A Teoria das Supercordas
Olá leitor.
Neste texto descreverei um breve resumo sobre a Teoria das Supercordas, tomando como base o livro: "O Universo Elegante: Supercordas, Dimensões Ocultas e a Busca da Teoria Definitiva" de Brian Greene.
Conforme a descrição a seguir, obtida do livro, a física atual tem duas abordagens distintas:
1) Coisas grandes: teoria da relatividade;
2) Coisas pequenas: mecânica quântica.
O problema surge quando se tenta abordar assuntos mais complexos como o surgimento do Universo, como no big bang, no qual temos um objeto muito denso e muito pequeno, que depois se expande e se transforma no Universo atual.
O problema é o seguinte: a física moderna repousa em dois pilares.
Um é a relatividade geral de Albert Einstein, que fornece a estrutura teórica para a compreensão do universo nas maiores escalas: estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias, até além da imensa extensão total do cosmos. O outro é a mecânica quântica, que fornece a estrutura teórica para a compreensão do universo nas menores escalas: moléculas, átomos, descendo até as partículas subatômicas, como elétrons e quarks. Depois de anos de pesquisa, os cientistas já confirmaram experimentalmente, e com precisão quase inimaginável, praticamente todas as previsões feitas por essas duas teorias.
Mas esses mesmos instrumentos teóricos levam de forma inexorável a uma outra conclusão perturbadora: tal como atualmente formuladas, a relatividade geral e a mecânica quântica não podem estar certas ao mesmo tempo. As duas teorias que propiciaram o fabuloso progresso da física nos últimos cem anos — progresso que explicou a expansão do espaço e a estrutura fundamental da matéria — são mutuamente incompatíveis.
Para ilustrar um pouco a teoria das supercordas, veja o vídeo:
Para entender melhor a teoria das supercordas é bom entender o Entrelaçamento quântico e a Matéria Escura (responsável por cerca de 85% da força gravitacional do Universo). As cordas existem no mundo subatômico e para "observá-las" é necessário altas energias (aceleradores de partículas), mas ainda assim é difícil. Cordas são muito, mas muito pequenas e para isso estuda-se o comprimento de Planck. Se fizermos uma comparação e imaginarmos que uma árvore adulta teria o tamanho do universo observável, então uma corda seria do tamanho de um átomo de hidrogênio. Entenda que a corda está dentro dos átomos.
A seguir, outro trecho do livro que citei anteriormente:
... a simples substituição dos componentes materiais de tipo partícula puntiforme por cordas resolve a incompatibilidade entre a mecânica quântica e a relatividade geral. A teoria das cordas desata, portanto, o nó górdio da física teórica contemporânea. Essa é uma tremenda conquista, mas é apenas uma das razões pelas quais a teoria das cordas despertou tanta comoção.
----------------------------------------------------------
De forma muito simples, para leigos:
A teoria das cordas é uma teoria científica que busca explicar a natureza fundamental da matéria e da energia no universo, e que propõe que as partículas fundamentais da matéria são, na verdade, cordas minúsculas e vibrantes em dimensões extras. Essa teoria é um dos grandes desafios da física moderna e é uma tentativa de unificar todas as forças da natureza em uma única teoria. Como disse o físico Brian Greene:
"A teoria das cordas tenta fornecer uma teoria única que descreva tudo no universo: desde as partículas que compõem o núcleo dos átomos até a própria gravidade que os mantém juntos" (Greene, 2000).
A teoria das cordas postula que, ao contrário da física clássica, que trata as partículas como pontos, as cordas têm um comprimento finito e podem vibrar em diferentes modos, produzindo diferentes partículas elementares. As diferentes frequências de vibração correspondem às diferentes massas, cargas elétricas e outras propriedades das partículas. Como disse o físico Michio Kaku:
"Se você balança uma corda de violino, ela produz uma nota. A corda não pode vibrar em qualquer frequência, apenas em algumas notas específicas. De maneira semelhante, as cordas vibrantes da teoria das cordas também produzem frequências discretas que correspondem a diferentes partículas subatômicas" (Kaku, 1999).
A teoria das cordas também postula que há mais dimensões no universo além das quatro que conhecemos - três dimensões espaciais e uma dimensão temporal - e que essas dimensões extras estão enroladas em si mesmas em escalas muito pequenas. Como explicou o físico Edward Witten:
"A ideia é que existem dimensões extras muito pequenas, do tamanho de 10^-35 metros. Elas são tão pequenas que não podemos vê-las diretamente, mas podemos inferir sua existência a partir dos efeitos que elas têm na matéria e na energia" (Witten, 1996).
Embora a teoria das cordas seja uma abordagem muito interessante e promissora para a compreensão da natureza fundamental do universo, ainda não há provas empíricas suficientes para confirmá-la. No entanto, a teoria das cordas continua sendo um dos campos mais ativos e fascinantes da física teórica atual.
------------------
Referências:
Greene, B. (2000). The Elegant Universe. W. W. Norton & Company.
Kaku, M. (1999). Introduction to Superstrings and M-Theory. Springer-Verlag.
Witten, E. (1996). String Theory Dynamics in Various Dimensions. Nuclear Physics B, 443, 85-126.
