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segunda-feira, 28 de fevereiro de 2011

Qual é o futuro da Teoria das Supercordas?


Revoluções teóricas
Desde sua origem no fim da década de 1960, a teoria das supercordas passou por inúmeras reviravoltas.
Em vários momentos ganhou novas interpretações, até se tornar a mais bem-sucedida resposta, até hoje, para um dos maiores desafios da física contemporânea: unificar a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica.
Mas essa movimentada trajetória histórica está longe de chegar ao fim, segundo o físico norte-americano Edward Witten, do Instituto de Estudos Avançados da Universidade de Princeton.
Witten recebeu, em São Paulo, o título de doutor honoris causa da Universidade Estadual Paulista (Unesp).
Para Witten, que é considerado um dos mais importantes físicos teóricos da atualidade, a teoria das supercordas deverá ganhar novas interpretações no futuro, adquirindo dimensões - e consequências teóricas - que ainda são completamente imprevisíveis.
"A teoria das supercordas alcançou um nível de desenvolvimento que, em cada um de seus estágios anteriores, ninguém jamais poderia conceber. Mas o processo de compreender o que realmente significa a teoria das supercordas ainda tem um longo caminho pela frente. Acredito que não estamos nada próximos de ver o fim desse caminho", disse.
Teoria das supercordas e Teoria-M
Desenvolvida a partir do fim da década de 1960, a teoria das supercordas é um modelo físico no qual os componentes fundamentais da matéria não são os pontos sem dimensão que caracterizam as partículas subatômicas na física tradicional, mas objetos extensos unidimensionais, semelhantes a uma corda.
Dependendo do "tom" da vibração dessas cordas, elas corresponderiam a cada partícula subatômica.
Witten é o criador da Teoria-M, que unifica as cinco diferentes teorias das supercordas existentes anteriormente.
O termo foi cunhado pelo cientista em 1995 e desencadeou a chamada "segunda revolução das supercordas".
A Teoria-M determina que a matéria é formada por membranas e que o universo flui através de 11 dimensões: o tempo, a altura, a largura, o comprimento e mais sete dimensões "recurvadas", com outras propriedades - veja Descoberta solução matemática para outras dimensões.
Interações subatômicas
De acordo com Witten, o processo de mudanças de interpretação que deu novos significados à teoria das supercordas, aumentando sua importância ao longo do tempo, está longe de terminar. "Ainda não podemos nem conceber o fim dessa jornada", disse.
Os físicos consideram que a origem da teoria das supercordas remonta à formulação da Amplitude de Veneziano. A descoberta, realizada em 1968 pelo italiano Gabriele Veneziano, sugeria que a amplitude de espalhamento explicava propriedades físicas, como a simetria e a dualidade, da interação forte entre as partículas subatômicas denominadas mésons.
"Só me envolvi com a teoria das supercordas no fim da década de 1970, por isso não sei o que teria pensado sobre essa descoberta na época. Mas, olhando retroativamente, acho surpreendente que essa pequena fórmula tenha-se tornado o ponto inicial de algo tão significativo", afirmou Witten.
Segundo ele, a proliferação de ressonâncias das partículas subatômicas, ou hádrons, levavam os físicos ao desespero quando tentavam descrever as interações fortes entre elas. "A descoberta de Veneziano sugeria que, se havia tantas ressonâncias de partículas, o espalhamento ressonante poderia ter um papel importante na interação dos hádrons", explicou.
A partir daí, segundo ele, desenvolveu-se a ideia de que um méson é uma pequena corda com cargas em suas extremidades. "As ressonâncias dos mésons, que correspondem aos pólos da amplitude de Veneziano, seriam estados vibratórios dessas cordas", disse Witten.
Gravitação quântica
Diferentes níveis de visualização da matéria:
1) cristal; 2) estrutura molecular (átomos); 3) Átomo (prótons, nêutrons e elétrons); 4) Elétron; 5) Quarks; 6) Cordas. [Imagem: MissMJ/Wikimedia]



No entanto, a amplitude de Veneziano gerou descrições das interações fortes entre partículas que são corretas apenas do ponto de vista quantitativo. Outras descrições melhores surgiram e, por alguns anos, a teoria das supercordas ficou no ostracismo.
"Desenvolvimentos posteriores mostraram que o aparente fracasso da teoria das supercordas para explicar as interações fortes não era definitivo. As outras descrições melhores aparentemente eram equivalentes a uma parte ainda não descoberta da teoria das supercordas", afirmou Witten.
O principal motivo para a sobrevivência da teoria, no entanto, é que, se ela era insuficiente para explicar as interações fortes, havia um outro problema da física para o qual ela estava correta: a gravitação quântica.
"A mecânica quântica e a gravidade existem no mundo real e, por isso, precisamos de uma teoria da gravitação quântica. Mas ela não pode ser compreendida com os algoritmos convencionais. A teoria das supercordas tinha as características para isso", disse.
Depois da formulação da Amplitude de Veneziano, segundo Witten, descobriu-se que a teoria era incompatível com a massa que se atribuía às partículas.
Alguns físicos, então, foram ousados o suficiente para propor que a teoria das supercordas havia sido mal interpretada: as cordas eram muito menores do que se havia imaginado e descreviam a gravitação quântica.
"Com isso, a teoria foi conduzida novamente para uma nova direção que não poderia ter sido prevista antes", disse.  
Supersimetria e supergravidade e membranas
Esse processo de transformação continuou ao longo dos anos e uma das consequências desse desenvolvimento foi perturbadora: a teoria estabelecia que o Universo deveria ter dez dimensões espaciais, além do tempo.
"Isso deve ter parecido uma piada, na época. Mas, quando a teoria foi reinterpretada como uma candidata para unificar todas as teorias de partículas e forças elementares, as dimensões extras deram abertura para que se derivasse toda a complexidade do mundo real a partir de um ponto inicial", disse Witten.
Os físicos descobriram então a supersimetria, descoberta que o norte-americano considera como a principal contribuição que a teoria das supercordas trouxe para prever tudo de novo que pode ser descoberto na física de partículas.
"A supersimetria levou ao tema extraordinariamente rico da supergravidade - que é a consequência da supersimetria ao descrever a gravidade. A supersimetria e a supergravidade são na verdade o topo de um iceberg muito maior: a teoria das supercordas se baseia em um novo tipo de geometria que nós ainda não entendemos", afirmou.
De alguma maneira, segundo Witten, existe um novo tipo de geometria que não permite que se fale de "pontos" ou "linhas" no espaço-tempo, mas na qual se pode falar de superfícies mínimas quânticas.
"Depois disso, alguns físicos começaram a se perguntar: por que parar nas cordas? Por que não membranas? Havia uma boa resposta para isso: as cordas funcionam melhor que as membranas por causa das propriedades únicas dos números complexos. Mas, agora, sabemos que as membranas e os objetos de maior dimensão não são parte de uma teoria alternativa. São, de fato, parte da teoria das supercordas", afirmou.
Dualidade eletromagnética
Enquanto isso, outra ideia era desenvolvida para desafiar os paradigmas então estabelecidos pela teoria das supercordas: a dualidade eletromagnética. Em meados da década de 1990, várias pistas sugeriam que a simetria entre os campos elétricos e magnéticos tinha importância estrutural para a teoria das supercordas.
"A implicação mais direta era o fato de que a dualidade eletromagnética é importante na supergravidade. As várias vertentes - como as membranas e a dualidade eletromagnética - foram integradas na metade da década de 1990, gerando um novo paradigma", ressaltou.
A partir daí, a teoria só pode ser compreendida em termos de mecânica quântica. "Mas ela não podia ter apenas uma 'roupagem quântica'. Para entendê-la, seria preciso, de certa forma, que ela desse uma nova interpretação do que significa a mecânica quântica", disse.
Sendo assim, de acordo com Witten, chegou-se a um novo paradigma: só havia uma teoria das supercordas e ela se tornara a única candidata à superunificação das leis da natureza.
"Na década de 1990, a visão predominante sobre o que significa a teoria das supercordas e sobre como se pode tentar entendê-la foi, mais uma vez, imensamente amplificada. Podemos perguntar: o que vem agora? Qual a próxima grande mudança de perspectiva? Difícil saber. Talvez já tenha havido, na última década, mais uma mudança de interpretação na teoria, mas é difícil identificá-la sem o devido distanciamento", disse.

Descoberta solução matemática para outras dimensões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/03/2007.

Há exatos 120 anos atrás, o matemático norueguês Sophus Lie descobriu um grupo matemático chamado E8. Grupos são descrições matemáticas da simetria de objetos contínuos, sejam eles relativamente simples, como esferas e cones, sejam objetos multidimensionais de enorme complexidade.
É muito fácil entender a simetria de um quadrado. Esta figura tem apenas dois componentes, uma imagem-espelho a partir das diagonais e a imagem-espelho que resulta quando o quadrado é cortado pela metade a partir de qualquer um de seus lados. A simetria do quadrado forma um grupo com apenas dois graus de liberdade ou, duas dimensões.
Há uma família contínua de simetrias para cada poliedro. Agora, um grupo de cientistas de vários países conseguiu finalmente mapear o grupo E8, que representa o icosaedro. Em termos de complexidade de cálculo, o feito é equivalente ao mapeamento do genoma humano.

Múltiplas dimensões
Se considerarmos a Terra como uma esfera, ela se torna um objeto contínuo e simétrico com duas dimensões em sua superfície. Bastam duas coordenadas, a longitude e a latitude, para descrever qualquer ponto em sua superfície. Mas a Terra pode também se mover no espaço: isso exige três pontos para definir uma posição: os famosos eixos x, y e z. O grupo de simetria de nossa esfera tem então três dimensões.
Já o E8 exige muito mais da imaginação para que se possa tentar "visualizar" seu espaço simétrico: ele se transforma em um sólido de 57 dimensões - o que significa que são necessários 57 "eixos" para se definir um ponto único nesse sólido. O grupo de simetria contém nada menos do que 248 dimensões. Esses números quase enigmáticos podem então ser expressos na forma de 240 vetores em um espaço de 8 dimensões.

Átomos geométricos
"Embora o mapeamento do genoma humano tenha sido de fundamental importância para a biologia, ele não lhe deu instantaneamente uma droga milagrosa ou a cura para o câncer," compara o matemático Jeffrey Adams, coordenador do projeto. "Essa pesquisa é similar: ela representa uma pesquisa básica essencial, mas suas implicações podem não se fazer conhecer por muitos anos."
Mas anos cuja contagem já começou para os físicos que estudam a Teoria das Cordas, que prevê a existência de seis outras dimensões em nosso universo, além das quatro conhecidas: o x, y e z do espaço mais o tempo. A geometria e a teoria dos números são outros campos que deverão ter novo impulso com o cálculo do grupo E8.
O que os pesquisadores conseguiram foi construir o que eles chamam de "representações irredutíveis". Essas representações estão para a geometria como os átomos estão para a química. Da mesma forma que conhecer os átomos não nos diga quais elementos podem ser construídos com eles, é inegável que se trata de um excelente ponto de partida.
Outro campo de pesquisas já está computando os ganhos com essa pesquisa: o desenvolvimento de novos algoritmos e programas de computador capazes de fazer cálculos com mais eficiência e rapidez.
O cálculo final do E8 levou 77 horas de trabalho de um supercomputador. Isto com a versão acabada do software, depois de inúmeros travamentos por problemas no programa de cálculo e até no próprio supercomputador. Enquanto o cálculo do genoma humano produziu como resultado um arquivo de cerca de 1 gigabyte de dados, o E8 produziu 60 gigabytes.

domingo, 9 de janeiro de 2011

Aeronave híbrida

quarta-feira, 13 de outubro de 2010

Photonic comunication

terça-feira, 12 de outubro de 2010

Teste: Relógio Casio G-Shock dw5600

Caso seu Casio não seja original não faça esses testes.