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O problema do universo primitivo.

...Consideremos uma partícula no instante t = 0, ou num instante "próximo de t = 0". Suponhamos que ela emita um sinal qualquer, por exemplo uma radiação eletromagnética. Este vai se propagar à velocidade c. Ao fim do tempo t a onda esférica terá um raio ct, que se chama horizonte. Mas a lei de expansão, de afastamento entre duas partículas supostamente ligadas ao "suporte cósmico" (diz-se comóveis) tem um andamento parabólico (esta distância cresce como t2/3). Remontando no tempo encontraremos sempre uma época t < th em que as partículas estavam na impossibilidade material de comunicar entre si, pois afastavam-se "mais rápido do que caminhava a onda eletromagnética emitida num instante t próximo de zero".

...A imagem a seguir evoca este estado autístico do universo, as esferas brancas, ligadas a cada uma das partículas, representando os volumes nos quais uma vizinha deveria situar-se para que a comunicação fosse possível. Infelizmente, elas não se interpenetram, e só o farão muito mais tarde.

...Torna-se portanto difícil justificar a notável homogeneidade do universo primitivo, cujo traço fóssil é o fundo de radiação cosmológica a 2,7° K.

...A teoria em voga é a de Linde: a inflação, e é a sua única justificação. Sem entrar em detalhes, esta teoria consiste em dotar o universo primitivo de uma superconstante cosmológica (dependente do tempo!), traduzindo um "poder repulsivo do vazio" que desafia toda a imaginação. Este acarreta então uma expansão de um fator dez elevado a não sei quantos....

O problema da origem.

O que é, afinal, este tempo t = 0? Isso tem algum sentido?

...Quando se remonta no tempo, a temperatura do "fluido cósmico" cresce. A velocidade de agitação térmica das partículas dotadas de massa não nula cresce também. Chega um momento em que esta velocidade se torna relativista. De fato, 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 cronômetros". Definir um relógio torna-se problemático, mesmo conceitualmente.

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

....Por outro lado, quando se acrescentam dimensões ao cosmos, aparecem comprimentos característicos, associados a cada uma delas. E estes são invariavelmente... o comprimento de Planck. Ora, quem diz comprimento diz comprimento de onda, o qual está ligado à energia, segundo a relação:

...A energia de Planck é considerável. Para pô-la em prática, segundo as técnicas clássicas, seria preciso poder dispor de um acelerador com o diâmetro de uma galáxia. Os físicos experimentais levantam os braços ao céu.

...O físico teórico de origem japonesa, Michio Kaku ("Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension", Oxford University Press, 1995), avança uma interpretação pessoal saborosa: segundo ele, a teoria das supercordas estaria simplesmente adiantada em relação ao seu tempo em alguns séculos. No estágio atual da técnica isso seria portanto apenas uma forma de se distrair entre amigos.

O colóquio de Aspen.

...Em 1996 a célebre revista Scientific American publicava um relato de um colóquio sobre as supercordas que acabara de se realizar em Aspen, Colorado, sob a pena de Madhusree Mukerjee, staff writer. Um texto digno dos Irmãos Marx:

...Como lembrado pelo autor do artigo, tinha-se pedido em 1986 a Jeffrey A.Harvey, da Universidade de Chicago, que definisse a teoria das supercordas em sete palavras. Sua resposta tinha então sido:

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

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

...Witten, o mais otimista dos superstring men, pensa que esta dualidade vai não somente conduzir à TOE (The theory of everything: a Teoria de Tudo) mas também explicar "por que o universo é feito assim". Ele pensa que se converge para uma explicação da natureza profunda da mecânica quântica.

...Poucas pessoas atacam de fato esta teoria das supercordas, que é com efeito tão complicada em todos os planos, inclusive matematicamente, que os físicos e os matemáticos relutam em mergulhar nela.

...O artigo indica que esta "dualidade" tornaria as partículas elementares e os objetos compostos intercambiáveis. Os especialistas evocam então clumps (maciços, cachos, tufos) que tentam visualizar como "hedgehogs" (ouriços). To curl like a hedge-hog: encolher-se em bola. Outras imagens: as de "esferas cravejadas por vetores", batizadas "sólitons".

...Mas esta dualidade, se existisse, permaneceria, precisam os autores deste conceito, impossível de evidenciar (por dualidade deve-se entender "dupla natureza": dicionário inglês). No artigo precisa-se portanto que estruturas compostas poderiam ser equivalentes ao serem "tangled up" (embaralhadas, entrelaçadas) e tornar-se então "objetos elementares".

O conceito de "mirror symmetry" é em seguida agitado, sem grande sucesso.

...Em 1986 Duff, do Imperial College de Londres, tinha considerado as vibrações de uma nova entidade, "a bubble" (uma bolha). Enquanto as cordas se torciam (wiggle) em dez dimensões, as bubbles flutuariam num espaço de onze dimensões. Depois Duff considerou membranas de "cinco dimensões", descrições alternativas, em relação às cordas. Ele considerou em seguida que estas membranas pudessem por sua vez enrolar-se como "a pele de uma salsicha". E evocar uma "string-string duality".

...Em 1995 Witten fez uma conferência em Berkeley conjeturando que as bubbles de Duff poderiam ser os sólitons de uma corda particular correspondente às dez dimensões.

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

• Eu deveria ter sido motorista de caminhão!

Seja como for, atualmente, dez novos artigos sobre as supercordas aparecem a cada dia.

Um sóliton "parece uma lagarta peluda", eriçada de vetores, é portanto "o objeto dual da corda".

Duff propôs em seguida uma dualidade da dualidade, entre espaços. E Susskind a comentar:

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

Townsend:

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

...Evoca-se então um casamento entre as cordas e os buracos negros. Hawking tinha indicado que os buracos negros, sendo capazes de emitir partículas, perderiam assim massa e encolheriam. Se fossem inicialmente feitos de cordas ("stringy black holes") sua evolução os transformaria em objetos de tamanho nulo: "an extremal black hole looking in fact rather like a particle". Polêmica entre Susskind e Strominger, sobre este ponto:

• O trabalho de Strominger é "great", mas chamar estas coisas de buracos negros é, ainda assim, forçar um pouco.

A título indicativo, o título do último artigo de Strominger intitula-se: "O mundo concebido como um holograma".

Este evoca então o conceito de "buraco negro de massa nula".

Jeffrey A.Harvey, da universidade de Chicago, protesta imediatamente:

• What does it mean that your black holes with zero mass? Do they move at the speed of the light? (o que é que isso quer dizer, teus buracos negros de massa nula? Isso quer dizer que eles vão à velocidade da luz?)

Gary T.Horowitz, da Universidade da Califórnia:

• Oh, baloney! (que bobagem!)

Um pouco mais adiante lê-se que as cordas "poderiam se configurar em função de seu ambiente", adotando uma solução dinamicamente correta (...). E Strominger a acrescentar:

• Em algum lugar do universo poderiam existir porções de espaço em forma de gotículas, nas quais os buracos negros, ao penetrar nelas, se transformariam em cordas, e vice-versa. Em nosso ambiente estas gotículas poderiam parecer navegar em universos virtuais, os quais existiriam durante um lapso de tempo infinitesimal, visto que desapareceriam logo em seguida, antes que se pudesse observá-los.

...Mas ninguém mais parece acreditar que "a solução esteja na esquina", apesar da afirmação de Witten, que tinha apostado uma casquinha de sorvete que a teoria estaria madura até o fim do século.

E t'Hoff a replicar com acidez:

• Quando os caras das cordas fazem o balanço, eles têm sempre tendência a inflar seus resultados. Eles simplesmente acreditam cegamente em sua teoria.

Nesta arena das supercordas, convivem os jovens e os menos jovens.

Sidney R.Coleman, de Harvard:

• At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not (na minha idade, tem-se tendência a emitir muito vento. Prefiro me calar.).

Sheldon L.Glashow concorda que "nada se moveu nesta teoria":

Fim do colóquio. A noite cai, diz o autor do artigo, e Susskind a soltar:

• I personnaly think it's a lot of crap! (penso pessoalmente que é um monte de merda!)

Apesar desta crise alguns pensam que tudo acabará por se arranjar. A matéria escura será detectada. A teoria do Tudo (the theory of everything) acabará por emergir, sobre um fundo de supercordas decadimensionais.

...Enquanto se espera esta época bendita, esta idade de ouro do conhecimento, os desenvolvimentos teóricos que se seguirão não são, afinal de contas, nem melhores nem piores do que tudo o que diz respeito à matéria escura e às supercordas.

Antes de atacar a apresentação de nossos trabalhos, um relato de uma discussão com J.M.Souriau (4/1/98).

(talvez um começo de explicação da situação atual).

• Você pensa que vivemos um período de estagnação, em física fundamental?

• Desde os anos cinquenta, Feynmann e a eletrodinâmica quântica, é o marasmo. A eletrodinâmica quântica, isso funciona, mas para dizer a verdade não se sabe muito bem por quê. Isso ainda está por descobrir. Fora isso não se achou nada realmente marcante.

• Mas será que o mundo das ciências conheceu períodos de estagnação do fundamental, do mesmo tipo. No século passado?

• Parece haver uma espécie de alternância de saltos adiante, no domínio fundamental e na exploração tecnológica, como se as pessoas não pudessem fazer as duas coisas ao mesmo tempo. A invenção do tear Jacquard (1752-1834), por exemplo, traduz um relé mecanizado entre o trabalho manual e a produção dos objetos (é também o começo.... da informática). Em Física, em 1788, você tem a Mecânica Analítica de Lagrange. Na virada do século Navier inventa a mecânica dos fluidos, Fourier, a teoria do calor, a análise harmônica, Fresnel faz progredir a óptica fundamental.

Entre 1815 e, digamos, 1870, é um período tecno. Máquina a vapor, portanto colocação das máquinas em movimento por uma energia química e não mais humana ou animal. Há também a eletricidade. Gramme inventa a dínamo em 1845. Júlio Verne, por volta de 1870, faz-se o cantor destas aplicações tecnológicas. Há também o desenvolvimento da química, da ferrovia, do telefone, a produção elétrica de luz. Mas entre 1815 e 1870 é antes uma época de aplicações tecnológicas.

• E quando é que isso recomeça?

• Por volta de 1870 é o nascimento da cristalografia e o começo da teoria atômica, que faz figura, nesta época, de hipótese especulativa. Há também Maxwell.

• E os grupos?

• Os grupos nascem com a cristalografia. Sophus Lie, Klein, é por volta de 1870. O ponto de partida da teoria dos grupos é a cristalografia. Na virada do século é o átomo.

• E na sua opinião isso continua até 1950?

• Depois, é sobretudo tecno, pesquisa aplicada. Em física, o grande salto adiante é a informática, cuja explosão, aliás, ninguém tinha sido capaz de prever.

• E desde 1950, tudo se recentrou de novo na tecnologia. E o fundamental paga o pato.

Fim desta digressão. .

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