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Novos estudos da física querem derrubar teorias de Einstein

Robin Dienel/Carnegie Institution for Science.
Imagem: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science.

Dennis Overbye

04/12/2018 04h00

Albert Einstein já morreu? Sim. O velho gênio deu o suspiro final e murmurou, em alemão, suas últimas palavras indecifráveis no dia 18 de abril de 1955. Porém, atualmente, ele está morrendo pela segunda vez; isso se você acreditar na enxurrada de artigos e trabalhos lamentando a situação da física contemporânea.

Esqueça a recente e surpreendente descoberta das ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo que Einstein já previra há um século e que indicam que o universo está coberto de buracos negros despedaçando e engolindo estrelas. Não, agora outro legado controverso de Einstein, algo muito mais profundo do que a gravidade ou a teoria quântica, está em jogo.

Mais do que qualquer um, foi Einstein quem estabeleceu o propósito da ciência moderna: a busca por uma teoria final do tudo, uma teoria unificada, como ele diria, que explicasse por que não haveria outra opção de constituição do universo a não ser esta em que vivemos. Ou, como ele colocou: "O que me interessa é saber se Deus teve alguma opção na criação do mundo."

Se Albert lesse o título do artigo publicado no último verão na revista científica on-line "Quanta", iria revirar no túmulo. Robbert Dijkgraaf, diretor do Instituto de Estudos Avançados, onde Einstein passou seus últimos 22 anos, escreve: "Não existem leis da física." O que há é um espantoso cenário de possibilidades, quase infinitas, uma rede sutilmente conectada de versões da realidade. Há um universo para cada sonho bom ou ruim que você já teve, cada um com seu próprio conjunto de partículas, forças, leis e dimensões, ele afirma no artigo.

Esse cenário, também conhecido como multiverso, é o que vislumbram os estudiosos da teoria das cordas, que resolveram passar por cima do legado de Einstein na mais recente manifestação de criatividade científica. A teoria das cordas une a gravidade, que curva o cosmo, com a mecânica quântica, que descreve a aleatoriedade, ao estabelecer que as partes constituintes da natureza são como pequenas cordas de energia vibrando em 11 dimensões.

A teoria foi descrita como uma parte da física do século 21 que caiu no século 20 por acidente – e que talvez necessite de matemáticos do século 22 para poder ser compreendida. O resultado é um labirinto matemático com 10^500 soluções, cada uma representando um universo em potencial. A princípio, um desses universos seria o nosso, mas ninguém sabe qual, pois a matemática e a física são terrivelmente complexas. Ou como se lê no artigo de Dijkgraaf: "Se nosso mundo é um entre muitos, como lidar com as alternativas? O ponto de vista atual pode ser entendido como o extremo oposto do sonho de Einstein de um único cosmo."

Questionado em Princeton, Dijkgraaf disse que o título do artigo, o qual ele não escreveu, talvez tenha sido um exagero e que provavelmente exista um princípio fundamental, mas, o que quer que ele seja, está por trás da teoria das cordas. No entanto, ninguém, nem mesmo os fundadores da teoria das cordas, consegue dizer o que é. Cientistas foram levados a essa ideia após descobrirem, há duas décadas, que uma força misteriosa, a energia escura, está acelerando a expansão do universo, fazendo com que as galáxias se distanciem umas das outras cada vez mais rapidamente através do tempo cósmico.

Essa energia escura carrega todas as características de um fator de correção, chamado constante cosmológica, que Einstein incluiu em suas equações um século atrás para depois rejeitá-lo como uma gafe. Mas a quantidade dessa energia escura é menor do que o valor previsto da constante cosmológica por uma razão de 10^60. Físicos só conseguem explicar a discrepância assumindo que o valor da constante de Einstein é aleatório em todos os universos em potencial; nós vivemos em um onde existe a quantidade correta de energia escura que possibilita a formação de estrelas e galáxias. Resumindo, nós moramos onde dá para morar.

Alguns físicos creem que o cenário é uma extensão lógica da revolução copernicana. Assim como a Terra não é o centro do sistema solar nem o único planeta, nosso universo também não é o único. Outros acreditam que a ideia de outros universos é um absurdo epistemológico, uma especulação sem saída, impossível de ser provada e uma traição do sonho einsteiniano de um único cosmo. Mesmo em nosso universo uno, os seguidores de Einstein estão enfrentando problemas, o caminho até o conhecimento definitivo está bloqueado ou talvez não exista.

A descoberta, após longa busca, em 2012, do bóson de Higgs confirmou a última parte pendente de um sistema matemático complexo conhecido como Modelo Padrão da Física de Partículas, o qual detalha todas as formas de matéria e energia que podem ser medidas em um laboratório. O Modelo Padrão explica, por exemplo, por que o computador liga e por que uma gardênia tem um cheiro tão doce.

Contudo, o modelo funciona bem demais. Físicos que estudam partículas filtraram os restos de trilhões de colisões subatômicas realizadas no Grande Colisor de Hádrons, a imensa máquina em que se descobriu o Bóson de Higgs. Até agora, eles conseguiram confirmar que o Higgs se comporta da maneira prevista pelo Modelo Padrão.

Apesar de ser uma grande conquista intelectual, foi incapaz de revelar alguma discrepância que pudesse levar a uma teoria mais abrangente. Mais especificamente, os pesquisadores não acharam pistas de um fenômeno que eles tanto buscam, a supersimetria, que faria a conexão entre as forças físicas individuais e forneceria toda uma nova gama de partículas elementares, incluindo, talvez, o que forma a matéria escura.

A supersimetria, no entanto, pode ter sido sempre uma ilusão, segundo Sabine Hossenfelder, teórica do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt. Ela se destacou no ano passado como uma das críticas mais contundentes da física moderna com seu novo e provocador livro, "Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray". Ela argumenta que, ao exaltar a elegância matemática, físicos têm perdido o rumo. "Eles achavam que a Mãe Natureza era elegante, simples e generosa em dar pistas; eles acreditavam poder escutar seus sussurros enquanto conversavam entre si", escreve ela. Físicos que estudam partículas respondem que eles apenas têm seguido princípios consagrados e de sucesso comprovado. Eles perseguiram o Bóson de Higgs por meio século e quase desistiram até a natureza finalmente cuspi-lo para eles.

Enquanto isso, os cosmólogos, um grupo sabidamente rabugento, chegaram ao próprio Modelo Padrão de Partículas para o nosso universo em particular. De acordo com eles, átomos -- aquilo de que você, eu e as estrelas somos feitos-- representam apenas 5% do peso do cosmos. A matéria escura, da qual nada conhecemos a não ser que sua gravidade coletiva esculpe e segura as galáxias unidas, representaria 25%. Os 70% restantes seriam de energia escura, que estaria afastando tudo; outro assunto do qual não sabemos nada. Nós só tomamos conhecimento dessa “parte escura” por causa do efeito que a gravidade tem sobre o universo luminoso, o movimento das estrelas e galáxias. Ora, uma teoria que deixa 95% do universo sem identificação dificilmente é uma indicação de que a ciência encerrou seu trabalho.

Alguns astrônomos acreditam que, talvez, não tenhamos compreendido a gravidade no fim das contas. "Minha preocupação é que podemos estar endeusando Einstein de forma excessiva", confessou Stacy McGaugh, astrônomo da Universidade Case Western Reserve, ao Gizmodo em junho.

O melhor presente para os cientistas neste Natal é uma nova teoria física que possa tirá-los desse impasse dos modelos padrões e fornecer novas pistas para nossa existência. Talvez esse avanço venha de finalmente descobrir o que é a matéria escura ou do Grande Colisor de Hádrons, que continuará provocando a colisão de partículas subatômicas pelos próximos 20 anos em busca de novas forças e fenômenos. Cada colisão registrada é mais um passo em direção ao desconhecido.

Por ora, o universo pode ter 11 dimensões ou ser um sonho de alguém. A vida pode ter começado em Marte ou em uma fonte hidrotermal, ou, talvez, sejamos todos bits de uma simulação computadorizada controlada por alguém. Descobrir quem somos e como a natureza se organiza é uma das buscas fundamentais do ser humano, como a arte ou a música. E continuará sendo.

Hossenfelder, apesar de todo o ceticismo, conclui seu livro de forma esperançosa ao profetizar: "A próxima grande descoberta ocorrerá neste século, e será linda", conclui.