O universo elegante

RELATIVIDADE GERAL VERSUS MECÂNICA QUÂNTICA

O campo de aplicação usual da relatividade geral é o das escalas

astronômicas de distância. Em tais escalas, a teoria de Einstein implica que a

ausência de massa significa que o espaço é plano, tal como ilustrado na figura 3.3.

com vistas a unir a relatividade geral e a mecânicaquântica, devemos agora mudar

radicalmente o nosso enfoque e examinar as propriedades microscópicas do

espaço. Isso é ilustrado na figura 5.1, mediante umzoom que amplia

sucessivamente regiões cada vez menores do tecido espacial. Com as primeiras

ampliações não acontece nada de extraordinário. Como se vê, nos três primeiros

níveis de ampliação da figura, a estrutura do espaço retém a mesma forma básica.

Raciocinando a partir de um ponto de vista puramente clássico, seria de esperar que

essa imagem plana e plácida do espaço persistisse otempo todo, até as menores

escalas de tamanho. Mas a mecânica quântica muda radicalmente essa conclusão.

Tudo está sujeito às flutuações quânticas inerentesao princípio da incerteza — até

mesmo o campo gravitacional. Embora o raciocínio clássico indique que o espaço

vazio tem um campo gravitacional igual a zero, a mecânica quântica revela que ele é

igual a zero na média, mas o seu valor real oscila para cima e para baixo, ao sabor

das flutuações quânticas. Além disso, o princípio da incerteza nos diz que o tamanho

das ondulações do campo gravitacional aumenta à medida que a nossa atenção se

concentra em regiões cada vez menores do espaço. A mecânica quântica mostra

que não existe coisa alguma que goste de ficar confinada; quanto mais estreito for o

foco espacial, tanto maiores serão as ondulações. Como os campos gravitacionais

se expressam pela curvatura, essas flutuações quânticas manifestam-se como

distorções cada vez mais violentas do espaço circundante.

Vemos os primeiros sinais do surgimento das distorções no quarto nível de

ampliação da figura 5.1. Continuando a examinar o espaço em escalas cada vez

menores, como no quinto nível da figura, vemos que as ondulações aleatórias do

campo gravitacional correspondem a tal grau de deformação do espaço, que esse já

não lembra um objeto geométrico de curvatura suave,como a superfície de borracha

da nossa discussão do capítulo 3. Ao contrário, eletoma a forma irregular,

espumosa, turbulenta e retorcida que aparece na parte superior da figura. John

Wheeler cunhou o termo espuma quântica para descrever o burburinho que uma

sondagem ultramicroscópica como essa revelaria existir no espaço (e no tempo) — o

termo descreve um aspecto estranho do universo em que as noções convencionais

de esquerda e direita, adiante e atrás, em cima e embaixo (e mesmo antes e depois)