Novas abordagens matemáticas para uma das maiores questões da física moderna poderiam finalmente ajudar a preencher a lacuna que persiste há muito tempo entre a física quântica e a relatividade geral, abrindo caminho para a realização de uma “teoria unificada” há muito procurada.
As novas descobertas poderão fornecer aos investigadores uma estrutura unificada que permitirá novos métodos de resolução de vários mistérios do universo.
No passado, a reconciliação das teorias aparentemente incompatíveis da mecânica quântica e da relatividade geral levou alguns a considerar se uma “teoria unificada” abrangente é realmente alcançável. Esta questão levou o famoso físico Stephen Hawking a dizer que “mesmo que exista apenas uma teoria unificada possível, é apenas um conjunto de regras e equações… o melhor que podemos conseguir são teorias parciais que descrevem diferentes aspectos do universo”.
Agora, num avanço recente, uma equipe de cientistas propôs uma nova equação que poderá finalmente ajudar a unir estes dois pilares aparentemente inconciliáveis da física moderna.
A equipe internacional, composta pelos pesquisadores Chavis Srichan, Pobporn Danvirutai, Adrian David Cheok, Jun Cai e Ying Yan, adotou uma abordagem que reformulou a geometria Riemanniana usando o que é conhecido como formalismo de escala de Planck. A escala de Planck, em essência, visa unir certas quantidades da relatividade, da mecânica quântica e da gravidade.
A equação da equipe baseia-se nisso para oferecer novas perspectivas sobre a estrutura fundamental do universo, reduzindo suas constantes a apenas duas quantidades: comprimento de Planck e tempo de Planck. O resultado é uma nova equação que permite a redefinição de propriedades físicas básicas como a massa e as cargas dos léptons, sendo agora vistas como interações entre a energia e a curvatura do próprio espaço-tempo.
De acordo com um novo artigo publicado na revista Astroarticle Physics, a abordagem resultante pode preservar a covariância no espaço-tempo, mas também manter a invariância na escala de Planck. As conclusões da equipe com base nisso são significativas, na medida em que relatam que “provaram que a equação de campo de Einstein da relatividade geral é na verdade uma equação da mecânica quântica relativística”.
Já em 1917, Einstein previu a presença de energia escura em todo o nosso universo, aplicando a teoria geral da relatividade à estrutura geral do espaço-tempo. No entanto, ele percebeu que deveria existir uma força para impedir que o universo entrasse em colapso sobre si mesmo, o que o levou a formular a constante cosmológica, ou o que ele chamou de lambda.
Levando a sua investigação um passo adiante, a equipe aplicou o formalismo lambda de Einstein na modelização adicional do universo, levando-os a concluir que a dinâmica do universo provavelmente se assemelha a osciladores harmônicos que estão emaranhados com a curvatura lambda.
Uma teoria existente sugere que o emaranhado entre elementos do espaço-tempo pode facilitar a transferência de energia entre diferentes universos, o que também pode incluir o potencial de transferência de informações através da luz, um conceito conhecido como hipótese ER=EPR.
A nova equação da equipe também se aplica à nossa compreensão dos buracos negros, na medida em que as singularidades associadas à intensa gravidade destas regiões do espaço podem ser evitadas, uma vez que o espaço e o tempo já não estão emaranhados da mesma forma que a teoria atual propõe.
Com base no modelo elaborado pelos pesquisadores, pode-se prever uma onda gravitacional de fundo com um espectro que corresponda bem aos dados atuais, o que potencialmente abre caminho para novas possibilidades em termos de como a estrutura e a evolução do universo podem ser explorado.
No geral, o trabalho da equipe representa um passo potencialmente crucial para aproximar a ideia de uma teoria unificada capaz de resolver a mecânica quântica e a relatividade geral da realidade. Ao modelar o universo como um sistema de espaços-tempos emaranhados, os investigadores poderão em breve ser capazes de colher novas visões sobre a natureza fundamental da realidade e uma série de questões cosmológicas que persistem há muito tempo.
O novo artigo, “On the same origin of quantum physics and general relativity from Riemannian geometry and Planck scale formalism”(“Sobre a mesma origem da física quântica e da relatividade geral a partir da geometria Riemanniana e do formalismo da escala de Planck”), foi publicado na revista Astroarticle Physics.
(Fonte)
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