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Estes cientistas tentam provar que Einstein estava errado — e por um bom motivo

·5 minuto de leitura

A teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein não costuma ser muito contestada — ainda mais nos dias de hoje, em que algumas das implicações mais espetaculares foram comprovadas cientificamente por observação, diversas vezes. Mas o inquietante problema de incompatibilidade dessa teoria com a mecânica quântica leva alguns físicos a questionar se Einstein estava realmente certo em absolutamente tudo. É o caso dos que defendem algo chamado teoria do espaço-tempo modular.

O problema é antigo e muitos físicos teóricos já tentaram descrever uma teoria que funcione tanto na mecânica quântica, quanto na relatividade geral. Uma das tentativas mais conhecida é a Teoria das Cordas, que ainda não pode ser comprovada porque ela exige a existência de onze dimensões, e ainda não há evidências para mais de quatro.

O problema

No cerne da questão, está a gravidade, que Einstein explicou de modo revolucionário, derrubando o reinado de mais de 300 anos da Teoria da Gravitação Universal de Isaac Newton. Na relatividade geral, a gravidade deixa de ser uma força de atração entre dois corpos e passa a ser uma deformação no espaço-tempo causada pela matéria, de acordo com sua massa.

Para Einstein, o Sol, por exemplo, deforma o espaço-tempo em uma grande distância — a distância que corresponde ao tamanho do Sistema Solar. Essa deformação é mais ou menos semelhante a uma bola bem pesada colocada no centro de uma cama elástica. A lona apresentará uma deformação maior ao redor da bola e mais suave à medida que se afasta. A Terra, por estar dentro dessa deformação, gira em torno do Sol, e assim por diante, em todo o universo.

Lentes gravitacionais são um exemplo de confirmação observacional da Relatividade Geral (Imagem: Reprodução/NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)
Lentes gravitacionais são um exemplo de confirmação observacional da Relatividade Geral (Imagem: Reprodução/NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle)

Já na mecânica quântica, que rege o mundo das partículas, isso não funciona, porque ela apresenta comportamentos estranhos, como uma partícula poder estar em dois lugares ao mesmo tempo, em um estado de incerteza até que o observador decida observar. Também há uma particularidade que assombrou até mesmo Einstein — o emaranhamento quântico, que descreve como duas partículas podem estar ligadas uma à outra de modo tão profundo que, mesmo separadas a anos luz de distância, permanecem conectadas. Altere uma propriedade de uma delas, e a outra também sofrerá a mesma alteração.

O emaranhamento quântico sugere algo inacreditável: a informação de que uma partícula alterada viajou até a partícula gêmea em velocidade superior à da luz. Mas como isso é possível? As inconsistências entre relatividade geral e mecânica quântica são observadas em outros detalhes, e todos eles terminam com uma constrangedora interrogação. Alguns físicos buscam uma partícula mediadora da gravidade, a hipotética Graviton, mas pode ser que ela nem exista. Nesse caso, os físicos terão que tomar uma decisão mais radical — romper o relacionamento com Einstein.

A teoria do espaço-tempo modular

Existem alguns cientistas que já estão preparados para isso. Talvez Einstein não estivesse certo em todas as suas conclusões, afinal, nem ele próprio julgava que estivesse correto em tudo (exceto que ele realmente estava certo nas questões que ele duvidava, como a existência de buracos negros). Se estivermos livres para eliminar uma das ideias da relatividade geral — a de que o espaço-tempo é um tecido liso e contínuo, independente da matéria —, algumas propostas podem fazer sentido.

Uma delas é a Gravidade Quântica de Loop (LQG), que sugere um espaço-tempo feito de uma série de loops entrelaçados em escalas mínimas de tamanho. Pense nisso como um tecido, que a distância parece liso, mas se olharmos de perto vemos que ele é feito de uma rede de pontos. Nesse caso, a expressão “tecido do espaço tempo”, que muitos costumam usar em português, faria ainda mais sentido.

Acontece que esses loops são realmente muito pequenos, apenas perceptíveis na escala de Planck, ou seja, algo como um trilionésimo de um trilionésimo de um trilionésimo de um metro. Não está muito próximo daquilo que somos capazes de observar e também está fora do alcance do Large Hadron Collider (LHC) do CERN, caso desejássemos testar a hipótese em um acelerador de partículas. Nas últimas décadas, alguns cientistas usaram a luz de rajadas de raios gama distantes para procurar por alterações no espectro que poderiam ser evidências para ​​o LQG, mas sem sucesso.

O espaço e o tempo não são lisos, mas feitos de uma série de pequenos loops, segundo a nova hipótese que contraria Einstein (Imagem: Reprodução/Science Photo Library)
O espaço e o tempo não são lisos, mas feitos de uma série de pequenos loops, segundo a nova hipótese que contraria Einstein (Imagem: Reprodução/Science Photo Library)

Então, os físicos Laurent Freidel, Robert Leigh e Djordje Minic decidiram descartar outra ideia de Einstein — a de que o espaço-tempo existe independentemente dos objetos nele. Foi assim que eles criaram a teoria do espaço-tempo modular, que define o espaço-tempo pela maneira como os objetos interagem. Assim, o espaço-tempo se torna uma consequência do próprio mundo quântico, não algo que precisa ser conciliado com ele. Isso soluciona inclusive o problema do emaranhamento quântico, redefinindo o que significa estar separado.

Em outras palavras, o espaço-tempo emerge do mundo quântico. Trata-se de uma abordagem nova, mas aparentemente precisa para lidar com o problema. No entanto, como acontece com qualquer hipótese, precisa ser testado e observado de modo que não restem dúvidas de que o espaço-tempo modular é verdadeiro. Freidel, Leigh e Minic trabalharam nessa ideia durante os últimos cinco anos e ainda falta muito para preencher todas as lacunas, como o tempo, que não está totalmente contemplado aqui como está na relatividade geral.

Mas o trio está confiante e segue seu trabalho, progredindo lentamente. "Queremos ser conservadores e fazer as coisas passo a passo", disse Minic, "mas é tentador e emocionante". Para Hessenfelder, não se trata apenas de teoria reservada aos acadêmicos, e sim de algo que poderá impactar toda a nossa tecnologia, no futuro. "Todos os nossos dispositivos atuais só funcionam por causa da teoria quântica. Se entendermos melhor a estrutura quântica do espaço-tempo, isso terá um impacto nas tecnologias futuras — talvez não em 50 ou 100 anos, mas talvez em 200", disse ela.

Fonte: Canaltech

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