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Pesadelo Kafkiano da Quinta Dimensão

por em 10/04/2018 em Ciência | Nenhum comentário

Pesadelo Kafkiano da Quinta Dimensão

Sim, caros leitores, estou de volta para mais uma divagação. Nos meus últimos textos, falei sobre partículas, modelo padrão e até sobre supersimetria. Hoje vou mostrar e discutir o outro lado da moeda, vamos falar de gravitação…

Todos sabemos que a história da humanidade com macieiras nunca acaba bem, mas vamos ter que partir daí, do pecado original: a Lei da Gravitação Universal de Issac Newton de 1686. Note que o nome “Universal” trata de uma das primeiras teorias de unificação na física, antes disso, os fenômenos naturais eram divididos em leis para a física na terra e em leis físicas para os astros, planetas, estrelas, cometas que na época já estavam tendo suas trajetórias no céu catalogadas.

O Principia, livro que Newton divulgou esses resultados, foi tão revolucionário que pode ser chamado de novo testamento da física e o final da história é muito bem conhecido por estudantes do ensino médio espalhados pelo mundo, que amaldiçoam o pobre inglês em cada prova de física.

Sua teoria foi tão bem recebida e aceita que ninguém se atreveu a contesta-la até o início do século XX, quando outro sujeito muito conhecido abalou as estruturas da física ao trazer uma mudança de paradigma aos fenômenos gravitacionais. Enquanto Newton partia do principio de que gravidade era uma força que aproximava massas (Ex. a relação Terra-Sol, Terra-Lua ou Terra-você para ficar nos exemplos mais mundanos..), Einstein usou de sua ousadia alemã, digna de um 7×1, para dizer que a força gravitacional era na verdade uma deformação do que chamamos de espaço-tempo.

Agora uma pausa para reflexão nesse nome, quando falamos de espaço-tempo, automaticamente as pessoas ligam uma chave dentro delas de que o papo que segue após essa palavra é pura ficção científica, tipo o carburador quântico.

Para Einstein, o espaço-tempo é algo dinâmico e se modela pela ação da massa (ou energia) da matéria que o contém, desde grandes objetos celestes como estrelas e planetas, até mesmo você., Sim, tudo que tem massa curva o espaço. Não tenho a pretensão de explicar a Relatividade Geral em um texto de divulgação, mas vou deixar para uma pessoa muito mais competente que eu ilustrar a ideia do que acontece.

Até ai, tudo maravilhoso, a teoria de Einstein funcionava, resolveu problemas que a Gravitação Universal não resolvia, até recentemente  tivemos descobertas que validaram ainda mais a teoria. Mas quem está acompanhando meus textos deve estar preocupado: quando começa a crise existencial? Ora, vamos a ela!

O grande problema é que a Relatividade Geral é incompatível com a mecânica quântica ou, se preferir, a física das partículas, do mundo microscópico. Essa incompatibilidade se dá por diferentes detalhes técnicos que não cabem discutir aqui, mas pode acreditar, isso é um baita problema. Principalmente quando queremos entender melhor o que aconteceu nos primórdios do Big Bang. Bom, isso é a desculpa que muitos físicos dão, mas atrás disso está uma questão menos nobre, digamos, que estética… Tudo seria mais bonito e elegante se tivéssemos uma teoria que explicasse do infinitamente grande ao infinitesimalmente pequeno.

E, por incrível que pareça, foi o próprio Einstein quem deu início a essa busca pela unificação, chamada grande sonho de Einstein. Como na época as forças conhecidas na natureza eram a eletromagnética e a gravitacional, ele dedicou o resto da vida tentando encontrar uma estrutura matemática que unificasse essas duas teorias.

Varias propostas foram analisadas, entre elas a de um sujeito chamado Theodor Kaluza que, junto com Oskar Klein, desenvolveu uma teoria que unificava os campos gravitacional e eletromagnético , porém de uma forma pouco convencional, não ortodoxa.

A teoria de Kaluza-Klein, como é conhecida, parte do principio de que não vivemos em um universo 4-dimensional (3 dimensões de espaço + 1 dimensão de tempo), mas sim em 5 dimensões. Se isso já é meio assustador hoje em dia, imagina em 1919. Se bem que o conceito de assustador é algo bem pessoal. Quando eu era pequeno e brincava com imãs, daqueles de geladeira, era assustador ver aquela força invisível que afastava os imãs, like magic!

Mas como explicar uma dimensão espacial extra que a gente não consegue observar?

Vamos fazer um experimento mental à la Einstein: Levante e vá até a janela mais próxima, tente observar o fios de energia (se não pode fazer isso agora, faça mentalmente de verdade) de longe parece que esses fios têm apenas uma dimensão, como se fossem linhas. Agora vamos para a parte kafkiana do experimento: você se transformou em um inseto, não consegue levantar da cama e está atrasado para o trabalho de caixeiro viajante. Pra facilitar a construção mental da cena, você é uma formiga e está em  cima desse fio. Veja! Agora esse fio não tem apenas uma dimensão, de repente apareceu mais uma, além de poder andar para frente e para trás, você também pode andar no  sentido horário e anti-horário. Ou seja, dependendo da escala que estamos, temos diferentes percepções da realidade. Isso é exatamente o que a física teórica estava precisando, uma mudança de perspectiva, uma metamorfose da forma de pensar.

Essa é a analogia mais próxima que podemos fazer de uma dimensão tão pequena (e compacta, no sentido de não ter tamanho infinito) que não podemos observar no dia-a-dia. Na teoria de Kaluza-Klein, a gravidade estaria nas 4 dimensões que observamos e o eletromagnetismo agiria por meio dessa quinta dimensão.

Infelizmente essa teoria não foi comprovada experimentalmente, até por não ser completa, já que sabemos que existem mais duas forças fundamentais, as nucleares forte e fraca. Mas essa teoria inspirou muita coisa que vem por ai nos próximos textos, a compactificação de dimensões extras se torna um trunfo para a física além dos modelos estabelecidos.

Cuidado com esses pesadelos de se transformar em inseto enquanto viaja em outras dimensões, você pode acabar  acordando no universo Cronenberg.

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