10 dimensões? Teoria das Cordas diz que o Universo pode ter muito mais que 4 dimensões
Teoria das Cordas é a hipótese mais popular para ser a Gravitação Quântica e unificar a Física. Porém, há empecilhos que dificultam verificar se a Teoria das Cordas prevê corretamente e uma delas é a questão das dimensões do Universo.
Quando o físico Albert Einstein publicou seus trabalhos no início do século passado, ele popularizou a ideia de que vivemos em um Universo com 4 dimensões: 3 espaciais e 1 temporal. Após 100 anos, o trabalho de Einstein ainda permanece como base para o Universo que vivemos que seria quadridimensional.
Apesar do sucesso dos trabalhos de Einstein, durante o século XX, uma outra área surgiu mostrando limitações da teoria de Einstein. A Mecânica Quântica nasceu para explicar o mundo subatômico e ela é famosa por não conseguir conversar com a Relatividade Geral de Einstein. Quando as duas se juntam, elas quebram.
Isso é algo que incomodou Einstein até o final de sua vida e a busca pela Gravitação Quântica - área que uniria as duas - se tornou quente na Física. Na década de 70, uma hipótese começou a ganhar forma chamada de Teoria das Cordas que propunha-se como uma forma da Gravitação Quântica. Porém, empecilhos impedem o avanço da hipótese até hoje.
Mapa da Física
Durante séculos, nomes como Galileu Galilei, Isaac Newton, e Johannes Kepler construíram pilares do que seria a Mecânica Clássica ou Física Clássica. A Física Clássica surgiu como uma forma de explicar o mundo que observamos no dia a dia através das Leis de Newton e leis de conservação.
Mais tarde, cientistas como James Maxwell e Michael Faraday introduziram a próxima grande área que seria o Eletromagnetismo. O eletromagnetismo ousava explicar campos magnéticos e campos elétricos, incluindo descrever a própria luz.
No século XX, duas áreas nasceram de forma paralela: a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica. A primeira queria descrever a gravidade enquanto a segunda se preocupava com o mundo subatômico. As duas então se juntaram às grandes áreas da Física.
O problema da Relatividade Geral e a Mecânica Quântica
As duas áreas são extremamente bem sucedidas em seus respectivos domínios de atuação. A Relatividade Geral consegue explicar a gravidade desde o Sistema Solar até objetos extremos como buracos negros. Buracos negros são objetos que são explicados puramente pela Relatividade Geral já que são verdadeiras regiões de campo gravitacional.
Já a Mecânica Quântica abriga até o modelo mais bem sucedido da Física que é o Modelo Padrão. Até hoje, a Mecânica Quântica consegue descrever o mundo subatômico e cada experimento feito, cada vez com mais precisão, só confirma o sucesso da área.
No entanto, quando se junta as duas, o problema aparece. A Mecânica Quântica parece não aceitar a gravidade, explicada pela Relatividade Geral, dentro do seu domínio. Porém, os próprios buracos negros possuem a singularidade que teria que ser explicada pela junção das duas.
Gravitação Quântica
Com essa limitação, uma nova área é necessária que se chamaria Gravitação Quântica. O objetivo da Gravitação Quântica seria conseguir explicar o domínio onde a Quântica e a Relatividade falham. Em outras palavras, ela seria uma unificação dessas duas áreas.
Apesar de um interesse de físicos como próprio Albert Einstein, Stephen Hawking e Robert Oppenheimer, a Gravitação Quântica nunca teve seus pilares bem estabelecidas. Na década de 70, um grupo de físicos começavam a investigar uma nova hipótese que poderia ser a Gravitação Quântica: a Teoria das Cordas.
O que é a Teoria das Cordas?
A ideia mais comum para partículas é que elas seriam pontos unidimensionais. Na nossa imaginação criamos a ideia de esferas minúsculas. Já na Física, partículas fundamentais seriam verdadeiros pontos sem volume. Mas para a teoria das cordas, cada partícula seriam na verdade cordas.
Cada partícula seria uma vibração diferente dessa corda. As próprias forças fundamentais seriam também algum tipo de vibração. Com isso, a teoria das cordas conseguiria adicionar a força gravitacional sem maiores problemas.
Mais de quatro dimensões
Para conseguir satisfazer o número de partículas e forças, o nosso mundo quadridimensional não seria o suficiente. Por isso, a cada reformulação da teoria das cordas, era previsto que uma nova dimensão teria que ser adicionada. Atualmente, estudos recentes estimam que o Universo teria que ter entre 10 e 11 dimensões se a teoria das cordas estiver correta.
A melhor explicação do porquê não conseguimos observar além das 4 tradicionais seria porque algumas dessas dimensões estaria “enrolada” umas nas outras. Mesmo assim, é comum que ainda seja necessária 6 dimensões, 2 a mais do que as 4 que conhecemos.
Outros problemas da teoria das cordas
Além da questão das dimensões, a teoria das cordas enfrenta mais problema. Um deles é a Matemática extremamente complicada na qual algumas equações permanecem sem solução. A teoria das cordas é chamada de teoria justamente pela necessidade de novos teoremas e axiomais matemáticos nas últimas décadas.
Outro grande problema que os físicos, que tendem para o lado da teoria das cordas, encontram é a falta de teste e verificação observacional. Isso é um problema grande já que a teoria das cordas está no limite físico do que pode ser observado.