Física & Química

Teoria das Cordas – O que é, como funciona e sua relação com o Universo

A teoria das cordas propõe a existência de minúsculas cordas que vibram formando partículas. Ela une as teorias da Relatividade Geral e Física Quântica.

Atualizado em 03/01/2020

A Teoria das Cordas é um modelo físico que tenta unificar duas outras grandes teorias: Relatividade Geral e Física Quântica. Isso porque ambas deixam questões em aberto sobre a estrutura e a composição do universo.

Desenvolvida por Theodor Kaluza, em 1919, a teoria das cordas afirma que existem cordas unidimensionais que oscilam. Esse movimento, portanto, seria o provocador de todas as interações no universo. Por ser um estudo, está em constante transformação e sua última proposta foi feita por Edward Witten na segunda metade da década de 1990.

Entendendo a Teoria das Cordas

Sabe-se que tudo é formado por átomos e, estes são divididos entre elétrons, prótons e nêutrons. Esses dois últimos elementos elétricos existem a partir de partículas elementares chamadas de quarks. Por sua vez, os quarks então seriam formados por filamentos de energia que se assemelham a cordas vibrantes.

Teoria das Cordas - o que é, como funciona e sua relação com o Universo
Fonte: Mundo Educação.

Essas cordas são as menores partes da matéria e vibram em padrões e frequências distintos. Sendo assim, são capazes de produzir as diferentes partículas que compõem o nosso mundo. Além disso, essa oscilação é que seria responsável por moldar as partículas e as forças do Universo.

Existe uma teoria que esclarece sobre as forças da natureza: o modelo padrão. Porém, ela não consegue explicar a força gravitacional da mesma forma que as outras. Dessa forma, a teoria das cordas vem para juntar o mundo quântico com a interação da gravidade.

Segundo essa teoria, toda matéria surge a partir dos modos vibracionais de cordas. Analogamente, podemos pensar nas cordas de um violão. Cada uma produz um som diferente. Ou seja, cada vibração desses filamentos de energia cria uma partícula específica.

Teoria das Cordas - o que é, como funciona e sua relação com o Universo
Cordas vibrando – Fonte: Medium.

Sendo assim, é possível afirmar que o universo é todo constituído da mesma forma. Mais claramente, quer dizer que tudo o que existe vem de um mesmo canal, portanto podem ser explicadas por uma teoria comum. Consequentemente, a teoria das cordas também pode ser chamada de Teoria de Tudo, pois explica desde o surgimento pelo Big Bang até um possível fim do Universo.

Teoria das Cordas - o que é, como funciona e sua relação com o Universo
Vibração das cordas formando partículas – Fonte: Grupo Escolar.

As diversas dimensões

Matematicamente é possível e provável que existam diversas dimensões perpendiculares. Acredita-se que o Universo tenha 4 dimensões: três espaciais (altura, comprimento e largura) e uma temporal. Isso foi uma sugestão do físico alemão Theodor Franz Eduard Kaluza. Posteriormente, Oscar Klein propôs que essas dimensões estivessem dobradas umas sobre as outras.

Outros físicos ainda trouxeram novas idéias sobre as interações entre elas. A partir disso, a teoria das cordas sugere que existam mais dimensões do que nós imaginamos. Consequentemente, ela trabalha com a possibilidade de existirem 10 dimensões espaciais e uma temporal.

Se isso foi verdade, então não notamos 7 dimensões. Mesmo assim, duas explicações fazem sentido para essa ideia multidimensional. A primeira diz que as dimensões estão compactadas e, por isso, são imperceptíveis. Já a segunda afirma que não podemos acessar as dimensões extras, pois estamos presos num plano tridimensional. Porém, não é possível sua demonstração experimental palpável.

Supersimetria e o multiverso

A mais atual descrição dessa teoria é conhecida como superstrings (supercordas). Proposta por Schwartz e Michael B. Green, ela une a teoria das cordas com o principio da física quântica da supersimetria. Essa regra diz que para cada partícula mediadora das forças (bósons), deve existir um bloco fundamental da matéria (férmions).

Teoria das Cordas - o que é, como funciona e sua relação com o Universo
Fonte: Segredos do Mundo.

De acordo com a supersimetria, os bósons possuem spin inteiro, enquanto os férmions apresentam spin fracionário. Dessa forma, seria necessária a existência de 9 dimensões espaciais e uma temporal para que os cálculos fossem assertivo. Sendo assim, esse princípio simplifica as equações da teoria das cordas.

Outra ideia que existe é a dos multiversos. Apesar de não comprovada, cientistas questionam a existência de outros universos que se relacionam com a nossa realidade. Essa proposta veio de Edward Witten, em 1995 como uma teoria unificada.

A partir disso, acredita-se que o Universo é infinito, assim podendo haver planetas semelhantes à Terra. Ou que o universo é tão grande que, apesar de todas as regiões seguirem as mesmas leis da Física, algumas possuem parâmetros físicos diferentes. Tem também quem diga que, por causa da mecânica quântica, podem existir outros universos que surgiram com o Big Bang.

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Fontes: Brasil Escola, Mundo Educação e Hipercultura.

Imagem de destaque: Universo Racionalista.