma estrutura matemática elegante e universal. Mais que uma mudança de paradigma, ela é uma expansão ambiciosa do que entendemos por tempo e espaço, e parte de seu fascínio vem da capacidade de explicar a gravidade dentro de um arcabouço quântico (através de uma hipotética partícula chamada "gráviton").

Observação: Para essa teoria funcionar, é preciso que o universo tenha sete ou oito dimensões além das três espaciais e uma temporal, tão minúsculas que sejam impossíveis de detectar. Não obstante, se essa teoria estiver correta, então o Universo não é apenas mais estranho do que imaginamos, mas mais estranho do que podemos imaginar.

A Teoria das Cordas inclui ingredientes que combinam com descobertas experimentais recentes, como a ideia de que cada partícula tem um “parceiro” supersimétrico. No entanto, a despeito de sua beleza matemática, ela peca pela falta de evidências experimentais à luz da tecnologia atual: além de não termos como medir as dimensões extras, as energias necessárias para testar o modelo em questão estão muito além do alcance de qualquer acelerador de partículas existente ou previsto para os próximos anos.

A evolução dessa teoria abriu espaço para a Teoria M, e conceitos dela derivados vêm influenciando outras áreas da física teórica, como os estudos sobre buracos negros, a holografia e até as redes quânticas. Mesmo sem provas experimentais diretas, as cordas continuam sendo uma das possibilidades mais atraentes da física teórica. Se será testável um dia é uma questão que segue em aberto. Mas experimentos em gravidade quântica, avanços na detecção de partículas e até mesmo observações astronômicas de alta precisão podem fornecer pistas indiretas para confirmar ou refutar aspectos da teoria.

Ao fim e ao cabo, a física é como um farol no mar escuro da ignorância; a Teoria das Cordas pode não ser a luz final, mas ilumina muitos caminhos possíveis.

Continua…

DE VOLTA ÀS VIAGENS NO TEMPO — 120ª PARTE

HAY PERSONAS QUE, ADEMÁS DE NO HACERNOS COMPAÑÍA, NOS ROBAN LA SOLEDAD.

Vimos no capítulo anterior que a Teoria das Cordas busca unificar todas as forças fundamentais da natureza a partir de duas ideias ousadas: a de que todas as partículas são minúsculos filamentos de energia em permanente vibração; e a de que existem outras dimensões além das quatro conhecidas (três espaciais e uma temporal). Nesse contexto, o Universo seria uma gigantesca sinfonia em que cada modo de vibração das "cordas" corresponde a uma partícula diferente. 

A beleza matemática faz dessa proposta a principal candidata à tão sonhada Teoria de Tudo, mas o problema é que as hipotéticas cordas são tão pequenas que nenhuma tecnologia disponível é capaz de detectá-las — daí parte da comunidade científica considerá-la uma elegante construção teórica que carece de confirmação experimental. Nas versões atuais da Teoria das Supercordas, o Universo teria dez dimensões, e em sua formulação mais abrangente — conhecida como Teoria M — teria onze. Mas a pergunta que se coloca é: se essas dimensões existem, por que não conseguimos percebê-las?

Para entender melhor, imagine uma formiga caminhando sobre uma mangueira de jardim. Vista de longe, parece que ela só pode seguir adiante ou voltar para trás, mas ela pode igualmente andar ao redor da mangueira, explorando uma dimensão que passa despercebida para um observador distante. E a Teoria das Cordas sugere algo semelhante: as dimensões extras não estariam escondidas em algum lugar do cosmos, mas seriam extremamente pequenas e "enroladas" sobre si mesmas, tornando-se invisíveis na escala em que vivemos. 

Se essa hipótese estiver correta, o Universo pode ser muito mais complexo do que imaginamos, e é justamente nesse ponto que a história fica mais intrigante: se essas dimensões adicionais abrem caminho para uma das ideias mais fascinantes da física moderna, então a possibilidade de outros universos coexistirem ao lado do nosso é no mínimo plausível.

Até aqui, tratamos as dimensões extras apenas como um ingrediente necessário para que a Teoria das Cordas funcionasse, mas elas conduzem a uma consequência muito mais surpreendente: na Teoria M, as cordas deixam de ser os únicos protagonistas e passam a dividir o palco com objetos com várias dimensões, chamados branas (do inglês membranes), que podem ser imaginadas como superfícies que se estendem pelo espaço em diferentes números de dimensões.

Algumas branas se parecem com linhas, outras com folhas, outras ainda com volumes de dimensões superiores, impossíveis de visualizar intuitivamente. Segundo essa perspectiva, o próprio Universo pode ser uma dessas branas, ou seja, tudo o que conhecemos, das galáxias, estrelas, planetas, seres vivos e até nós mesmos — estaria confinado à superfície de uma gigantesca membrana cósmica mergulhada em um espaço de dimensões superiores.

Supõe-se que as branas podem coexistir muito próximas umas das outras em uma dimensão que não conseguimos perceber, e embora pareçam vizinhas em um espaço de dimensões superiores, são completamente inacessíveis para quem vive confinado dentro de uma delas — assim como duas páginas contíguas de um livro estão separadas por uma espessura minúscula, mas um personagem desenhado em uma das páginas jamais conseguiria atravessar para a outra.

Se isso estiver correto, é possível que existam inúmeros universos, cada qual com suas próprias propriedades físicas. Alguns poderiam ser praticamente idênticos ao nosso, e outros, tão diferentes que nem mesmo átomos ou estrelas conseguiriam existir. 

Vale salientar que tudo isso permanece no campo das hipóteses. Até o momento, não existe qualquer evidência experimental da existência de branas ou de outros universos. Trata-se de uma consequência matemática de alguns modelos da Teoria M, ainda distante de uma confirmação observacional. Como acontece com tantas ideias da física de fronteira, a elegância da teoria é inegável, mas a natureza ainda não revelou se ela corresponde à realidade. Por outro lado, a simples possibilidade de o Universo ser apenas uma entre inúmeras "membranas" cósmicas já basta para ampliar nossa perspectiva. 

Achávamos que a Terra fosse o centro de tudo até descobrirmos que ela é apenas um planeta entre bilhões. Agora, surge a hipótese de nosso Universo ser apenas um entre incontáveis outros. E, se isso parece extraordinário, espere pelo próximo capítulo, porque a viagem está apenas começando.

Continua…

DE VOLTA ÀS VIAGENS NO TEMPO — 123ª PARTE

O TEMPO É A SUBSTÂNCIA DA QUAL SOMOS FEITOS: UM RIO QUE NOS ARREBATA… MAS NÓS SOMOS O RIO.

Viagens no tempo, universos paralelos e dimensões extras fazem parte do imaginário de quem tenta compreender os limites do espaço e do tempo. Para alguns físicos, não se trata apenas de temas de ficção científica, e sim de consequências possíveis de teorias matemáticas que tentam descrever a natureza em suas escalas mais fundamentais.

Um desses pesquisadores é o iraniano Cumrun Vafa, professor da Universidade Harvard e um dos nomes mais influentes da Teoria das Cordas. Seu trabalho está ligado a uma das maiores ambições da física contemporânea: encontrar uma estrutura capaz de conciliar a mecânica quântica — que descreve o mundo das partículas — com a Relatividade Geral de Einstein, extraordinariamente bem-sucedida na descrição da gravidade, das estrelas, dos planetas e da estrutura do cosmos.

O problema é que, para funcionar, a Teoria das Cordas exige uma realidade muito mais complexa do que aquela que nossos sentidos conseguem perceber. Dependendo da formulação, o Universo teria dez ou onze dimensões, embora as adicionais permaneçam compactificadas em escalas inimaginavelmente pequenas, inviabilizando sua medição com os recursos de que dispomos atualmente. Isso sem falar que não temos qualquer evidência experimental direta de sua existência.

E aqui surge uma questão que acompanha a ciência desde seus primórdios: até onde podemos confiar numa teoria que ainda não conseguimos testar? Segundo Vafa, compreender a física não significa necessariamente mergulhar em um oceano de equações. Muitas ideias aparentemente complicadas podem ser apresentadas por meio de exemplos simples, desde que consigamos enxergar o princípio escondido por trás deles.

Um dos episódios mais famosos da história da ciência envolve Galileu Galilei. Reza a lenda que ele teria deixado cair objetos de massas diferentes do alto da Torre de Pisa para demonstrar que, desprezando a resistência do ar, a velocidade de queda não depende da massa do corpo. A história provavelmente foi embelezada ao longo do tempo e não há evidência sólida de que o polímata italiano tenha realizado exatamente esse experimento na torre. Mas sabemos que ele estudou cuidadosamente a queda dos corpos e chegou a conclusões que contrariavam a física aristotélica. 

A ideia fundamental, entretanto, permanece extraordinária: um fenômeno aparentemente simples pode esconder uma verdade profundamente contraintuitiva. É mais ou menos isso que acontece quando tentamos falar sobre dimensões extras, universos paralelos ou uma possível teoria que una toda a física. Não precisamos necessariamente começar pelas equações. Podemos começar pela pergunta, e talvez a pergunta mais importante seja justamente esta: e se aquilo que chamamos de realidade for apenas uma parte muito pequena daquilo que existe?

A Teoria das Cordas parte de uma hipótese tão simples quanto ousada: as partículas fundamentais não seriam pontos sem dimensão, mas diminutas cordas que vibram de diferentes maneiras. Cada padrão de vibração corresponderia a uma partícula diferente — uma espécie de sinfonia cósmica na qual elétrons, quarks e outras partículas seriam notas produzidas por um mesmo instrumento fundamental.

A premissa é matematicamente elegante, mas a natureza não premia a elegância. Para que ela seja levada a sério como descrição física do Universo, é preciso encontrar alguma maneira de confrontá-la com a realidade. E é justamente aí que começa o problema. 

As dimensões adicionais previstas por suas formulações mais conhecidas seriam tão pequenas e compactas que não conseguimos observá-las diretamente. Ademais, a energia necessária para testar muitos de seus efeitos estariam além da capacidade dos aceleradores de partículas atuais.

A teoria também prevê naturalmente um candidato a mediador quântico da gravidade: o gráviton. Mas nenhuma experiência conseguiu detectar essa partícula, e estruturas associadas à supersimetria, embora fundamentais em muitas formulações das supercordas, também permanecem sem confirmação experimental.

Isso não significa que a Teoria das Cordas esteja errada, apenas que, até agora, a matemática chegou mais longe do que o laboratório. E a história da ciência mostra que isso nem sempre é motivo para abandonar uma ideia. A própria natureza da luz oferece um exemplo magnífico de como a ciência pode avançar aos tropeços, mudar de direção e, décadas depois, descobrir que ideias aparentemente incompatíveis continham pedaços da verdade.

Newton defendia uma concepção corpuscular da luz, enquanto Christian Huygens sustentava que ela tinha natureza ondulatória. As duas interpretações disputaram espaço até o início do século XIX, quando os experimentos de Thomas Young e os trabalhos de Augustin-Jean Fresnel forneceram evidências extraordinárias em favor da natureza ondulatória. 

Parecia que a questão estava resolvida, mas em 1915 Einstein explicou o efeito fotoelétrico, mostrando que a luz também podia ser descrita em termos de quanta de energia (mais tarde, esses quanta seriam chamados de fótons, mas a luz não precisou escolher entre ser onda ou partícula). Hoje sabemos que a luz apresenta aquilo que chamamos de dualidade onda-partícula. A antiga disputa entre duas explicações aparentemente incompatíveis acabou dando lugar a uma descrição quântica muito mais estranha — e muito mais profunda.

Uma das maiores lições da história da física ensina que uma teoria pode perder espaço, parecer ultrapassada e, ainda assim, preservar uma parte da verdade que será recuperada quando o conhecimento avançar. É por isso que a ausência de confirmação experimental da Teoria das Cordas não encerra necessariamente a história. Pode ser apenas o intervalo entre uma pergunta e o experimento capaz de respondê-la; afinal, a matemática pode apontar para lugares onde os instrumentos ainda não conseguem chegar.

E talvez seja justamente aí que comece a próxima etapa da nossa viagem.

Continua…

DE VOLTA ÀS VIAGENS NO TEMPO — 119ª PARTE

O TEMPORA, O MORES…

O otimista é um ingênuo e o pessimista, um chato; melhor mesmo é ser um realista esperançoso, que reconhece os fatos, inclusive os desagradáveis, não fecha os olhos diante de estatísticas desfavoráveis e resultados preocupantes, mas tampouco transforma probabilidades em certezas. 

Entretanto, existe uma diferença enorme entre dizer "a situação é complicada" e dizer "está tudo perdido", pois a primeira frase descreve um cenário; a segunda decreta um destino.

Essa postura é muito próxima do método científico: em vez de partirem do pressuposto de que tudo vai dar certo ou vai dar errado, os pesquisadores formulam hipóteses, reúnem evidências, reveem conclusões quando surgem novos dados e seguem investigando enquanto a resposta não é conhecida.

CONTINUA DEPOIS DA POLÍTICA

Ganhar a eleição já no primeiro turno é a meta de todos os candidatos. Sonho quase impossível, considerando que, das últimas nove disputas presidenciais, só duas foram decididas na etapa inicial — em 1994 e 1998 —, e isso porque FHC surfou no ocasional fator da unidade nacional em torno do combate à inflação e da estabilidade econômica. Em 2002, a eleição do macróbio que ora postula o quarto mandato — e cujos garranchos verbais milhões de brasileiros não suportam mais ouvir — introduziu na cena o antagonismo materializado no conceito do "nós contra eles", cuja continuidade se traduziu na reação do "eles contra nós" e tornou o debate político refém de duas forças políticas conduzidas pela afeição ou rejeição da maioria dos brasileiros. Essa dinâmica reduziu a possibilidade de construção de consensos mínimos e minou a probabilidade de as eleições presidenciais serem resolvidas na primeira etapa. Lula não conseguiu liquidar logo a fatura, mesmo quando estava nos píncaros da popularidade. É de se imaginar que tenha sido vítima do próprio veneno ao jogar na divisão, apostando na hipótese de a maioria se perfilar ao lado dele. Os índices de mais de 80% de aprovação ao fim do segundo mandato não se traduziram em apoio suficiente para repetir o feito de FHC, que apostou num projeto coletivo de economia estável enquanto Lula se apoiou no culto à própria personalidade. Insistiu nessa toada no terceiro mandato, a despeito das evidências de fadiga dessa matéria-prima, subestimou a oposição aos seus planos de continuidade eterna, dentro e fora do universo político. Agora, apresenta-se ao presidente um dilema. O molusco eneadáctilo se vê como grande líder, mas não lidera uma saída para a crise institucional, arrisca-se a encerrar a carreira com uma derrota vexaminosa para o herdeiro do golpista condenado. E, se ganhar, não está apto a oferecer ao Brasil nada além da promessa de "fazer mais" do mesmo.

Em qualquer dos cenários, o que se vê adiante é estrada escura e um caminho deserto.

Mutatis mutandis, a mesma premissa embasa esta série, até porque em vez de afirmar que viajar no tempo é possível ou impossível, prefiro convidar o leitor a acompanhar o que a física realmente diz, distinguindo fatos, hipóteses e especulações: em última análise, uma postura de curiosidade disciplinada, não de crença, na qual o otimista aposta sem olhar as cartas, o pessimista desiste antes do embaralhar, e o realista esperançoso joga sabendo que pode ganhar ou perder, e só descobrirá o resultado se permanecer na mesa.

Não há aqui qualquer pretensão de oferecer receitas para a felicidade ou frases de efeito, mas apenas uma constatação bem-humorada sobre a condição humana: vivemos sem garantias, porém com escolhas. E, enquanto houver escolhas, sempre fará sentido seguir em frente.

Feitas essas considerações, voltemos à nossa viagem, começando por dizer que, até aqui, tratamos o universo como um palco composto por três dimensões espaciais e uma temporal — um modelo que, durante mais de um século, descreveu com extraordinária precisão praticamente tudo o que observamos. Mas e se ele estiver incompleto? E se existirem outras dimensões ocultas de nossos sentidos, tão pequenas que passam despercebidas?

Embora possam soar como ficção científica, essas possibilidades estão no coração de uma das mais ousadas construções da física moderna: a Teoria das Cordas, que nasceu da tentativa de unificar todas as forças fundamentais da natureza, mas exige algo que desafia profundamente nossa intuição: a existência de dimensões adicionais do espaço. Segundo ela, todas as coisas do universo são compostas por filamentos de energia que vibram como as cordas de um violão, criando diferentes modos de vibração que supostamente correspondem às diversas partículas fundamentais da natureza.

Nessa analogia, o universo seria uma gigantesca sinfonia, na qual cada 'nota' daria origem a uma partícula diferente, mas dificuldade de provar a existência de algo tão minúsculo divide a comunidade científica: alguns pesquisadores consideram a Teoria das Cordas a candidata mais promissora à tão sonhada teoria de tudo, enquanto outros argumentam que, sem previsões passíveis de verificação experimental, ela corre o risco de permanecer mais próxima de uma elegante construção matemática do que de uma teoria física propriamente dita.

Vale ressaltar que, enquanto a Relatividade Geral descreve o universo em quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), a Teoria das Cordas exige dimensões adicionais para que sua estrutura matemática permaneça consistente. Nas versões atuais da Teoria das Supercordas, são necessárias dez dimensões, e em sua formulação mais abrangente, conhecida como Teoria M, esse número sobe para onze, sendo sete ocultas à nossa percepção, cujas diferentes formas de vibração corresponderiam, entre outras partículas, aos fótons — partículas da luz — e aos grávitons, partículas hipotéticas que surgiriam numa descrição quântica da gravidade.

A Teoria das Cordas impressiona os físicos pela elegância, pela simetria de suas formulações matemáticas e por apontar para algo profundo sobre a estrutura do universo. No entanto, nosso primeiro impulso é reagir com incredulidade. Afinal, basta olhar ao redor para percebermos que vivemos em um universo com três dimensões espaciais, às quais o tempo assoma como uma quarta dimensão. Onde, então, estariam as dimensões adicionais? E se elas realmente existem, por que não conseguimos percebê-las?

A resposta começa por uma constatação curiosa: nossos sentidos não são árbitros absolutos da realidade. Durante milênios, acreditamos que a Terra era imóvel, que o Sol girava ao seu redor e que o espaço e o tempo eram absolutos. Cada uma dessas certezas acabou sendo revista à medida que novas observações e teorias ampliaram nossa compreensão do universo. Não seria a primeira vez que a natureza se revelaria mais complexa do que nossa intuição permitia imaginar.

É justamente aí que entra uma das analogias mais conhecidas da física teórica. Imagine uma formiga caminhando sobre uma longa mangueira de jardim. Vista de muito longe, a mangueira parece apenas uma linha. Para quem a observa à distância, existe apenas uma direção possível: para frente ou para trás. A formiga, entretanto, enxerga uma realidade diferente. Além de avançar ao longo da mangueira, ela pode contorná-la, caminhando em torno de sua circunferência. Em outras palavras, a formiga percebe uma dimensão que passa despercebida ao observador distante.

Segundo a Teoria das Cordas, algo semelhante poderia acontecer conosco. As dimensões adicionais não seriam grandes extensões ocultas em algum lugar do cosmos, mas dimensões extraordinariamente pequenas, "enroladas" sobre si mesmas — tão diminutas que escapam completamente à nossa percepção e aos instrumentos atualmente disponíveis. É por isso que, embora vivamos imersos nelas, temos a impressão de existir em apenas três dimensões espaciais.

Essa ideia recebeu o nome de compactificação. Em termos simples, significa que certas dimensões não desapareceram nem deixaram de existir; apenas permanecem compactadas em escalas tão minúsculas que, para todos os efeitos práticos, tornam-se invisíveis.

Se isso já parece difícil de imaginar, as dimensões extras são apenas o começo. No próximo capítulo, veremos que algumas versões da Teoria das Cordas abrem caminho para algo ainda mais surpreendente: outros universos coexistindo ao lado do nosso.

Continua…