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Uma física assustadoramente infinita de mundos possíveis

Por
05 de Abril de 2019
Ilustração
Créditos: Gary Tong

“Não há leis da física”, observou Robbert Dijkgraaf, físico matemático e diretor do Instituto de Estudos Avançados, onde Einstein passou seus últimos 22 anos.

Em vez disso, ele observa, há uma aterradora e complexa “paisagem” de possibilidades, uma rede quase infinita e sutilmente conectada de versões complementares da realidade, cada uma com seu próprio conjunto de partículas, forças, leis e dimensões fundamentais.

 

Dijkgraaf escreveu no Quanta:

"O atual modelo padrão de física de partículas é de fato um mecanismo bem construído com apenas um punhado de ingredientes. No entanto, em vez de ser único, o universo parece ser um dos infinitos mundos possíveis. Não temos ideia do porque essa combinação específica de partículas e forças está na base da estrutura da natureza. Por que existem seis “sabores” de quarks, três “gerações” de neutrinos e uma partícula de Higgs? Além disso, o Modelo Padrão vem com 19 constantes de natureza – números como massa e carga do elétron – que devem ser medidos em experimentos. Os valores desses “parâmetros livres” parecem não ter nenhum significado mais profundo. Por um lado, a física de partículas é uma maravilha da elegância; por outro lado, é uma história justa".

 

O escritor científico, Dennis Overbye, escreveu no New York Times:

"Essa paisagem, também conhecida como o multiverso, é a visão dos teóricos das cordas que ultrapassaram Einstein na imaginação científica atual. A teoria das cordas une a gravidade, que curva o cosmos, com a mecânica quântica, que descreve a aleatoriedade que vive dentro dela, visualizando os constituintes fundamentais da natureza como minúsculas cordas de energia que vibram em 11 dimensões".

 

Em contraste, escreveu Dijkgraaf em Quanta:

"Albert Einstein acreditava que, dados alguns princípios gerais, há essencialmente uma maneira única de construir um universo funcional e consistente. Na visão quase religiosa de Einstein, se investigássemos profundamente a essência da física, haveria uma e apenas uma maneira pela qual todos os componentes – matéria, radiação, forças, espaço e tempo – se encaixariam para fazer a realidade funcionar, assim como as engrenagens, molas, mostradores e ponteiros de um relógio mecânico se combinam de maneira única para manter o tempo."

 

Overbye continua:

"A teoria foi descrita como uma peça da física do século XXI que caiu no século XX por acidente – e que pode exigir a matemática do século XXII. O resultado é um labirinto matemático com 10 elevado à potência de 500 soluções, cada uma com um universo potencial diferente. Em princípio, um desses universos é nosso – mas ninguém sabe, porque a matemática e a física são terrivelmente complexas."

 

Se o nosso mundo é apenas um dos muitos, como lidamos com as alternativas? pergunta Dijkgraaf.

O ponto de vista atual pode ser visto como o oposto polar do sonho de Einstein de um cosmos único. 

Os cientistas foram atraídos à conjectura de Dijkgraaf pela descoberta, há duas décadas, de que uma misteriosa força invisível ainda a ser provada – a energia escura – está acelerando a expansão do universo, fazendo com que as galáxias se afastem umas das outras cada vez mais rápido no espaço-tempo.

 

Overby observa:

"Essa energia escura carrega todos os sinais de um fator de correção, chamado de constante cosmológica, que Einstein inseriu em suas equações há um século, e depois foi rejeitado como um disparate. Mas a quantidade dessa energia escura é menor do que o valor previsto da constante cosmológica por um fator de 10 elevado à potência de 60.

Levando os físicos a presumir que o valor da constante de Einstein é aleatório em todos os universos potenciais, vivemos em um com a quantidade certa de energia escura para permitir que estrelas e galáxias se formem.

O fator que levou a essa mudança de perspectiva tem sido a teoria das cordas, a única candidata viável para uma teoria da natureza capaz de descrever todas as partículas e forças, incluindo a gravidade, obedecendo às estritas regras lógicas da mecânica quântica e da relatividade.

 

Na teoria das cordas, resume Dijkgraaf, certas características da física que normalmente consideramos leis da natureza – como partículas e forças específicas – são na verdade soluções:

"Elas são determinadas pela forma e tamanho das dimensões extras ocultas. O espaço de todas essas soluções é muitas vezes referido como “a paisagem”, mas isso é uma grande atenuação. Mesmo as mais impressionantes paisagens montanhosas empalidecem em comparação com a imensidão deste espaço. Embora sua geografia seja apenas marginalmente entendida, sabemos que ela possui dimensões enormes. Uma das características mais tentadoras é que, possivelmente, tudo esteja conectado – ou seja, cada dois modelos estão conectados por um caminho ininterrupto. Agitando o universo com força suficiente, seríamos capazes de nos mover de um mundo possível para outro, mudando o que consideramos as leis imutáveis da natureza e a combinação especial de partículas elementares que compõem a realidade."

Se os cientistas quisessem algum presente, seriam algumas novas físicas que quebrassem o impasse desses “modelos padrão” e fornecessem novas pistas para nossa existência.

Talvez esse avanço venha finalmente da descoberta do que é a matéria escura, ou do Grande Colisor de Hádrons, que continuará batendo as partículas subatômicas pelos próximos 20 anos em busca de novas forças e fenômenos. Cada colisão registrada é mais um passo para o desconhecido.

Os cosmólogos, um grupo notavelmente rebelde, concordaram em seu próprio modelo padrão de nosso universo particular, que postula que a matéria bariônica, os átomos – suas coisas, nós e as estrelas – representam apenas 5% do peso do cosmos.

 

Overbye escreve:

"A matéria escura, da qual não sabemos nada, exceto que sua gravidade coletiva esculpe e mantém as galáxias juntas, chega a 25%. Os restantes 70% são energia escura, empurrando tudo para o lado. Também não sabemos nada sobre isso. Só sabemos que este ‘setor escuro’ existe por causa do efeito de sua gravidade no universo luminoso, os movimentos de estrelas e galáxias."

A vantagem dessa teoria não comprovada, que deixa 95% do universo não identificado, é que é um sinal empolgante de que a ciência ainda não acabou – ou talvez apenas que a espécie humana chegou ao fim do começo.

 

Leia o artigo completo de Robbert Dijkgraaf na Quanta.

Leia o artigo completo de Dennis Overbye no The New York Times Science.

Fonte: The Daily Galaxy via New York Times Science e Quanta

 

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