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Seriam Ovelhas Elétricas Axiônicas? (Parte II) (ou sobre correspondência Letras-Matemática)

por em 17/07/2018 em Ciência | Nenhum comentário

Seriam Ovelhas Elétricas Axiônicas? (Parte II) (ou sobre correspondência Letras-Matemática)

Sim, caros leitores, estou de volta para mais uma divagação.  Dessa vez, voltarei às ovelhas axiônicas, para finalizar o pensamento iniciado na parte 1 e contar mais um pouco sobre minha vida de cientista.

Como apresentado anteriormente, o áxion é uma partícula que ainda não foi detectada por ter uma massa ínfima e interagir pouco com a matéria. O fato de sua existência não ter sido comprovada faz com que o terreno se torne fértil para diferentes teorias.

Mas o que você entende quando digo que existem diferentes teorias na física? Por ser uma ciência exata, não deveria existir uma única resposta exata para um fenômeno?

Em suma esse é o sonho de Einstein, existir uma teoria de tudo, uma única equação que descreveria toda a física.

Sonho ainda muito distante de ser realizado. Basta ver que não conseguimos uma teoria única nem para uma partícula tão pequena quanto o áxion.

O que diferencia duas teorias na física? Em geral, são suas suposições, lembra do método cientifico? Vou exemplificar com o problema da matéria escura.

Observação: Movimento das galáxias sugere que existe mais massa do que podemos detectar.

Pergunta: O que faz com que galáxias se movimentem assim? Que tipo de matéria é essa que não podemos detectar, mas influencia no movimento?

Hipótese: É a influência de partículas com massa quase nula que interagem muito pouco com a matéria, um possível candidato: o áxion.

Experimento e análise: A fase atual, observações em detectores de partículas.

Conclusão: Artigos, muuuuuitos artigos…

Às vezes, essa diferença entre hipóteses é algo bem sutil, como usar formalismos matemáticos diferentes.

Mas como assim formalismos matemáticos diferentes? Existe mais de uma matemática?

Veja, costumo dizer aos meus alunos que  a matemática é nada mais, nada menos que um tipo de linguagem que usamos para descrever a natureza.

Da mesma maneira que aprendemos a falar uma outra língua a partir de palavras e sentenças básicas , aprendemos matemática a partir das operações básicas, somar, subtrair, multiplicar e dividir.

Entender o significado de uma equação e como podemos aplica-la é o análogo da interpretação de um texto. Resolver aquele problema de álgebra na aula da tia Cotinha é o mesmo de escrever uma redação. Os trabalhos de Newton podem ser tratados como as grandes obras de Shakespeare, você só da o verdadeiro valor quando lê e entende. Isso faz da equipe de matemática do Scicast quase um grupo de trovadores recitando suas cantigas em cada cast, assim como a Debbie pode ser considerada uma algebrista formulando diversos teoremas nos seus textos.

E assim como existe mais de uma língua, existe mais de um jeito de usar matemática.

Porém, assim como óperas devem ser reproduzidas em italiano e o black metal em finlandês, mecânica quântica fica melhor usando álgebra linear e relatividade geral com a geometria.

Como nosso querido amigo Pena exemplificou no cast de números complexos, é possível fazer cálculo diferencial usando números romanos? Sim. Isso vai ser eficiente em algum sentido?  Dificilmente…

Voltando ao meu exercício narcisístico iniciado na parte 1: o formalismo matemático usado no meu trabalho (em colaboração) para reinterpretar o áxion foi desenvolvido em 1933, por Leopold Infield e Bartel Leendert van der Waerden (baita força nominal), usado em outro contexto.

Nós reescrevemos as equações do eletromagnetismo nesse formalismo, isso possibilitou a evidência de um novo termo, que no passado foi interpretado por Roger Penrose como o potencial elétrico e que não foi consolidado por algumas questões técnicas (relação spin-carga do nêutron).

Dessa maneira, ao interpretar esse termo como sendo a influência da existência do áxion no eletromagnetismo, conseguimos extrair de primeiros princípios as equações de movimento da interação do áxion com o campo eletromagnético e, como esperado, essa influencia é muito pequena para ser observada no cotidiano. Assim, nosso trabalho como físicos teóricos termina aqui, cabe a algum observatório ou laboratório encontrar um experimento que comprove ou refute essa nossa hipótese.

Espero que tenha ficado um pouco mais claro qual o papel do físico teórico na engrenagem acadêmica (claro, de forma bem resumida e simplificada), pois acredito que quanto mais as pessoas entenderem a importância do que se faz dentro dos muros das universidades e centros de pesquisa, mais longe estaremos do futuro distópico de Blade Runner.

 

 

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