JOÃO FERNANDES DA SILVA JÚNIOR
joaofdasilvajunior@gmail.com
Biguaçu, Santa Catarina (Brasil)
 

Uma análise espírita sobre
o Espaço-Tempo

(Parte II)

A Teoria das supercordas é um modelo físico cujos blocos fundamentais são objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda, contrariamente aos pontos de dimensão zero (partículas) que formavam a base da Física tradicional. E por essa razão, as teorias baseadas na teoria das supercordas podem evitar os problemas associados à presença de partículas pontuais (entenda-se, partículas de dimensão zero) em uma teoria física, como uma densidade infinita de energia associada à utilização de pontos matemáticos.

O estudo da teoria de supercordas tem revelado a necessidade de outros objetos não propriamente cordas, incluindo pontos, membranas, e outros objetos de dimensões mais altas.

O interesse na teoria das supercordas é dirigido pela grande esperança de que ela possa vir a ser uma teoria de tudo. Ela é uma possível solução do problema da gravitação quântica e, adicionalmente à gravitação, ela poderá naturalmente descrever as interações similares ao eletromagnetismo e outras forças da Natureza.

A teoria das supercordas inclui os férmions, os blocos de construção da matéria. Não se sabe ainda se a teoria das supercordas é capaz de descrever o Universo como uma precisa coleção de forças e matéria que nós observamos, nem quanta liberdade para escolha destes detalhes a teoria irá nos permitir.

Muitos trabalhos na teoria das supercordas têm levado a avanços na matemática, principalmente em geometria algébrica. A teoria das supercordas tem também levado a novas descobertas na teoria da supersimetria, que poderá ser testada experimentalmente pelo Grande Colisor de Hádrons.

Os novos princípios matemáticos utilizados nesta teoria permitem que físicos afirmem que o nosso Universo possui 11 dimensões, 10 espaciais e 1 temporal e isso explicaria as características das forças fundamentais da Natureza (de acordo com a opinião da maioria dos físicos).

O estudo das chamadas teorias das supercordas foi iniciado na década de 60 e teve a participação de vários físicos para sua elaboração. Essas teorias se propunham a unificar toda a Física e unir a Teoria da relatividade e a Teoria Quântica numa única estrutura matemática, capaz de explicar os fenômenos micro e macrocósmicos. Embora não esteja totalmente consolidada, a teoria mostra sinais promissores de ser, pelo menos, plausível.

Depois de dividirem o átomo em prótons, nêutrons e elétrons, os cientistas ainda puderam dividir os prótons e nêutrons em quarks – e Murray Gell-Mann ganhou o Nobel de Física em 1969 com isso - (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). Tal divisão pode repetir-se ad infinitum, pois, ao chegar à última partícula (aquela que, supostamente, seria a partícula indivisível), como saber que ela não seria, também, divisível? O próprio átomo e, depois, prótons e nêutrons eram indivisíveis até serem divididos em partículas menores. O elétron, assim como outros léptons, contudo, até o nível de energia das experiências atuais, parece serem sem estrutura nos moldes do modelo padrão.

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 (não necessariamente um tipo específico de energia, como a elétrica ou nuclear que, vibrando em diferentes tons, 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 unidimensionais vibrantes, a que os físicos deram o nome de supercordas.

Ao vibrarem as cordas originam as partículas subatômicas juntamente com as suas propriedades. Para cada partícula subatômica do Universo existe um padrão de vibração particular das cordas.

A analogia da teoria consiste em comparar esta energia vibrante com as cordas de um violão, por exemplo, as quais ao serem pressionadas em determinado ponto e feitas vibrar, produzem diferentes sons, dependendo da posição onde são pressionadas pelo dedo. O mesmo acontece com qualquer tipo de corda. De igual maneira, as diferentes vibrações energéticas poderiam produzir diferentes partículas (para maiores esclarecimentos sobre a questão recomendamos a leitura de nosso livro "Espaço, Tempo e Espírito – Espiritismo e Física Quântica").

Depois de formular a Teoria Geral da Relatividade, Einstein dedicou praticamente suas últimas três décadas de vida à tentativa de unificar, numa só teoria, a força eletromagnética e a força gravitacional. Uma proposta a que Einstein se dedicou foi a idealizada, independentemente, pelo físico alemão Theodor Kaluza e o sueco Oskar Klein. Nela, além das três dimensões usuais de altura, largura e comprimento, o espaço teria uma dimensão a mais. Mas, diferentemente das três dimensões em que vivemos, cujos tamanhos são infinitos, a dimensão extra da teoria de Kaluza e Klein teria a forma de um círculo com raio muito pequeno.

Partículas se movendo no sentido horário do círculo teriam carga elétrica negativa (como o elétron), enquanto aquelas se movimentando no sentido anti-horário seriam positivas (como o pósitron). Partículas paradas em relação a essa quarta dimensão espacial teriam carga elétrica zero (como o neutrino). Embora a teoria de Kaluza e Klein unificasse a força gravitacional com a força eletromagnética, ela ainda era inconsistente com a mecânica quântica. Essa inconsistência só seria resolvida 50 anos mais tarde, com o surgimento de uma nova teoria na qual o conceito de partícula como um ponto sem dimensão seria substituído pelo de objetos unidimensionais.

A teoria das supercordas foi originalmente criada pelos físicos Yoishiro Nambo, Leonard Sussekind e Holger Nielsen para explicar as peculiaridades do comportamento do hádron. Em experimentos em aceleradores de partículas, os físicos observaram que o momento angular de um hádron é exatamente proporcional ao quadrado de sua energia. Nenhum modelo simples dos hádrons foi capaz de explicar este tipo de relação. Um dos modelos rejeitados tenta explicar os hádrons como conjuntos de partículas menores mantidas juntas por forças similares à força elástica.

A fim de considerar estas trajetórias, os físicos voltaram-se para um modelo onde cada hádron era de fato uma corda rotatória, movendo-se de acordo com a Teoria da Relatividade Especial de Einstein. Isto levou ao desenvolvimento da teoria bosônica das cordas, que ainda é a primeira versão a ser ensinada para os estudantes de Física.

A necessidade original de uma teoria viável para os hádrons foi completamente preenchida pela cromodinâmica quântica, a teoria dos quarks e suas interações. Tem-se a esperança agora que a teoria das supercordas ou algumas de suas descendentes venham proporcionar uma compreensão mais clara acerca dos quarks em si.

A teoria bosônica das cordas é formulada em termos da ação Nambu-Goto, uma quantidade matemática que pode ser usada para predizer como as cordas se movem através do espaço e do tempo.

Pela aplicação das ideias da mecânica quântica às ações Nambu-Goto ­– um procedimento conhecido como quantização – pode-se deduzir que cada corda pode vibrar em muitos diferentes modos, e que cada estado vibracional representa uma partícula diferente.

A massa da partícula e a maneira que ela pode interagir são determinadas pela forma de vibração da corda, em essência, pela "nota" que a corda produz. A escala de notas, cada uma correspondente a um diferente tipo de partícula, é denominada o "espectro" da teoria.

Em um artigo publicado na revista científica Astrophysical Journal, astrônomos disseram ter encontrado um novo tipo de coisa que eles não conseguiram entender.

Os cientistas do projeto Supernova Cosmological Project, da Universidade de Berkeley nos EUA, usaram o Telescópio Espacial Hubble para monitorar agrupamentos de galáxias procurando por supernovas.

Em fevereiro de 2006, quando olhavam em direção à Constelação do Norte, o Hubble detectou um objeto que começou a brilhar. Ele continuou a brilhar por 100 dias e chegou a 21ª magnitude em duas cores próximas do infravermelho. Em seguida ele foi se apagando em uma escala de tempo similar, até que nada restou para ver. O objeto brilhou e apagou em um fator de ao menos 120 vezes, talvez mais.

O objeto misterioso não se comportou como nenhum tipo de supernova conhecida. Não é também uma galáxia detectável. Eles gravaram três espectros do objeto e, segundo escreveram, os espectros, além se serem inconsistentes com todos os tipos conhecidos de supernovas, não mostraram compatibilidade com qualquer outro espectro de uma grande e importante base de dados com uma vasta quantidade de objetos, chamada Sloan Digital Sky Survey database.

A sua falta de movimento com relação a nós, chamado de movimento paralaxe, indica que aquele objeto não pode estar a menos de 130 anos-luz de distância. Entretanto, a falta de absorção de hidrogênio cósmico no seu espectro significa que aquele objeto também não pode estar mais distante do que 11 bilhões de anos-luz de nosso sistema solar.

Atualmente o entendimento dos físicos acerca da composição do espaço e do tempo está indicando que o espaço e o tempo apresentam um tipo de estrutura em escala microcósmica, isto é, existe uma espécie de mosaico de "átomos de espaço-tempo" e tais átomos seriam então as menores unidades indivisíveis de distância, segundo a Teoria do Loop Gravitacional Quântico.
 

Devemos atentar que a palavra Universo deve ser compreendida como representando um conjunto de inúmeras dimensões ou universos paralelos, porque as recentes observações astronômicas estão indicando que o Universo é parte de uma estrutura muito maior, chamada por enquanto de multiverso.
 

Albert Einstein havia apresentado a ideia de que o Universo pode ser finito, e, no entanto, ilimitado pela quantidade de dimensões interligadas ou universos paralelos.

Embora exista um número infinito de dimensões e de universos paralelos diferentes do nosso, nos quais atuam outras leis da Física, é evidente que cada um desses universos paralelos apresenta condições para o surgimento da vida, que é a finalidade maior para a existência de tais universos e dimensões.

A Teoria Geral da Relatividade não captura a finíssima estrutura quântica do espaço-tempo, que limita a densidade em que a matéria pode ser concentrada e a máxima força de gravidade, em razão disso, os físicos estão trabalhando na elaboração da Teoria Quântica da Gravidade, porque uma das previsões da Teoria Geral da Relatividade é a de que no início, antes do Big Bang, o Universo apresentou densidade e temperatura infinitas, mas os valores infinitos indicam que a própria relatividade geral sofre um colapso e, do fato de a Teoria Geral da Relatividade prever a existência de densidade infinita, indica que essa teoria é incompleta. Já a Teoria do Loop Gravitacional Quântico expõe que o espaço é subdividido em "átomos de espaço-tempo", os quais apresentam capacidade finita para armazenar matéria e energia.