A física moderna vive um período desafiador, no qual até o próprio conceito de espaço-tempo, base para nossa compreensão do universo, é questionado. Em busca de uma teoria que una a gravidade de Einstein com a mecânica quântica, cientistas se perguntam se o espaço-tempo ainda faz sentido. Enquanto muitos acreditam que ele deve ser substituído por algo mais fundamental, o físico teórico Latham Boyle defende propõe uma adaptação que pretende conciliar dois mundos!
Desde o início do século XX, duas grandes teorias guiam a física: a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, que descreve a gravidade como uma curvatura do espaço-tempo, e a Mecânica Quântica, que explica as interações entre partículas subatômicas com alta precisão.
No entanto, quando combinamos essas duas abordagens para descrever situações extremas, como o interior de buracos negros ou o Big Bang, surgem problemas: muitos cientistas argumentam que a estrutura do espaço-tempo “quebra” nessas condições, exigindo uma nova abordagem.
Enquanto alguns físicos defendem que o espaço-tempo deve ser substituído por uma estrutura mais elementar, algo que integre a gravidade e a mecânica quântica em uma “teoria de tudo” consistente. Latham Boyle oferece uma alternativa.
A visão de Boyle sobre o espaço-tempo: simetrias e estruturas matemáticas
Para Boyle e outros físicos, esse movimento pode ser precipitado. Eles defendem que ainda há aspectos da relatividade geral e da mecânica quântica a serem explorados em conjunto antes de recorrer a alternativas radicais.
Para Boyle, a busca por algo “além do espaço-tempo” pode ser impulsionada mais por tendências do que por evidências sólidas. Assim, a chave para entender o futuro do espaço-tempo estaria nas simetrias fundamentais que estruturam o universo e podem revelar uma estrutura mais profunda da realidade.
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Boyle ainda explora matemáticas avançadas, como os octônios e o espaço twistor, para interpretar as simetrias do Modelo Padrão da física de partículas, que descreve as partículas e forças fundamentais (exceto a gravidade) com alta precisão.
“Twistors” são objetos matemáticos propostos por Roger Penrose para descrever o espaço-tempo de uma maneira que facilite a compreensão das interações fundamentais da natureza, especialmente em contextos relativísticos. Ao contrário da descrição usual do espaço-tempo, que é baseada em quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), os twistors oferecem uma forma alternativa de representá-lo, o que pode simplificar certos tipos de cálculos, especialmente aqueles envolvendo partículas de massa nula, como fótons.
Os octônios, em particular, são números complexos com propriedades matemáticas que, segundo Boyle, conectam diretamente as simetrias do espaço-tempo com as partículas fundamentais. Para ele, essas simetrias sugerem uma organização interna no espaço-tempo que poderia conectar a física quântica e a relatividade sem destruir o conceito principal. Essa visão sustenta que, ao invés de buscar substituições, a ciência poderia enriquecer o espaço-tempo com adaptações que preservassem seu papel.
Também, entre os defensores de uma abordagem cautelosa, há sugestões que, ajustes na quantização da relatividade, poderiam resolver algumas contradições com a física quântica, preservando o espaço-tempo. Ou seja, a relatividade poderia ser quantizada mantendo sua estrutura e oferecendo uma alternativa viável às mudanças radicais propostas por outras teorias.
Assim, as contradições entre as duas teorias não implicam necessariamente que o espaço-tempo deva ser substituído.
Boyle também aponta o comportamento peculiar dos férmions, partículas fundamentais como elétrons e quarks, para defender seu posicionamento.
Diferente de outras partículas, os férmions precisam de uma rotação de 720 graus para voltar ao estado original, em vez dos 360 graus habituais. Fenômeno que indicaria propriedades desconhecidas do espaço-tempo que poderiam ser reveladas ao explorarmos mais a fundo essas simetrias.
Unindo física quântica e física clássica?
Em vez de destruir o conceito inicial, Boyle sugere que poderíamos adaptá-lo, tornando-o compatível com a realidade quântica sem perder sua estrutura essencial. Para ele, o espaço-tempo seria uma peça-chave que ainda precisa ser melhor compreendida e pode ter mais a oferecer do que imaginamos.
Para ele, o foco deveria estar menos em “desconstruir” e mais em como adaptar para incluir as propriedades observadas tanto na física de partículas quanto na gravidade.
Ele sugere que, em vez de tratarmos o espaço-tempo como uma entidade obsoleta, podemos considerá-lo uma estrutura evolutiva, potencialmente adaptável às complexidades da realidade quântica. Isto é, revisitar conceitos estabelecidos pode ser uma chave para novas descobertas, sem a necessidade de abandonar completamente ideias centrais.
Na física contemporânea, a progressão ocorre através de questionamentos e validações experimentais rigorosas, e apenas testes futuros podem oferecer respostas mais robustas, seja no sentido de confirmar estruturas alternativas, seja na reafirmação do espaço-tempo com as adaptações necessárias.
A questão de “salvar” ou substituir o espaço-tempo permanece, portanto, uma linha de investigação ativa. Ainda que o futuro traga novas perspectivas, a abordagem cautelosa defendida por Boyle indica um caminho promissor para a integração entre física quântica e relatividade, que pode unificar esses dois quadros em uma teoria mais abrangente e coerente.
Fonte: Quanta Magazine
