O universo elegante

OS TRÊS CONFLITOS

O primeiro conflito, conhecido desde o fim do século passado, tem a ver com

certas propriedades curiosas do movimento da luz. Em síntese, segundo as leis da

mecânica de Newton, se você se deslocar com rapidezsuficiente, poderá

acompanhar um raio de luz, mas segundo as leis do eletromagnetismo, de James

Clerk Maxwell, não. Como veremos no capítulo 2, Einstein resolveu esse conflito

com a teoria da relatividade especial e, ao fazê-lo, aniquilou a nossa concepção do

espaço e do tempo. De acordo com a relatividade especial, não se pode pensar no

espaço e no tempo como conceitos universais e imutáveis, experimentados de

maneira idêntica por todos. Ao contrário, o espaço e o tempo aparecem nos

trabalhos de Einstein como elementos maleáveis, cuja forma e aparência dependem

da situação do observador.

O desenvolvimento da relatividade especial armou imediatamente o cenário

para o segundo conflito. Uma das conclusões do trabalho de Einstein era a de que

nenhum objeto — na verdade nenhum tipo de influência ou efeito — pode viajar a

velocidades maiores do que a da luz. Mas, como veremos no capítulo 3, a teoria da

gravitação universal de Newton, tão bem comprovada e tão agradável à nossa

intuição, envolve influências que se transmitem instantaneamente por todo o espaço.

Foi Einstein, novamente, quem resolveu o conflito, graças a uma nova concepção da

gravidade, apresentada em 1915 com a teoria da relatividade geral. Assim como a

relatividade especial, a relatividade geral também derrubou as concepções

anteriores do espaço e do tempo mostrando que eles não só são influenciados pelo

movimento do observador, mas também podem empenar-se e curvar-se em reação

à presença da matéria ou da energia. Essas distorções no tecido do espaço e do

tempo, como veremos, transmitem a força da gravidade de um lugar a outro. O

espaço e o tempo, portanto, não podem mais ser vistos como um cenário inerte no

qual os acontecimentos do universo se desenrolam; ao contrário, a relatividade

especial e a relatividade geral revelam que eles exercem uma influência profunda

sobre os próprios acontecimentos.

De novo o padrão se repete: a descoberta da relatividade geral, ao resolver

um conflito, leva a outro. Durante as três primeiras décadas do século XX, os físicos

desenvolveram a mecânica quântica (que discutiremosno capítulo 4) em resposta a

uma série de problemas gritantes surgidos quando asconcepções da física do

século XIX foram aplicadas ao mundo microscópico. Como dito acima, o terceiro

conflito, de todos o maior, deriva da incompatibilidade entre a mecânica quântica e a

relatividade geral. Como veremos no capítulo 5, a curva suave que dá a forma do

espaço na relatividade geral não consegue conviver com o comportamento frenético

e imprevisível do universo no nível microscópico damecânica quântica. Uma vez

que somente a partir de meados da década de 80 a teoria das cordas passou a

oferecer uma solução para esse conflito, ele é considerado, com justiça, como o

problema capital da física moderna. Além disso, ao desenvolver-se a partir da

relatividade especial e geral, a teoria das cordas requer outra grande rearrumação

das nossas concepções de espaço e tempo.

Por exemplo, a maioria de nós dá como certo que o nosso universo tem três

dimensões espaciais, mas isso não é verdade segundoa teoria das cordas, que

afirma que o nosso universo tem muito mais dimensões do que parece - dimensões

recurvadas, que ocupam espaços mínimos no tecido espacial. Essas incríveis

observações a respeito da natureza do espaço e do tempo são tão essenciais que

nos servirão como guias em tudo o que a partir daqui se disser. Na verdade, a teoria

das cordas é a história do espaço e do tempo a partir de Einstein.

Para sabermos bem o que é a teoria das cordas, temos de recuar um pouco

para descrever brevemente o que aprendemos nos últimos cem anos sobre a

estrutura microscópica do universo.