Caros Leitores;
É comum ouvir notícias sobre a busca pela unificação da Física. Até filmes e séries acabam usando a Teoria de Tudo em suas produções de ficção científica. Mas o que significa a teoria de tudo e por que os físicos tem tanto interesse em encontrá-la?
Quando Isaac Newton publicou suas leis, nascia definitivamente a Física Newtoniana ou Mecânica Clássica. O próprio Newton admitiu que precisou de trabalhos anteriores, como o do físico Johannes Kepler, para conseguir realizar seu trabalho. A Mecânica Clássica já tinha seus primeiros blocos antes mesmo de Newton.
Uns séculos mais tarde, nomes como Faraday e Maxwell começaram a construir os fundamentos do Eletromagnetismo. A área da Física que explica efeitos eletromagnéticos, como a interação entre cargas e até mesmo a própria luz.
No começo do século XX, Einstein introduziu a Relatividade Geral enquanto um grupo de físicos estavam trabalhando nos pilares do que seria a Mecânica Quântica. Logo começaria a busca por uma Teoria de Tudo que juntasse todas as áreas.
Relatividade Geral
Um dos maiores avanços da Física foi a introdução da Relatividade Geral por Albert Einstein. Einstein era extremamente interessado nas Leis de Newton e direcionou seu foco para explicar algumas pontas soltas que ainda estavam sem resposta.
Albert Einstein introduziu a Relatividade Geral para explicar como é a natureza da gravidade. Crédito: Atomic Archive
Primeiro, Einstein introduziu a Relatividade Restrita que conseguia juntar a Mecânica Newtoniana com as descobertas do Eletromagnetismo que a luz possuía uma velocidade constante, e máxima, independente do referencial.
Mais tarde, Einstein publicou sua Teoria da Relatividade Geral que dava uma nova abordagem pro conceito de gravitação. A Relatividade Geral tem sido testada e comprovada por mais de um século com cada vez experimentos mais sensíveis.
Por que a necessidade da Relatividade Geral?
A Relatividade Geral mostrou que o que conhecemos como gravidade é a distorção do espaço-tempo causada pela massa ou energia. A Terra orbita o Sol porque o Sol distorce o espaço-tempo com sua massa e nós estamos presos na superfície terrestre porque a Terra distorce o espaço-tempo.
A Relatividade Geral é necessária para explicar fenômenos com distorções extremas como buracos negros, estrelas de nêutrons e até mesmo a precessão da órbita do planeta Mercúrio.
Quando consideramos distorções menores, como do próprio planeta Terra, a Relatividade Geral possui propriedades bastante semelhantes à da Mecânica Newtoniana. Podemos dizer que a Mecânica Newtoniana está englobada pela Relatividade Geral.
Mecânica Quântica
No outro lado, diversos físicos do século XX estavam ocupados em entender do que o átomo é feito e as interações no mundo do micro. Heisenberg, Planck, Curie, Oppenheimer e entre outros dedicaram seus trabalhos para explicar do que a matéria é feita.
Ali nascia a Mecânica Quântica e em breve, nos anos 70, finalizariam o seu maior pilar: O Modelo Padrão. No Modelo Padrão, as partículas e interações entre elas estavam finalmente catalogadas e esse se tornaria o modelo mais bem sucedido da Física.
Resumo do Modelo Padrão das Partículas com as partículas e as partículas responsáveis pelas interações. Crédito: Quantum Diaries
Parte do sucesso se deve às suas previsões detalhadas e bem feitas, como a previsão da existência do bóson de Higgs que só foi encontrado em 2012, confirmando o grande feito do Modelo Padrão.
Modelo Padrão das Partículas
É o pilar da Mecânica Quântica. No Modelo Padrão temos as partículas responsáveis pela composição da matéria até as partículas responsáveis pelas interações como a eletromagnética, fraca e forte.
Apesar do Modelo Padrão servir como um manual bem feito de tudo que conseguimos observar no Universo, há alguns furos que ainda precisam ser preenchidos, um deles é a matéria escura que ainda não é explicada. O outro é talvez um dos maiores problemas dos físicos das últimas décadas: onde está a gravidade?
Mecânica Quântica x Relatividade Geral
De um lado, a Mecânica Quântica explica o mundo do micro com suas componentes e interações. Do outro lado, a Relatividade Geral dá uma explicação geométrica para a gravidade como sendo a distorção do espaço-tempo.
O problema surge quando é necessário introduzir a gravidade - explicada pela Relatividade Geral - dentro do Modelo Padrão. Uma das formas seria a introdução de uma partícula hipótética chamada gráviton que seria uma das ferramentas da gravidade.
Por décadas, físicos como Albert Einstein e Stephen Hawking, tentaram juntar essas duas grandes áreas que são bem sucedidas nos seus domínios mas todos morreram sem ter sucesso.
A Teoria de Tudo
A ideia de conseguir unir as duas áreas através de uma Gravitação Quântica abre portas para conseguir unir as 4 interações conhecidas: gravitacional, eletromagnética, fraca e forte. O que já não é uma tarefa por si só, visto que só 2 forças conseguiram ser unificadas: eletromagnética e a fraca.
A unificação da Física, ou seja, unificar todas as áreas seguindo apenas uma teoria válida é o caminho para obter a famosa Teoria de Tudo.
A dificuldade nasce visto que duas das áreas mais bem sucedidas não conseguem se encaixar. E como as duas que estão tão certas acabam divergindo para explicar um ponto em comum, como as singularidades dos buracos negros ou do Big Bang?
Quais respostas a Teoria de Tudo daria?
Alguns físicos argumentam que a Teoria de Tudo seria o suficiente para explicar tudo que observamos, inclusive seria a resposta de diversos paradoxos que não conseguimos responder no momento. Além de mistérios como buracos negros, matéria escura ou energia escura seriam respondidos.
Já outros físicos dizem que a Teoria de Tudo é a peça final do xadrez e que só daí poderíamos começar a jogar o “xadrez do Universo” mas que muitas perguntas surgiriam daí.
Fonte: Meteored Tempo.com / Roberta Duarte / Publicação 03/09/2023
https://www.tempo.com/noticias/ciencia/a-teoria-de-tudo-por-que-a-busca-pela-unificacao-da-fisica-ciencia-einstein.html
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