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Agora, na NOVA,
faça uma emocionante viagem a um mundo mais estranho que ficção científica,
o você joga o jogo quebrando algumas regras,
onde uma nova visão do universo empurra-o
para limites além da sua imaginação.
Este é o mundo da Teoria das Cordas,
uma forma de descrever cada força e toda a matéria, do átomo à Terra,
ao fim das galáxias,
do nascimento do universo ao seu final, numa única teoria,
a Teoria do Tudo.
O nosso guia neste bravo mundo será Brian Greene,
o físico e autor best-seller.
E não interessa quantas vezes venha cá
nunca consigo habituar-me.
Poderá ele ajudar-nos a resolver um dos maiores puzzles da Física Moderna
que a nossa compreensão do universo é baseada em 2 conjuntos de leis,
que não concordam?
Revolvendo a contradição que até iludiu Einstein,
que fez dela a sua busca final.
Depois de décadas, podemos estar
finalmente prestes a uma grande descoberta.
A solução são cordas,
pequenos pedaços de energia que vibram como as cordas dum violoncelo,
uma sinfonia cósmica no coração da realidade.
Mas vem com um preço: universos paralelos e 11 dimensões,
a maioria dos quais nunca viram.
Nós podemos realmente viver num universo com mais dimensões que as que vemos.
As pessoas que disseram existir dimensões
extra do espaço foram chamadas de loucas,
ou de bananas.
Uma miragem da Ciência e da Matemática, ou a verdadeira Teoria do Tudo?
Se a Teoria das Cordas não consegue dar uma previsão testável,
ninguém deverá acreditar nela.
É uma teoria da Física, ou uma filosofia?
Uma coisa é certa, a Teoria das Cordas já nos está a mostrar que
o universo possa ser muito mais estranho do que alguma vez imaginamos.
De seguida...
o inegável puxar de cordas.
A atmosfera era elétrica.
A Teoria das Cordas passa por uma revolução própria...
Cinco Teorias das Cordas diferentes...
...e revela a nova forma das coisas que vêm.
Talvez vivamos numa membrana tridimensional.
O nosso universo pode ser como uma fatia de pão.
Nós estamos presos em apenas uma fatia de um universo que mais dimensões.
Esse é na realidade o problema.
Veja "The Elegant Universe" agora.
3ª Parte: Welcome to the 11th Dimension
Imaginem que eram capazes de controlar o espaço e controlar o tempo.
O tipo de coisas que conseguiríamos fazer seria impressionante.
Seria capaz de ir daqui...
para aqui...
e para aqui em apenas um instante.
Bem, todos nós pensamos que este tipo de viagens seria impossível.
E provavelmente são.
Mas nos últimos anos,
nossas idéias acerca da verdadeira natureza do
espaço e do tempo têm sofrido algumas alterações.
E coisas que pareciam ficção científica parecem mais próximas.
E é graças a uma revolução na Física chamada "Teoria das Cordas",
que oferece uma perspectiva totalmente nova sobre o funcionamento do universo.
A Teoria das Cordas oferece a promessa que
nós podemos realmente compreender as questões
de porque o universo é como é até ao nível
mais fundamental. (Joseph Lykken, Fermilab)
A Teoria das Cordas é na realidade o Oeste
Selvagem da Física. (David Gross, UC Santa Barbara)
É uma área de Física teórica que é radicalmente diferente
de tudo feito antes. (Michael Green, Univ. Cambridge)
Esta radical nova teoria começa com uma premissa simples:
que tudo no universo, a Terra, estes edifícios,
até forças como a Gravidade e Eletricidade,
são feitas de pequenas e vibrantes fibras de energias chamadas "cordas".
E tão pequenas quanto o são, as cordas estão a
mudar tudo o que pensávamos conhecer no universo,
especialmente as nossas idéias da natureza do espaço.
Para ver como, vamos primeiro encolher
todo o espaço a um tamanho mais manejável.
Imaginem que todo o universo consistia apenas da minha cidade natal, Manhattan.
Então, apenas um pedaço de Nova York faz de toda a constituição do espaço.
E só para divertir, vamos imaginar que era o CEO de
uma grande corporação com escritórios em Wall Street.
Como tempo é dinheiro, preciso do caminho mais rápido do meu apartamento,
aqui do norte de Manhattan para os escritórios na baixa de Manhattan.
Todos nós sabemos que a distância mais curta entre 2 pontos é uma linha reta,
mas mesmo que não haja trânsito - pedir demais até para a Manhattan imaginária -
ainda leva algum tempo para chegar lá.
Indo cada vez mais depressa, podemos reduzir o tempo de viagem.
Mas como nada pode ir mais depressa que a velocidade da luz,
existe um limite de quanto tempo podemos poupar na nossa viagem.
Este universo de Manhattan está numa antiga, clássica visão do espaço,
que é basicamente uma grelha rígida e imutável.
Mas quando Albert Einstein olhou para a constituição do espaço,
ele viu algo completamente diferente.
Ele disse que o espaço não era estático, podia dobrar-se e esticar-se.
E podiam existir estruturas estranhas no espaço
chamadas "buracos de minhoca" (wormholes).
Um "wormhole" é uma ponte ou um túnel que
pode ligar regiões distantes do espaço,
na prática, é um atalho cósmico.
Neste tipo de universo, a minha viagem seria o sonho de qualquer nova-iorquino.
Mas há um senão:
para criar um "wormhole" temos que rasgar
ou abrir um buraco na constituição do espaço.
Mas poderá a constituição do espaço realmente rasgar?
Poderá este primeiro passo para a formação
dum "wormhole" realmente acontecer?
Bem, não posso responder a estas questões de estômago vazio.
Acontece que ao olhar para o meu pequeno-almoço, um café e um donut,
podemos ter uma boa idéia do que a Teoria das Cordas
afirma acerca da constituição do espaço poder rasgar.
Imaginem que o espaço tem a forma deste donut.
Vocês pensariam que seria muito diferente duma região
do espaço que tivesse a forma desta chávena de café.
Mas existe um sentido no qual a forma do donut
e da chávena de café são na realidade iguais,
estão apenas um pouco disfarçadas.
Sabem, ambas têm um buraco.
No donut é no meio e na chávena de café é na pega.
Significa que podemos mudar o donut para a
forma da chávena e voltar à forma original,
sem ter que rasgar ou retirar a *** que o forma.
Ok, mas suponham que querem mudar a forma
deste donut para uma forma muito diferente,
uma forma sem buracos.
A única forma de fazer isso, é partindo o donut assim
e depois re-arranjar a sua forma.
Infelizmente, de acordo com as leis de Einstein, isso é impossível.
Elas afirmam que o espaço pode esticar e dobrar, mas não se pode rasgar.
Os "wormholes" podem existir em algum local totalmente formados,
mas não se pode rasgar o espaço para criar
um novo, nem sobre Manhattan nem noutro local.
Por outras palavras, não posso viajar num "wormhole" para o trabalho.
Mas agora a Teoria das Cordas está a dar-nos
uma perspectiva totalmente nova do espaço,
e a mostrar-nos que Einstein não tinha sempre razão.
Para ver como, vamos analisar de perto a constituição do espaço.
Se conseguíssemos diminuir para a milionésima
da bilionésima parte do nosso tamanho normal,
entravamos no mundo da Mecânica Quântica,
as leis que controlam o comportamento dos átomos.
É o mundo da luz e da eletricidade e de
tudo o que funciona à escala mais pequena.
Aqui, a constituição do espaço é aleatória e caótica.
Rasgões e zonas partidas podem ser comuns.
Mas se assim fosse,
o que impediria o rasgo do espaço de criar uma catástrofe cósmica?
Bem, é aqui que o poder das cordas entra.
As cordas acalmam o caos.
E quando uma corda dança pelo espaço, ela desenha um tubo.
O tubo pode atuar como uma bolha que rodeia o rasgo,
um escudo protetor com implicações profundas.
As cordas tornam possível que o espaço realmente rasgue.
O que significa que o espaço é bem mais
dinâmico e mutável do que Albert Einstein pensou.
Isto significa que os "wormholes" são possíveis?
Serei alguma vez capaz de fazer escalada no Everest,
comprar uma baguete em Paris
e ainda chegar a tempo a Nova York para a minha reunião matinal?
Seria bem interessante, mas ainda é uma possibilidade muito distante.
Mas uma coisa é certa,
a Teoria das Cordas está a mostrar-nos que o universo
pode ser muito mais estranho do que alguma vez imaginamos.
Por exemplo, a Teoria das Cordas afirma que
estamos rodeados por dimensões escondidas,
sítios misteriosos para além do familiar espaço tridimensional que conhecemos.
As pessoas que disseram que existiam dimensões extra no espaço foram chamadas
de pedradas ou bananas. Quer dizer, pensam que existem dimensões extra?
Bem, a Teoria das Cordas realmente prevê isto.
O que nós pensamos do universo pode ser
apenas uma pequena parte de algo muito maior.
Talvez vivamos numa membrana,
uma membrana tridimensional que flutua dentro de um espaço com mais dimensões.
Podem existir mundos bem perto de nós, mas completamente invisíveis.
Estes outros mundos, num sentido muito literal, seriam universos paralelos.
Esta não é uma noção particularmente exótica ou estranha.
Não admira que os estudantes de Física estejam a fazer
fila para explorar o estranho mundo da Teoria das Cordas.
A Teoria das Cordas é muito ativa. Coisas estão a acontecer.
É muitas pessoas nesta área.
A maioria dos jovens, se for dada a hipótese, numa proporção de 10:1,
escolhem estudar a Teoria das Cordas.
Mas as cordas nem sempre foram tão populares.
Os pioneiros da Teoria das Cordas lutaram durante anos,
trabalhando sozinhos numa idéia que mais ninguém acreditava.
A idéia geral é esta:
durante décadas, os físicos acreditaram que as partículas
mais pequenas dentro dos átomos eram partículas pontuais.
A voar no exterior estavam os elétrons,
e no interior estavam prótons e nêutrons que eram constituídos por quarks.
Mas a Teoria das Cordas afirma que o que pensávamos
serem partículas indivisíveis são na realidade pequenas
e vibrantes cordas.
Não é nada de místico. É uma corda muito
pequena. (Burt Ovrut, Pennsylvania University)
Ou é fechada num pequeno círculo ou tem pontas, mas é apenas uma corda pequena.
Em 1980s, a idéia evoluiu
e as pessoas começaram a seguir a moda das cordas.
Bem, o fato de subitamente todas essas pessoas estarem
a trabalhar neste campo tinha vantagens e desvantagens.
Era maravilhoso ver quão rapidamente este assunto se poderia desenvolver,
por causa do número de pessoas que trabalhava
nela. (Michael Green, Cambridge University)
Uma das grandes atrações das cordas é a sua versatilidade.
Tal como as cordas dum violoncelo podem vibrar a diferentes freqüências,
formando todas as notas musicais,
na mesma forma, as pequenas cordas da Teoria
das Cordas vibram e dançam em diferentes padrões,
criando todas as partículas fundamentais da natureza.
Se esta visão está correta,
então pomo-las todas juntas e temos a grande e bela sinfonia que é o universo.
O que é realmente excitante acerca disso
é que oferece uma possibilidade fantástica.
Se nós conseguíssemos dominar o ritmo das cordas,
então tínhamos uma boa hipótese de explicar
toda a matéria e todas as forças na natureza,
da mais pequena partícula subatômica até às galáxias no vasto universo.
Este é o potencial da Teoria das
Cordas, ser a unificada "Teoria do Tudo".
Mas, à primeira vista, no nosso entusiasmo
por essa idéia, parece que fomos longe demais.
Porque nós não produzimos apenas uma Teoria das Cordas, nem mesmo duas,
nós conseguimos arranjar 5 teorias.
Cinco Teorias das Cordas diferentes, cada
uma a competir pelo título de Teoria do Tudo.
E se existe a "Teoria Fundamental da Natureza", deve apenas existir uma.
Suponho que vários teóricos das cordas pensou: "Isso é fantástico, maravilhoso.
E talvez uma desta acabe sendo a teoria correta para o mundo".
E contudo, deve ter havido uma pequena voz na parte de trás da cabeça a dizer:
"Bem, então porque existem cinco?"
Com 5 competidores diferentes, o palco da
Teoria das Cordas estava um pouco sobrelotado.
As 5 teorias tinham muitas coisas em comum.
Por exemplo, todas elas continham cordas vibrantes,
mas os seus detalhes matemáticos eram bastante diferentes.
Francamente, era embaraçoso.
Como poderia esta unificada Teoria do Tudo vir em 5 sabores diferentes?
Este era um caso onde mais, era definitivamente menos.
Mas então, algo fantástico aconteceu.
Este é o Ed Witten.
Ele é considerado um dos maiores físicos vivos,
talvez até o sucessor de Einstein.
Ed Witten é uma pessoa muito especial neste campo.
Ele claramente tem uma compreensão, em particular
da matemática subjacente aos princípios,
que é muito superior à maioria das pessoas.
Bem, todos nos achamos muito espertos; ele é muito mais esperto que todos nós.
Em 1995,
os teóricos das cordas de todo o mundo reuniram-se na
University of Southern California para a sua conferência anual.
Ed Witten apareceu na Strings 95 e mexeu com o mundo deles.
Estava realmente tentando algo que fosse significativo para a ocasião.
E realmente, como 5 Teorias das Cordas eram
demais, pensei em livrar-me de algumas delas.
Para resolver este problema, Witten construiu uma
espetacular nova forma de olhar para a Teoria das Cordas.
Ed anunciou que tinha pensado nisso, e mais, que ele tinha resolvido.
Ele ia dizer-nos a solução de cada Teoria das Cordas em cada dimensão,
o que era uma enorme afirmação, mas vinda do Ed não era surpreendente.
A atmosfera estava elétrica porque, de repente,
Teoria das Cordas, que estava a atravessar uma espécie de adormecimento,
ganhou imensa energia, um "tiro no
braço". (Brian Greene, Columbia University)
Ed Witten deu a sua famosa apresentação. (Leonard Susskind, Stanford University)
E disse algumas palavras que me interessaram...
e durante o resto da apresentação... Fiquei
agarrado às primeiras palavras que ele disse,
e falhei completamente o objetivo da apresentação.
Lembro-me que tive que ir depois falar com ele, o que foi um pouco embaraçoso.
Ed Witten espantou toda a gente!
Ed Witten espantou todos porque ele forneceu uma
perspectiva completamente nova para a Teoria das Cordas.
Deste ponto de vista, podemos ver que não eram realmente 5 teorias diferentes.
Como reflexos em espelhos,
o que pensávamos serem 5 teorias eram afinal
apenas 5 formas diferentes de ver a mesma coisa.
A Teoria das Cordas estava finalmente unificada.
O trabalho de Witten iniciou uma mudança
tão revolucionária que tem um nome próprio,
"Teoria-M", apesar de ninguém realmente saber o que o M significa.
Ahh, o que o M significa?
Teoria-M.
a Teoria-M é uma teoria...
Eu na realidade não sei o que o M significa.
Bem, o M é para...
Já ouvi várias descrições.
Teoria Mistério, Teoria Mágica...
É a Teoria Mãe.
Teoria Matrix.
Teoria Monstruosa?
Eu não sei o que... Não sei o que o Ed queria dizer.
M significa mágica, misteriosa ou matrix, conforme o gosto.
Suspeito que o M é o inverso de W de "Witten".
Alguns cínicos ocasionalmente sugeriram que o M também significava "obscura",
porque o nosso nível de compreensão
desta teoria é, de fato, muito primitivo.
Talvez não devesse ter contado essa.
Qualquer que seja o nome, foi uma autêntica bomba.
Subitamente tudo era diferente.
Havia muito pânico, se preferirem, ao nos
apercebermos que grandes coisas estavam a acontecer.
e nenhum de nós queria ficar atrás nesta nova revolução da Teoria das Cordas.
Depois da conferência de Witten,
havia uma esperança renovada que esta teoria
pudesse ser a teoria que explicasse tudo no universo.
Mas também havia um preço a pagar.
Antes da Teoria-M, parecia que as cordas operavam num mundo com 10 dimensões.
Estas incluíam uma dimensão do tempo, as 3 familiares dimensões espaciais,
e com 6 dimensões extra, enroladas e tão
pequenas que nos seriam completamente invisíveis.
Bem, pensamos que estas dimensões existem porque
elas são um resultado da Teoria das Cordas.
As cordas precisam de mover-se em mais do que 3 dimensões.
E foi um choque para todos, mas depois aprendemos a viver com isso.
Mas a Teoria-M vai para além disso,
exigindo ainda mais uma dimensão espacial,
trazendo a grande total para 11 dimensões.
Nós sabemos que têm que existir 11
dimensões para esta teoria fazer sentido.
Então devem existir 11 dimensões. Nós apenas vemos 3 e mais uma delas.
Como é isso possível?
Para a maioria de nós, é virtualmente impossível imaginar as dimensões extra:
eu não consigo.
E isto não é surpreendente.
O nossos cérebros evoluíram a sentir
apenas 3 dimensões das experiências diárias.
Então como podemos compreendê-las?
Uma forma, é ir ao cinema.
Nós estamos todos habituados no mundo real a ter 3 dimensões espaciais.
Ou seja, para onde quer que vá, posso mover-me
para esquerda-direita, frente-trás ou cima-baixo.
Mas nos filmes, as coisas são um pouco diferentes.
Apesar das personagens no ecrã parecerem tridimensionais,
elas na realidade estão presas a apenas 2 dimensões.
Na realidade não existe frente-trás no ecrã, é apenas um ilusão de óptica.
Para realmente mover-me na dimensão frente-trás, tinha que sair do ecrã.
E por vezes, ir para outra dimensão pode ser uma coisa útil de se fazer.
Então, as dimensões só têm a ver com as direções
independentes nas quais nos podemos mover.
Elas por vezes são chamadas de "graus de liberdade".
Quantas mais dimensões ou graus de liberdade temos, mais podemos fazer.
Exato.
E se na realidade existem 11 dimensões, as cordas podem fazer muito mais também.
As pessoas descobriram, bem cedo, que existiam objetos
que viviam nestas teorias que não eram apenas cordas.
mas que eram maiores que isto. Na
verdade pareciam membranas ou superfícies.
As dimensões extra adicionadas por Witten permitem
à corda esticar para algo como uma membrana,
ou uma "brana" como diminutivo.
Uma brana pode ser tridimensional, ou até mais.
E com enorme energia, uma brana pode crescer para um tamanho enorme,
talvez até tão grande como o universo.
Isto foi uma revolução na Teoria das Cordas.
A Teoria das Cordas tornou-se muito mais barroca.
Quero dizer, agora não são só cordas, agora são membranas.
As pessoas continuam a chamar de Teoria das Cordas, mas nem os teóricos
das cordas têm a certeza se a teoria continua a ser sobre cordas.
A existência de membranas gigantes e dimensões
extra abre uma fascinante nova possibilidade,
que todo o nosso universo vive dentro duma membrana,
dentro de um espaço muito maior e dimensional.
É quase como se vivêssemos dentro... de um pão?
O nosso universo pode ser como uma fatia de pão,
apenas uma fatia, num pão muito maior que os
físicos por vezes chamam de "imensidão" (bulk).
E se estas idéias estão certas, a "imensidão"
deve conter outras fatias, outros universos,
que estão mesmo ao lado do nosso, de fato, "universos paralelos".
Para além do nosso universo não ser nada
de especial, podemos ter muitos vizinhos.
Alguns deles poderia ser parecidos ao nosso universo,
eles poderiam ter matéria e planetas e, quem sabe, talvez seres de algum tipo.
Outros certamente seriam muito estranhos.
Podem ter por base leis físicas completamente diferentes.
Bem, todos estes universos existiriam dentro das dimensões extra da Teoria-M,
dimensões que estão em toda a nossa volta.
Alguns afirmam que podem estar exatamente
ao nosso lado, a menos dum milímetro.
Mas se isto é verdade, porque não as vemos nem as tocamos?
Se há uma brana num espaço de dimensão superior, e as
vossas partículas e átomos não conseguem sair da brana,
é como tentar apanhar, mas não conseguir tocar em nada.
Pode até ser na outra ponta do universo.
É uma idéia muito poderosa porque, se estiver certa,
significa que toda a nossa imagem do universo fica
obstruída pelo fato de estarmos presos numa pequena fatia
de um espaço com mais dimensões.
É uma idéia poderosa, especialmente porque pode ajudar-nos
a resolver um dos maiores mistérios da ciência moderna.
Tem a ver com a gravidade.
Já passaram cerca de 300 anos
desde que Isaac Newton criou a Lei da Gravitação
Universal inspirado, segundo a história,
por ver uma maçã a cair duma árvore.
Hoje, parece óbvio que a Gravidade é uma força poderosa.
Pareceria a muitas pessoas que a Gravidade
é uma força importante, com grande poder.
É muito difícil de levantar pela manhã, ficar de pé, e
quando as coisas caem elas partem porque a Gravidade é forte.
Mas na realidade, ela não é forte.
É, na verdade, uma força muito fraca.
A Gravidade puxa-nos para a Terra, mantém a Terra em órbita à volta do Sol.
Mas de fato, ultrapassamos a força da gravidade a toda a hora.
Não é muito difícil.
Até com toda a Gravidade da Terra a puxar esta maçã para baixo,
os músculos do meu braço podem facilmente ultrapassá-la.
E não são apenas os meus músculos que envergonham a Gravidade.
Os ímãs também conseguem, sem dificuldade.
Os ímãs têm uma força diferentes, a força Eletromagnética.
A mesma força por trás da luz e da eletricidade.
Acontece que o Eletromagnetismo é muito, muito mais forte que a Gravidade.
A Gravidade, em comparação, é extremamente fraca.
Quão fraca?
A Força eletromagnética é centenas de bilhões de
bilhões de bilhões de bilhões de vezes mais forte.
Isto é um 1 com 39 zeros a seguir.
A fraqueza da Gravidade confundiu os cientistas durante décadas.
Mas agora, com o radical mundo da Teoria das Cordas,
cheio de membranas e dimensões extra,
há uma forma totalmente nova de ver o problema.
Uma forma de ver a questão de porque a Gravidade
é tão fraca comparada com todas as outras forças,
é virar a questão ao contrário e dizer "Não,
na verdade a gravidade não é muito fraca
comparada com as outras forças, apenas parece ser fraca".
Pode ser que a Gravidade seja tão forte como o eletromagnetismo,
mas por alguma razão, não conseguimos sentir toda a sua força.
Considerem uma mesa de snooker, uma mesa de snooker muito grande.
Pensem na superfície da mesa de snooker como o nosso universo tridimensional,
apesar da mesa ser bidimensional,
e pensem nas bolas como sendo átomos
e das outras partículas que constituem o universo.
Então é esta a idéia:
os átomos e partículas que constituem as coisas
no mundo à nossa volta mantêm-se na nossa membrana,
na nossa fatia do universo, tal como as bolas de bilhar mantêm-se na mesa...
a não ser que joguem snooker muito mal.
Mas sempre que as bolas colidem, há algo que consegue sempre sair da mesa,
ondas sonoras. É por isso que consigo ouvir a colisão.
A idéia é que a Gravidade possa ser como as ondas
sonoras, pode não estar confinada à nossa membrana.
Pode ser capaz de sair da nossa parte do universo.
Ou pensem nisso doutra forma.
Em vez de mesas de snooker, voltemos ao pão.
Imaginem que o nosso universo é como esta fatia de tosta.
E vocês e eu, a toda a matéria, a própria luz, tudo o que vemos...
é como geléia.
A geléia pode mover-se livremente na superfície da tosta,
mas de resto, está presa, não pode sair da superfície.
Mas se a Gravidade fosse diferente?
E se a gravidade fosse como canela e açúcar?
Bem, isto não é nada aderente, portanto
desliza facilmente para fora da superfície.
Mas porque havia a Gravidade de ser tão diferente
de tudo o resto o que conhecemos no universo?
Bem, acontece que a Teoria das Cordas, ou a Teoria-M, fornece a resposta.
Tudo tem a ver com a forma.
Durante anos, concentramo-nos em cordas fechadas, como bandas elásticas.
Mas depois de Teoria-M, voltamos a nossa atenção para outros tipos.
Agora pensamos que tudo o que vemos à nossa volta,
como matéria e luz, é feito de cordas de pontas abertas,
e as pontas de cada corda estão presas à nossa membrana tridimensional.
Mas as cordas de ciclo fechado existem,
e um tipo é responsável pela gravidade.
É chamado um gráviton.
Com o ciclo fechado, não existem pontas para amarrar,
então os grávitons escapam livremente para outras dimensões,
diluindo a força da Gravidade e fazendo-a parecer
mais fraca que as outras força da natureza.
Isto sugere uma possibilidade intrigante.
Se vivemos numa membrana e existem universos
paralelos noutras membranas aqui perto,
podemos nunca vê-los, mas talvez possamos
um dia senti-los através da gravidade.
Se acontecer existir vida inteligente numa das membranas,
então esta vida inteligente pode estar muito perto de nós.
Então teoricamente, e puramente teoricamente,
sejamos capazes de comunicar com esta vida
inteligente pela troca de fortes ondas gravíticas.
Quem sabe?
Talvez algum dia desenvolvamos a tecnologia e usemos
ondas gravíticas para comunicar com outros mundos.
"Sim?".
Sim, ei, é o Brian. Como vai isso?
"Brian, já te disse para não me ligares durante «Os Simpsons!»".
Na realidade, não sabemos se os universos
paralelos possam ter algum impacto em nós.
Mas existe uma idéia muito controversa que diz que já fizeram um grande papel.
De fato, dá-lhes o crédito pela nossa existência.
Como a clássica história conta,
o vasto universo que vemos hoje já foi
extremamente pequeno, inimaginavelmente pequeno.
Então, subitamente, ficou maior...
muito maior, durante o evento dramático que conhecemos como o Big ***.
O Big *** esticou a constituição do espaço
e originou eventos em cadeia que criaram o universo que conhecemos e gostamos.
Mas existem alguns problemas com a Teoria do Big ***.
Primeiro,
quando esmagamos todo o universo para um infinitesimalmente
pequeno, mas estupendamente denso pacote,
num certo ponto, as nossas leis da Física destroem-se.
Elas deixam de fazer sentido.
As fórmulas que usamos começam a dar resposta que não fazem sentido.
Encontramos o desastre total.
Tudo destrói-se, e estamos presos.
A acima disto tudo, há o próprio "***".
O que é ele exatamente?
Esse é na realidade um problema.
A forma clássica da Teoria do Big *** não diz nada sobre o que explodiu,
o que aconteceu antes de explodir, ou o que causou a explosão.
Aperfeiçoamentos à Teoria do Big *** sugerem explicações para a explosão,
mas nenhum deles conseguiu voltar o relógio atrás
completamente, até ao momento que tudo começou.
A maioria das pessoas olha para isto com a noção ingênua que houve um início
que de algum modo o espaço e o tempo surgiram no nada para algo.
Bem, não sei quanto a vós, mas eu não gosto do nada.
Se eu realmente acredito que o universo veio de um Big *** de nada?
Eu não sou um filósofo, por isso não respondo.
Mas posso imaginar que para um filósofo, isto é um problema.
Mas para um físico, penso eu, isto também é um problema.
Todos admitem que existem problemas.
A questão é: "Poderá a Teoria das Cordas resolvê-los?".
Alguns teóricos das cordas sugerem que o Big *** não era o início,
que o universo existiria muito antes, até desde sempre.
Mas nem todos estão confortáveis com esta idéia.
Eu acho muito pouco atraente pensar num universo sem um início.
Parece-me que um universo sem um início é também um universo sem explicação.
Qual é então a explicação?
E se a Teoria das Cordas estiver certa,
e estamos todos a viver numa membrana gigante
dentro dum espaço de dimensão superior?
Uma das idéias da Teoria das Cordas que me afetou particularmente,
e sugeriu, talvez, uma nova direção da cosmologia,
é a idéia de branas e a idéia de branas a
moverem-se num espaço com dimensões extra.
Alguns cientistas propuseram que a resposta
para os enigmas do Big *** podem estar no movimento destas branas gigantes.
É muito simples.
Aqui está a brana onde vivemos e aqui está
outra brana flutuando numa dimensão superior.
Não há nada de difícil em imaginar que estas colidem uma com a outra.
De acordo com esta idéia, algum tempo antes do Big ***,
duas branas contendo universos paralelos
começaram a dirigir-se uma contra a outra,
até que...
Toda a energia tem que ir para algum sítio.
Para onde vai?
Vai para o Big ***.
Cria a expansão que observamos,
e aquece todas as partículas do universo nesta grande e ardente ***.
Como se isto não fosse estranho o suficiente, os
defensores desta idéia fazem outra afirmação radical:
o Big *** não foi um evento especial.
Eles afirmar que os universos paralelos podem
ter colidido, não apenas uma vez no passado,
mas de novo, e de novo...
e acontecerá de novo no futuro.
Se esta visão está correta, existe uma brana agora mesmo,
numa rota de colisão com o nosso universo.
Então vem aí uma outra colisão, e haverá um outro Big ***.
E isso vai repetir-se durante um período indefinido de tempo no futuro.
É uma idéia intrigante.
Infelizmente, existem alguns problemas técnicos.
Bem, é um cenário muito engenhoso que
surgiu naturalmente da Teoria das Cordas.
Contudo, os bons velhos problemas voltam a aparecer.
O fato é que nós não sabemos realmente
o que acontece quando duas branas colidem.
Acabamos na mesma situação que tínhamos com o Big ***;
as equações não fazem sentido.
Eles têm fazer muitas assunções nos seus modelos,
e penso que não resolveram o problema do Big *** na Teoria das Cordas.
Se a Teoria das Cordas é a verdadeira teoria do universo,
terá que resolver o enigma do Big ***.
E há muita esperança que algum dia a Teoria das Cordas seja bem sucedida.
Mas por enquanto, também há muita incerteza.
Por muito promissora e excitante que a teoria
seja, nós ainda não a compreendemos totalmente.
É como se tivéssemos entrado numa casa escura, que
pensávamos ser um apartamento com dois quartos-cama
e agora estamos a descobrir que é uma mansão de 19 quartos... no mínimo.
E talvez tenhamos 1.000 quartos e só estamos a começar a viagem.
Então que certeza temos que o universo é
da forma que a Teoria das Cordas descreve?
Será o mundo feito de cordas e membranas,
universos paralelos e dimensões extra?
Será tudo ciência ou ficção científica?
Bem, a questão que colocamos a nós próprios
freqüentemente enquanto trabalhamos nas equações é
"Isto é só matemática engraçada ou está a descrever o mundo real?"
Estes exercícios da nossa imaginação matemática estão todos,
no fim do dia, sujeitos a uma única questão:
"Existem no laboratório? Podemos encontrar alguma prova?"
A Teoria das Cordas e seus teóricos têm um verdadeiro problema.
Como testar a Teoria das Cordas?
Se não a podemos testar da mesma forma que testamos as teorias normais,
não é ciência, é filosofia, e isto é um grande problema.
Pensa-se que as cordas são tão pequenas, muito mais pequenas que um átomo,
que não há provavelmente forma de as vermos diretamente.
Mas mesmo que nunca possamos ver cordas,
podemos um dia ver suas impressões digitais.
Sabem, se as cordas existiam no início do
universo, quando as coisas eram realmente pequenas,
elas deixariam impressões ou marcas nos arredores.
A então, depois do Big ***, quando tudo expandiu,
essas marcas seriam expandidas com tudo o resto.
Então, se isto é verdade,
podemos algum dia ver sinais de existência das cordas nas estrelas.
Mas até aqui na Terra existe uma hipótese
de detectarmos a existência de cordas.
Este pasto em Illinois serve como
comando central para muita desta pesquisa.
Bem, na realidade, o verdadeiro trabalho acontece no subsolo,
onde montam a caça às provas que suportam a Teoria das Cordas,
incluindo as dimensões extra.
Há poucos anos, as pessoas que falavam de
dimensões extra eram consideradas pedrados,
pondo isto de forma simpática.
Mas tudo isso mudou, graças à Teoria das Cordas.
Este é o Fermilab,
e neste momento, é a nossa melhor hipótese
para provar que as dimensões extra existem.
O Fermilab tem um gigante acelerador atômico.
Eis como funciona:
os cientistas excitam átomos de hidrogênio
com enormes quantidades de eletricidade.
Depois, eles retiram os seus elétrons
e enviam os prótons à volta dum túnel circular
de 6,5 quilômetros que está abaixo da pradaria.
Quando eles estão a aproximar-se da velocidade da luz,
são guiados para rotas de colisão com partículas que vêm da direção oposta.
A maioria das colisões são apenas de raspão,
mas ocasionalmente acontece uma colisão frontal.
O resultado é uma chuva de partículas subatômicas pouco habituais.
A esperança é que entre estas partículas exista
uma pequena unidade da Gravidade, o gráviton.
grávitons, de acordo com a Teoria das Cordas, são ciclos fechados,
portanto podem flutuar para dimensões extra.
O grande prêmio seria uma fotografia de um gráviton no momento de escape.
Depois o gráviton vai para a dimensão extra,
e então aparece no detector a sua ausência.
É detectado pelo sua ausência.
Infelizmente, o Fermilab ainda não "viu" o desaparecimento dum gráviton.
E a pressão subiu, porque existe outra equipa na mesma direção.
A 650 quilômetros de distância, na fronteira da França com a Suíça,
uma laboratório chamado CERN está um construir um enorme acelerador atômico.
Quando estiver terminado, será 7 vezes mais poderoso que o do Fermilab.
Existe um grande sentido de urgência, cada minuto conta,
mas eventualmente, CERN, nosso laboratório rival,
irá francamente rebentar com nossas hipóteses.
O CERN irá rebentar com as hipóteses do Fermilab,
não apenas pela busca de dimensões extra, mas de outras idéias loucas.
No topo de lista do "ter que fazer" de ambos os
laboratório está a caça a algo chamado "super-simetria",
que é uma previsão central da Teoria das Cordas.
E diz que, em resumo, para cada partícula
subatômica que estamos familiarizados,
como elétrons, prótons e grávitons,
também deve existir um parceiro muito mais pesado chamado "sparticle".
que até agora ninguém detectou.
Agora, porque a Teoria das Cordas afirma que as sparticles
devem existir, encontrá-las é de prioridade máxima.
É uma grande descoberta encontrar a super-simetria.
É uma enorme descoberta e penso ser uma maior descoberta
encontrar a super-simetria que encontrar vida em Marte.
Se ouvíssemos amanhã que a super-simetria fora descoberta,
haveriam festas por todo o planeta.
O problema é, se elas existem
as sparticles da super-simetria são provavelmente incrivelmente pesadas,
tão pesadas que podem não ser detectadas com os atuais aceleradores atômicos.
A nova estrutura do CERN terá a melhor hipótese,
uma vez que esteja pronta e a trabalhar em alguns anos,
mas isto não irá parar os tipos do
Fermilab de tentar encontrá-las primeiro.
A competição é amigável e forte ao mesmo tempo.
Competimos como cães, essencialmente.
Foi sempre assim, e será sempre assim.
Temos que ter a certeza que não fazemos nenhuns erros,
que fazemos o melhor que podemos fazer com estas experiências
e tirar partido do que é realmente uma das
oportunidades de ouro para a descoberta.
Se encontrarmos sparticles, isto não provará a Teoria das Cordas,
mas será uma prova circunstancial muito forte de que estamos no caminho certo.
Durante os próximos 10 a 20 anos,
a nova geração de aceleradores atômicos está certa de descobrir
verdades surpreendentes sobre a natureza do nosso universo.
Mas será o universo previsto pela Teoria das Cordas?
E se não encontrarmos as sparticles?
Ou dimensões extra?
E se não encontrarmos nenhuma prova que suporte este estranho nova universo
cheio de membranas e pequenas e vibrantes cordas?
Poderá a Teoria das Cordas, no final, estar errada?
Oh sim, é certamente um possibilidade lógica que
nós estivemos a desperdiçar a nosso tempo nos últimos
20 anos e que a teoria está completamente errada.
Existiram períodos de muitos anos onde todas as pessoas inteligentes,
todas as pessoas fixes, trabalharam numa
tipo de teoria, moveram-se numa direção,
e apesar de terem pensado que era
maravilhosa, afinal era um beco sem saída.
Isto pode acontecer à Teoria das Cordas.
Apesar de não existirem provas reais ainda,
muito da Teoria das Cordas faz demasiado sentido;
muitos de nós acreditam que tem que estar correta.
Penso que nunca aconteceu que uma teoria,
que tenha o tipo de encaixe matemático
que a Teoria das Cordas tem, viesse a estar completamente errada.
Acho difícil de acreditar que tanta elegância e
beleza matemática fosse simplesmente desperdiçada.
Eu não sei realmente quão perto estamos do fim.
Sabem, estamos quase a ter a história completa?
Irá ainda demorar mais 10 anos?
Ninguém sabe.
Mas acho que irá manter-me ocupado durante bastante tempo.
Temos sido incrivelmente sortudos.
A natureza possibilitou-nos desvendar algumas
das chaves para muitos mistérios fundamentais.
Até que ponto podemos ir?
Não sabemos até tentarmos.
Um século atrás,
alguns cientistas pensavam que tinham sido
descobertas quase todas as leis básicas do universo.
Mas depois apareceu Einstein e mudou dramaticamente
as nossas visões de espaço, tempo e gravidade.
E a Mecânica Quântica revelou as
operações internas dos átomos e moléculas,
revelando um mundo bizarro e incerto.
Então, longe de confirmarmos que descobrimos tudo,
o século XX mostrou-nos que cada vez que olhamos mais de perto para o universo,
descobrimos ainda mais uma camada inesperada de realidade.
Enquanto embarcamos no século XXI,
estamos a ver uma fração do que poderá ser a próxima camada:
cordas vibrantes, sparticles, universos paralelos e dimensões extra.
É uma visão de cortar a respiração,
e em poucos anos, experiências podem começar a
dizer-nos se algumas idéias estão certas ou erradas.
Mas, independentemente do resultado, vamos continuar,
porque, bem, é o que fazemos.
Nós seguimos a nossa curiosidade. Nós exploramos o desconhecido.
E daqui a 100 ou 1000 anos,
a visão atuai do cosmos poderá parecer muito incompleta, talvez até atrasada.
Mas, inegavelmente, as idéias que chamamos Teoria
das Cordas são um testemunho ao poder criativo humano.
Abriram um espectro totalmente novo de
possibilidades de resposta a velhas perguntas.
E com elas, demos um dramático passo na nossa busca
de compreender totalmente este elegante universo.
On NOVA's Website, go behind the scenes with Brian Greene.
Journey into the subatomic world,
play with strings, picture other dimensions and much more.
Find it on PBS.org.
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please call WGBH Boston Video at 1-800-255-9424.