Pela primeira vez, pesquisadores demonstram que um problema fundamental da física é insolúvel
Existem muitas perguntas sem resposta quando se trata de física de partículas e física quântica, mas uma das mais fundamentais vai continuar desse jeito, já que cientistas de uma equipe internacional acabaram de provar que o problema é matematicamente insolúvel.
O problema diz respeito à diferença espectral, termo usado para descrever a energia necessária para um elétron fazer a transição de um estado de baixa energia para um estado animado.
De acordo com o novo estudo publicado na revista Nature, não importa o quão perfeitamente e completamente podemos descrever matematicamente um material no nível microscópico, nunca seremos capazes de prever seu comportamento macroscópico.
Não vai rolar
A diferença espectral é uma propriedade fundamental de semicondutores, que são componentes cruciais da maioria dos circuitos elétricos.
Os físicos esperavam conseguir descobrir se um material é supercondutor à temperatura ambiente (uma característica altamente desejável) simplesmente extrapolando esse dado a partir de uma descrição microscópica completa o suficiente do material.
A pesquisa recente esmagou esse sonho. Os cientistas afirmaram que determinar se um material tem uma diferença espectral é o que é conhecido como “uma questão indecidível”.
Questões indecidíveis
A equipe usou matemática complexa para demonstrar que nenhum algoritmo pode determinar a diferença espectral.
Questões indecidíveis não são nem verdadeiras nem falsas – estão simplesmente fora do alcance da matemática.
“O que nós mostramos é que a diferença espectral é um desses problemas indecidíveis. Isso significa que não existe um método geral para determinar se a matéria descrita pela mecânica quântica tem uma diferença espectral ou não”, explica um dos pesquisadores, Toby Cubitt, da University College London, no Reino Unido.
Implicações
Há grandes implicações para esta descoberta, especialmente dado que há um prêmio de US$ 1 milhão em jogo, oferecido pelo Clay Mathematics Institute, para qualquer pessoa que possa provar se o modelo padrão da física de partículas – que explica o comportamento das partículas mais básicas da matéria no universo – tem uma diferença espectral, usando equações do próprio modelo padrão.
“É possível que um problema seja solucionável para casos particulares, mesmo quando o problema geral é indecidível, então alguém pode ainda ganhar o cobiçado prêmio”, disse Cubitt. “Mas nossos resultados levantam a possibilidade de que alguns grandes problemas em aberto na física teórica sejam comprovadamente insolúveis”.
Mas nem tudo é má notícia. A descoberta também sugere que há problemas ainda mais estranhos lá fora, para físicos e matemáticos resolverem.
“A razão pela qual este problema é impossível de resolver, em geral, é porque os modelos neste nível exibem comportamento extremamente estranho que derrota qualquer tentativa de analisá-los”, afirmou o coautor da pesquisa David Pérez-García, da Universidad Complutense de Madrid, na Espanha. “Mas este comportamento bizarro também prevê uma física nova e muito estranha. Por exemplo, os nossos resultados mostram que a adição de até mesmo uma única partícula a um pedaço de matéria, mesmo que grande, pode, em princípio, mudar dramaticamente suas propriedades. Nova física como esta é muitas vezes explorada mais tarde em tecnologia”. [ScienceAlert]
2 comentários
Simon Newcomb (1835,1909) também “provou” matematicamente que nenhum objeto mais pesado que o ar poderia voar.
Simon Newcomb está morto a mais de 100 anos, a ciência evoluiu bastante neste período. E este teu argumento não refuta o trabalho acima.