NOSSO UNIVERSO DE ONZE DIMENSÕES - ENSAIO

DA SÉRIE: ENSAIOS QUE NOS LEVAM A PENSAR

Subsérie: Temas Complexos

NOSSO UNIVERSO DE ONZE DIMENSÕES

Em forma de carta aberta ao amigo Davi Lima de Araújo  

VISUALIZANDO DE FORMA FÁCIL E SIMPLIFICADA AS OUTRAS SETE DIMENSÕES DO UNIVERSO, POIS, QUATRO SÃO NOSSAS COMPANHEIRAS DO DIA A DIA.

Por Edimilson Santos Silva

                         Meu distinto amigo Davi

1* Assuntos que se refiram ao universo sempre são interessantes, sendo para uma imensa maioria um deleite, o homem primitivo, sempre olhou com admiração para a beleza de um céu estrelado. O homem moderno não se compraz somente com a beleza dos céus, ele busca o entendimento de como se formou este céu estrelado, isto nos difere dos outros animais! Mas, no fim, no fim, eis realmente o que somos! Animais pensantes mas, animais! a única coisa a nos diferir dos animais é o ato de pensar! Coisa, que nem sempre fazemos com acerto!

2* Em 1916 Einstein apresentou ao mundo sua teoria da Relatividade Geral propondo o tempo como a quarta dimensão, dimensão esta, associada ao espaço, a que chamou de (espaço/tempo), fato que causou uma verdadeira revolução no meio científico da época. Pouco depois, em 1919 um físico muito pouco conhecido fora dos meios científicos, de nome Theodor Franz Eduard Kaluza (1885-1954) Kaluza antes de publicar o artigo, procurou Einstein e discutiu com ele os fundamentos de sua nova conjectura, Einstein, realmente era um gênio, ele leu e entendeu os fundamentos da nova proposição de Kaluza, e autorizou sua publicação. Pouco depois, Oscar Klein (1894-1977), em 1926 confirmou matematicamente a conjectura de Kaluza que propunha a existência de uma quinta dimensão. Esta conjectura no “futuro” seria conhecida como teoria (kaluza/Klein).

3* Não há compatibilidade entre a teoria quântica e a relatividade, A teoria quântica é probabilística, enquanto a relatividade geral é determinista, onde qualquer evento em qualquer momento pode ser exatamente determinado. Ao contrário do que acontece com a física quântica, onde seus eventos só podem ser determinados probabilisticamente, devido a incerteza de Heisenberg. Assim elas tornam-se matematicamente incompatíveis! Interessante é que a teoria de Kaluza/Klein vinha de encontro à teoria da relatividade geral, pois preconizava a existência de uma física de um universo microscópico, praticamente nascente na época, que seria chamada de física quântica. Embora o modelo de átomo de Bohr e Rutherford tivesse sido proposto já em 1914 a física quântica não estava ainda bem estruturada! Os físicos nem se referiam a ela como "física quantica". (Heisenberg somente em 27 formularia a incerteza), (o próton só foi descoberto em 19 por Rutherford), (o nêutron em 32 por Chadwick).

A VISÃO DOS GÊNIOS SÃO DIFERENTES

3A* Einstein era tão genial, que enxergou o valor da teoria de Kaluza, embora na época fosse somente uma conjectura, ele autorizou a sua publicação, esta teoria ficou adormecida por quase 40 anos, foi a idéia de Kaluza/Klein que deu origem e base à consagrada teoria das cordas de hoje, esta teoria (das cordas), utiliza e está inserida no espaço de Calabi-Yau, sendo  proposto pela primeira vez por Eugênio Calabi em 1957 na universidade da Pensilvânia, mas, somente em 1977 o matemático Shing-Tung Yau a comprovou pela via do cálculo na universidade de Harvard, devido a este fato o espaço onde os eventos desta teoria ocorrem ficou conhecido como: espaço “Calabi-Yau”, ocorrendo na escala: 10^-33cm.

O UNIVERSO DE 11 DIMENSÕES

4* Para entendermos melhor as outras sete dimensões do espaço de Calabi-Yau! Existe a necessidade de assimilarmos o que chamamos de teoria das cordas, como uma entidade de quintessência, pois, na realidade não existe somente uma teoria das cordas, mas sim, cinco teorias complementares, indissociáveis e inderrogáveis, ora! Porque inderrogáveis? Simples meus amigos! Qualquer teoria que seja retirada da teoria geral das cordas! Elimina as restantes que ficaram! Entenderam o babado? Estas teorias são chamadas de: Tipo I, Tipo II, Tipo IIB, Heterótica –O, e Heterótica –E, nenhuma destas cinco teorias tem sustentação matemática sem pelo menos “uma” das outras quatro, estas cinco teorias foram posteriormente tratadas matematicamente pelos físicos como uma única teoria, e não poderia ser diferente. No princípio a teoria comportava somente seis dimensões, em 1995 um dos pais da teoria das cordas de nome Edward Witten na conferência (Cordas) na “University of Southern California” comprovou matematicamente a existência da 7ª dimensão no espaço Calabi-Yau, a partir daí os físicos teóricos acrescentaram-na à teoria das cordas, então, desde 1995 que as nossas quatro dimensões somadas às sete dimensões do espaço Calabi-Yau nos proporciona um universo de onze dimensões.

5* A teoria das cordas (embora com cinco facetas) possui um único modelo físico, cujos blocos fundamentais são objetos extensos e unidimensionais semelhantes a uma corda, que podem ser vistos como laços enrolados, ou como cordas estiradas, isto muda conforme a abordagem matemática, estes objetos matematicamente, não são puntiformes, “pontos”, como na física moderna tradicional (física quântica e física relativista), onde para efeito de cálculo, as partículas são normalmente puntiformes. Nos diz Brian Greene da Universidade de Harvard que: – precisaríamos de aceleradores de partículas capazes de produzir choques a um nível de energia cerca de 1 milhão de bilhões de vezes maior do que o que hoje atingimos para comprovar diretamente que uma corda é, ou não, uma partícula puntiforme!

DREAM THEORY

6* Meu prezado amigo Davi Lima de Araújo tenho uma grande frustação dentro de mim, por só terem desenvolvido a teoria das cordas quando já me encontro com idade tão avançada, e talvez não veja esta teoria concluída. Só posso imaginar e sonhar com o desfecho. Concordo com o Mário de Andrade quando disse: – Quando nos aparecem as cãs, é chegado o tempo de não mais discutirmos os “rótulos” e de só nos interessarmos pelas “essências” das coisas. Agora digo-o eu, nos ambientes onde só se dá valor aos rótulos, aí encontrarás os estultos, os néscios e os homens com a visão dos homens da caverna de Platão, estes só enxergam as sombras, e quando vêem muito, só conseguem ver as coisas de maneira distorcida, afasta-te deles, e assim conservarás tuas forças, o “humanoide” só se tornou “sapiens” porque teve forças para se proteger dos predadores do vale Turkana onde surgiu o sapiens, e com a inteligência se proteger da burrice do próprio sápiens e das harpias do inferno de Dante.

A TEORIA M

7* A teoria das cordas se propõe a (e segundo os físicos teóricos vai conseguir), unificar as quatro forças fundamentais do universo. Tais quais: a força forte, a força fraca, a força eletromagnética e a força da gravidade. A física desde 1998 conseguiu unificar as três primeiras forças numa única teoria ou equação, primeiro conseguiram unir a força fraca à força eletromagnética o que chamaram de força eletro-fraca, em 1998 com novo esforço criaram uma nova teoria incluindo a força forte. Na nova teoria das cordas onde as quatro forças serão no futuro, integrantes de uma única equação ou teoria, e que é chamada de “Teoria de Tudo”, também conhecida como teoria “M”, quando forem resolvidas as pendências da teoria das cordas, e equacionada a interação da gravitação com as outras três forças já unificadas, ter-se-á a teoria “M” que será a teoria “mãe” da física, não sei se o “M” viria da palavra “Mother” ou “Main”.

8* Esta teoria final viria solucionar todos os problemas da física tornando “una” a física quântica e a relatividade geral, pois, sendo a relatividade geral determinística e contínua, nunca houve completa compatibilidade com os postulados da física quântica, como disse acima, por ser indeterminista, sendo totalmente probabilística.

9* Ora! Meu caro Davi! Quanto ao espaço da teoria das cordas, este espaço meu amigo, é o mesmo espaço considerado por Einstein na relatividade geral, que é o espaço com a geometria riemanniana, portanto, um espaço aberto e curvo, é o espaço conhecido como o espaço no formato da sela. As ocorrências dos novelos quânticos que a teoria das cordas nos propõe, são eventos que acontecem numa escala inimaginavelmente diminuta.

10* Meu caro professor Davi, na teoria das cordas no espaço Calabi-Yau por sua vez, suas sete dimensões estão presentes também em um espaço curvo riemanniano, só que numa escala extremamente diminuta de 10^-33 cm este mundo está dois graus acima da escala da distância de Planck que é de 10^-35 cm. O espaço de Calabi-Yau é tão diminuto que um físico nos propõe uma visão verdadeiramente interessante deste espaço, com a seguinte metáfora: Se considerarmos que crescemos um átomo para o tamanho do universo, neste átomo-universo de 10^-33 cm, uma corda cósmica teria o tamanho de uma árvore média de 10 metros de altura e de largura de copa. Foi nesta escala que Eugênio Calabi e Shing-Tung Yau conceberam a existência das cordas no que posteriormente os físicos chamaram de espaço de Calabi-Yau. Na essência da teoria das cordas está a realidade última, que é a textura finita de que é feito o nosso universo. As cordas preenchem todo o espaço entre os elétrons e os núcleos dos átomos, nos núcleos preenchem os espaços dentro dos quarks e seus arredores, obviamente formam os quarks, obviamente forma todas as partículas subatômicas, obviamente formam toda a matéria existente no universo, obviamente preenche e forma todo o espaço existente no universo. As únicas exceções são as quatro forças fundamentais, que utilizam as cordas como meio de propagação. Destas singelas conclusões pode-se depreender a importância da teoria das cordas no universo einsteiniano onde a geometria é a do espaço curvo riemanniano. No micro espaço de Calabi-Yau o que prevalece é a geometria riemanniana quântica.

11* Quando compreendi isto, quando meu Ser absorveu a essência da essência desta teoria senti como se tivesse visto o meu mundo pela primeira vez, foi como se tivesse acendido uma grande luz dentro de mim, isto se deu no final do ano de 2001. Davi! O que físicos e matemáticos chamam atualmente de teoria das supercordas é o princípio fundamental do universo. Na verdade eles estão em busca da essência da essência da criação do universo. Me senti extremamente gratificado ao compreender isso.

12* Embora numa escala tão diminuta, podemos, para melhor compreender este espaço, é só fazer o caminho inverso desta escala. A escala média humana e em torno do metro ou 10¹cm. A escala do horizonte cósmico é igual a 10²⁸cm = a 13,81 bilhões de anos luz, portanto este é o limite superior observável do universo, sendo a maior distância que o telescópio espacial Hubble captou uma imagem de um corpo emissor de luz, equivalendo aproximadamente a 14 bilhões de anos luz. Você como engenheiro sabe que se o tamanho do universo for aumentado para a escala ou tamanho de 10²⁹cm isto nos diz, que o universo foi aumentado em dez vezes, com este argumento é possível imaginar o quão é diminuto o tamanho do universo do espaço de Calabi-Yau que está numa escala de 10^-33cm, esta não é a escala da distância de Planck, e curiosamente, ninguém a cita: ela é igual a 1.6162299(38) x 10^-35m. Portanto, 35 unidades negativas de escala, se somadas a mais 28 de escala positiva do horizonte cósmico, que é igual a 10²⁸ (isto se tomarmos a escala da distância de Planck como o horizonte limite do micro universo).

13* Na conjetura de Eugênio Calabi, datada de 1957 quando ainda na universidade da Pensilvânia, estas dimensões ou cordas segundo a sua equação matemática, se encontram enroladas e escondidas na escala a que chamamos atualmente de escala de Calabi-Yau, na forma de pacotes à semelhança de esferas com certo número de buracos. Estas micro-esferas formam ou representam o que os físicos chamam de tecido do espaço. Compreendamos este tecido do espaço com esta analogia: ao atirarmos uma flecha, ou um avião ao percorrer o espaço, ou um foguete no espaço sideral, todos estes objetos perfuram o tecido do espaço, (não se trata da atmosfera), o tecido ao ser perfurado pela dianteira do objeto em movimento, “aparentemente” e instantaneamente ele se fecha na sua traseira, nosso próprio planeta em sua jornada pelo espaço, não o empurra para frente, mas o atravessa, e este mesmo espaço se fecha à sua retaguarda. Mesmo nós, quando andamos na rua não empurramos o espaço pra frente, nós perfuramos o tecido do espaço (mas, não o cindimos), é como se ele se fechasse às nossas costas. Isto é somente aparência! Na realidade o que ocorre é que as cordas são um bilhão de bilhão de bilhão de bilhão de vezes menores que as partículas de que é formada a matéria. Como tudo ocorre na escala da distância de Calabi-Yau, não há como perceber isto. Então! Os objetos físicos em movimento não empurram as cordas em forma de novelos para a frente, elas nem se movem! Elas por serem menores que as partículas da matéria um bilhão de bilhão de bilhão de vezes, simplesmente passam por dentro da matéria dos objetos sem serem afetadas!

EINSTEIN E A CISÃO DO ESPAÇO

14* Temos aqui, que as equações de Einstein com respeito à cisão do espaço riemanniano, segundo estas equações, este espaço não pode se romper sob pena de causar uma catástrofe cósmica, isto no espaço da “macro escala”, no caso acima o espaço que não se abre para a passagem dos corpos está confinado próximo à escala da distância de Planck, que é 10^-35 e que o espaço de Calabi-Yau é igual a 10^-33. Podemos dizer que o tecido do espaço simplesmente atravessa a matéria, assim como os neutrinos atravessam nosso planeta sem ao menos mudar de direção ou de velocidade. O espaço do nosso universo visível está entre a distância do quase invisível 10-⁵cm (onde cessa nossa visão), e a distância da radiação de fundo, ou horizonte cósmico, ou seja do raio do universo visível, igual a 10²⁸cm. Abaixo da escala de 10^-5, cm está o espaço da escala de Calabi-Tau. Estando duas escalas abaixo do espaço da distância de Planck.

14* Ora! Meu estimado professor Davi Lima de Araújo não é na escala de Planck de 10^-35cm que estão as outras sete dimensões embutidas e escondidas, mas sim, na escala do espaço de Calabi-Yau de 10-³³cm. Tudo matematicamente deduzido em uma forma aproximada de esferas retorcidas e perfuradas pelas outras sete dimensões, a que chamo de novelos. Alguns físicos demonstraram que a teoria das cordas comporta nestas sete dimensões, não só cordas, abertas ou fechadas, mas, também pontos, membranas, esferas, e outros objetos que se formam nas dimensões mais altas. Os físicos teóricos nos deixam entrever que; o que a física da teoria das cordas lhes diz peremptoriamente é que: a teoria das cordas embora sendo uma realidade física irreversível, sua elucidação completa demandará algumas décadas, ou talvez séculos ainda. Os modelos das esferas do espaço Calabi-Yau possuem uma gama variada de formas dentro de um padrão rígido de uniformidade, este paradoxo é próprio do mundo quântico, ao que soube, são 435 formas matematicamente deduzidas.

15* É possível que seu navegador não suporte a exibição desta imagem.

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É possível que seu navegador não suporte a exibição desta imagem. Estas 4 figuras são as melhores, e as mais utilizadas representações da feição matemática das esferas do espaço (Calabi-Yau), elas representam as sete dimensões ou cordas, enroladas e escondidas. Pode-se ver que há grande similaridade entre as configurações das mesmas. Elas formam toda a matéria (tudo que existe no universo), inclusive o tecido do espaço. Estas imagens foram buscadas em diversos sites na internet para facilitar uma visão da estrutura última do nosso universo. Lembrem-se da proposição do átomo/universo!

16* Uma forma matemática aproximativa das esferas do espaço de Calabi-Yau, nos é apresentada pelos físicos como sendo, não uma partícula puntiforme, como uma partícula quântica (lépton, múon, tau, ou um neutrino, etc.), mas sim, como uma esfera multiforme de sete dimensões, o formato desta esfera (figuras acima), deixa-nos de frente com uma entidade realmente surrealista, com suas dobras e seus buracos, suas rupturas e seus contatos colados, segundo a física da teoria das cordas estas esferas possuem matematicamente pelo menos 435 formas. Tudo deduzido e confirmado na mais pura dedução matemática. Nunca as poderemos ver. E não poderia ser diferente, este mundo da escala de 10^-33cm está completamente fora do alcance dos nossos melhores instrumentos de ultramicroscopia.

17* Meu prezado Davi! Se a física moderna reconhece a existência deste tecido do espaço, o que falar dos físicos newtonianos, quando se referiam ao espaço como “cheio” do que eles chamavam de “Éter”. Em certas horas temos que reconhecer que o antigo instinto natural do “homo sapiens sapiens” não pode ser desprezado. Então, o que a física do século XX e do sXXI descobriu sobre a textura do espaço nada mais seria que a forma que os físicos newtonianos já preconizavam para a textura do espaço, isto é um espaço preenchido com uma entidade! O nome que se dê a esta entidade, não importa agora. O espaço é e sempre foi preenchido pelo que chamavam de éter, que na realidade nem sabiam o que era. Naturalmente os físicos modernos não vão nominar este novo tecido do espaço proposto por eles de “Éter”, claro que não vão. Mesmo por que, só aumentaria a confusão, algo sempre indesejável na física.

18* A escala de 10^-33cm em que estas entidades fundamentais físicas estão embutidas é uma escala absurdamente diminuta… Para termos de comparação; relembre a proposição do físico, para entenderdes o quanto é pequena uma corda, pegue um átomo qualquer e cresça-o para o tamanho do universo, neste átomo/universo uma corda será do tamanho de uma árvore média.

19* Meu caro professor Davi, a teoria das cordas está fundamentada na física moderna da mecânica quântica e da relatividade geral e os avanços estão a depender de experimentos no LHC (Large Hadron Collider) de Genebra, numa tradução livre, (Grande Anel de Colisão de Hádrons), em física, no modelo-padrão as partículas são classificadas em pesadas e leves: as pesadas estão sujeitas à força forte, e são chamadas de (hádrons ou bárions) prótons e nêutrons. As partículas leves são chamadas de léptons, e estão sujeitas à força fraca ou nenhuma força como elétrons, muons, taus, os três neutrinos, e outras lagartixas. O LHC retomou suas atividades em 2009.

20* Estimado Davi, pelo visto teremos, portanto, que esperar futuros avanços na teoria das cordas a partir de experimentos efetuados no LHC. Como seu nome o indica, sua função principal é colidir prótons e nêutrons, naturalmente que irá colidir partículas não bariônicas também.

Richard Feynman que ensinou física aqui no Brasil em 1950 um dos maiores expoentes da mecânica quântica, escreveu:

Houve uma época em que os jornais diziam que só havia doze pessoas no mundo que entendiam a teoria da relatividade. Acho que esta época nunca existiu. Pode ter havido uma época em que só uma pessoa entendia, porque foi o primeiro a intuir a coisa e ainda não havia formulado a teoria. Mas depois que as pessoas leram o trabalho, muitas entenderam a teoria da relatividade, de uma maneira ou de outra; certamente mais de doze. Por outro lado, acho que posso dizer sem medo de errar que ninguém entende a mecânica quântica.

              Para encerrar:

21* Veja bem, meu amigo Davi! Eu não sei se consegui de forma simples e coerente transferir as ideias principais que são propostas da existência destas mais sete dimensões (fundamentais), na teoria das cordas para o nosso universo sabidamente e intuitivamente tridimensional. A “coisa” em si, por ser ainda uma teoria sem comprovação experimental, e como não se sabe se esta comprovação será possível um dia, julgo que devido a isso, a “coisa” ainda seja extremamente complexa.

22* Veja somente dois pequenos enfoques elucidativos da evolução do espaço Calabi-Yau que nos faz o Dr. Brian Greene na sua obra “O Universo Elegante” à páginas 397 ele nos diz: [... - As equações da teoria das cordas indicam então a ocorrência de uma instabilidade – semelhante à da época inflacionária de Guth – que levou todos os pontos do universo a afastarem-se rapidamente uns dos outros. Gasperini e Veneziano demonstraram que isso levou o espaço a tornar-se progressivamente mais curvo, o que resulta em um fortíssimo aumento da temperatura e da densidade de energia - ...] 7 Aqui ele nos remete para a nota 7 do capítulo 14 que nos diz à página 446: 7. [... - O leitor instruído notará que a nossa descrição tem lugar no chamado referencial das cordas, em que a curvatura crescente durante o pré-big-bang decorre de um aumento da intensidade da força gravitacional (provocado pelo campo dilaton). No chamado referencial einsteiniano, a evolução seria descrita como uma fase de contração acelerada - ...]

23* Já na página 405 ele nos diz: [... - Pequenas variações nos parâmetros nos universos descendentes – (aqui ele, (Greene), compara o Big-Bang com um buraco negro), levarão, portanto, a que alguns sejam mais propensos à produção de buracos negros do que o universo-pai e tenham, em consequência, uma descendência ainda maior... - ]. 10 Aqui ele nos remete à nota dez do capítulo 14 também na página 446, que diz textualmente: 10. [... - Na teoria das cordas, por exemplo, essa evolução poderia decorrer de pequenas mudanças na forma das dimensões recurvadas de um universo para os seus descendentes. O nosso estudo sobre as transições cônicas que rompem o espaço indica que uma sequência suficientemente longa dessas pequenas mudanças pode levar de um espaço de Calabi-Yau a qualquer outro, o que permite que o multiverso reflita a eficiência reprodutiva de todos os universos com base nas cordas. A hipótese de Smolim leva, a que depois que o multiverso passe por um número suficiente de estágios reprodutivos, possamos esperar que um universo típico tenha um componente Calabi-Yau de alta fertilidade... - ]

24* Deu pra entender donde advém a minha dificuldade, de somente em 10 (dez) páginas transferir os conceitos das outras sete dimensões para meus leitores? Mas, espero que tenha conseguido. Quando Greene faz referência a um pré-big-bang ele esta se referindo ao pré universo de Gasperini e Veneziano que é um universo frio e infinito, lugar propício para a formação do ultramicroscópico espaço Calabi-Yau. Espaço infinitamente pequeno, já contido na singularidade. Poucos perceberão estas sutilezas.

25* Era meu propósito encerrar este insosso ensaio mesclando minhas palavras com as palavras do Dr. Professor Brian Greene, e assim o faço: (Movér): [... – A teoria das cordas vem preencher o que parece ser a resposta maior que a filosofia ontológica pode conceber para a questão: (de que somos feitos, nós e o universo?)... - ] Já o (Brian) nos diz: [... - A teoria das cordas pode ser o último campo de batalha teórico na velha luta por compreender os mecanismos mais profundos do funcionamento do universo... - ].

26* Meu prezado amigo, Engenheiro Civil e Professor da UESB em Vitória da Conquista, Davi Lima de Araújo, as redundâncias, nos pontos fortes da teoria foram propositais, pois, sei e bem sei, que não somente o amigo lerá esta pequena e desprezível apreciação sobre a mais importante teoria da física moderna. Ficando explicitado que só arranhei de leve, bem de leve e por breves segundos a superfície da maior de todas as teorias que uma plêiade de físicos (os mais inteligentes do planeta), já intentou estruturar,

Edimilson Santos Silva Movér
Vitória da Conquista-Bahia-Brasil, Maio de 2010

moversol@yahoo.com.br

Bibliografia:

O Universo Elegante, Brian Greene- Companhia das Letras-

7ª reimpressão, revisor Rogério Rosenfeld- Unesp.2008

Uma Breve História do Tempo, Stefhen W. Hawking-Editora Rocco Ltda. 1988

Utopia do Espaço Sideral, Walmir Cardoso- Editora Brasiliense-1989

Panorama Visto do Centro do Universo,Joel R. Primack e Nancy Abrams – Companhia das Letras-2006

Brincando com o Universo. Geraldo Antunes Cacique, Deduções Lógicas -Belo Horizonte. MG. 1ª Edição 2005