A Teoria das Cordas é resultado de um conjunto de tentativas de se unificarem as quatro interações fundamentais conhecidas da natureza: gravitação, eletromagnetismo e forças nuclear forte e fraca.
A Teoria das Cordas é um modelo físico-matemático cujos constituintes fundamentais são cordas oscilantes e unidimensionais, ou seja, que não apresentam altura ou profundidade, apenas comprimento. De acordo com essa teoria, a oscilação de pequenas cordas em diferentes frequências seria responsável por dar forma à realidade como a conhecemos.
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A Teoria das Cordas abrange campos da física e da matemática extremamente complexos, por isso abordaremos seus aspectos mais básicos. Antes, porém, de prosseguirmos com a explicação dessa teoria, é necessário saber alguns princípios, apresentados abaixo.
Do que é feita a matéria?
De acordo com o Modelo Padrão da Física de Partículas, toda a matéria é constituída por átomos, que, por sua vez, são compostos por prótons, nêutrons e elétrons. Prótons e nêutrons formam-se pela união de partículas ainda menores, os quarks. Já os elétrons são partículas elementares, ou seja, não apresentam qualquer estrutura interna. Todas essas partículas, e muitas outras, interagem entre si por meio das forças fundamentais da natureza: eletromagnética, gravitacional, nuclear forte e fraca. Essas forças conseguem agir sobre a matéria por meio de bósons (partículas intermediárias das forças fundamentais), como fótons, bósons de Higgs, W e Z e, possivelmente, gravitons, cuja existência carece de comprovação experimental.
O Modelo Padrão obteve sucesso ao unificar os fenômenos quânticos e eletromagnéticos, no entanto foi incapaz de explicar a interação gravitacional. Por esse motivo, por volta de 1960, a Teoria das Cordas foi sugerida como tentativa de se produzir uma teoria quântica da gravidade.
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Teoria das Cordas
Diferentemente do que propõe o Modelo Padrão, a Teoria das Cordas afirma que, se tivéssemos acesso a um microscópio extremamente poderoso, por meio do qual pudéssemos olhar diretamente partículas elementares, como elétrons e quarks, veríamos que sua estrutura é exatamente a mesma: são formados por minúsculas cordas fechadas e oscilantes. De acordo com essa teoria, a única diferença entre essas partículas seria o modo como vibram suas cordas. Estima-se que o tamanho dessas cordas seja compatível com o comprimento de Planck, reconhecido como o menor comprimento (cerca de 10-35 m) usado pela Mecânica Quântica e pela Relatividade Geral para descrever o comportamento das partículas. Assim, a única diferença entre um fóton e um elétron, por exemplo, seria a maneira como essas cordas infinitesimais oscilam.
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A ideia central da Teoria das Cordas é que todas as partículas fundamentais são manifestações diferentes de um mesmo objeto básico: uma corda oscilante. Se a Teoria das Cordas estiver correta, tudo é feito de pequenas e invisíveis cordas. |
Observe a figura abaixo, nela podemos ver os níveis estruturais de um diamante. O primeiro nível (1) é o macroscópico; o nível seguinte (2) mostra as ligações atômicas e as estruturas cristalinas formadas pelos átomos de carbono; no nível (3), vemos o átomo de carbono formado por prótons, nêutrons e elétrons; no nível (5), vemos os trios de quarks, que formam os prótons e nêutrons; no nível (6), por fim, temos as hipotéticas cordas, cujas oscilações seriam responsáveis por dar origem a todas as outras partículas.
Estrutura interna do diamante (adaptada), feita por Bruno P. Ramos*
Curiosidades sobre a Teoria das Cordas
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Um dos fatos mais surpreendentes relacionado à Teoria das Cordas é que, apesar de não ter sido testada experimentalmente, por meio dela, é possível derivar toda informação presente no Modelo Padrão da Física de Partículas.
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Existem duas vertentes da Teoria das Cordas, defendidas por grupos diferentes de físicos. Uma delas sugere que o Universo apresenta um total de 11 dimensões, enquanto a outra indica que haja pelo menos 26. Três dessas dimensões são nossas conhecidas de longa data, altura, largura e profundidade, conhecidas como dimensões espaciais. A quarta dimensão seria o tempo. Todas as demais estariam relacionadas às perturbações espaciais e temporais produzidas pelas oscilações das cordas, que dão origem aos fenômenos elétricos, magnéticos e nucleares.
*Imagem feita por Bruno P. Ramos [Domínio Público], retirada de Wikimedia Commons.