Há muito tempo, cientistas da física e matemática tentam unificar a mecânica quântica com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. O problema é que algumas características dessas teorias são incompatíveis entre si e apresentam processos distintos em cada uma delas. Agora, uma equipe de especialistas afirma ter desenvolvido uma equação que pode ajudar a estabelecer essa conexão.
Em resumo, a mecânica quântica e a relatividade geral descrevem o universo de formas distintas. Por exemplo, a teoria de Einstein trata o espaço-tempo como um conceito bem definido, enquanto no mundo quântico ele é muito mais incerto e apresenta dados incompatíveis.
Não é à toa que nas últimas décadas, um dos maiores desafios da ciência tem sido unificar esses dois campos. Algumas teorias já foram propostas para essa unificação, mas a Teoria das Cordas é uma das principais hipóteses. Contudo, a Teoria das Cordas continua sendo estudada e ainda não foi comprovada, pois enfrenta diversas problemáticas.
De acordo com um novo estudo publicado na revista científica Physical Review D, a física e professora de matemática aplicada da Queen Mary University of London (QMUL) Ginestra Bianconi propõe que a gravidade quântica poderia surgir da entropia, o que ajudaria a resolver um dos mistérios fundamentais do universo: entender a matéria e energia escura.
Além disso, essa abordagem poderia contribuir para a conexão entre a mecânica quântica e a teoria da relatividade.
Com base na entropia relativa quântica, a cientista sugere que a gravidade e a métrica do espaço-tempo, usadas na relatividade geral, podem ser tratadas como um operador quântico. Essa característica poderia auxiliar na unificação desses campos e avançaria a busca por uma “teoria de tudo”.
“Em conclusão, esperamos que essa abordagem ajude a identificar as conexões profundas entre gravidade, mecânica quântica e física estatística. Dada a interpretação das métricas como operadores quânticos, esperamos que essa abordagem também seja fundamental para a formulação de novos métodos para a gravidade quântica na quantização secundária”, o estudo descreve.
Espaço-tempo e física quântica
O estudo propõe que a gravidade talvez não seja uma força fundamental, mas sim um fenômeno emergente da interação entre a matéria e a geometria do espaço. Dessa forma, ela seria impulsionada pela entropia quântica.
Assim, a equação de Bianconi sugere que o espaço-tempo pode existir em diferentes estados quânticos, funcionando como um operador quântico.
Um dos grandes problemas que a equação poderia resolver é o mistério do ‘universo escuro’, pois ela prevê um cenário mais alinhado com as observações da expansão do universo sob a influência da energia escura.
A pesquisadora também aponta que essa abordagem leva ao surgimento do ‘campo G’ (G-field), que pode ser um candidato para explicar a influência gravitacional da matéria escura.
“Este trabalho propõe que a gravidade quântica tenha uma origem entrópica e sugere que o campo G pode ser um candidato para a matéria escura. Além disso, a constante cosmológica emergente prevista por nosso modelo pode ajudar a resolver a discrepância entre previsões teóricas e observações experimentais da expansão do universo”, Bianconi explica em um comunicado oficial.
Como o estudo sugere a unificação?
Atualmente, a ciência define a gravidade como uma força fundamental do universo. Porém, o artigo de Bianconi sugere que ela pode ser um efeito resultante da interação entre a matéria e o espaço.
Nesse modelo, o espaço-tempo deixaria de ser fixo e passaria a funcionar como um operador quântico, que estaria sujeito às leis da mecânica quântica. Ou seja, esse conceito poderia ser a chave para ajudar os pesquisadores a unificar a mecânica quântica e a teoria da relatividade geral.
Outra proposta interessante é o ‘campo G’, que poderia ser aplicado para explicar os efeitos da matéria escura — essa abordagem ajudaria a compreender a atual taxa de expansão do universo. A cientista acredita que essa ideia se alinha melhor com os dados observados do que as teorias atuais.
O que é a “teoria de tudo”?
É importante destacar que o artigo oferece uma nova perspectiva sobre a relatividade geral e a mecânica quântica, mas ainda não foi comprovado. Trata-se de uma teoria promissora que poderia contribuir para a unificação desses campos e apoiar hipóteses que buscam uma explicação completa para o universo, conhecidas como “teoria de tudo”.
A ideia é explicar tanto os fenômenos em escalas subatômicas quanto os processos cósmicos. A Teoria de Tudo é uma teoria física hipotética que busca unificar todas as forças fundamentais da natureza, são ela:
- Gravidade;
- Eletromagnetismo;
- Força nuclear forte;
- Força nuclear fraca.
As principais candidatas para essa hipótese incluem, a Teoria das Cordas, a Teoria M (uma extensão da Teoria das Cordas), abordagens como Gravidade Quântica em Loop (LQG), entre outras.
De qualquer forma, ainda são necessários mais estudos para verificar se os resultados propostos por Ginestra Bianconi realmente sustentam as evidências observadas no universo.
O universo segue regras misteriosas, e a relação entre ordem e caos está no centro de muitos estudos da física. Mas como essa medida afeta tudo ao nosso redor? Entenda o que é a Entropia, a medida que sugere a “desordem do universo”. Até a próxima!
