O que torna a mecânica quântica e a relatividade geral incompatíveis - e por que cientistas não conseguem resolver contradição:bet365 é confiavel

“Isso poderia ser visto como uma espéciebet365 é confiavelmaldição, as duas teorias mais belas e poderosas que temos sobre o universo são inconsistentes entre si”, diz Alberto Casas, professor e pesquisador do Conselho Superiorbet365 é confiavelPesquisa Científica da Espanha, à BBC Mundo, o serviçobet365 é confiavelespanhol da BBC.

Mas o que as torna inconciliáveis ​​e por que é importante resolver esta contradição entre a relatividade geral e a mecânica quântica?

“Neste momento esta é a questão mais fundamental da física teórica, sabemos quebet365 é confiavelalgum momento elas terão que se unir”, indica a física teórica Irene Valenzuela.

E como afirma Rovelli: “O mundo não pode dependerbet365 é confiavelduas teorias incompatíveis”.

A relatividade geral

“A relatividade geral, que explica precisamente a força da gravidade, transformou radicalmente a nossa compreensão do espaço e do tempo”, escreveu Rovelli.

Enquanto a mecânica quântica, que descreve o mundo microscópico, “transformou profundamente o nosso conhecimento da matéria”.

Ambas são teorias “excelentes” e que tiveram "grande sucesso", diz Casas.

“Eles são capazesbet365 é confiavelprever milhares, até milhões,bet365 é confiavelfenômenos com extraordinária precisão e até agora nenhuma falha foi encontrada.”

Masbet365 é confiavelseu “caráter muito diferente” reside a incompatibilidade.

Por um lado, a teoria da relatividade geral é uma teoria clássica, o que significa que as quantidades, ou as magnitudes, que ela contempla têm valores bem definidos.

Nele, a gravidade é uma propriedade geométrica do espaço-tempo.

Lembremos, como explica Rovellibet365 é confiavelseu livro, que com a relatividade especial, Einstein estabeleceu que o espaço e o tempo “estão intimamente ligados entre si e formam um todo inseparável, o espaço-tempo, o que significa que se o espaço é sensível à presença das massas e modificado por elas, o tempo também o é.”

Segundo Casas, a ideia fundamental da relatividade geral é que a matéria e a energia determinam a geometria do espaço-tempo, ou seja, se você tem uma massa grande, "que curva o espaço-tempo, muda a geometria do espaço e do tempo."

“A força da gravidade é simplesmente que, quando os objetos passam pertobet365 é confiaveluma grande massa, eles percebem um espaço-tempo curvo e isso faz com que suas trajetórias se curvem.”

E a mecânica quântica?

A mecânica quântica estuda partículas e sistemas atômicos e subatômicos.

Se na teoria da relatividade geral os valores estão bem definidos, na mecânica quântica acontece algo único.

“É uma teoria muito estranhabet365 é confiavelque as grandezas físicas podem não ter valores bem definidos”, explica Casas.

E as leisbet365 é confiavelprobabilidade governam o mundobet365 é confiaveluma escala microscópica.

Por exemplo, uma partícula pode estarbet365 é confiaveluma superposiçãobet365 é confiavelestados:bet365 é confiavelum estado ela estábet365 é confiaveluma posição ebet365 é confiaveloutro estado estábet365 é confiaveluma posição diferente, ou seja,bet365 é confiavelalguma forma a partícula estábet365 é confiavelduas posições ao mesmo tempo.

“Embora possa parecer incrível, é verdade”, diz Casas.

E aí vem a incompatibilidade: “uma partícula que estábet365 é confiavelduas posições ao mesmo tempo, deforma o espaço-tempo ao seu redorbet365 é confiavelduas posições diferentes ao mesmo tempo”.

Ou seja, leva a uma superposiçãobet365 é confiavelgeometrias espaço-temporais.

“A geometria, então, não estaria mais bem definida, porque as partículas que a produzem estãobet365 é confiavelum estado indefinido,bet365 é confiavelum estado que não tem posição específica.”

E isso contradiz a teoria da relatividade, que é formuladabet365 é confiaveltal forma que o espaço-tempo “é algo perfeitamente definido, não estábet365 é confiavelsuperposiçõesbet365 é confiavelestados”.

A gravidade inevitável

No cerne da inconsistência entre as duas teorias está a dificuldadebet365 é confiavelunir a gravidade e a mecânica quântica.

Mikael Rodríguez Chala, autor e pesquisadorbet365 é confiavelFísicabet365 é confiavelPartículas da Universidadebet365 é confiavelGranada, lembra que a base da mecânica quântica é o princípio da incerteza.

Isso significa que “quanto menor o sistema físico que você deseja explorar, mais energia será necessária para fazê-lo”.

“Na presença da gravidade, isso é um problema, já que muita energiabet365 é confiaveluma região muito pequena do espaço gera um buraco negro”, diz Rodríguez Chala à BBC Mundo.

“Isso parece indicar que,bet365 é confiavelenergias muito, muito altas, a gravidade e, portanto, os conceitosbet365 é confiavelespaço e tempo (a gravidade segundo Einstein é a deformação do espaço-tempo) são muito diferentes do que acreditamos hoje”.

Abordar a relatividadebet365 é confiavelforma clássica e as partículasbet365 é confiavelforma quântica não é uma opção, explica Casas, “porque as partículas podem estarbet365 é confiavelsuperposiçõesbet365 é confiavelestados e como as partículas determinam a geometria do espaço-tempo, elas também nos darão superposiçõesbet365 é confiavelgeometrias”.

Assim, o problema continua.

E, como destaca Valenzuela, “a gravidade interage com tudo, não há como escapar dela”.

“Qualquer coisa que tenha energia interage com a gravidade”, diz ele à BBC Mundo.

Teoria quânticabet365 é confiavelcampos

Durante décadas, os físicos tentaram conciliar a gravidade com a mecânica quântica.

Na décadabet365 é confiavel1950, foi possível combinar a mecânica quântica com a teoria da relatividade especial, através do que é conhecido como teoria quânticabet365 é confiavelcampos.

Neste referencial teórico são descritas as forças da natureza responsáveis ​​pelos fenômenos que ocorrem no universo: eletromagnética, nuclear forte, nuclear fraca. Mas há uma grande exceção: a gravidade.

O prolema surge quando os cientistas tentam unificar a gravidade com a mecânica quântica.

“Absurdo”

O professor Casas explica que “se a teoria da relatividade geral fosse tratada como uma teoria quânticabet365 é confiavelcampos, portanto,bet365 é confiavelforma ingênua, daria resultados infinitos. Por exemplo, você calcula uma probabilidade e sai um resultado infinito, o que é um absurdo.”

“São teorias matematicamente inconsistentes.”

Não esqueçamos que o que a mecânica quântica faz é calcular probabilidadesbet365 é confiavelfenômenos.

Por exemplo, destaca Rodríguez, a mecânica quântica nos diz que quando duas partículas colidem, “muitas coisas diferentes podem acontecer e cada uma delas ocorre com probabilidades diferentes, é um processo eminentemente aleatório”.

Segundo Casas, a criaçãobet365 é confiaveluma teoria quântica da gravidade implicaria que, assim como as partículas podem estarbet365 é confiavelsuperposiçõesbet365 é confiavelestados, a geometria do espaço-tempo também poderia estarbet365 é confiavelsuperposiçõesbet365 é confiavelestados, tendo valores indefinidos.

Mas o especialista lembra novamente que na relatividade geral as magnitudes físicas têm valores muito bem determinados.

“A teoria da relatividadebet365 é confiavelEinstein é muito rígida. Diz: ‘você tem esta matéria, esta curvatura, este espaço-tempo’. Mas a mecânica quântica diz: ‘não, a matéria poderia estarbet365 é confiaveluma superposiçãobet365 é confiavelestados’”.

Na relatividade geral, se tivermos uma massa como a da Terra, a Terra curva o espaço-tempobet365 é confiaveltorno dela e curva-obet365 é confiaveluma forma muito definida e muito concreta.

Por outro lado - continua o acadêmico -bet365 é confiaveluma teoria quântica, o estado da Terra pode estarbet365 é confiaveluma superposiçãobet365 é confiavelposições, energias ou outras magnitudes físicas e isso significa que a própria geometria do espaço-tempo não tem um bom valor definido.

Einstein não conseguiu

Mas o que acontece se tentarmos quantizar a gravidade, isto é, torná-la consistente com a mecânica quântica?

Surge um problema: o próprio espaço-tempo é uma quantidade dinâmica que também precisa ser quantizada, “não serve como uma estrutura estável para fazer cálculos porque quando queremos calcular uma colisãobet365 é confiavelpartículas, essas partículas modificam o espaço-tempo”, diz Casas.

“É como se quiséssemos construir um prédio sobre areia movediça”: assim que começamos, tudo começa a se mover, ou seja, ocorrem inconsistências lógicas que dificultam extremamente a continuidade.

“Por isso se acredita que para quantizar a gravidade é necessário dar um salto conceitual, reinterpretarbet365 é confiavelalguma forma o espaço-tempo para criar uma teoria consistente.”

Na verdade, Einstein não tentou quantizar a gravidade.

“Einstein queria fazer uma teoria que unificasse a gravidade com as outras forças, ele a chamoubet365 é confiavelteoria do campo unificado, mas abordou-abet365 é confiavelum pontobet365 é confiavelvista clássico.”

“E ele não teve sucesso, foi uma das poucas batalhas científicas que ele não venceu.”

No horizonte

No horizonte dos físicos existe uma possibilidade: um dia chegaremos a uma teoria única que explique todos os fenômenos da natureza, um modelo que unifique as interações físicas fundamentais. Esse ideal tem um nome: a teoriabet365 é confiaveltudo.

Existem diversas teorias ou famíliasbet365 é confiavelteorias que buscam conciliar a relatividade geral e a mecânica quântica.

Rovelli, por exemplo, foi um dos fundadores da teoria da gravidade quânticabet365 é confiavelloop ou teoria do loop, que postula uma estrutura fina e granular do espaço. É como uma redebet365 é confiavelloops quantizadosbet365 é confiavelcampos gravitacionais.

Há também a teoria das cordas, que se baseia no pressupostobet365 é confiavelque as partículas subatômicas são pequenas cordas que podem se esticar e ter diferentes estadosbet365 é confiavelvibração, o que lhes permite ter propriedades diferentes.

Para muitos especialistas, este é um forte candidato para alcançar a tão esperada reconciliação.

“Seu grande problema é que não foi possível fazer uma previsão mensurável com os dispositivos que temos”, diz Casas, referindo-se aos imensos e “inimagináveis” aceleradoresbet365 é confiavelpartículas que seriam necessários.

Valenzuela, que trabalha no CERN (Organização Europeia para a Investigação Nuclear, na Suíça), é um dos pesquisadores dessa teoria.

“50 anos para entender a gravidade não é nada”, diz ele com um sorriso, e nos dá como exemplo o bósonbet365 é confiavelHiggs, que, sendo um fenômeno mais simples comparado à gravidade quântica, foi descoberto com o Grande Colisorbet365 é confiavelHádrons 50 anos depois do que era previsto.

“Não temos experimentos diretos que detectem o efeito da gravidade quântica, pois precisamos melhorar a tecnologiabet365 é confiavelmuito mais ordensbet365 é confiavelgrandeza do que o necessário com o Higgs”, indica o físico.

Mas por não ter experimentos diretos que ofereçam informações, Valenzuela e seus colegas buscam previsões indiretas: “é preciso fazer isso teoricamente, procurar que sejam matematicamente consistentes e ver quais implicações podem ter”.

“Exemplo supremo”

Embora para Casas a inconsistência entre a relatividade geral e a física quântica possa ser vista “como uma espéciebet365 é confiavelmaldição”, na verdade, é “uma grande motivação”.

“E uma vantagem porque essa inconsistência nos diz que há muitas coisas que ainda não entendemos e, ao mesmo tempo, nos dá pistas sobre como resolvê-las. Isso aconteceu muitas vezes na história.”

“Possivelmente, quando a gravidade for unificada com a mecânica quântica, será o exemplo supremo disso.”

Entretanto, alcançar esta reconciliação continuará a ser o problema central da física teórica.

“Se quisermos continuar entendendo como funciona o universo, o que acontece dentro dos buracos negros, descobrir o que aconteceu no início do universo, precisamos da gravidade quântica”, diz Valenzuela.

Para resolver algumas das questões fundamentais da Física, essas duas estrelas brilhantes devem ser reunidas no mesmo palco, mesmo que à primeira vista pareçam incompatíveis.