Breve Introdução à Teoria das Cordas

Ao passo que a mecânica quântica descreve o mundo físico microscópico, a relatividade de Einstein parece ser útil apenas nas escalas astronômicas. Conseguir encaixar a gravidade e a mecânica quântica é uma das maiores tarefas do século XXI. Das quatro interações fundamentais, apenas a gravidade não foi quantizada, isto é, não pode ser explicada de forma satisfatória pela mecânica quântica. A Teoria Quântica da Gravitação nasceu da premissa de unificar e descrever todas as interações elementares, por meio da quantização da gravidade. Dessa necessidade de unificar todas as interações, alguns físicos mais sonhadores propuseram teorias que misturam ficção científica e realidade, criando nova matemática e prevendo novas dimensões para o nosso Universo. Outros físicos pensam que se trata de uma verdadeira fantasia e que tais estudos consistem de meras especulações, uma vez que não se apoiam em bases científicas sólidas, pois não foi possível provar nada experimentalmente.

Teoria das Cordas e Universos Paralelos

A teoria das cordas teve início com os estudos de Kaluza e Klein, ainda na década de 20. Tal estudo visava unificar duas forças fundamentais da natureza: a gravidade e o eletromagnetismo. Desse estudo, nasceu a ideia de cinco dimensões (quatro espaciais e uma temporal). 

A teoria das cordas é um modelo físico cujas peças principais são objetos extensos com apenas uma dimensão, semelhantes a uma corda. Tais objetos extensos unidimensionais ou "cordas" possuem diferentes vibrações e podem ser abertas ou fechadas. As cordas abertas precisam ser bem comportadas em suas extremidades, enquanto as cordas fechadas são mais livres para viajar em dimensões extras. No mundo quântico, cada quantum de vibração de uma corda aparece como uma partícula distinta, com diferentes massas e momentos angulares intrínsecos.

Acredita-se que várias dimensões sejam necessárias para que a vibração das cordas consiga explicar a existência das partículas fundamentais. As dimensões que conhecemos: largura, comprimento, altura e tempo são apenas aparentes. Cada ponto no universo quadridimensional que conhecemos é na verdade um pequeno volume multidimensional.

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Para se ter ideia, a teoria de cordas mais simples, contendo apenas elementos conhecidos como bósons, só pode ser explicada por meio de 26 dimensões! Existe, entretanto, uma teoria com 10 dimensões que explica a gravidade. Esta última seria obtida pela permuta de cordas fechadas que moram nessas 10 dimensões. Tais cordas fechadas, que seriam os famosos "grávitons", teriam a capacidade de viajar pelas dimensões extras (pequenas e compactificadas).

A ideia de várias dimensões inspirou artistas como Salvador Dalí.
A persistência da memória (1931).
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recebe-maior-retrospectiva-de-salvador-dali-na-america-latina/

Existem cinco teorias de cordas e uma teoria conhecida como supergravidade (com 11 dimensões) que parecem representar a mesma coisa, porém numa linguagem matemática diferente. Trata-se de uma rede de relações conhecidas como dualidades. Tal rede sugere que as teorias de cordas encontradas são apenas expressões distintas de uma mesma teoria: a teoria básica e fundamental conhecida como Teoria-M (o porquê da letra M trata-se de uma incógnita, embora alguns acreditem que se trata de M de mãe ou mistério).

Imagem: http://www.snipview.com/q/M-theory

Ainda restam muitas lacunas a serem preenchidas, como por exemplo: por que a gravidade em nosso Universo parece ter um efeito reduzido, uma vez que ele está se expandindo? Para responder a essa dúvida, mais uma teoria foi proposta: a cosmologia de branas. Segundo essa teoria, estamos vivendo numa fatia do Universo (uma membrana). Essa fatia ou membrana seria apenas um "pedaço" de um espaço-tempo com dimensões extras. Como os grávitons correspondem a cordas fechadas (não possuem extremidades atadas a nenhum universo) eles podem viajar pelas diversas dimensões. Portanto, mesmo a gravidade sendo tão forte quanto as outras interações, ela fica "diluída" entre vários universos paralelos, aparentando uma intensidade menor em nosso mundo. Um universo paralelo seria nada mais do que uma "brana" ou membrana paralela (ao lado) do nosso Universo.

Imagem: http://pt.wikinoticia.com/cultura%20cient%C3%ADfica/Ci%C3%
AAncia/130993-sera-que-vivemos-em-um-mundo-de-11-dimensoes

Fontes: 

ABDALLA, E. Teoria Quântica da Gravitação: Cordas e Teoria-M. Disponível em: <http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/abdala.pdf>. Acesso em: 26 jul. 2015.

HAWKING, S. W. O Universo Numa Casca de Noz. Ed. Especial. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 2012.