Teoria-M
e uma teoria que unifica as cinco diferentes
Teorias das cordas
, mais a
Supersimetria
e a
Supergravidade
. Foi proposta em 1995 pelo fisico
Edward Witten
.
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1
]
Essa teoria diz que tudo, materia e campo, e formada por membranas, e que o universo flui atraves de 11 dimensoes.
Teriamos entao 3 dimensoes espaciais (altura, largura, comprimento), 1 temporal (tempo) e 7 dimensoes recurvadas, sendo a estas atribuidas outras propriedades, como massa e carga eletrica.
Na mais absoluta profundidade da dimensao espacial, que aparentemente e plana e sem nenhuma ruptura, ocorrem os mais terriveis
frenesis
(turbulencias) e isso impede uma conciliacao amigavel entre a Relatividade e a Mecanica Quantica.
Como a Teoria Quantica ate boa parte do seculo XX era de Campo, baseada em particulas
puntiformes
, a relatividade tornava-se dificil de ser incorporada a teorias microscopicas.
Contudo, um problema maior surgiu quando se tentou criar uma teoria quantica de campo
gravitacional
, pois, abaixo da
Escala de Planck
, o espaco tornava-se tao denso em termos de planitude que, a gravidade,
recriada
na teoria da Relatividade Geral, baseada na geometria Riemanniana, caia aos pedacos e todos nossos conhecimentos iam por agua abaixo.
Por muito tempo foi dificil haver uma percepcao quantica da gravidade, devido principalmente ao espaco e seu frenesi e as particulas puntiformes.
A teoria das
Supercordas
e a Teoria-M nos dao agora uma nova visao daquilo que um dia pensou-se ser impossivel: a
Unificacao da Fisica
.
Teriamos assim um postulado unico que explicaria
tudo
o que existe.
Analise Geral (Segunda Revolucao das Cordas - 1995)
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Inicialmente, o termo Teoria-M foi apresentado ao mundo numa palestra admirada, apresentada por
Edward Witten
em 1995, na chamada Segunda Revolucao das Cordas.
A teoria das cordas afirma que as menores unidades constituintes da materia existente e das particulas elementares da natureza sao minusculas cordas vibratorias oscilantes feitas de energia, e que, variando a oscilacao e vibracao dessas, cria-se a materia conhecida, em todos seus aspectos, incluindo as particulas componentes das forcas fraca, forte, eletromagnetica e a propria gravidade. Ha ainda a inclusao das ondas, como exemplo a luz, que e constituida por fotons, as quais sao, na verdade, em seu maximo interior formadas por minusculas cordas. Tal caracteristica da luz, de ser onda e particula ao mesmo tempo, denomina-se dualidade onda-particula.
Assim, varias equacoes descrevem as mais diversas caracteristicas das cordas assim como seus padroes vibratorios, que produzem as particulas conhecidas por nos e outras ainda nao observadas como o graviton (particula mensageira da
forca gravitacional
). O grande problema encontrado antes da segunda revolucao das cordas era de que as equacoes que descrevem a natureza fisica delas divergiam entre si, tendo, ao final, cinco diferentes versoes da teoria chamadas: Teoria do
Tipo I
,
Tipo II(A), Tipo II(B)
,
Heterotica-O e Heterotica-E
.
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3
]
Uma caracteristica importante das cordas e a chamada
constante de acoplamento
. Dessa forma, as cordas, que vem aos pares devido ao frenesi microscopico da mecanica quantica, dividir-se-iam em duas (nas turbulentas dimensoes recurvadas quanticas) e depois se acoplariam novamente formando uma unica corda. Essa ideia levou os cientistas a formularem padroes que descrevem esse movimento. Por nao conseguir determinar o valor da constante de acoplamento, problemas como entender a relacao existente entre as cinco visoes da teoria e o padrao vibratorio da constante de acoplamento, e ainda, as diversas simetrias existentes na teoria, surgiam frequentemente.
Quando o valor da constante era maior que 1, ficava dificil estabelecer uma resolucao aos calculos equacionarios. O grande merito de Witten foi perceber que a visao da teoria das cordas do Tipo I em relacao a constante de acoplamento era inversamente proporcional a da Heterotica-O, assim como a do tipo II(A) era inversamente proporcional a da Heterotica-E e por sua vez a do Tipo II(B) era inversamente proporcional a si mesma. Assim, quando se tornava dificil calcular a constante por meio de uma versao da teoria, usava-se a outra e vice-versa. Essa simetria foi essencial para o entendimento da teoria das cordas e a elaboracao da Teoria-M. Ha ainda um fato notavel que se relaciona com a distancia de um raio (R). Caracteristicas como massa (m) e energia (E) de uma corda sao determinadas pela vibracao e oscilacao dessa em um determinado espaco. Esse espaco (circular) que mede R reflete um fato importantissimo quanto a visao da Teoria-M. Por exemplo: num espaco de tamanho R a corda vibra pouco e oscila muito, enquanto num espaco de tamanho 1/R (o inverso do raio inicial) a corda vibra muito e oscila pouco. Dessa maneira se estabelece uma equivalencia entre os raios, e esta, produz uma mesma particula com mesma massa e energia. Conclui-se que, as caracteristicas fisicas num universo de tamanho R sao
identicas
as de um universo de tamanho 1/R, mesmo que isso esteja abaixo da distancia de Planck (distancia que mede os eventos quanticos).
Devido a essa relacao do raio, uma nova visao surge. A Teoria do Tipo II(A), ao mesmo tempo que se relaciona simetricamente a Heterotica-E, relaciona simetricamente (a respeito do raio) com a teoria II(B), e a teoria Heterotica-E relaciona-se com a Heterotica-O da mesma maneira. Essa cadeia entre a Teoria do tipo I, Tipo II A e B, Heterotica O e E revelou, atraves do genio incontestavel de, talvez o maior cientista depois de Einstein (Witten), que ha um padrao entre todas as teorias, e que todas elas sao uma visao particular da
mesma
teoria. Chamada de
Teoria-M
.
Um outro fator que define a teoria incorpora um fato notavel: a
supergravidade
com onze dimensoes. Posterior a ideia das cordas, os cientistas trabalhavam com a teoria quantica dos campos, a qual descrevia padroes as forcas forte, fraca e eletromagnetica, mas nao descrevia para a gravidade. Essa teoria porem, nao incorporava elementos como a
Relatividade Geral
de Einstein, e baseava-se na ideia de que tudo reduziria-se a um ponto (particulas puntiformes).
A partir dessa ideia, que descrevia a natureza
quase
por completo, ja que a gravidade nao era incorporada, houve um notavel avanco na ideia da uniao entre a mecanica quantica e a relatividade geral, as grandes teorias fisicas que explicam desde o macrocosmo (relatividade geral) ate o microcosmo (mecanica quantica). A teoria das cordas conseguiu unificar a supergravidade a sua ideia, e estabeleceu mais uma visao da mesma teoria, podendo dizer que temos
seis
visoes diferentes da teoria-M.
As cordas, analisadas da maneira da teoria Heterotica-E, quando possuem um alto valor na constante de acoplamento (acima de 1) produz vibracoes que ao inves de aumentar a intensidade da separacao da corda e criar pares virtuais (particulas separadas aos pares), produz na verdade um aumento de dimensao na corda vibrante. Assim, surge uma nova dimensao, a decima dimensao espacial, e juntamente com a temporal totalizam-se onze dimensoes. Esse fato, demonstrado por Witten na palestra de 1995, revelou ainda que esse aspecto da a uma corda unidimensional um aspecto bidimensional, formando uma
membrana
. Do mesmo modo como ocorre com a teoria Heterotica-E, ocorre uma nova dimensao na teoria II(A), com uma diferenciacao no formato da decima dimensao. Essas evidencias demonstraram que a Teoria-M unificaria as cinco teorias das cordas e, ainda, a supergravidade com onze dimensoes, por meio de um sistema que produz membranas, caracteriistica intrinseca das cordas.
O sonho da unificacao da fisica, unir a Relatividade Geral de
Albert Einstein
com a Mecanica Quantica de
Planck
,
Bohr
,
Bell
,
Feynman
,
Schrodinger
,
Heisenberg
,
John Von Neumann
e tantos outros genios, estaria nesse proposito, um mundo variante de cordas e membranas compondo tudo que o existe.
Nota
: as cordas, ao variarem o valor da constante de acoplamento, sao comumente chamadas de
branas
ou, em termos mais especificos,
p-branas
. As branas sao objetos estendidos que surgem na teoria das cordas. Dessa forma uma 1-brana e uma corda, uma 2-brana e uma membrana, uma 3-brana possui tres dimensoes estendidas e assim sucessivamente. De forma geral, uma p-brana possui
p
dimensoes. (Nota extraida de:
O Universo Numa Casca de Noz
,
Stephen W. Hawking
, Ed. ARX)
Referencias
- Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory,
ISBN 0-393-04688-5
, W.W. Norton & Company, Fev. 1998
- Greene, Brian. The Fabric of the Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality