Na corrente principal da física atual, a Teoria de Tudo poderia unificar todas as interações fundamentais da natureza, que são consideradas como quatro: gravitação, a força nuclear forte, a força nuclear fraca e a eletromagnética. | "Uma Teoria de Tudo, ou teoria do todo, ou ainda teoria unificada ou unificadora, expressões mais simples para Teoria da Grande Unificação, ou TGU (ou ToE por suas iniciais em inglês), é uma teoria científica hipotética que unificaria, procuraria explicar e conectar em uma só estrutura teórica, todos os fenômenos físicos (juntando a mecânica quântica e a relatividade geral) num único tratamento teórico e matemático." (Wikipédia: Teoria de Tudo) |
Nos 10 últimos anos de vida, Albert Einstein vinha trabalhando numa teoria que pretendia unificar a sua teoria da Relatividade ao universo subatômico da Física Quântica, mas não teve tempo suficiente. Desde então os cientistas e matemáticos procuraram levar a ideia adiante.
A Teoria das Cordas toma a liderança como candidata a uma Teoria de Tudo. Igualmente, assumem os seus pesquisadores e defensores que a Teoria-M seria a teoria da grande unificação, ou ainda a Gravitação Quântica em Loop. Tais idéias levaram à teoria do "Mundo em 10 dimensões" de Michael Green e John Schwartz (1989) e mais tarde para a dos "Universos múltiplos em 11 dimensões" de Edward Witten (1995).
A Teoria de Tudo pretendia explicar por modelos matemáticos a relação entre todas as Forças do universo. Reuniria numa única fórmula uma explicação para as leis da física. O padrão previsível das teorias seria o seguinte:
A Teoria das Cordas toma a liderança como candidata a uma Teoria de Tudo. Igualmente, assumem os seus pesquisadores e defensores que a Teoria-M seria a teoria da grande unificação, ou ainda a Gravitação Quântica em Loop. Tais idéias levaram à teoria do "Mundo em 10 dimensões" de Michael Green e John Schwartz (1989) e mais tarde para a dos "Universos múltiplos em 11 dimensões" de Edward Witten (1995).
A Teoria de Tudo pretendia explicar por modelos matemáticos a relação entre todas as Forças do universo. Reuniria numa única fórmula uma explicação para as leis da física. O padrão previsível das teorias seria o seguinte:
A teoria das cordas inicialmente seria um modelo físico cujos blocos fundamentais são objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda, e não pontos sem dimensão (partículas), que eram a base da física tradicional. Mais tarde verificou-se que seria uma partícula com várias dimensões.
A teoria das cordas foi idealizada por Leonard Susskind (à esquerda, um professor universitário estadunidense, titular da Cadeira Felix Bloch de física teórica da Stanford University).
Depois de dividir o átomo em prótons, nêutrons e elétrons, os cientistas ainda puderam dividir os prótons e nêutrons em quarks, dos quais existem seis categorias diferentes, das quais apenas três existem atualmente, e que, combinadas, formam todos os tipos de partículas do Universo até hoje previstos.
A teoria das cordas foi idealizada por Leonard Susskind (à esquerda, um professor universitário estadunidense, titular da Cadeira Felix Bloch de física teórica da Stanford University).
Depois de dividir o átomo em prótons, nêutrons e elétrons, os cientistas ainda puderam dividir os prótons e nêutrons em quarks, dos quais existem seis categorias diferentes, das quais apenas três existem atualmente, e que, combinadas, formam todos os tipos de partículas do Universo até hoje previstos.
O que alguns físicos viram como uma possível solução para este problema foi a criação de uma teoria, ainda não conclusiva, que diz que as partículas primordiais são formadas por energia, que, vibrando em diferentes freqüências, formaria diferentes partículas. De acordo com a teoria, todas aquelas partículas que considerávamos como elementares, como os quarks e os elétrons, são na realidade filamentos vibrantes, a que os físicos deram o nome de cordas. Ao vibrarem, as cordas originam as partículas subatômicas juntamente com as suas propriedades. Para cada partícula subatómica do universo, existe um padrão de vibração particular das cordas.
A humanidade não tem atualmente tecnologia para observar as cordas (que se acredita terem aproximadamente o Comprimento de Planck, em torno de 10‾³⁵ m). Talvez, em algum momento, poderemos ser capazes de observar as cordas de uma forma significativa, ou ao menos obter uma percepção mais substancial pela observação de fenômenos cosmológicos que elucidem a física das cordas.
A Teoria das Cordas passou por 2 revoluções, a primeira foi sobre a formulação da própria teoria até suas implicações sobre as dimensões, que implicava ao menos 5 Teorias das Cordas aparentemente distintas uma da outra.
A segunda revolução da Teoria das Cordas aconteceu em 1995, quando Edward Witten publica a sua Teoria-M (segundo ele mesmo, "M" de Matriz), que unifica as cinco diferentes Teorias das cordas, mais a Supersimetria e a Super Gravidade. Essa teoria diz que tudo, matéria e campo, é formada por membranas, e que o universo flui através de 11 dimensões. Teríamos então, 3 dimensões espaciais (altura, largura, comprimento), 1 temporal (tempo) e 7 dimensões recurvadas, sendo a estas atribuídas outras propriedades, como massa e carga elétrica.
Na verdade, as Cordas, na medida que identificamos várias dimensões, se parece mais como uma membrana, assim nos informa Stephen Hawking, em seu livro “Universo numa casca de noz”: As branas são objetos estendidos que surgem na teoria das cordas. Dessa forma uma 1-brana é uma corda, uma 2-brana é uma membrana, uma 3-brana possui três dimensões estendidas e assim sucessivamente.
O sonho da unificação na física, unir a Relatividade Geral de Albert Einstein com a Mecânica Quântica de Planck, Bohr, Bell, Feynman, Schrödinger, Heisenberg, John Von Neumann e tantos outros gênios, estaria assim resolvido, num mundo variante de cordas e membranas compondo tudo que o existe.
A humanidade não tem atualmente tecnologia para observar as cordas (que se acredita terem aproximadamente o Comprimento de Planck, em torno de 10‾³⁵ m). Talvez, em algum momento, poderemos ser capazes de observar as cordas de uma forma significativa, ou ao menos obter uma percepção mais substancial pela observação de fenômenos cosmológicos que elucidem a física das cordas.
A Teoria das Cordas passou por 2 revoluções, a primeira foi sobre a formulação da própria teoria até suas implicações sobre as dimensões, que implicava ao menos 5 Teorias das Cordas aparentemente distintas uma da outra.
A segunda revolução da Teoria das Cordas aconteceu em 1995, quando Edward Witten publica a sua Teoria-M (segundo ele mesmo, "M" de Matriz), que unifica as cinco diferentes Teorias das cordas, mais a Supersimetria e a Super Gravidade. Essa teoria diz que tudo, matéria e campo, é formada por membranas, e que o universo flui através de 11 dimensões. Teríamos então, 3 dimensões espaciais (altura, largura, comprimento), 1 temporal (tempo) e 7 dimensões recurvadas, sendo a estas atribuídas outras propriedades, como massa e carga elétrica.
Na verdade, as Cordas, na medida que identificamos várias dimensões, se parece mais como uma membrana, assim nos informa Stephen Hawking, em seu livro “Universo numa casca de noz”: As branas são objetos estendidos que surgem na teoria das cordas. Dessa forma uma 1-brana é uma corda, uma 2-brana é uma membrana, uma 3-brana possui três dimensões estendidas e assim sucessivamente.
O sonho da unificação na física, unir a Relatividade Geral de Albert Einstein com a Mecânica Quântica de Planck, Bohr, Bell, Feynman, Schrödinger, Heisenberg, John Von Neumann e tantos outros gênios, estaria assim resolvido, num mundo variante de cordas e membranas compondo tudo que o existe.
A descoberta das membranas levou à uma evolução na Teoria da Cordas, pois a 11ª dimensão implicaria numa membrana em torno da Corda, uma superfície que isolaria em parte as outras 10 dimensões e criaria seu próprio universo. Nosso universo, então, poderia estar dentro de uma membrana, pois seria possível existir uma SUPERMEMBRANA. Essa evolução na Teoria-M se encaixa numa equação há muito tempo pensado sobre a Gravidade. As membranas deixariam escapar a força gravitacional existente entre elas, ao mesmo tempo que se deixam influenciar por essa gravidade, que é Super, a maior Força no universo, mesmo parecendo ser a mais fraca. Esse fenômeno seria possível graças aos chamados Grávitons. |
Os cientistas que hoje trabalham no maior acelerador de partículas do mundo, no CERN, buscam comprovar a existência dessas partículas, os Gravitons. Isso seria a prova experimental da Teoria das Cordas.
As SUPERMEMBRANAS sugerem a existência de vários universos (veja a Teoria do Multiverso, no vídeo abaixo de Brian Greene), cada qual dentro de uma membrana, onde a gravidade tem a propriedade de perpassar por cada uma delas, sendo a maior força, por envolver todas as supermembranas e, ao mesmo tempo, parecer tão fraca observada a partir de dentro de cada universo.
Então como surgiu o Universo afinal?
Desde que Edwin Hubble apontou seu telescópio para o céu, ninguém mais duvida que o universo surgiu a partir de uma grande explosão, ou pelo menos, começou a se expandir de uma grande aglomeração no espaço.
Em 1950 Fred Hoyle sugeriu pejorativamente o nome "Big Bang" para o evento de início do Universo, quando iniciou-se a expansão. Edward P. Tryon propôs, em 1973 (Nature, 246, 396), que o Big Bang ocorreu por uma flutuação quântica do vácuo.
Até quando nosso universo continuará a se expandir?
Bom, várias teorias apontam para 2 caminhos:
1. o Universo se expandirá para sempre, ou
2. a expansão parará e haverá novo colapso ao estado denso.
Desde que Edwin Hubble apontou seu telescópio para o céu, ninguém mais duvida que o universo surgiu a partir de uma grande explosão, ou pelo menos, começou a se expandir de uma grande aglomeração no espaço.
Em 1950 Fred Hoyle sugeriu pejorativamente o nome "Big Bang" para o evento de início do Universo, quando iniciou-se a expansão. Edward P. Tryon propôs, em 1973 (Nature, 246, 396), que o Big Bang ocorreu por uma flutuação quântica do vácuo.
Até quando nosso universo continuará a se expandir?
Bom, várias teorias apontam para 2 caminhos:
1. o Universo se expandirá para sempre, ou
2. a expansão parará e haverá novo colapso ao estado denso.
Na imagem de recorte acima, podemos ter uma idéia de como o nosso Universo surgiu pela Teoria do Big-Bang.
Tentar entender como funciona essa expansão, e até onde ela pode ir, poderia nos fazer entender a dinâmica do Universo, e quem sabe, explicar a sua origem.
Por isso, essas 2 teorias principais surgiram, nelas o Universo poderia se expandir para sempre ou poderia parar, voltar a se condensar e voltar a explodir novamente.
Tentar entender como funciona essa expansão, e até onde ela pode ir, poderia nos fazer entender a dinâmica do Universo, e quem sabe, explicar a sua origem.
Por isso, essas 2 teorias principais surgiram, nelas o Universo poderia se expandir para sempre ou poderia parar, voltar a se condensar e voltar a explodir novamente.
Quando tive contato pela primeira vez com a teoria do Big-Bang, isso foi em 1990, lendo o livro de Isaac Asimov, "O Colapso do Universo", passei a acreditar na 2ª opção, também conhecida como "Big-Crunch". Mas eu tinha apenas 15 anos, e sem internet naquela época, era difícil ter acesso a esse tipo de conhecimento. Asimov explicava que, em determinado momento, o universo iria desacelerar e sua massa iria se combinar novamente, pela atração gravitacional, como um retorno ao ponto inicial (Colapso), quando explodiria outra vez. Esse processo poderia acontecer infinitas vezes. Assim, a pergunta, "o que havia antes do Big-Bang?", estaria respondida: havia um universo anterior... Tal teoria do Big-Crunch era uma teoria do universo "Fechado". |
| Mas logo surgiram outros argumentos provando que as estrelas não estão em processo de desaceleração, muito pelo contrário... estão cada vez mais acelerando! Indicando um universo de modo "Aberto". Nesse modelo viveríamos num universo estático e linear, onde o Big-Bang aconteceria 1 vez (na origem desse universo) e as estrelas estaria em movimento de expansão eternamente até o infinito, onde um observador no ponto A perderia o contato com a outra estrela no ponto B, num determinado tempo. No vídeo à esquerda, Brian Greene explica sobre as Cordas e Universo Aberto. |
Num modelo de universo "Aberto", voltamos a ficar se resposta para "O que havia antes do Big-Bang, então?".
Fato é que os cientistas não sabem, com certeza, qual o modelo correto, como se comporta este Universo.
O que a Teoria das Cordas tem a ver com isso?
Ela fornece os argumentos mais elegantes sobre o que havia antes do Big-Bang.
A Teoria das Cordas faz parte da física Quântica, sugere que o universo surgiu no momento em que 2 SUPERMEMBRANAS colidiram. Como disse anteriormente, uma super membrana poderia ter toda a energia de um universo, e ao colidir com outra, liberaria uma explosão, ou se preferir, uma expansão como a do Big-Bang. Veja na ilustração abaixo:
Essas colisões quânticas poderiam acontecer indefinidas vezes e gerar muitos universos, isso explicaria, também, o que havia antes do Big-Bang: Cordas e Membranas.
Existe alguma prova se o Universo surgiu de uma colisão de universos quânticos?
Como já disse, os cientistas não encontraram nenhuma prova.
A Física Quântica trata de um universo subatômico, super minúsculo; trata de investigar do que o átomo é feito. Os instrumentos ao qual nossa tecnologia dispõe, hoje, não são capazes de registrar partículas tão pequenas.
Existe um otimismo muito grande em torno dessas teorias apresentadas aqui, pois ela contém um argumento matemático muito forte, onde todas as leis e teorias da física parecem convergir para ela.
Em 1984 John Schwarz e Michael B. Green conseguiram provar que a Teoria das cordas estava livre de anomalias matemáticas:
Existe uma "beleza" matemática em torno dessas teorias, uma "elegância" notória, muito bem examinada pelos grandes gênios da atualidade. Brian Greene e Michio Kaku¹, nos contam que a teoria é elegante demais para estar totalmente errada, mas ainda, estamos longe de encontrar uma comprovação experimental.
Brian Greene fez um interessante documentário para a TV norte-americana que vale citar, intitulado "Universo Elegante", disponível em https://www.youtube.com/watch?v=UWvpWkLNpmM .
Brian Greene fez um interessante documentário para a TV norte-americana que vale citar, intitulado "Universo Elegante", disponível em https://www.youtube.com/watch?v=UWvpWkLNpmM .
No CERN (Centro de pesquisas de aceleração de partículas da França) os cientistas conseguiram isolar um fenômeno relacionado ao Bóson de Higgs, o que equivale a detectar sua presença. Conforme publicado na revista NewScientist em 17 de julho de 2014 (Disponível em <http://www.newscientist.com/article/dn25912-higgs-boson-glimpsed-at-work-for-first-time.html#.VQng0I7F88a> . Acesso em 18 Março 2015):
| "We know these particles very well, but we have never seen them interact in this way before," says Marc-André Pleier at Brookhaven National Laboratory in New York. "With this measurement, we can check that the Higgs boson does its job." |
Outra boa notícia foi a publicação, na respeitada revista Nature, do trabalho da brasileira, de 32 anos, Gabriela Barreto Lemos, que fotografou uma experiência sobre "emaranhados quânticos", e homenageou o Prêmio Nobel Erwin Schrödinger, ao escolher a imagem de um gato (em alusão ao seu célebre paradoxo quântico do Gato vivo e morto) para tal experimento. |
As descobertas vão confirmando a Teoria das Cordas.
Porém, novamente, conforme novas respostas vão surgindo, outras perguntas aparecem... e parece que nunca terão fim: OK, antes do Big-Bang havia as Cordas, ou Membranas. Mas, antes das Membranas? O que deu origem as membranas?
Nesse ponto teremos 2 perspectivas:
1º. Então, novamente, entraremos na velha questão se foi Deus que criou tudo, ou se tudo surgiu do nada. E isso já foi assunto do 3º capítulo deste trabalho.
2º. A Matemática, ou a Física, entrará numa busca infinita sobre o que veio antes do ponto x. Nesse caso, descobriremos que foi o ponto y, a seguir perseguiremos o que veio antes do ponto y, e assim até o infinito porque no final a matéria não poderá ter sido criada do nada.
Pare! Respire. Perceba o paradoxo da 2º perspectiva:
Se negarmos que um Ser intencionalmente criou a partícula inicial, nunca poderemos achar essa partícula inicial, pois ela seria o limite entre o existir e o não existir. Nesse momento, inevitavelmente, faríamos a pergunta óbvia: mas o que, ou quem, criou a primeira de todas as partículas, a última partícula "z"? Se a resposta não pode ser "Deus", e nem pode ser "surgiu do nada", então, entraríamos num paradoxo infinito, que nos levaria sempre a descobrir que uma partícula é constituída de outra menor e assim infinitamente.
Passei minha vida toda pensando nesse paradoxo. Hoje, aliviado por saber que não fui o único, descobri semelhanças lendo Stephen Hawking:
| "Algumas pessoas ficarão desapontadas se não há uma teoria final, que possa ser formulada por um número finito de princípios. Eu pertencia a este grupo, mas mudei de idéia." |
Hawking adota essa postura após analisar o Teorema de Gödel, e assim, também analisou Freeman Dyson:
| "O teorema de Gödel implica que a matemática pura é inexaurível. Não importa quantos problemas possa-se resolver, sempre haverá outros problemas que não podem ser resolvidos com as regras existentes. Pelo teorema de Gödel, a física também é inexaurível. As leis da física são um conjunto finito de regras, e inclui as regras para fazer matemáticas, então o teorema de Gödel é aplicado nelas." |
Voltamos à estaca zero, o que temos no cesto para escolher? Quais são as opções? Quais são as questões a serem respondidas? Basicamente, ainda são: Limite, infinito, matéria surgindo do nada, intencionalidade na criação do universo e origem no espaço-tempo. Por mais que avancemos na tecnologia e no conhecimento, não temos uma conclusão sobre a origem do Universo e do ser consciente.
Assim como Brian Greene palestrou no TED, vivemos uma era espetacular, ainda temos a oportunidade de descobrir muita coisa sobre o universo, mas talvez não estejamos avançando porque não estaríamos fazendo as perguntas certas. Ah... e essa sim, é a mudança de atitude que devemos tomar!
As grandes revoluções no conhecimento aconteceram quando alguém resolveu fazer as perguntas certas, no momento certo. É isso que revela, sob uma nova perspectiva, algo transformador e significativo.
Esse é o campo da Filosofia.
| "A física quântica trabalha num universo subatômico, no qual não podemos observar, daí em diante não é Física, é Filosofia." "Não gosto da teoria do Big-Bang a partir do nada. Não consigo pensar num universo á partir do nada. Não sou filósofo, e por isso não respondo. Para os filósofos isso é um problema!" (Burt Ovrut, Físico Teórico da Universidade da Pensilvânia) |
Assim como a matemática está para a Física (Clássica ou Quântica), a Física e a Matemática estão para a Filosofia. Se queremos investigar a Origem de Tudo, devemos fazer uso das três disciplinas em conjunto, pois existe uma relação entre elas, justamente, porque possuem uma base comum: a lógica que rege esse universo, o Logos, que parece obedecer um padrão, uma matriz.
Porém, parece que nosso conhecimento só poderá alcançar o mais distante pela Filosofia. Ela deve ser a chave para as questões mais profundas, acerca da origem do universo, aonde a Física não conseguirá alcançar.
E a matemática? Ora... é irmã gêmea da Filosofia, e por incrível que pareça, irmã siamesa da Física também, isso porque são geradas no pensamento, na reflexão.
Sendo assim, nos deparamos com outro paradoxo:
1º. A matemática parece explicar todo o universo porque nossa consciência obedece uma linguagem, ou matriz, que condiciona nossa inteligência a interpretar o mundo através da lógica? Ou,
2º. O universo é composto de uma lógica matemática, e interpretamos esse mundo, assim, porque fomos criados à sua imagem e semelhança?
Caso você opte pela segunda opção, sentirá tentado a crer que o Ser criador é um matemático. Mas isso é assunto para o próximo capítulo.
Porém, parece que nosso conhecimento só poderá alcançar o mais distante pela Filosofia. Ela deve ser a chave para as questões mais profundas, acerca da origem do universo, aonde a Física não conseguirá alcançar.
E a matemática? Ora... é irmã gêmea da Filosofia, e por incrível que pareça, irmã siamesa da Física também, isso porque são geradas no pensamento, na reflexão.
Sendo assim, nos deparamos com outro paradoxo:
1º. A matemática parece explicar todo o universo porque nossa consciência obedece uma linguagem, ou matriz, que condiciona nossa inteligência a interpretar o mundo através da lógica? Ou,
2º. O universo é composto de uma lógica matemática, e interpretamos esse mundo, assim, porque fomos criados à sua imagem e semelhança?
Caso você opte pela segunda opção, sentirá tentado a crer que o Ser criador é um matemático. Mas isso é assunto para o próximo capítulo.