Incompatibilidade entre a Relatividade e a Quântica

Como dissemos no princípio, a ideia de uma Teoria Final, em Física designada por Teoria do Campo Unificado (GUT) depara, na sua hipotética formulação com barreiras conceptuais, doutrinais e teóricas quase intransponíveis, por enquanto.

Na verdade, Einstein nunca acreditou na Quântica gracejando com isso quando afirmava que Deus não joga aos dados (não se sabe se foram estas as palavras mas a ideia está presente na frase), querendo com isso dizer que a Física não admitia a ideia da probabilidade estatística, por muito aproximativa que se revelasse, mas apenas a certeza matemática.

Assim, Einstein morreu convencido de que não havia achado uma Teoria Geral Unificada mas igualmente convencido da inviabilidade de uma Teoria Quântica, na qual não acreditou nunca.

O problema que se depara à Física Contemporânea é a possibilidade (ou não) de unificar, numa única condensação, ou mesmo, formulação matemática geral, que possa descrever adequadamente três das forças fundamentais postas a nu pela Física132, mais uma quarta entidade: a Gravidade.

Weinberg está convencido de que brevemente será possível descobrir o bosão fundamental [bosão de Higgs] que nos dirá a natureza do Universo, uns segundos após o Big Bang:

132

«In the near term, we´re trying to take the next steps beyond the Standard Model and also get to the point where we can confidently say something about what was going on in the early universe»133

(Weinberg, 2010: 46).

Esta formulação hipotética e freneticamente procurada serviria, não só para entendermos as condições iniciais do Universo, como também a sua evolução até ao presente e a previsão exacta de como a Natureza se comportará, em cada momento, em qualquer futuro próximo ou longínquo.

Muita da dificuldade que se coloca a uma tal teoria decorre da forma radicalmente diferente de abordagem micro, em contraste com a abordagem macro. As duas formas de abordagem requerem uma unificação fenomenal, eventualmente passível de ser descrita pela matemática que, por ora, não existe.

Dito de outra forma: enquanto a Quântica se ocupa dos fenómenos microscópicos, ou seja, ao nível das partículas subatómicas134, desprovidas (ou quase) de massa, algumas delas, a Teoria da Relatividade ocupa-se da Gravidade como uma curvatura do Espaço-tempo e que afecta o movimento das massas a ponto de nos dizer que toda a massa se pode converter em energia (E= mc²) e que uma ínfima quantidade de massa pode gerar energias colossais, como nos demonstram as explosões atómicas. A abordagem que poderia resultar mais óbvia para combinar a Quântica com a Relatividade poderia consistir em tratar a Gravidade simplesmente como mais um campo, mas desta vez, de partículas de massa zero ou próximo disso.

133

Tradução livre: «No curto prazo, nós estamos a tentar dar os próximos passos além do Modelo Padrão e também chegar ao ponto onde podemos confiantemente dizer algo sobre o que estava acontecendo no início do universo»

134

Temos falado ao longo deste trabalho em partículas subatómicas, por referência ao átomo. Porém, esse átomo pressuposto aqui não é o átomo Democriticiano: «Lo que Dalton llamaba átomo no era,

ciertamente el átomo que imaginó Demócrito. […][La verdad es que] un átomo no es indivisible» (

Mas tal abordagem contrasta inapelavelmente com a incerteza quântica. Nem sempre as partículas obedecem às leis gerais da Gravidade. As numerosíssimas interacções ao nível das partículas implica infinitos que a matemática não pode ou não tem podido simplesmente tratar.

Não obstante esta e outras incompatibilidades até agora irreconciliáveis, cada uma destas duas teorias tem sido bem sucedida dentro dos respectivos campos de aplicação135.

Uma das grandes, senão a maior dificuldade que os cientistas experimentam é a de que a energia necessária para que a gravitação quântica se torne visível ou observável ou mensurável é de tal modo elevada que os actuais aceleradores de partículas parecem simples brinquedos de amadores.

Assim, enquanto não dispusermos de aceleradores de concepção radicalmente diferente que introduzam energias adicionais muito importantes, as duas teorias permanecerão disjuntas.

Pode-se, sumariamente, escrever que a tentativa actual de harmonização da Teoria da Relatividade Geral136 de Einstein com a Mecânica Quântica137 é, quiçá, o principal problema da Física teórica de hoje.

135

Apesar da conhecida incompatibilidade entre a Relatividade e a Quântica , Barrow (1996) confessa algum optimismo quando escreve que:

«A verdade lógica do Universo exige que exista uma única invariância que permaneça imutável face a toda a complexidade e transitoriedade que nos rodeia, desde as mais pequenas escalas subatómicas até aos limites mais longínquos do espaço» (Barrow, 1996: 47).

136

Resultaria de uma presunção inaceitável desenvolvermos aqui algo de relevante sobre uma teoria tão complexa como é a da relatividade. Muito mais fácil, porém, é destacarmos dois ou três dos seus princípios e uma ou outra das suas consequências. Até Einstein vigorava a chamada Física Clássica em grande parte Newtoniana. Newton concebia apenas três dimensões espaciais para a definição de um evento. Einstein introduziu nesse referencial uma quarta dimensão: o tempo. Assim, cada evento é diferente de qualquer outro mesmo que o referencial espacial seja o mesmo ( as coordenadas x, y e z de ampla divulgação na álgebra elementar. Ao fazer isso Einstein compreendeu que qualquer evento é independente de qualquer observação e que nenhum local é melhor do que qualquer outro para calcular o

Enquanto que a primeira se pode aplicar (e aplica-se de facto) com enorme precisão à descrição e à previsão da gravitação em estruturas de grande escala ou macro-estruturas como são os planetas, sistemas estelares, galáxias e até nebulosas, a segunda apenas é capaz de descrever com uma aproximação surpreendente, mas não exactamente, três das forças fundamentais que actuam ao nível das partículas, ou seja, ao nível micro.

Tudo resulta, no fundo, como se existissem duas explicações para a descrição do Universo, mas ambas incompatíveis entre si.