Se você é um amante da física, com certeza já ouviu falar na Teoria das Cordas. Mas você sabe o que ela realmente é?

A Teoria das Cordas é um modelo físico que busca unificar as forças fundamentais da natureza, afirmando que as interações existentes são resultados da oscilação de cordas unidimensionais. 

Ainda que a teoria não seja comprovada, é muito importante compreender a profundidade dessa visão para entender a dimensão do pensamento físico moderno. Quer saber mais sobre a Teoria das Cordas? Continue a leitura!

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O que é a Teoria das Cordas? 

No mundo da física, existem quatro forças fundamentais da natureza, também chamadas de interações, que podem explicar os fenômenos físicos existentes, são elas: a gravidade, a eletromagnética, a força fraca e a força forte. 

Resumidamente, a Teoria das Cordas sugere que todos os tipos de interações, são fruto de oscilações em cordas unidimensionais. Ou seja, para os estudiosos da área, as oscilações das cordas são responsáveis por gerar todas as partículas e forças presentes no universo. 

Essa teoria, ainda não comprovada, busca unificar conhecimentos de dois campos da física: a Física Quântica e a Relatividade Geral. Ué, se não foi comprovada, por que tem tanta gente sempre falando sobre ela? 

Porque ela agrada e desagrada os físicos e estudiosos na mesma medida: enquanto alguns desacreditam a teoria e buscam por outras vertentes, temos os estudiosos que acreditam que a Teoria das Cordas apenas não foi compreendida logicamente (como um problema BEM complexo para resolver).

Outro ponto interessante sobre a Teoria das Cordas é sua simplicidade e elegância em comparação as demais teorias. Sua comprovação seria a prova real de todos os conhecimentos físicos que já possuímos.

A Teoria das Cordas é uma interpretação que explica como tudo (desde átomos até universos paralelos) estão ligados por cordas minúsculas e unidimensionais. Devido a essa característica, a teoria também é chamada de “Teoria Unificada”. Parece complicado no primeiro momento, mas logo fará mais sentido. 

Como é explicada a Teoria das Cordas?

A Teoria das Cordas também possui diversas interpretações matemáticas, mas o que é comum em todas elas é que tudo, desde as partículas aos átomos, são ligados por cordas. 

Essas cordas contariam com duas propriedades: a Tensão (as vibrações dessa corda, sendo variáveis) e o Comprimento (a distância entre as partículas que ela estaria ligando, sendo constante). 

Ou seja, de forma resumida, uma corda unidimensional vibrando em determinada frequência somada ao comprimento específico, resultam em uma partícula distinta, como um elétron ou um fóton, por exemplo.

Para entender melhor, imagine uma corda de violão. Conforme o músico bate na corda com a palheta, ela gera uma vibração, ao mesmo tempo, o músico pressiona a corda junto ao braço do violão em uma determinada casa musical. 

Essas ações, fazem com que a corda produza um som específico. Assim como na Teoria das Cordas, elas produzem uma partícula específica. 

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Teoria das Cordas e as dimensões do universo

Um dos problemas existentes na Teoria das Cordas está na necessidade de aumentar a quantidade de dimensões possíveis no universo, já que seriam inúmeras cordas vibrando pelo universo como um todo.  

Um exemplo, seria a Teoria-M, proposta por Edward Witten, que sugere pelo menos 11 dimensões diferentes (10 dimensões de espaço e 1 de tempo) e propõe uma unificação entre cinco teses somadas a Supersimetria e Supergravidade. 

Atualmente, conhecemos 4 dimensões: 3 dimensões de espaço e 1 dimensão de tempo (como os filmes 3D, por exemplo). Segundo a Teoria-M, esse número subiria para 11 dimensões. Espera aí, por que não conseguimos ver essas dimensões? 

Porque, provavelmente, elas são muito pequenas para serem percebidas. Imagine que uma pessoa e uma formiga estão em uma corda de slackline: enquanto a pessoa só consegue se locomover para frente e para trás, a formiga consegue caminhar em volta da corda também. 

Esse exemplo facilita a compreensão de porque não conseguimos ver e caminhar por outras dimensões. Pois, possivelmente, contamos com características que não são compatíveis com essa realidade por ela ser compacta e dar voltas em si mesma.

Como no caso do homem e da formiga, já que somos muito grandes para conseguir dar voltas pela corda ou, até mesmo, enxergar que há um caminho pelas suas laterais. 

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A Teoria das Cordas pode explicar o universo?

Inicialmente, a Teoria das Cordas foi proposta para explicar os aspectos da interação nuclear forte, porém, desde 1974, passou a ser usada para descrever a força da gravidade. 

Essa mudança de foco possibilitou que uma nova visão da física como conhecemos surgisse, fosse debatida e gerasse maiores interpretações. 

Sim! A Teoria das Cordas é bem complexa, mas, na verdade, ela cria brechas e interpretações variadas nas teorias que já existem. Foi graças a evolução da Teoria das Cordas que a ideia de multiversos surgiu (os universos paralelos), mesmo que ainda não seja comprovada.

Para compreender a Teoria das Cordas é preciso possuir um conhecimento elevado de física e matemática, já que relaciona diversas teorias e avança para o conhecimento ultra subjetivo. 

Mesmo assim, saber pelo menos um pouco auxilia na compreensão e riqueza do nosso conhecimento científico como um todo. Quer saber em primeira mão quando são lançados conteúdos como esse? Então siga o Museu WEG no Instagram! 

Fontes:

Teoria das Cordas – Mundo Educação

A Teoria das Cordas e a unificação das forças da natureza – USP

Teoria quântica da gravitação: cordas e teoria M – Scielo

O que é a Teoria das Cordas? – Tecmundo

A Teoria das Cordas Explicada – Ciência todo dia

Muitas vezes temidos e considerados os vilões do universo, os buracos negros são retratados de diversas formas na literatura e no cinema, recebendo inúmeras teorias e hipóteses sobre o que é possível encontrar no seu interior.

Capazes de “sugar” estrelas e planetas inteiros, os buracos negros são como ralos de pia e aspiradores do espaço sideral. Portais ou não, a única certeza que temos é que ninguém sabe para onde vão as vítimas desses vilões do universo.

Claro, essa é apenas uma visão romantizada desse fenômeno natural. Mas, se você quiser saber o que é um buraco negro e por que é importante estudá-lo, continue a leitura.

O que é um buraco negro?

De modo resumido, um buraco negro é uma região do espaço-tempo supermassiva. Ele possui uma densidade tão alta que acaba distorcendo o espaço-tempo, gerando diversos fenômenos ao seu redor (no horizonte de eventos).

O horizonte de eventos de um buraco negro é a distância “sem volta”, o local onde o campo gravitacional é tão forte que se torna impossível fugir do destino final: ser arrastado para o abismo.

Para você compreender a força do horizonte de eventos, tenha em mente que nem mesmo a luz (que possui velocidade de 299.792.458 m/s) consegue escapar de sua força. Justamente por “engolir” até mesmo a luz, um buraco negro é realmente um território no espaço totalmente imerso na escuridão.

Como são formados os buracos negros?

Agora você já sabe que são extremamente densos, distorcendo completamente o espaço-tempo em que estão inseridos, vamos entender como são formados os buracos negros.

Existem apenas especulações sobre suas origens, mas, ligando a teoria de Einstein e com a de Schwarzschild, deduz-se que os buracos negros podem ser formados de qualquer objeto ultradenso presente no universo.

Segundo os cientistas, quando uma estrela chega ao fim da vida, caso ela seja pelo menos 10x maior que o nosso Sol, os seus átomos entram em colapso aumentando a densidade a ponto de criar um buraco negro, criando assim um buraco negro de massa estelar.

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Quais são os tipos de buracos negros?

Existem quatro possíveis estruturas para um buraco negro, desses, apenas dois deles foram observados por cientistas, o supermassivo e o estelar. Os outros dois, o intermediário e o primordial, ainda são considerados apenas teorias, não sendo confirmados se existem ou não.

Buracos negros supermassivos

Após muita observação, os cientistas já consideram que, no centro de toda galáxia, exista um buraco negro supermassivo, e ninguém ainda compreende como ele se forma. Como o próprio nome já diz, esse buraco negro possui uma massa inimaginável, aumentando assim a sua gravidade no horizonte de eventos.

Justamente por serem tão “magnéticos”, esses buracos negros atraem muita luz, emitindo um brilho intenso em ondas de rádio e de raio-x quando “engolem” outros objetos.

Buracos negros de massa estelar

Como o próprio nome já diz, o buraco negro de massa estelar é aquele que “nasce” do colapso de estrelas de muita massa. Acredita-se que esses buracos negros possam ser tão densos quanto o limite das maiores estrelas (chegando a 65x a massa do Sol).

Buracos negros intermediários

Agora adentramos o mundo das hipóteses, já que ainda não foi visualizado nenhum buraco negro intermediário. Esse buraco negro, segundo a hipótese, estaria entre o buraco negro supermassivo e o de massa estelar, sendo maior e mais denso que qualquer estrela existente, mas menor que um buraco negro supermassivo.

Alguns cientistas acreditam que os buracos negros intermediários são “bebês” supermassivos que crescerão até se formarem os gigantes que conhecemos.

Buracos negros primordiais

Ainda não existe uma teoria preferida pelos cientistas que defenda se um buraco negro primordial é, na realidade, um buraco negro muito maior que um supermassivo ou se é um conglomerado de vários outros.

Mas, para deixar o conteúdo mais compreensível, entenda que um buraco negro primordial, hipoteticamente, surgiu após o início do universo, graças ao colapso de densidade do Big Bang.

O Paradoxo de Hawking

Hawking, conhecido pela teoria Radiação Hawking, destacou que os buracos negros colapsavam duas teorias fundamentais: a da relatividade geral e a da mecânica quântica.

Enquanto a teoria da relatividade geral afirma que toda massa que entrar em um buraco negro não conseguirá sair, a mecânica quântica afirma que esse fenômeno é impossível.

Porém, atualmente já existem cientistas que dizem ter resolvido esse problema por meio do “cabelo” de buracos negros: o “Teorema do Cabelo, sim”, de Calmet.

Em resposta à antiga Teoria de Calvície, de Wheeler, Calmet afirma ter solucionado o Paradoxo de Hawking com uma visão intermediária entre o que é defendido pela relatividade geral (nada sai do buraco negro) e a mecânica quântica (algo precisa sair do buraco negro), surgindo assim o “cabelo” de um buraco negro.

O cabelo quântico permite que informações que entrem em um buraco negro saiam novamente. Mas, por ser muito revolucionária, essa teoria ainda é muito recente para ser aceita pela ciência.

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Por que precisamos estudar os buracos negros?

A possível solução do Paradoxo de Hawking é um grande exemplo do porquê precisamos estudar mais sobre os buracos negros e conseguir mais respostas. Esses gigantes do espaço tão temidos e admirados ainda possuem muito para nos ensinar.

Quem sabe daqui uns milhares de anos não estejamos viajando por galáxias por meio deles? Claro, essa é só uma hipótese defendida pelos amantes da ficção científica.

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Fontes:

O que é buraco negro? – Canaltech

Cientistas ‘captam’ som de buraco negro devorando uma estrela; ouça – UOL

Os buracos negros ‘cabeludos’ que explicam paradoxo identificado por Stephen Hawking, segundo cientistas – BBC

Buracos negros: vilões do universo ou distorção natural? – Techmundo

Os buracos negros e a importância de estudá-los – TV Senado