O problema do universo primitivo

f121

O problema do universo primitivo.

...Considere uma partícula no instante t = 0, ou em um instante "próximo de t = 0". Suponha que ela emita um sinal qualquer, por exemplo radiação eletromagnética. Esse sinal se propagará à velocidade c. Após o tempo t, a onda esférica terá um raio ct, chamado de horizonte. Porém, a lei de expansão, de afastamento entre duas partículas supostamente ligadas ao "suporte cósmico" (diz-se comóveis) tem uma forma parabólica (essa distância cresce como t²/³). Ao retroceder no tempo, encontraremos sempre uma época t < th em que as partículas estavam impossibilitadas materialmente de se comunicar entre si, pois se afastavam "mais rápido do que a onda eletromagnética emitida em um instante próximo de zero".

...A imagem a seguir evoca esse estado autista do universo; as esferas brancas, ligadas a cada partícula, representam os volumes nos quais uma vizinha deveria estar para que a comunicação fosse possível. Infelizmente, elas não se interpenetram, e só o farão muito mais tarde.

...Assim, torna-se difícil justificar a notável homogeneidade do universo primitivo, cuja evidência fóssil é o fundo de radiação cósmica a 2,7 K.

...A teoria atualmente em voga é a de Linde: a inflação, e é justamente essa sua única justificativa. Sem entrar em detalhes, essa teoria consiste em dotar o universo primitivo de uma superconstante cosmológica (dependente do tempo!), representando um "poder repulsivo do vácuo" que desafia toda imaginação. Isso provoca então uma expansão por um fator de dez elevado à potência que nem sei quantos...

O problema da origem.

O que, afinal, é esse tempo t = 0? Terá algum sentido?

...Quando retrocedemos no tempo, a temperatura do "fluido cósmico" aumenta. A velocidade de agitação térmica das partículas com massa não nula também cresce. Chega-se a um momento em que essa velocidade torna-se relativística. Na verdade, quando t tende a zero e a temperatura T tende ao infinito, a energia individual das partículas tende ao infinito e sua velocidade tende a c. O tempo próprio segue a lei:

...Quando v tende a c, o tempo próprio "congela nos relógios". Definir um relógio torna-se problemático, mesmo conceitualmente.

...Vemos, portanto, que o modelo padrão está longe de ser perfeito. A lista de problemas mencionados não é, aliás, exaustiva. A física fundamental enfrenta problemas semelhantes. A teoria das supercordas passa por uma extensão do contexto dimensional (dez dimensões, para muitos). Mas a geometria de dez dimensões permanece uma selva obscura. Se as superfícies 2D perderam seu mistério, a classificação das hipersuperfícies 3D e 4D ainda está por fazer.

...Além disso, ao adicionar dimensões ao cosmos, surgem comprimentos característicos associados a cada uma delas. E esses comprimentos são invariavelmente... a comprimento de Planck. E quem diz comprimento diz comprimento de onda, que está ligado à energia, segundo a relação:

...A energia de Planck é considerável. Para utilizá-la, segundo as técnicas clássicas, seria necessário dispor de um acelerador com o diâmetro de uma galáxia. Os físicos experimentais levantam as mãos ao céu.

...O físico teórico japonês Michio Kaku ("Hyperspace, uma odisséia científica pelas dez dimensões", Oxford University Press, 1995), apresenta uma interpretação pessoal saborosa: segundo ele, a teoria das supercordas simplesmente está à frente do seu tempo em alguns séculos. No estágio atual da técnica, seria apenas uma forma de se entreter entre amigos.

O colóquio de Aspen.

...Em 1996, a famosa revista Scientific American publicou um relato de um colóquio sobre supercordas que acabara de ocorrer em Aspen, Colorado, escrito por Madhusree Mukerjee, redatora sênior. Um texto digno dos Marx Brothers:

...Como lembrado pela autora do artigo, em 1986 pediram a Jeffrey A. Harvey, da Universidade de Chicago, que definisse a teoria das supercordas em sete palavras. Sua resposta foi então:

• Oh, Lord, why have you forsaken me? (Deus, por que me abandonaste?)

Mas o artigo indica que Deus parece ter respondido, por meio da descoberta de uma nova simetria: a dualidade.

...Witten, o mais otimista entre os defensores das supercordas, acredita que essa dualidade não só conduzirá à TEO (Teoria de Tudo) como também explicará "por que o universo é assim". Ele pensa que estamos nos aproximando de uma explicação profunda da mecânica quântica.

...Poucas pessoas se dedicam de fato a essa teoria das supercordas, que é, de fato, tão complexa em todos os aspectos, inclusive matematicamente, que físicos e matemáticos resistem em se aprofundar nela.

...O artigo indica que essa "dualidade" tornaria as partículas elementares e os objetos compostos intercambiáveis. Os especialistas então evocam aglomerados (massivos, buquês, penachos) que tentam visualizar como "hedgehogs" (erizos). To curl like a hedgehog: enrolar-se em bola. Outras imagens: as de "esferas cravadas por vetores", batizadas de "solitons".

...Mas essa dualidade, se existisse, permaneceria, segundo os autores do conceito, impossível de ser evidenciada (por dualidade entende-se "natureza dupla": dicionário inglês). Assim, o artigo esclarece que estruturas compostas poderiam ser equivalentes ao serem "tangled up" (emaranhadas, entrelaçadas) e tornar-se então "objetos elementares".

O conceito de "simetria espelhada" é então levantado, sem grande sucesso.

...Em 1986, Duff, do Imperial College de Londres, havia considerado as vibrações de uma nova entidade, "a bubble" (uma bolha). Enquanto as cordas se contorciam (wiggle) em dez dimensões, as bolhas flutuariam em um espaço de onze dimensões. Depois, Duff considerou membranas de "cinco dimensões", descrições alternativas em relação às cordas. Posteriormente, ele imaginou que essas membranas pudessem, por sua vez, enrolar-se como "a pele de uma salsicha". E evocou uma "dualidade corda-corda".

...Em 1995, Witten fez uma conferência em Berkeley, conjecturando que as bolhas de Duff poderiam ser solitons de uma corda particular correspondente às dez dimensões.

E Schwarz, do Caltech (um dos pioneiros da teoria), acrescentou:

• Eu deveria ter sido caminhoneiro!

De qualquer forma, atualmente, aparecem dez novos artigos sobre supercordas por dia.

Um soliton "parece uma minhoca peluda", coberta de vetores, sendo, portanto, "o objeto dual da corda".

Duff então propôs uma dualidade da dualidade, entre espaços. E Susskind comentou:

O tamanho e a dimensão interna de um objeto mudariam "de lugar em lugar".

Townsend:

• As membranas, transformando-se em solitons de cordas, poderiam ter o mesmo status que as cordas. Infelizmente, os cálculos feitos com membranas não têm sentido.

...Então se evoca um casamento entre cordas e buracos negros. Hawking havia indicado que buracos negros, sendo capazes de emitir partículas, perderiam massa e encolheriam. Se inicialmente fossem feitos de cordas ("buracos negros cordais"), sua evolução os transformaria em objetos de tamanho nulo: "um buraco negro extremo que, na verdade, parece bastante como uma partícula". Polêmica entre Susskind e Strominger, sobre esse ponto:

• O trabalho de Strominger é "fantástico", mas chamar essas coisas de buracos negros é, ainda assim, um pouco exagerado.

A título indicativo, o título...