Seria este o fim da teoria das cordas? Ou a vitória?

Por , em 7.01.2014

Cientistas da Universidade de Towson (EUA) identificaram um teste prático com base nos movimentos dos planetas, luas e asteroides que poderia provar (ou acabar com) a teoria das cordas.

O futuro da teoria das cordas?

A teoria das cordas pretende compreender todas as forças do universo – por isso, também é chamada de “teoria de tudo” -, mas até agora não podia ser testada com nenhuma instrumentação existente, porque a escala de nível e tamanho de energia para ver seus efeitos são muito extremos.

No entanto, inspirados por Galileu Galilei e Isaac Newton, cientistas afirmam que medidas precisas das posições dos corpos do sistema solar poderiam revelar discrepâncias muito ligeiras no que é previsto pela teoria da relatividade geral e o princípio da equivalência, estabelecendo novos limites máximos para medir os efeitos da teoria das cordas.

A teoria das cordas espera fornecer uma ponte entre duas teorias bem testadas, mas ainda incompatíveis, que descrevem toda a física conhecida: a da relatividade geral de Einstein, a nossa teoria reinante de gravidade, e o Modelo Padrão da física de partículas, ou teoria quântica de campos, que explica todas as outras forças além da gravidade.

A teoria das cordas postula que toda a matéria e energia do universo é composta de cordas unidimensionais. Essas sequências são um quintilhão de vezes menor do que o átomo de hidrogênio já infinitesimal e, portanto, muito pequenas para se detectar indiretamente. Da mesma forma, encontrar sinais dessas cordas em um acelerador de partículas exigiria milhões de vezes mais energia do que a que foi necessária para identificar o famoso bóson de Higgs.

“Os cientistas brincam que a teoria das cordas é promissora, e sempre será promissora, por causa da falta de poder para testá-la”, diz o Dr. James Overduin, do Departamento de Física, Astronomia e Geociências da Universidade de Towson, primeiro autor do estudo. “O que nós identificamos é um método simples para detectar ‘falhas’ na relatividade geral que poderiam ser explicadas pela teoria das cordas”.

Overduin e seu grupo expandiram um conceito proposto por Galileu e Newton para explicar a gravidade. Segundo a história, Galileu deixou cair duas bolas de pesos diferentes da Torre de Pisa para demonstrar como elas iriam bater no chão ao mesmo tempo. Anos mais tarde, Newton percebeu que a mesma experiência é realizada pela Mãe Natureza todo o tempo no espaço, onde as luas e planetas do sistema solar “caem” continuamente um no outro à medida que orbitam em torno de seus centros de massa comum. Newton usou observações de telescópio para concluir que Júpiter e suas luas galileanas caem com a mesma aceleração em direção ao sol.

O mesmo teste pode ser usado para a teoria das cordas. O campo gravitacional funciona com exatamente a mesma força para todas as formas de matéria e energia, uma observação que levou Einstein a sua teoria da relatividade geral, que está atualmente consagrada na física como o princípio de equivalência.

A teoria das cordas prevê violações do princípio da equivalência, pois envolve novos campos que funcionam de forma diferente para objetos de composição diferente, levando-os a acelerar de forma diferente, ainda que no mesmo campo gravitacional.

Com base no trabalho feito por Kenneth Nordtvedt e outros cientistas na década de 1970, Overduin e seus colaboradores consideram três possíveis assinaturas de violação do princípio de equivalência no sistema solar: desvios na Terceira Lei do movimento planetário de Kepler; deriva dos pontos estáveis de Lagrange; e polarização orbital (também conhecida como o efeito Nordtvedt), em que a distância entre dois corpos como a Terra e a lua oscila devido às diferenças de aceleração em direção a um terceiro corpo como o sol.

Até à data, não existe qualquer evidência de qualquer uma destas assinaturas. No entanto, todas as observações da ciência envolvem algum grau de incerteza experimental. A abordagem da equipe de Overduin é usar justamente essas incertezas experimentais para aumentar os limites e mostrar possíveis violações do princípio de equivalência por parte dos planetas, luas e asteroides troianos no sistema solar.

Os satélites de Saturno, Tétis e Dione, são um caso de teste particularmente fascinante. Tétis é feito quase inteiramente de gelo, enquanto Dione possui um núcleo rochoso. Ambos têm um companheiro troiano. Outro motivo que os torna excepcionalmente valiosos como potencial teste da teoria das cordas é que, em uma era de orçamentos científicos cada vez maiores, possuem custo comparativamente reduzido. Só nos resta esperar pelos resultados. [Phys]

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31 comentários

  • Thiago Da Silva:

    Os aceleradores de partículas aceleram a 99,99% da velocidade da luz, mas e dai? Estes experimentos não são utilizados para saber se a luz é constante ou não, eles servem para detectar novas partículas.

    Está aqui o experimento que eu falei que mostra a constancia da luz:

    http://historiadafisicauc.blogspot.com.br/2011/06/nos-finais-do-seculo-xix-teoria.html

    Se foram feitos outros experimentos eu não sei, porém, como eu já disse anteriormente a velocidade do observador(nós) em relação a velocidade da luz vinda das estrelas, é praticamente nula, dificilmente encontraremos uma variação com a nossa tecnologia atual.
    Em relação ao efeito doppler, em que estrelas estariam afastando de nós acima da velocidade da luz, esta idéia não é muito confiável, já que a poeria cósmica ou outras aglomerações de partículas poderiam tornar a luz dessas estrelas vermelhas…

    • Cesar Grossmann:

      Há uma diferença entre filtrar a luz e em desviar o espectro luminoso para o vermelho.

      Quando você filtra a luz (caso da luz que passa pela poeira e fica vermelha), as linhas de espectro da faixa que não foi absorvida estão lá, na posição original. Uma linha de espectro que está na faixa do vermelho vai continuar aparecendo lá.

      Quando você desvia todo o espectro luminoso para o vermelho, as linhas de espectro são deslocadas. Uma linha de espectro que originalmente estava no vermelho vai aparecer no infravermelho.

      Assim, é fácil discernir as duas situações.

  • Thiago Corrêa:

    Acho que se o espaço realmente existisse, o universo seria muito instável, veriamos com frequencia as estrelas no céu ondulando, mas não vemos isso. Ao meu ver parece que não há espaço, não há os blocos que formam o espaço, os “átomos de espaço” e a explicação apra a gravidade ainda estará na Mecanica Quantica, na física de partículas.

  • ico:

    Não provará, mas ja é um começo.

  • Thiago Corrêa:

    Na verdade a MQ ainda não possui uma explicação para a Gravidade neste Universo Macro que conhecemos, já a TR tem a teoria da Gravitação Relativistica, massa deforma espaço-tempo(Postulado).

    Para a MQ deve existir uma partícula portadora da transmissão da força da gravidade, o gravíton, até hoje não encontrado. Mas eu acho que está é a melhor explicação para a gravidade.

    Prefiro as dúvidas da MQ do que acreditar em postulados da TR, acho que faz mais sentido.

    • Alessandro Silveira:

      O gráviton (conforme teorizado no Modelo Padrão, isto é, bóson de spin 2 e massa nula) como explicação para a gravidade não funciona matematicamente. Sempre existiu um grande esforço para tanto. Exemplo é a Teoria Kaluza-Klein que teoricamente unificaria a gravitação e o eletro magnetismo contudo depende de truques matemáticos para que o Ângulo de Weinberg na quebra de simetria não faça violações de paridade, basicamente conseguindo explicar somente de modo não-abeliano. Poderia ser aplicada a Teoria da Curvatura Weyl para a gravidade, entretanto, continuaríamos tendo violações de paridade, ou seja, fugindo à simetria tão bem aplicada às demais partículas transportadoras de força.
      Hoje a maioria dos teóricos do modelo padrão descartam a existência do gráviton. Sinceramente eu não definiria a Relatividade Geral com um postulado (pode fazê-lo se preferir, enfim), uma vez que, resultados tão evidentes obtidos pelos satélites Gravity Probe A e Gravity Probe B sobre a deformação tanto do tempo, quando do espaço.

      Para esclarecer a teoria da Relatividade Geral, a miúde, possui dois postulados (na verdade são mais idealizações se vistas dentro de nossa realidade):
      1 – A equivalência entre um observador em queda livre é um referencial inercial, ou Principio de Equivalência Fraco.
      2 – A equivalência entre a massa gravitacional e a inercial, Somado ao anterior constituem o Principio de Equivalência Forte.

      Herdando, evidentemente, os dois postulados da Teoria da Restrita:
      1. As leis da física têm a mesma forma em todos referenciais inerciais.
      2. A luz, no vácuo, se propaga com velocidade determinada, independente do estado de movimento da fonte de luz.

      Na verdade, não existe incompatibilidade entre a Relatividade e a Mecânica Quântica, apenas uma explicação não satisfatória do Modelo Padrão para a gravidade. Eu sinceramente acredito que a Gravidade Quântica em Loop é um estado embrionário de uma unificação, provavelmente irá fazer uma nova predição sobre um bóson escalar, até mesmo uma variação do Inflaton, que se aplique perfeitamente ao conceito de gravidade que existe hoje na natureza.
      Ao investigarmos os efeitos que a teoria da Gravidade Quântica em Loop teria sobre cosmologia, um modelo de Cosmologia Quântica em Loop evoluiria para fornecer um mecanismo possível para a inflação cosmológica.
      Estou fazendo um curso com o Dr. Leonard Susskind sobre Relatividade e posso te afirmar é uma teoria fascinante por sua simplicidade. E apesar de não concordar com a Teoria das Cordas desconheço quem saiba mais de Relatividade que o Dr. Susskind, nos primeiros 15 minutos de aula ela já me fez ver o quão pouco eu conhecia desta teoria.

    • Guilherme Enzo:

      Alessandro a teoria posue uma soluçao para o gravitom, Spin 2 e massa nula, assim se acredito por primeira vez que inclue a gravidade

  • Andre Luis:

    Eu gosto bastante da Teoria das cordas e parece que mais experimentos terão que ser realizados para tirar alguma conclusão mais real rsrs

    • Vanderlei Fernandes:

      É isso ai, tem muito chão ainda para super qualquer coisa assim….

  • Thiago Da Silva:

    Na verdade esta teoria diz que o que forma as partículas funtamentais(no caso que eu disse elétrons) são cordas mt mt pequenas. Mas eu duvido muito, acho que “algo real” não existe somente em 1d, ou só 2d, sempre será 3d, minha opnião.

    • Mgn123:

      perdão, mas você realmente entendeu o contexto de unidimensional do texto? vamos abrir mais livros, estudar bastante e só depois de ter uma boa base sobre o assunto proferir comentários, uma boa dica a você.

    • Thiago Corrêa:

      E qual é o conceito de unidimensional?

      Não seria uma corda reta que utiliza apenas um eixo imaginário x?

      Pra mim esse conceito não existe, é uma abstração geométrica, tudo o que é real ocupa os 3 eixos imaginários, X,Y,Z, não importa o quão pequeno seja. Uma particula vista de longe parece ser 0d, porém ao chegarmos próximo ela se torna 3d.

    • Alessandro Silveira:

      Matematicamente pode até fazer sentido em primeira vista, contudo, existe um limite chamado Comprimento de Planck onde tanto a mecânica quântica, como a relatividade geral deixam de conseguir descrever os comportamentos de partículas. Estabelecendo, portanto, um limite cartesiano real. Em física também a análise de relevância deve sempre ser considerada. Exemplo, nas teorias que consideram nosso universo bidimensional a profundidade pode até existir, não precisaria ser menor que 1 comprimento de planck, todavia não seria relevante pois todo o universo estaria contido dentro de duas dimensões.

    • Aiwass Eanderea:

      Incorreto Thiago Corrêa se vc mentalizaste o universo até agora na sua memoria e ver uma estrutura de 4 Dimensões como se fosse obra de seus olhos?
      A visão 3D faz apenas parte do nosso conceito perceptivo psicológico,o tempo tanto se movimenta quanto o espaço como eixo qualquer.
      Tanto é que é possível observar nosso universo em perceptiva 2D mentalizar 3D através de estruturas mentais.
      O universo 1D pode ser visualizado focando em único eixo do nosso universo múltipla dimensões,se fosse para afirmar quantas dimensões tem o universo diria 4 ou mais.
      Uma estrutura unidimensional pode ser considerada parte da estrutura tridimensional,Da mesma forma que vc faz parte do universo.
      Não se limite ao método perceptivo.

    • Thiago Da Silva:

      Aiwass Eanderea, eu acho que estou me limitando ao que é real, não acredito em fantasia. Você dizer que coisas imperceptíveis para nós ou para qualquer tipo de aparelho científico, dizer que são reais, é o mesmo que acreditar que coisas sobrenaturais existem, por exemplo: Não é porque você não consegue perceber que espíritos existem, que eles não devam existir…

      Não existe nada no mundo real que confirme de fato essas abstrações geométricas. Existe aquele exercício mental que muitos simpatizantes desta idéia gostam de falar, só que não passa apenas de crença, no mais é o mesmo que acreditar em Deus. Acredita quem quer!

      Matematicamente você pode elevar um numero a 1, a 2, a 3 a infinito…. Mas o que se encaixa no mundo real para calcular uma distancia, uma área, ou um volume é de 1 a 3. Elevar um numero a 1 e a 2, são apenas medições de uma distancia ou de uma área, não quer dizer que um universo inteiro possa existir em apenas 1d ou apenas 2d. O unico universo que conhecemos que é REAL, é este universo 3D, o restante está apenas no campo da crença…

      Alessandro Silveira, não há nenhum limite comprovado ainda, o comprimento de Planck é onde aparentemente as nossas teorias atuais deixam de funcionar, porque quando menor as coisas ficam mas rápidas e estranhas elas se comportam, mas até o momento não foi confirmado nenhum limite do tamanho micro.

    • Thiago Da Silva:

      quanto menor*

    • Alessandro Silveira:

      Prezado, agora não entendi, até o momento a Relatividade era um postulado e a Mecânica Quantica possuia as respostas. Agora ninguém possui as respostas?
      O tempo de planck também é um postulado?
      Prezados, admiro o entusiasmo pela física, mas gente mais bibliotecas e menos google. O conhecimento é algo que está ao alcance de todos que se dedicam, mas exige uma base teórica mínima ou podemos perder o foco e nosso pensamento ir a caminhos infrutíferos.

    • Thiago Corrêa:

      “limite Cartesiano Real” = Postulado

      Sim, todas as teorias tem postulados, porém os que eu questiono aqui são os da TR.

    • Alessandro Silveira:

      Meu caro, está confundindo limite matemático com limite físico. Isso é um caminho normal que as pessoas seguem, contudo, conforme consta no poste acima, existe um limite a escala de Planck, e veja é imensamente pequeno, para teres uma ideia existem mais Tempos de Planck em um segundo, que segundo desde o Big Bang. Se a teoria das cordas consegue aumentar este limite, então OK o limite é menor, contudo, a Teoria das Cordas tem um limite topológico simplético que não me lembro qual é neste momento, mas se uma corda tivesse dez metros um átomo de hidrogênio seria do tamanho da Via Láctea, este é o Limite Cartesiano da Teoria das Cordas, e isso não é um postulado é onde as variáveis simpléticas não descrevem mais a realidade, assim como acontece em um Buraco Negro. Os números são infinitos assim a realidade fica contida na matemática, mas nunca deve ocorrer ao contrário.

      Sinceramente não questionaste a Relatividade apenas falou que não acredita nela, tudo bem, minha avó não acredita que as embalagens TetraPak conservem o leite. É diferente de propor que uma teoria alternativa esteja correta. Existiram (e ainda existem) várias alternativas à Relatividade e todas falharam, não quer dizer que toda a realidade esteja contida na Relatividade, entretanto, para o que ela se propõe a explicar é uma grande conquista da humanidade e muito pouco saberíamos sobre o Universo sem ela.

    • Thiago Corrêa:

      Questiono porque como já está claro, não acredito no modelo de espaço-tempo da TR.

  • Thiago Da Silva:

    Ué, eu imaginava que se descobrisssem que os elétrons fossem exatamente esféricos já seria o fim da Teoria das Cordas.

    Me parece que a Teoria das Cordas só existe para tentar manter a Teoria da Relatividade e seus diversos postulados não comprovados.

    • Cesar Grossmann:

      Nope, a teoria das cordas não existe “para tentar manter a Teoria da Relatividade”, mas para tentar unificar a TR e a Mecânica Quântica.

      E “postulados não comprovados”? Que “postulados não comprovados”?

    • Thiago Corrêa:

      O conceito de espaço-tempo da TR, que é um postulado. Até hoje não foi encontrado uma só onda gravitacional para confirmar a Teoria, apesar de se encaixar em diversas observações e equações cosmológicas.

      Por isso a gravitação da TR não consegue se Unificar com a gravitação Quantica, ambas tem explicações diferentes para algo que existe, embora muitos tentem unificá-los com teorias Místicas.

      Eu prefiro ficar com o gostinho de dúvida da MQ, do que acreditar nos postulados da TR.

    • César H. Valentino:

      Universos 1d inteiros podem estar dentro do nosso 3d.. em fato, um universo 3d pode ser ou é formado por consecutivos 2d… tem uma materia aqui no hype que ilustra bem isso: https://hypescience.com/o-universo-e-na-verdade-um-holograma/

      E ainda, segundo essa passagem:
      “O campo gravitacional funciona com exatamente a mesma força para todas as formas de matéria e energia, uma observação que levou Einstein a sua teoria da relatividade geral, que está atualmente consagrada na física como o princípio de equivalência.”

      Isso é graças a lei de conservação de momento linear… ela é tão universal que foi percebida por Descartes mto antes de Newton perceber que Força = Massa x Aceleração … Descartes percebeu que havia algo que existia e relacionava a Massa de um corpo com a Velocidade dele… Pensava-se que essa era a grandeza responsavel pelo movimento dos corpos.. até Newton apresentar suas 3 leis.. Ainda assim, essa grandeza anteriormente percebida por Descartes não foi descartada pois com ela era possivel realizar varios calculos.. Foi dada a ela o nome de Momento Linear.. e ainda graças ao Momento Linear foi possivel desenvolver a FISICA QUANTICA MODERNA.. na qual ainda o Momento Linear funciona perfeitamente.. e graças a ele somos capazes de trabalhar em escalas universais muito muito pequenas, pois ela é uma lei universal mais universal que as 3 leis de Newton que não funcionam na Física Moderna..

      Mas, quais postulados nao comprovados Thiago Da Silva?

    • Thiago Corrêa:

      A existência do próprio espaço é um postulado não comprovado, a única coisa que sustenta esta idéia são as lentes gravitacionais, mas e se as lentes gravitacionais forem formadas por um mecanismo não conhecido no qual não exista a necessidade da figura espaço deformável.

      É muito fácil dizer que lentes gravitacionais existem porque o espaço se deforma ao redor de um corpo massivo, mas até o momento não foi encontrado os blocos que formam o espaço, os “átomos de espaço”, dizem que eles são muito muito pequenos, não foram encontradas ondas gravitacionais deformando o espaço. Então estes postulados continuam apenas no campo da crença, acredita quem quer.

      A existência do tempo(4ª dimensão) outro postulado não comprovado, a única idéia que sustenta isto são os experimentos realizados a mais de 1 século que mostram que a luz parece ser constante. Porém tenho minhas dúvidas, acho que pode ter algum erro no experimento, o que são míseros mil, um milhão de quilômetros por hora em relação a trezentos mil quilômetros por segundo(1 trilhão e 80 bilhões de quilômetros por hora). Sei não heim, acho que por ser uma velocidade muito acima da nossa imaginação, variações nesta velocidade quando a fonte esta contra ou a favor de quem está medindo passarão quase que despercebidas, mas acho que existe variação, pra mim não é constante. Outros experimentos que mostram uma diminuição ou um aumento da interação das partículas fundamentais quando o corpo possui mais ou menos massa, fazendo assim os tics de um relógio se alterarem não mostram que o tempo existe, mostraram apenas uma diminuição/aumento de interação das partículas fundamentais. Por enquanto a melhor observação que corrobora com a existência do tempo é a luz ser constante, embora eu acho que este experimento está errado.

      Minha opinião, cético ever!

    • Thiago Corrêa:

      Corrigindo algumas frases…

      o que são míseros mil, um milhão de quilômetros por hora em relação a trezentos mil quilômetros por segundo(1 trilhão e 80 bilhões de quilômetros por hora)?*

      diminuição/aumento da velocidade de interação das partículas fundamentais*

    • Thiago Corrêa:

      Acho que conforme nossas naves espaciais fiquem cada vez mais velozes, as variações na velocidade da luz se tornarão cada vez mais perceptíveis. Por enquanto estamos parados, dificilmente encontraremos alguma variação na velocidade luminal para mais e para menos que 300 mil km/s.

    • Alessandro Silveira:

      Thiago Correia, não é perseguição meu caro, apenas me sinto no dever de não deixar que dados errados afetem a julgamento de entusiastas da física que estão em fase de aprendizado.
      Não precisamos de Naves Espaciais, temos o LHC que hoje acelera partículas usando sete TeV. Os prótons de hidrogênio entram no LCH 99.9997828% da velocidade da luz. Após a aceleração elas atingem 99.9999991%, quando o LHC funcionava a 1 TeV a sua velocidade era igual e quando o LHC funcionar a 15 TeV igualmente sua velocidade não sofrerá alterações.
      Na verdade a Teoria da Relatividade é a teoria que foi mais testada na história da ciência e até o momento é a melhor teoria para “descrever” o Universo. Até porque dificilmente a ciência se apoiaria em uma teoria que fora testada um século atrás.
      O interesse pela ciência deve sempre vir junto de uma profunda vontade de conhecermos os alicerces que fundamentam esta, ou viram somente uma maneira de distração infrutífera. Ou seja, mais bibliotecas (podem ser virtuais ou reais), menos google.

    • Thiago Da Silva:

      Os aceleradores de partículas aceleram a 99,99% da velocidade da luz, mas e dai? Estes experimentos não são utilizados para saber se a luz é constante ou não, eles servem para detectar novas partículas.
      Está aqui o experimento que eu falei que mostra a constancia da luz:
      http://historiadafisicauc.blogspot.com.br/2011/06/nos-finais-do-seculo-xix-teoria.html
      Se foram feitos outros experimentos eu não sei, porém, como eu já disse anteriormente a velocidade do observador(nós) em relação a velocidade da luz vinda das estrelas, é praticamente nula, dificilmente encontraremos uma variação com a nossa tecnologia atual.
      Em relação ao efeito doppler, em que estrelas estariam afastando de nós acima da velocidade da luz, esta idéia não é muito confiável, já que a poeria cósmica ou outras aglomerações de partículas poderiam tornar a luz dessas estrelas vermelhas…

    • Alessandro Silveira:

      Segue um link com mais informações sobre o famoso experimento Michelson-Morley:
      http://www.fsc.ufsc.br/cbef/port/23-1/artpdf/a2.pdf
      Igualmente ao artigo, não acredito que esse experimento tenha servido de base para a Relatividade Restrita.
      Tentei mas não entendi por completo sua exposição, mas parece o conceito de éter. Tem algum princípio formal que alicerce a tua teoria?
      A ultima teoria que vi assim foi a VSL, entretanto já foi a muito descartada por infringir a causalidade e violar vários princípios da Mecânica Quântica, atualmente esta teoria se baseia na existência de um emaranhado de Buracos de Minhoca abaixo do universo onde c não é constante. Neste escopo pode até ser verdadeira pois se trataria de uma generalização da Relatividade Restrita.
      Para finalizar, nenhuma nave espacial se moverá mais de 99.9999991% da velocidade da luz no vácuo, ao menos não como os métodos que temos, vai que um dia consigamos, ou dobrar o universo, ou detectar a abrir Buracos de Minhoca, enfim até lá não adianta motores de anti-matéria não passaremos desta velocidade.

      PS. Parti do postulado que Thiago Silva e Thiago Correa são a mesma pessoa.

    • Thiago Corrêa:

      Sim, eu sou o outro Thiago, estou logando em duas contas diferentes, uma do G+ e outra do FB, então seu postulado sobre mim não é mais postulado, é algo Real.

      O que continua sendo postulado aqui nesta conversa são aqueles da Teoria da Relatividade.

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