Por que a unificação é necessária
A física possui dois marcos fundamentais: a relatividade geral (gravidade, curvatura do espaço-tempo, grandes escalas) e a mecânica quântica (forças eletromagnética, fraca e forte, pequenas escalas). Elas são matematicamente incompatíveis na escala de Planck (10⁻³⁵ m, 10¹⁹ GeV). Combiná-las produz infinitos que não podem ser removidos. É necessária uma teoria da gravidade quântica. A teoria das cordas afirma fornecer uma.
O que são cordas
Na teoria das cordas, as partículas pontuais são substituídas por minúsculos objetos unidimensionais (cordas) com cerca de 10⁻³⁵ m de comprimento — o comprimento de Planck. Cordas abertas têm extremidades livres; cordas fechadas são laços. O modo de vibração de uma corda determina qual partícula ela parece ser: um modo é um fóton, outro é um elétron, outro é o gráviton (hipotético portador da gravidade). O espectro inclui automaticamente uma partícula de spin 2 que se comporta como um gráviton — um fato que entusiasmou enormemente os físicos na década de 1970.
Dimensões extras
A teoria das cordas só funciona matematicamente em 10 dimensões (ou 11, na teoria M). As 6 (ou 7) dimensões espaciais adicionais são 'compactificadas' — enroladas de forma tão pequena que não podem ser detectadas em energias acessíveis. A forma das dimensões extras determina a física — quais partículas existem, quais são suas massas, quais forças atuam. Existem cerca de 10⁵⁰⁰ compactificações possíveis (a 'paisagem') — essencialmente, qualquer física é alcançável.
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Fazer o teste de QI →O problema
A paisagem da teoria das cordas implica que ela não prevê nada específico: para qualquer observação, existe alguma compactificação que a produz. Críticos (Lee Smolin, Peter Woit) argumentam que isso a torna infalsificável e, portanto, não é ciência. Defensores argumentam que a paisagem é uma seleção antrópica — observamos uma física compatível com a vida. Após 50 anos, nenhuma previsão única da teoria das cordas foi confirmada experimentalmente.
Perguntas frequentes
O que é a teoria das cordas em termos simples?
A teoria das cordas propõe que todas as partículas fundamentais são, na verdade, minúsculas cordas vibrantes de energia, não objetos pontuais. Diferentes modos de vibração de uma corda correspondem a partículas diferentes. A teoria requer dimensões espaciais extras além das nossas três e inclui automaticamente a gravidade — tornando-a uma candidata para unificar todas as forças fundamentais.
Por que a teoria das cordas não foi provada?
A teoria das cordas opera na escala de Planck (10⁻³⁵ m), energias cerca de 10¹⁵ vezes maiores do que o LHC pode alcançar. Nenhum experimento atual pode sondá-la diretamente. Mais fundamentalmente, a teoria possui uma 'paisagem' de ~10⁵⁰⁰ soluções possíveis, significando que pode acomodar virtualmente qualquer resultado experimental — tornando-a difícil de falsificar.
O que é a teoria M?
A teoria M é um marco de 11 dimensões proposto por Edward Witten em 1995 que unifica as cinco diferentes versões da teoria das cordas de 10 dimensões em um único marco. O 'M' significa membrana, mistério ou matriz, dependendo de a quem você pergunta. A teoria M contém não apenas cordas, mas objetos de dimensões superiores chamados branas. É o melhor candidato atual para uma teoria das cordas completa, mas é ainda menos compreendida do que as teorias das cordas individuais.