Os 3 grandes problemas da Teoria das Cordas

A Teoria das Cordas é um dos empreendimentos mais ambiciosos da física moderna e é uma estrutura elegante e profunda para o esforço humano para compreender o Universo que nos rodeia. Nascido na década de 1960, Inicialmente, a Teoria das Cordas foi uma tentativa de descrever as fortes interações entre partículas subatômicass, conhecidos como hádrons.

Porém, logo se descobriu que as equações da teoria também descreviam um objeto com características muito semelhantes ao gráviton, a partícula hipotética que carrega a força gravitacional.

Isto gerou grande entusiasmo na comunidade científica, pois sugeria que a Teoria das Cordas poderia ser a unificação da Mecânica Quântica (que governa o mundo das partículas subatômicas) com a Relatividade Geral (que descreve a gravidade e o comportamento do espaço-tempo em grandes quantidades). escala) em uma Teoria de Tudo.

Ao contrário das partículas pontuais descritas pela física quântica tradicional, a Teoria das Cordas propõe que as entidades fundamentais da natureza são cordas unidimensionais que vibram em diferentes padrões.

Estas diferentes vibrações correspondem às diferentes partículas que conhecemos, em estruturas que podem ser abertas ou fechadas e que desempenham diferentes papéis na composição de todas as coisas.

Na Teoria das Cordas, as partículas são produzidas por diferentes modos de vibração de cordas unidimensionais.Fonte: CERN

Para que esta teoria funcione matematicamente, o universo deve ter não apenas as três dimensões espaciais e uma temporal que experimentamos, mas pelo menos 10 ou mesmo 26 dimensões, dependendo da versão da teoria. Estas dimensões extras seriam compactadas em escalas extremamente pequenas, imperceptíveis aos nossos instrumentos atuais..

Representação das dimensões extras enroladas na Teoria das Cordas.Fonte: ResearchGate

No entanto, a Teoria das Cordas enfrenta desafios formidáveis ​​que questionam a sua validade como uma descrição completa da realidade, que ainda mantém seu status de proposta teórica intrigante e exótica, longe de ser a chave definitiva para o mistério do cosmos. Aqui estão três de seus principais desafios.

Os grandes problemas da Teoria das Cordas

1 – Falsificabilidade e Evidência Experimental

Um dos problemas mais discutidos da Teoria das Cordas é a falta de previsões testáveis. Para que uma teoria seja científica, de acordo com o critério de falseabilidade de Karl Popper, ela deve fazer previsões que possam ser testadas e possivelmente refutadas por experimentos.

No entanto, A Teoria das Cordas, até o momento, não produziu previsões específicas que possam ser verificadas experimentalmente com a tecnologia atual. As dimensões extras, uma de suas características mais marcantes, seriam tão compactadas que seriam inacessíveis para experimentos diretos.

Grande Colisor de Hádrons (LHC) no CERN, Suíça.Fonte: Imagens Getty

Além disso, as energias necessárias para observar diretamente os fenómenos descritos pela Teoria das Cordas estão muito além das capacidades dos mais poderosos aceleradores de partículas que temos hoje, como o Grande Colisor de Hádrons (LHC). Isso torna a teoria principalmente uma construção puramente matemática, sem uma conexão clara com o mundo físico observável..

2 – O problema da paisagem

Outro grande desafio é o chamado “problema da paisagem”. A Teoria das Cordas não parece prever um universo único com características bem definidas, como o nosso, mas sim um vasto panorama de soluções possíveis. Estima-se que existam cerca de 10⁵⁰⁰ soluções diferentes, cada um correspondendo a um universo com suas próprias leis físicas, constantes fundamentais e número de dimensões.

Múltiplas versões da realidade e dos universos seriam possíveis com a Teoria das Cordas.Fonte: Revista Smithsonian

Esta imensa diversidade de soluções levanta questões sobre o que exatamente a Teoria das Cordas está descrevendo. Se tudo é possível, o que é real? A existência de tantas soluções possíveis sem um mecanismo claro para selecionar aquela que corresponde ao nosso universo faz com que a teoria pareça mais uma estrutura matemática interessante do que uma descrição física do mundo.

3 – Complexidade Matemática e Falta de Simplicidade

Teoria das Cordas é incrivelmente complexo do ponto de vista matemático. Esta complexidade pode ser vista como um reflexo da profundidade da realidade que tenta descrever, mas também levanta questões sobre a sua viabilidade. Uma característica desejável nas teorias físicas é a simplicidade – a capacidade de descrever fenômenos complexos com leis fundamentais simples.

A fórmula matemática da Teoria das Cordas é muito complexa, complicando inferências e previsões sobre a realidade física.Fonte: Instituto Max Planck

No entanto, a Teoria das Cordas é notoriamente difícil de trabalhar, mesmo para físicos treinados, e requer um conhecimento profundo de matemática avançada, como geometria diferencial e teoria de grupos. Além disso, a teoria não é única; Existem diferentes versões da Teoria das Cordas (como a teoria das supercordas e a teoria M), e não há consenso sobre qual delas, se alguma, está correta..

A complexidade intrínseca e a falta de simplicidade ou singularidade da teoria sugerem que, embora a Teoria das Cordas seja uma ferramenta poderosa, pode não ser a teoria final de tudo o que procuramos.