Em Busca da teoria de Tudo – Parte I

Os físicos estão há séculos buscando uma Teoria de Tudo, que explicasse de uma forma elegante o Universo. Antes de entrarmos no estranho mundo da física quântica, vamos falar um pouco sobre a história da física. Isaac Newton foi um dos maiores responsáveis pela construção da física como a conhecemos hoje, integrando a matemática a física e explicando a gravidade, inspirado pela maçã que o perturbou enquanto dormia. Isso abriu caminho para novas e bizarras buscas sobre a Teoria de Tudo, passando por diversas teorias, incluindo a Relatividade de Einstein, a Mecânica Quântica, as Supercordas, a Super Gravidade, e mais recentemente a enigmática Teoria M. Essa busca desafiou os maiores cientistas da história, incluindo Albert Einstein e Stephen Hawking. Teorias e princípios foram derrubados, teorias estudadas como Teorias de Tudo acabaram sendo apenas uma pequena parte de algo maior. Usar apenas um post para explicar todas o deixaria muito extenso, então vou dividir o passeio pelas acrobacias físicas e matemáticas em duas partes. Sem mais conversa vamos lá!

EINSTEIN E A TEORIA DA RELATIVIDADE

No dinal do século XIX, os físicos ainda pensavam em um éter espalhado por todo o Universo, sendo a luz uma onda nesse éter. A luz se moveria com velocidade fixa através do éter, mas se você se movese na mesma direção da luz ela pareceria mais lenta, enquanto pareceria mais rápida se você se movesse na direção oposta. Nenhum experimento conseguiu provar isso, e em 1905 Einstein mostrou que a idéia de éter era supérflua, já que uma pessoa não conseguia detectar se estava ou não se movendo no espaço, declarando que as leis da ciência deveriam ser as mesmas para todos os observadores, medindo a mesma velocidade da luz. Estava formada a base da Teoria da Relatividade. As consequências da adoção dessas idéias foi a necessidade de abandonar a idéia de tempo universal, sendo que cada relógio teria seu próprio tempo, coincidindo se estivessem em repouso mas diferentes se estivessem em movimento, e isso foi confirmado por vários experimentos. Um interessante paradoxo é o paradoxo dos gêmeos, em que um fica na Terra enquanto outro viaja na velocidade da luz. 50 anos depois o gêmeo que estava viajando volta e ainda é jovem, enquanto o que ficou na Terra já é um idoso, porque quanto maior a velocidade em que se move, mais devagar o tempo passa.

A RELATIVIDADE E A BOMBA ATÔMICA

Uma das consequências da Relatividade é a relação entre massa e energia, nada deveria mover-se mais rápido que a luz, e acelerar uma partícula na velocidade da luz consumiria uma quantidade infinita de energia. Segundo a equação E=MC²(Energia = Massa.Velocidade da Luz²) massa e energia são equivalentes, e através dessa equação infelizmente foi possível criar a bomba atômica.

A RELATIVIDADE E A GRAVIDADE

A relatividade explica a gravidade de uma forma surpreendentemente simples e interessante. Segundo a relatividade corpos grandes o bastante curvam o espaço-tempo criando a gravidade. Para entender melhor imagine o Sol. Ele curva o espaço-tempo de uma forma tão drástica que prende planetas a sua órbita, esses que tentam ‘andar’ em linha reta mas não  conseguem devido a curvatura do espaço-tempo. A Terra, por sua vez, deforma o espaço-tempo ao seu redor e prende corpos pequenos o bastante(como a Lua) a sua órbita. A deformação do espaço-tempo por corpos grandes o bastante foi fantasticamente confirmada durante um eclipse solar, quando físicos na África direcionarem uma luz na direção do Sol. Quando chegou bem perto do Sol, a luz se curvou. Mas essas deformações do espaço-tempo contradizia uma das maiores crenças de Einstein, de que o Universo era estático sem começo nem fim. Observações mostravam que haviam galáxias que se afastavam de nós, ou seja, o Universo estava se expandindo, e cálculos estavam tendendo a chegar a um Universo infinitamente denso e quente no início. Ao invés de concordar com essas idéias e tentar chegar a esse ponto, Einstein criou uma Constante Cosmológica, popularmente conhecida como seu maior erro. Essa constante deformaria o espaço-tempo no sentido oposto. Outros físicos terminaram seus cáclculos, que resultaram no Big Bang, uma singularidade, ou seja, região com densidade infinita e infinitamente pequeno.

CONCLUSÕES

A relatividade é uma teoria clássica e elegante para Tudo, mas foram descobertos algunmas inconsistências ou erros nela, como veremos na próxima parte.

Fonte: O Universo numa Casca de Noz de Stephen Hawking