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Desfavor Explica: Teoria das Cordas.

| Somir | | 59 comentários em Desfavor Explica: Teoria das Cordas.

Pamina disse:
23/11/2012 às 17:04

Para o Somir:

Desfavor explica: Teoria das cordas

Honrando com uma semana de atraso o texto pedido pelos leitores na semana do aniversário… Com mais uma semana de atraso. Mas não fiquemos amarrados por isso. Hoje eu vou TENTAR explicar a Teoria das Cordas, da forma mais simples possível (Mas sem virar documentário do Discovery…). Aposto que você vai vibrar! (Ha!)

Antes de qualquer coisa, precisamos entender (ou relembrar) que a física moderna lida com um problema de extrema gravidade: O que faz sentido na escala macro não faz na escala micro, e vice-versa. A física que explica o movimento de planetas ao redor de uma estrela não “bate” com o observado em elétrons ao redor do núcleo de um átomo, por exemplo. Isso vem quebrando a cabeça de mentes brilhantes há décadas.

E quanto mais se vai para um ou outro lado da escala de tamanho, menos sentido parece fazer! Onde está a conexão que vai alinhar a Teoria da Relatividade com a Mecânica Quântica? Bom, mesmo sem encontrar evidências sólidas dessa conexão, surgem várias ideias e explicações teóricas para reconciliar essa divisão, tentando prever a resposta na base da matemática e da abstração.

Uma dessas linhas teóricas é a relativamente famosa Teoria das Cordas. Até mesmo quem não liga para física já deve ter ouvido o nome. O que muita gente não sabe é que a fama dessa teoria vem muito mais da polêmica que gera na comunidade científica do que de acertos e previsões propriamente ditas. Passa longe de ser unanimidade, e muitos físicos vão te olhar com desdém se você sequer mencioná-la.

A Teoria das Cordas tenta ser uma Teoria de Tudo. Conciliando todas as forças fundamentais conhecidas com todas as formas de matéria conhecidas. A mesma coisa que a faz ser bacana (explicar tudo!) também deixa muito a desejar se escrutinada pelo método científico (explicar tudo?). Mas, lembrem-se: Mesmo com suas controvérsias, não é uma Teoria bolada por meia dúzia de maconheiros entediados, é algo estudado e aperfeiçoado por muita gente séria e dedicada por muitos anos.

Vamos tentar desenrolar essas cordas…

CONJUNTO

Não existe só UMA Teoria das Cordas. A Teoria das Cordas, pelo menos no contexto de uma explicação generalizada, deve ser entendida com um conjunto de teorias. Com o passar do tempo, e muito por causa da dificuldade de testar as hipóteses sugeridas, braços da teoria começaram a se desenvolver, cada qual partindo de um princípio parecido.

Uma das maiores “loucuras” da Teoria das Cordas é que ela pode gerar explicações para basicamente infinitos universos diferentes, como é muito matemático, não tem essa “obrigação social” de achar a resposta para o nosso. Uma das críticas mais comuns à Teoria é que ela ainda não achou algo que explique as nossas leis da física. Sempre fica faltando alguma coisa. E considerando o número de universos possíveis, é bem pior que achar uma agulha num palheiro, é achar um átomo numa galáxia (munido apenas de uma lupa)…

Aposto que você já deve ter ouvido também o termo “Supercordas”. Como eu já escrevi, existe mais do que uma representação da Teoria das Cordas em geral, e a Teoria das Supercordas é uma delas. O super não se refere ao tamanho das cordas em si, mas ao conceito de supersimetria, que prega que para cada partícula fundamental existe uma virtualmente idêntica, mas com o spin levemente diferente. HÃ?

Partícula Fundamental: Partículas onde não se conhece nenhuma subdivisão. Ou seja: Não dá para quebrar mais.

Spin: Os físicos vão querer me matar, mas… Considere Spin como a direção na qual uma partícula gira. É muito para a cabeça explicar mais do que isso agora.

As partículas fundamentais se dividem em férmions e bósons. Os férmions são partículas de massa (quarks e elétrons – átomos), os bósons são partículas que carregam energia (fóton – luz). Mas como matéria e energia são a mesma coisa, se você “gira” (Spin) ela um pouco, ela troca de time. Pela supersimetria, se existe um férmion, existe um bóson, sempre.

A Teoria das Supercordas incorpora a supersimetria nos seus cálculos, as mais antigas não. Não se confunda achando que existem cordas Clark Kent e cordas Super-Homem. Neste texto eu vou seguir mais perto dessa variação da Teoria das Supercordas, mas sem propriamente endossá-la, porque sinceramente, consenso é a última coisa que se encontra nesse assunto.

CORDAS

E qual é esse princípio parecido entre as variações? A Teoria das Cordas sugere que partículas sub-atômicas feito elétrons e quarks não são objetos com zero dimensões. E sim cordas com uma dimensão. A explicação não resolveu nada, né? Ok, vamos com mais calma. Um dos caminhos mais óbvios para criar uma Teoria de Tudo é achar o ponto indivisível da matéria/energia.

Durante muito tempo, o átomo (mesmo que puramente em teoria e com vários nomes diferentes) era a menor divisão da matéria. Mas aí descobriram que o átomo também poderia ser dividido. E pior: Que tinha MUITO mais espaço “vazio” do que “coisas” propriamente ditas dentro de um. Mas não acaba por aí, com a descoberta dos quarks, até mesmo as partes do átomo podiam ser subdivididas. E com a descoberta de mais um monte de forças agindo sobre essas partículas, inclusive descobrindo que nem o vazio é vazio mesmo… Não tinha como unificar mais porra nenhuma.

E é aí que a Teoria das Cordas (em geral) entra: Sugerindo que nas menores escalas da matéria concebidas tudo pode ser entendido como uma série de cordas vibrando. Aqui é necessário um exercício de imaginação: Ao invés de pensar nessas partículas subatômicas como “bolinhas”, imagine uma corda fechada, tipo um elástico, vibrando ao longo da linha que o forma. Vibrações diferentes criam elementos diferentes. Mais ou menos como as cordas de um violão: Dependendo de como você bate na corda, ela vibra de forma diferente e produz um som diferente.

E como são todas cordas idênticas, apenas vibrando em frequências diferentes, elas podem interagir e mudar de “som” de acordo com as outras cordas próximas. Por isso matéria/energia consegue interagir. Agora é apenas uma parte indivisível compondo tudo… Agora dá para explicar tudo, né?

DIMENSÕES

O problema é que na prática a teoria foi outra. Os cálculos baseados nessa ideia bacana de reduzir tudo a cordas vibrando por aí fecharam até que bem… Mas com um pequeno problema: Eles precisam de 10 dimensões para funcionar. A das Supercordas ainda coloca mais uma no bolo.

Estamos familiarizados e “livres” com três dimensões e acompanhamos o fluxo de uma quarta. Altura, largura e profundidade são as que usamos para nos locomover e enxergar o universo, tempo a é a dimensão da qual somos meros espectadores. A física que temos lida razoavelmente bem só com essas quatro, inclusive para explicar coisas espetaculares como o movimento de planetas e estrelas! Também é fácil imaginar que mesmo coisas minúsculas como partículas de átomos estejam inseridas dentro desses três eixos de espaço e um de tempo.

Mas para a Teoria das Cordas, não dava certo. Seriam necessárias outras dimensões para que essas cordas pudessem se movimentar, esticar e relaxar. E essas dimensões deveriam ser tão pequenas que estariam ainda mais escondidas. Não confundir com dimensões de imaginário popular, espelhos do universo atual com algumas variações.

Essas dimensões da Teoria das Cordas são mais ou menos como se encolhêssemos uma pessoa até o ponto onde ela consegue andar sobre a espessura de uma folha de papel. O espaço para se locomover já existe, mas é pequeno demais para ser percebido pelos observadores (no caso, nós). A matemática por trás da teoria vai tão longe que o mínimo de dimensões possíveis para a Teoria das Supercordas fazer sentido é 10. Mais a dimensão do tempo. Algumas outras variações sugerem até 26 dimensões!

Novamente, essa parte gera críticas pela impossibilidade de sequer testar algo assim. O tamanho sugerido para cada uma dessas cordas é mais ou menos a distância de Plank, uma medida de distância tão ínfima que é considerada o limite TEÓRICO de quão pequeno pode se ir.

Pois bem, o cérebro humano não é equipado para ir além de 3 dimensões de espaço e uma de tempo. Uma das únicas formas de testar a existência de outras dimensões é se alguma coisa “sumir”. Mas sumir sumir mesmo, nada dessa coisa bonita de tudo se transforma. Os testes do LHC também se propõem a descobrir se depois de uma colisão muito poderosa entre partículas, a energia medida antes e depois vai ser diferente. Se for, a teoria das dimensões pode ficar muito mais forte.

UNIVERSO HOLOGRÁFICO

Evidente que não dá para cobrir tudo numa postagem, existem toneladas de informações extras, mas só de entender mais ou menos os conceitos de cordas e dimensões, já dá para aproveitar algumas das teorias mais insanas e divertidas relacionadas da Teoria das Cordas.

Uma das ideias sobre as cordas é que apesar de serem unidimensionais, se você analisá-las com o passar do tempo, elas vão formar uma superfície bidimensional, uma espécie de lençol contendo todas suas posições e dimensões possíveis. E só para ficar claro:

Zero Dimensões: Um ponto TEÓRICO.
Uma Dimensão: Uma linha.
Duas Dimensões: Um quadrado.
Três Dimensões: Um cubo.

A Teoria das Cordas diz que a menor subdivisão da matéria não é de Zero Dimensões, mas sim de Uma. Linhas para todos os lados. (que mesmo fazendo curvas e “fechando”, não mudam de dimensão… elas passam por OUTRAS dimensões para fazer essas curvas e virarem círculos) E na união dos seus poderes, cria-se um espaço bidimensional.

Uma dessas ideias interessantes derivadas da Teoria das Cordas, que eu mencionei por cima em uma postagem anterior, é a do Universo Holográfico. De forma simplificada: O universo é composto de informação, matéria e energia são meras representações dessa informação. Depende mais de quem recebe essa informação do que de as coisas… existirem. Calma, piora: O universo seria uma área bidimensional onde a informação está “pintada”, inclusive a terceira dimensão percebida pelos macacos pelados que habitam esta rocha.

Estudando os buracos negros, Stephen Hawking chegou a conclusão que eles emitem radiação (que agora leva seu nome). Outro cientista, Jacob Bekenstein, calculou que a temperatura do buraco negro não precisa ser zero e que eles também tem entropia. E mais: Que sua entropia precisa ser a maior possível, existe um limite de energia que você pode ter num mesmo ponto antes dele virar um buraco negro.

Entropia: A tendência da energia de se tornar inutilizável com o passar do tempo. A noção de que o universo vai esfriar deriva diretamente dessa ideia.

Pois bem, a entropia de um buraco negro cresce de acordo com sua massa, e nada no universo pode ganhar dessa entropia. O que os cientistas descobriram é que esse aumento de entropia acontecia ao quadrado do raio do buraco negro, e não ao cubo, como se imaginaria num objeto tridimensional. Isso dá pano para a manga na discussão sobre a Teoria das Cordas e suas aplicações reais.

Ainda é teórico até dizer chega, mas se juntarmos essa ideia de universo holográfico com uma descoberta interessante de outro cientista que afirma ter encontrado códigos de programação estudando a matéria/energia… Mas deixemos isso para desenrolar numa próxima vez.

Para dizer que duvida que eu tenha entendido também antes de explicar, para dizer que se sente melhor por acreditar em mágica agora, ou mesmo para reclamar que faltou falar de uma das zilhões de partes que faltou mesmo falar: somir@desfavor.com

Comentários (59)

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