Pensamentos de um Estudante: Teoria das Cordas - Uma Breve História das Cordas

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.

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Parte 2:Um Preço a se Pagar.

Parte 3: Teoria Física ou uma Filosofia?

Parte 4: Vídeos e Links