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Há bastante tempo, desde as primeiras décadas do século 20, a ideia de ter uma teoria que explique todos os fenômenos físicos conhecidos no Universo é objeto de estudo dos cientistas, principalmente com o desenvolvimento da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade de Albert Einstein.
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Com isso, surgiu a Teoria de Tudo, cuja origem de sua busca reforça a tentativa de unir os dois maiores pilares da Física moderna, o das menores e maiores coisas que existem. Tanto a Mecânica Quântica quanto a relatividade falham quando aplicadas aos assuntos um do outro, apesar de ter grande precisão ao descrever os fenômenos físicos de suas respectivas áreas.
Leia mais:
- Teoria revolucionária une mecânica quântica e a relatividade geral de Einstein
- A entropia pode mudar a física quântica para sempre
- Como é o multiverso proposto pela Teoria das Cordas?
Para descobrir esse grande mistério, muitas ideias foram levantadas, algumas hipóteses chegaram a ser testadas, mas até agora nenhuma delas conseguiu explicar tudo aquilo que percebemos fisicamente no Cosmos. Porém, há um modelo bastante interessante e que atrai os físicos teóricos como a melhor candidata: a Teoria das Cordas. Saiba mais sobre ela a seguir.
O que é e qual é o objetivo da Teoria das Cordas?
A Teoria das Cordas é um modelo físico cujo objetivo é a unificação das forças fundamentais da natureza. De forma simples, a teoria afirma que todos os tipos de interações existentes são resultado da oscilação de minúsculas cordas unidimensionais.
A chamada Teoria das Cordas é um grande campo de estudo da Física que une os conhecimentos da relatividade geral com os fundamentos da mecânica quântica. Os teóricos da área acreditam que as cordas são as menores constituintes da matéria, de tamanhos compatíveis com o comprimento de Planck (10-35 m). A forma como as cordas oscilam molda todas as partículas e forças existentes no Universo.
Atualmente, a teoria a respeito das interações da natureza é chamada de modelo padrão, sendo uma construção teórica resultado do trabalho de um grande número de cientistas ao longo dos últimos séculos. Porém, entre as forças da natureza, a gravitacional ainda não consegue ser explicadas que as demais forças.
Por esse motivo, a teoria das cordas surgiu, como forma de unificar a interação gravitacional com o mundo quântico. De acordo com ela, em escalas muito pequenas, menores do que o tamanho do núcleo atômico, toda a matéria pode ser descrita pelos modos vibracionais de pequenas cordas fechadas.
Os modos vibracionais, conhecidos também como harmônicos, aparecem quando duas ou mais ondas se encontram em um mesmo ponto, o que produz ondas estacionárias. Esse processo pode ser comparado com a produção de notas musicais ao tocarmos um violão.
De forma reduzida, podemos dizer que todas as partículas, como quarks, elétrons e até os bósons, são feitas por diferentes oscilações das cordas. Contudo, na realidade, a teoria das cordas é um objeto teórico matemático muito complexo, que apareceu por volta de 1960 e que vem sofrendo alterações e acréscimos desde então, como tentativa de explicar as interações da natureza.
Diferente do que nossa percepção humana nos mostra, é possível que existam infinitas dimensões perpendiculares umas às outras, de acordo com a Matemática. Isso fez com que a teoria das cordas ficasse famosa, já que suas interpretações traziam resultados que sugeriam a existência de diversas dimensões além das que julgávamos existir.
Quem foi o criador da Teoria das Cordas?
Em 1919, o físico alemão Theodor Franz Eduard Kaluza sugeriu que o nosso Universo pudesse ter mais do que 4 dimensões, sendo 3 espaciais e o tempo. Após isso, outras propriedades geométricas do espaço-tempo surgiram, como em 1926, quando o físico Oscar Klein propôs que as dimensões do Universo podem estar dobradas uma sobre as outras.
Já em 1970, os físicos Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen e Leonard Susskind propuseram que cordas vibrantes pudessem ser descritas por funções matemáticas conhecidas pelos físicos da época, o que deu origem à teoria das cordas.
A princípio, a teoria das cordas tinha como objetivo explicar aspectos da interação nuclear forte. Porém, a partir de 1974, John H. Schwartz apresentou resultados que mostraram que a tal teoria poderia ser usada para descrever a força gravitacional.
As dimensões e a Teoria das Cordas
Em 1984, surgiu a forma moderna da teoria das cordas, por Schwartz e Michael B. Green. A descrição, popularmente chamada de supercordas, cordas cósmicas ou superstrings, une a teoria das cordas à supersimetria.
Esse é um princípio da Física quântica que estabelece que as partículas mediadoras das forças, os bósons, possuem spin inteiro, e os férmions, blocos fundamentais da matéria, têm spin fracionário. Os complexos cálculos da sugerem que seria necessária a existência de 9 dimensões espaciais e uma dimensão temporal.
Hoje em dia, há diversos estudos feitos com base na teoria das supercordas. Alguns deles contam com interpretações que exigem a existência de 11 dimensões, e outros mais audaciosos propõem a existência de 27 dimensões de espaço-tempo.
Multiversos e a Teoria das Cordas
Muito presente em diversas obras de ficção, a ideia dos multiversos é fascinante, porém, não é comprovada. O surgimento da teoria das cordas e da mecânica quântica trouxe alguns questionamentos, que levaram certos cientistas a acreditarem na possibilidade de existirem outros universos, relacionados de alguma forma com a nossa realidade.
Em 1955, Edward Witten propôs que as diversas interpretações matemáticas da teoria das cordas se tratam, na verdade, da mesma coisa. Com isso, originou o que é chamado de teoria-M, uma teoria unificada que traz suposições, como a possibilidade de existirem universos “paralelos” ao nosso.
Existem, ao todo, diferentes possibilidades para o que seria o multiverso, e algumas delas são:
- O Universo pode ser infinito e, por isso, é possível que existam outros planetas totalmente iguais ou parecidos com o nosso;
- O Universo não é finito, mas é grande a ponto de, em algumas regiões, os parâmetros físicos serem diferentes, mesmo obedecendo às mesmas leis da Física;
- Seguindo as probabilidades que regem a mecânica quântica, há precedentes que suportem a existência de outros universos coexistentes com o nosso;
- A probabilidade de universos distintos, dos quais não são conectados ao nosso, e apresentam leis físicas totalmente diferentes das que regem o nosso Universo.
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