Nova teoria tenta unificar relatividade de Einstein com a mecnica quntica

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/12/2023

Unificar relatividade e mecnica quntica

Uma equipe de fsicos do Colgio Universitrio de Londres (UCL) apresentou uma nova teoria radical – eles a chamam de “teoria ps-quntica – que tenta unificar a fora da gravidade e a mecnica quntica, preservando ao mesmo tempo o conceito clssico de espao-tempo de Einstein.

A fsica moderna se baseia em dois pilares: A teoria quntica, por um lado, que governa as menores partculas do Universo, e a teoria da relatividade geral de Einstein, por outro, que explica a fora da gravidade atravs da curvatura do espao-tempo, tipicamente envolvendo os maiores corpos do Universo. Mas estas duas teorias esto em contradio entre si, e os fsicos tentam reconcili-las sem sucesso h mais de um sculo.

Como o modelo padro da fsica de partculas no consegue explicar a gravidade, o caminho predominante tem sido o de que a teoria da gravidade de Einstein deve ser modificada, ou “quantizada”, para se enquadrar na teoria quntica. Esta a abordagem das duas principais candidatas a uma teoria quntica da gravidade, a teoria das cordas e a gravidade quntica em circuito fechado – como teriam poder explicativo maior, elas tambm so chamadas de teoria de tudo.

Mas a nova teoria apresentada agora por Jonathan Oppenheim e seus colegas contesta esse caminho predominante, sugerindo que o espao-tempo de Einstein pode ser clssico, ou seja, no governado de modo algum pela teoria quntica.

Em vez de modificar o espao-tempo, a proposta – batizada de “teoria ps-quntica da gravidade clssica” – modifica a teoria quntica e prev uma quebra intrnseca na previsibilidade que mediada pelo prprio espao-tempo. Isto resulta em flutuaes aleatrias e violentas no espao-tempo que so maiores do que o previsto na teoria quntica.

E isto teria um efeito muito prtico e que pode ser medido: O peso aparente dos objetos nunca deve ser exato, sendo de fato imprevisvel se medido com preciso suficiente.

A pesagem de uma massa restringe qualquer teoria onde o espao-tempo seja tratado classicamente.
[Imagem: Isaac Young]

Espao-tempo clssico

A equipe no ficou s na proposta: Os fsicos traaram um roteiro descrevendo algumas das consequncias da nova teoria e propuseram experimentos para test-la.

O experimento fundamental consistiria em medir uma massa com preciso extrema, para ver se o seu peso flutua ao longo do tempo. Por exemplo, o Bureau Internacional de Pesos e Medidas, na Frana, pesa rotineiramente uma massa de um quilograma (kg), que costumava ser o padro de 1 kg. Se as flutuaes nas medies dessa massa de 1 kg forem menores do que o necessrio para a consistncia matemtica, a teoria pode ser descartada.

“Ns demonstramos que, se o espao-tempo no tem uma natureza quntica, ento deve haver flutuaes aleatrias na curvatura do espao-tempo que tm uma assinatura particular que pode ser verificada experimentalmente. Tanto na gravidade quntica quanto na gravidade clssica o espao-tempo deve estar passando por flutuaes violentas e aleatrias ao nosso redor, mas em uma escala que ainda no fomos capazes de detectar.

“Mas, se o espao-tempo clssico, as flutuaes tm que ser maiores do que uma certa escala, e esta escala pode ser determinada por outro experimento onde ns testamos por quanto tempo podemos colocar um tomo pesado em superposio de estar em dois locais diferentes,” descreveu Zach Weller-Davies, um dos autores da nova teoria.

O princpio simples, mas agora ser preciso desenvolver verses ultraprecisas de duas tecnologias combinadas: A medio da massa e a medio do tempo, para tentar detectar as minsculas flutuaes aleatrias do peso de algum objeto – e garantir que esse objeto seja extremamente estvel.

Efeito do observador e buracos negros

Esta recm-proposta teoria ps-quntica – tecnicamente ela ainda uma hiptese – tambm pode ter implicaes alm da gravidade. Com ela, o problemtico “postulado de medio” da teoria quntica deixa de ser necessrio, uma vez que as superposies qunticas necessariamente se localizam – saem da superposio – atravs de sua interao com o espao-tempo clssico.

O postulado de medio – tambm conhecido como postulado de projeo ou postulado de colapso – um dos princpios fundamentais da mecnica quntica, descrevendo como o ato de medir um sistema quntico afeta esse sistema. Em termos leigos, esse princpio mais conhecido como efeito do observador, a ideia de que basta observar um sistema quntico para afetar inevitavelmente seu comportamento.

Os to miditicos buracos negros tambm sero “afetados”. De acordo com a teoria quntica padro, um objeto que entra em um buraco negro deveria ser irradiado de volta de algum modo, j que a informao no pode ser destruda, mas isso viola a relatividade geral, que diz que nunca se pode saber nada sobre objetos que cruzam o horizonte de eventos do buraco negro. A nova teoria permite que a informao seja destruda, devido a uma quebra fundamental na previsibilidade.

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